CN110011599A - 接地安装组件 - Google Patents

Abstract

接地安装组件包括一个或多个支柱，每个支柱附接到至少一个稳定板或勺形棱锥体。可以将支柱***地面然后提升以将板展开到锁定机构中，或者通过打桩机打入到地面中，将板保持在适当位置，释放并进一步驱动并展开到锁定机构中，或者打入到地面中和在支柱内部的双杵，以将加强板驱动到开槽小翼中，或者驱动双杵并旋转以从杆或桩水平延伸加强板。该支柱还可用作港口、湖泊或海上的系泊设备。还描述了一种基于双杵桩驱动单杆的***，其任选地可在长度上延伸。

Description

接地安装组件

相关申请的交叉引用

本申请是2015年9月15日提交的美国申请号14/777,441的部分继 续申请，该美国申请14/777,441是2013年3月15日提交的美国申请号 13/839,842(现在的美国专利9,611,609)的部分继续申请，该美国申请 13/839,842又是2012年11月14日提交的美国申请号13/676,990的部分 继续申请(现在是美国专利9,574,795)，该美国申请13/676,990要求2011年11月15日提交的美国临时申请号61/560,037的优先权。

技术领域

本发明主要涉及用于结构接地安装的接地安装组件、***和方法。 本发明在接地安装光伏太阳能面板组件方面具有特殊效用，并将描述该 效用，尽管其它效用也是可预期的，诸如港口(docks)、码头(wharfs)、 系泊设备、建筑结构、口音(accents)和建筑物、帐篷和景观加强。

背景技术

许多室外结构，如太阳能电池板组件、广告牌、标志、港口、帐篷、 码头、建筑物等使用支柱或杆安装到地面中。通常，这些组件要经受强 风，这可松动安装支柱，从而使组件不稳定。例如，太阳能电池板组件 通常具有大的表面积，用于捕获太阳能；然而，这样的组件也可能经受 风力，其可被转化到安装支柱中，从而松动安装结构周围的土壤。在这 样的组件安装在疏松或砂质土壤的地方时，这个问题会特别放大。港口、 码头和建筑物也是如此。

在太阳能电池板组件的情况下，许多这种组件安装有支柱，所述支 柱没有足够的地下表面积来提供足够的阻力来抵抗作用在地上的太阳能 电池板组件的风力。例如，在这样的组件中常用的支柱可以是约2.5英寸 宽。为解决不稳定的问题，一种已知的技术包括在所述安装结构的整个 表面上浇注水泥盖。然而，这是很昂贵的措施，并且进一步具有使安装 成为永久或半永久性固定的缺点。因此，因为所述水泥盖的存在，重置、 修改或改造所述安装变成了重大的任务。

发明内容

本发明的实施方式提供了用于安装结构的接地安装组件(诸如安装 到接地安装组件的光伏***)、用于稳定预安装的接地安装组件和用于 接地安装结构(包括港口、码头、系泊设备、天线和建筑加固)的方法。 简要地描述，本发明可看作是利用具有连接稳定板用于横向力和/或上升 力和/或向下的力的支柱提供永久性、半永久性和临时性、可拆卸的用于 结构接地安装的接地安装组件、***和方法。

在一个方面中，本发明提供了用于安装结构的接地安装组件，其包 括一个或多个支柱，每个支柱连接到具有任何几何形状的至少一个稳定 元件，该元件可采取可固定或系紧(toggle)安装到所述支柱的平板形式， 或例如固定到所述支柱的半棱锥体形结构。一个或多个支柱的第一部分 可限定所述安装组件的前面，并且所述一个或多个支柱的第二部分可限 定所述安装组件的背面。在存在多个支柱的情况下，每个前面支柱可通 过横向构件连接到相邻的一个背面支柱上。

在另一个方面中，本发明提供了光伏***，其包括具有一个或多个 支柱的接地安装组件，每个支柱连接至少一个稳定元件。在存在多个支 柱的情况下，所述多个支柱中的至少两个可由横向构件连接，并且太阳 能电池板阵列可以安装至所述接地安装组件。

在进一步的方面中，本发明提供了稳定预安装的接地安装组件的方 法，该预安装的接地安装组件具有一个或多个至少部分埋在地下的支柱。 该方法包括以下步骤：挖掘包围所述支柱中的每一个的地面区域；在通 过挖掘暴露的区域中将至少一个稳定元件连接到所述支柱中的每一个； 以及回填所述被挖掘的区域。在存在多个支柱的情况下，该方法可进一 步包括：挖掘在限定安装组件前面的支柱和限定安装组件背面的支柱之 间的地面的部分；以及在各前面支柱和相邻的一个背面支柱之间连接横 向构件。

在又一个方面中，本发明提供了结构接地安装的方法，包括以下步 骤：通过将一个或多个支柱打入到地面中形成安装组件，每个支柱连接 至少一个稳定元件；以及将所述结构连接至所述安装组件的地上部分。 在存在多个支柱的情况下，该方法可进一步包括以下步骤：挖掘在限定 安装组件前面的支柱和限定安装组件背面的支柱之间的地面区域；在各 前面支柱和相邻的一个背面支柱之间连接横向构件；以及回填所述被挖 掘的区域。

在又一方面，本发明提供了一种与地面齐平或接近与接地安装组件 齐平的装置，其具有用于结构缆索、绳索或链条的旋转盖附件，以拉紧 或系紧永久、半永久或临时结构，诸如织物屋顶结构、帐篷、遮阳篷和 其他可以在多个方向上旋转、弯曲或拉伸的建筑结构和元件。这可能是 由于移动的建筑元件的设计或在不同的天气条件下结构移动，也是由于每年的时间、季节、温度、风向等。

已经讨论的特征、功能和优点可独立地在本发明的各种实施方式中 实现，或以与其它实施方式相结合来实现，所述其它实施方式进一步的 细节可参照下面的描述和附图看出。

根据对下面附图和详细描述的审查，本发明的其它***、方法、特 征和优点对于本领域技术人员将会或变得显而易见。目的是所有此类的 附加***、方法、特征和优点都包括在本说明书内，都在本发明的范围 内，并且由所附的权利要求保护。

附图说明

参照下面的附图可更好地理解本发明的许多方面。附图中的组件不 一定按比例，而是将重点放在清楚地说明本发明的原理上。此外，在附 图中，相同的附图标记表示多个视图中的对应部件。

图1是根据本发明的示例性实施方式的在地平面上下的光伏(PV) ***的侧视图。

图2是根据本发明的示例性实施方式的沿图1中的线14截取的西伽 马(Sigma)支柱的平面截图。

图3是根据本发明的示例性实施方式的图1中所示的***的俯视 (overhead)平面图。

图4是根据本发明的示例性实施方式的图1中所示的***的在地平 面上下的侧视图。

图5是示出根据本发明的示例性实施方式的稳定预安装的接地安装 组件的方法的流程图。

图6是示出根据本发明的示例性实施方式的结构接地安装的方法的 流程图。

图7A-7C是根据本发明的支柱的一个可替代实施方式的旋转透视 图。

图8A-8B和图8C分别是根据本发明的支柱的又一可替代实施方式 的侧视图和透视图。

图9A-9D和图9E分别是示出了使用锁定机构的本发明支柱的又一 可替代实施方式的侧视图和放大的透视图。

图10A-10B、图10C和图10D分别是本发明支柱的又一实施方式的 侧视图、透视图和俯视图。

图10E是示出安装和稳定根据图9A-10D的支柱的过程的流程图。

图11A-11N是本发明的支柱的其他替代实施方式的侧视图和俯视 图。

图12A和图12B是示出安装和稳定图11A-11L.2的支柱的方法的流 程图。

图13是本发明的又一实施方式的透视图。

图14是根据本发明的又一实施方式的码头或桥墩(pier)的透视图。

图15是类似于图1的根据本发明的又一实施方式的港口或码头的侧 视图的视图。图15A是类似于图1的根据本发明的另一实施方式的系泊 设备的主视图，图15B-15G示出了根据本发明的系泊设备的替代构造； 和图15H和图15I示出了根据本发明的系泊设备的又一替代构造。

图16是根据本发明另一实施方式的具***头、桥墩或建筑物的木桩 的透视细节，以及图16A至图16C是其俯视图。

图17-24示出了本发明的板锁定机构的又一些实施方式。

图25、图25A、图25B、图26、图26A和图27示出了本发明的支 柱的其他替代实施方式，示出了旋转撞锤、横向展开的稳定器板和杆、 旋转毂机构、展开的稳定器和锁定机构的使用。

图28、图28A、图28B、图28C和图29是所描述的用作地锚(ground anchor)的发明内容的进一步描述，地锚可以用锤子手动安装并且在不使 用时嵌套在一起以便于存储和运输。

图30示出了根据本发明的地锚的使用。

具体实施方式

在下面的描述中，对附图的参考形成本文中的一部分，并且在其中 以图解的方式示出了本发明的各种实施方式。应当理解的是，可利用其 它实施方式并作出改变而不脱离本发明的精神和范围。

图1是根据本发明的第一示例性实施方式的光伏(PV)***10的主 视图。该***10包括太阳能电池板组件10和安装组件20。太阳能电池 板组件10可包括一排太阳能电池板12，其可相互物理连接，也可以相互 电连接。

安装组件20包括多个支柱22。在一个实施方式中，支柱22可以是 任何桩、杆、栅条或任何类似的结构，可至少部分地位于地下，并且牢 固地固定在直立位置。在一个实施方式中，支柱22可以是西格玛(∑) 支柱(如图2的平面截图所示)。

一个或多个稳定元件24连接到各支柱22上。稳定元件24可采取平 板形式，并且可由，例如，镀锌钢制成。所述元件或板24可以是任何尺 寸，这取决于安装在安装组件20上的结构所需的稳定性和/或类型。如 图1所示，所述板24可大约为12"x24"x3/16"。优选地，所述稳定板24 包括倾斜的下角(lower corner)25，可具有与水平面成约45°至75°的 角度，优选约75°，如图1所示。倾斜的角25允许板24，例如，在连 接到支柱22上时更容易地***地面中。将板24通过任何已知的连接技 术连接在支柱22上，包括焊接、环氧树脂或其它粘合剂、铆钉、螺钉、 螺母和螺栓或任何其它结构的紧固件等等。如图2的沿着线14截取的平 面截图所示，板24可用螺栓26连接到支柱22上。此外，如果需要，如 图8A-8C中更详细所示的一个或多个半棱锥体形稳定元件或棱锥体形勺 102，可以连接到支柱22。

取决于待安装的结构的特性，稳定板24和棱锥体形勺102连接至支 柱22的连接位置以及板24和棱锥体形勺102的地下深度可发生变化。 如图1所示，待安装的所述结构可以是太阳能电池板组件10。对于这样 的太阳能电池板组件10，稳定板24可优选地连接到支柱22并且板24 埋入的深度从地平面起至板24的顶部约2'，其中如图1所示，棱锥体形 勺102在稳定板24下方。例如，支柱22可以是约10'高，埋置深度约8'4"， 以及地面以上的高度大约为1'8"。稳定板24可位于地下，使得板24的 平坦表面朝向与组件10的太阳能电池板12的垂直分量相同的方向，如 图4中的箭头所示。即，板24的埋入的平坦表面可面向与地上光伏表面 的风承垂直分量相同的方向，从而提供地下抵抗力，防止或最小化由于 太阳能电池板12遭受风力或飓风或地震事件造成的支柱的水平或垂直上 升(uplift)移动。(参见图3和图4)

如图3的平面图所示，安装组件20的支柱22a和22b可布置成矩形 的形式，第一组支柱22a限定了组件20的前面，而且第二组支柱22b限 定了组件20的背面。组件20的长度(L)可由前面支柱22a或背面支柱 22b之间的总距离来限定，而组件20的宽度(W)可通过相邻的前面支 柱22a和背面支柱22b之间的距离来限定。支柱的定位可产生其它几何 图案，这取决于待安装结构的形状和安装位置，相关领域的普通技术人 员将很容易理解。

支柱22a和22b可利用横向构件28彼此连接，从而为安装组件20 和***10提供进一步的结构强度和稳定性。横向构件28也可以左右连 接以提供额外的稳定性(参见图3)。横向构件28可以是任何类型的连 接件，用于在两个或更多支柱22a和22b之间连接时提供稳定性和/或结 构强度。例如，横向构件28可以是刚性结构，例如杆或成角度(angle)。 横向构件28可以是2"x2"x3/16"的镀锌管钢。

如图4的侧视图所示，横向构件28可与支柱22a和22b在地下(例 如，在板24的位置上方、下方或附近的位置，通过螺栓26连接)和/或 地上连接。横向构件28可在支柱22a和22b安装在地面之前或之后连接 到支柱22a和22b上。另外，类似于物品(items)102的其他稳定部件 可以在安装之前附接到支柱上，以便于增加对拉力的抵抗力，例如示出 为102以抵抗向上拉力的倒置棱锥体形勺。为了安装，可在地上挖狭槽， 横向构件28和支柱22a和22b可安置在其中，然后再回填。横向构件28 可通过任何已知的连接技术，包括焊接、铆钉、环氧树脂或其它粘合剂、 螺钉、螺母和螺栓或任何其它结构的紧固件等连接至支柱22a和22b上。 例如，横向构件28可利用两个自钻大圆头螺钉连接到支柱22a和22b上。

横向构件28可成对连接支柱22a和22b，如图3所示。横向构件28 可沿垂直于板24的平坦表面的轴线连接柱22a和22b(例如，如图3所 示，横向构件28沿垂直于板24表面的轴线将前面支柱22a连接至背面 支柱22b)。通过连接横向构件28至垂直于板24表面的平面的支柱22a 和22b，为***100提供了安装组件20的稳定性，以抵抗对吹向所述太 阳能电池板组件10表面的风。待安装结构，如太阳能电池板组件10，可 以具有一定尺寸，使得形成两对或更多对支柱22a和22b(例如，两对支 柱22a和两对支柱22b，如图3所示)的安装组件20可能是可取的。然 而，安装组件20可包括任何数量的支柱22a和22b，并且可包括横向构 件28，它可在任何方向上连接支柱22a和22b，例如，连接前面支柱22a 至相邻的背面支柱22b，连接前面支柱22a至前面支柱22a，连接背面支 柱22b至背面支柱22b，以及连接前面支柱22a至非相邻背面支柱22b。

太阳能电池板组件10可安装到安装组件20-20a上，例如通过将太 阳能电池板组件10的安装支柱16连接到安装组件20的支柱22a和22b 的地上部分。尽管安装组件20-20a已经主要相对于安装太阳能电池板组 件10描述了，任何其它的组件可安装到本发明的安装组件20上。例如， 安装组件20可用于安装其它类型的光伏***，包括光伏聚光器和反射镜 组件，以及广告牌、标志、建筑物或可经受地震作用、风和相关的预期 结构载荷的任何其它结构。

为了本发明提供的稳定性利用原则，可修整现有的安装结构。例如， 用于光伏***的现有安装结构可包括先前已打入地下的支柱22a和22b， 太阳能电池板组件10已连接到其上。为了提供增强的稳定性，尤其是在 疏松的或沙土中，板24可连接到支柱22a和22b上。为了连接板24，围 绕支柱22a和22b的地面区域可挖出，例如，约3英尺的深度。然后， 板24可连接到支柱上，例如用不锈钢或耐腐蚀螺栓26。为了进一步的稳 定，横向构件28可连接在相邻的前面支柱22a和背面支柱22b之间，例 如，通过挖掘支柱22a和22b之间的沟槽，连接横向构件28以及回填所 述沟槽。

图5是示出根据本发明的实施方式的稳定预安装的具有至少部分地 埋入地下的多个支柱22a和22b的接地安装组件的方法的流程图500。由 框502所示，挖掘各支柱22a和22b周围的地面区域。在框504中，稳 定板24在通过挖掘暴露的区域中连接到各支柱22a和22b上。在框506 中，回填所述被挖掘的区域。该稳定板24在一个位置连接至支柱22a和22b，使得所述稳定板24的上边缘埋入到地下大约1英尺或更深的深度。

该方法可进一步包括挖掘在限定所述安装组件前面的支柱22a和限 定所述安装组件背面的支柱22b之间的一部分地面，并且在各前面支柱 22a和相邻的一个背面支柱22b之间连接横向构件28。

图6是示出结构接地安装的方法流程图600。由框602所示，安装组 件20由将多个支柱22a和22b***地面形成，每个支柱22a和22b连接 稳定板24以及可选地连接到勺形棱锥体-102。在框604中，该结构连接 到安装组件20的地上部分。每个支柱22a和22b***地面的一个位置， 使得所述稳定板24埋入到地下大约2英尺的深度。该结构可以是太阳能 电池板阵列10。

该方法可进一步包括挖掘在限定所述安装组件20前面的支柱22a和 限定所述安装组件20背面的支柱22b之间的地面区域，并且在各前面支 柱22a和相邻的一个背面支柱22b之间连接横向构件28，并且回填该被 挖掘的区域。

应当强调的是，本发明的上述实施方式，特别是任何“优选”实施 方式仅仅是实施的可能示例，仅仅是阐述用于本发明原理的清晰理解。 可对本发明的上述实施方式做出许多变化和修改而基本不脱离本发明的 精神和原理。例如，如图7A-7C所示，桩或支柱100A、100B、100C可 具有不同的横截面，并且可具有多个安装在其上的板102和半棱锥体形 勺102a。可选择地，如图8A-8C所示，一个或多个半棱锥体形结构形式 的附加稳定元件102a可使用，例如，安装板104固定安装到支柱22a或 22b上，用于稳定所述结构抵抗***、扭曲、垂直载荷和抗拉强度。在这 样的实施方式中，半棱锥体形的稳定元件或棱锥体形勺优选固定到支柱 22a或22b的下半部分上，但是可以放置在支柱的任何位置，以最大化其 提升扭曲和垂直载荷以及抗拉强度。在又一实施方式中，如图9A-9D所 示，稳定元件可采取系紧安装锚固板106的形式，所述锚固板106绕枢 轴108可枢转地安装到支柱22a或22b上。在枢轴安装稳定元件或板106 的情况下，所述支柱通常会打入到地面的目标位置以下，例如如图9A和 9B所示。随后所述支柱将垂直拉入到最终位置，导致系紧安装的板106 靠着止动板110展开，在优选的实施方式中，所述止动板110包括半棱 锥体形的元件。可选择地，如图9E所示，肘节安装板106可以足够坚固， 使得当板滑入支架或槽形止动件和柔性锁定机构109中的狭槽107时， 板的尾端向后弯曲抵靠自身，并与狭槽107一致，锁定板106抵抗上下 压力和突出部109A的力。一旦锁定就位，板106就具有抵抗桩上向上和 向下运动的能力。

在另一个替代方案中，如图10A和10B所示，稳定元件可采取具有 减小的阻力弯曲点114的弯曲板112的形式，其通过紧固件116固定到 与其下端相邻的支柱22上。通过向上提升桩，板112的上部自由端118 优选向外弯曲。或者，如图10C和图10D所示，板112可以枢转并锁定 在支架板111中的狭槽113中的适当位置。图10C中的支柱22的右手侧 示出了在狭槽113内展开的板112，而支柱22的左手侧示出了未展开的 板112，板112处于与支柱22竖立邻接的位置。优选地，狭槽113略微 弯曲以通过摩擦接合保持板112。另外，支架板111的锁定部分，即具有 狭槽113的支架板111的部分，可以是柔性的并且弹簧状的，使得当施 加向上的力时它可以被板112向外偏置并且将弹回未偏置的位置以将板 112锁定在狭槽113内，如图10D所示。本发明还有利地可以与太阳能 热能***、港口、码头、建筑物和系泊设备一起使用。

图10E是示出安装和稳定根据图9A-10D的支柱的过程的流程图。 步骤1用于将接地稳定板24或其他板24组装并附接到桩或杆上。接下 来，在步骤2中将桩或杆***到所需的深度。在步骤3中，向上驱动桩 或杆以展开图9A-9E中示为106以及在图10A-10D中示为112的稳定板。 该运动将稳定板锁定在所需深度的展开位置。然后，在步骤4中，桩或 杆准备使用。

现在参考图11A-11L2，在本发明的又一个实施方式中，杆包括双杵 (doublepounder)桩驱动单杆，其包括细长的空心杆150，优选地具有 方形横截面，在其远端152处由金字塔形点154盖住。双杵桩驱动单杆 150包括从动引导件158，该从动引导件158安装到顶板160，经由钢管 间隔件162形成棱锥体形点154，钢管间隔件162的长度可以变化(参见图11G)。双杵可以配备有板150B以抵抗横向负载(参见图11E和11G)。 而且，如图11G所示，双杵可以定位在沿桩的任何位置。土壤是分层的。 因此，希望使板在土壤深度处出来，其中稳定器对运动应力和载荷产生 最强的阻力。双杵设计允许实现最大保持表面所需的多功能性。双杵还 允许根据土壤和结构需要改变板的长度和尺寸。它可以放在桩的任何地 方。如图11H.1所示，随着带槽小翼(winglets)170A的扩大和中空箱 形柱156的扩大，间隔半圆形套筒导向器156a增加，滚子或滚珠轴承的 数量增加156b，钢板170增加长度。而且，最具体地在图11C中示出， 在桩的双重冲击期间可能需要稳定板164用于桩的初始安装，但是它们 不需要保持在最终位置，并且它们可以被移除。它们仅需在该位置以便 桩不会被***比所需的工程要求更深的深度。而且，应该注意的是，板 150B可以放置在双杵的任何位置，以获得最大的稳定性。而且，如图11G 所示，当驳船(barge)或打桩装置提供稳定元件时，可以省略地平面 (grade)稳定板。

双杵也可采用另一种形式，如图11I.1至11L.2所示。这种双杵被称 为豪猪(porcupine)双杵，需要多个支柱和板来稳定单杆或多桩结构。 在图11A至11H.2中遵循提及的相同的程序。然而，不是沿着桩释放1 或4个板，而是通过对桩内的连接楔进行双击并且敲出多个豪猪板来展 开多个支柱和板。这些多个板可以在两个相反的方向上展开，如图11I.1 至图11K所示，或者在180°不同的位置，以产生多个豪猪桩，其不仅 可以以向下的方式整合向下的力，而且可以与棱锥体向上安装结合，以 创造一个在所有方向上最大化的桩。为了更好地穿透到土壤中，豪猪可 堆叠双杵可以布置有具有中央加强导向件169X的如图11L.1所示的单侧 楔形物、带槽小翼和如图11L.1所示并在图11L.2中展开进一步所示的没 有滚子刚刚润滑的J形滑板169。

图12A和图12B是双杵所需的安装步骤的流程图。在使用中，在步 骤1中使用传统的杆或打桩机将双杵桩驱动单杆打入到地面中达到期望 的深度。然后，在步骤2中，用接地稳定板164稳定桩。接下来，在步 骤3或3A中，在杆150的内部向下驱动柱塞(plunger)150A或撞击装 置，以在由板170A中的保持槽170B引导的板辊166上向外驱动钢板170， 如果需要，可以用环境安全的润滑剂，例如植物油、蜡等，通过在杆150 的远端附近形成的狭槽168润滑辊166，并引导通过板170A中的开槽小 翼169(图11I.1)，以提供向上和向下约束的挡板或翼片。然后，如步 骤4所示，移除接地稳定板并且桩准备好使用(步骤5)。

然后，双杵桩驱动单杆可以与如前所述的其他类似或不同的杆组合 使用，或者可以单独用于安装PV***，如图13所示。由此产生的带有 连接到其上的太阳能电池板阵列的单杆能够抵消大量载荷，并且与传统 的混凝土铺展基础相比具有明显的优势，传统的混凝土铺展基础需要钢 筋混凝土和地脚螺栓，特别是在沙漠或电力线附属建筑物(easement)等 偏远地区(参见图13)。现在参照图14，在本发明的又一个实施方式中， 港口或码头可以安装到如上所述的多个接地安装杆上，其中杆的远端被 打到湖泊、河流或海床中，而近端在水上方延伸，并且在其上安装港口 或码头。

图15示出了用于港口和码头的本发明的另一个实施方式。或者，如 图15A所示，如前所述的接地安装杆可以被打入到湖泊、河流或海床中， 桩被拉到最终位置，并且打桩机例如通过拧松脱开，并且系泊设备连接 到杆的近端。然而，在实践中，图15A中所示的系泊设备需要定期检查 系泊和链条，在某些水域中通常每隔一到三年检查一次。一旦部署了肘杆，将装置从港口底部移出就会对底部造成周向损坏，从而对桩周围的 生态***造成伤害。

图15B-15F示出了可替换的可移动系泊桩，其中系泊桩被驱动就位 并且稳定板展开并锁定，然后稳定板可以解锁，一旦解锁，系泊桩可以 向上拉并移除。由于向上的拉动运动和土壤阻力，展开但未锁定的稳定 板将抵靠系泊桩200折叠，从而允许在最小的周围土壤破坏的情况下取 回桩。首先将系泊桩200敲击到港口的底部，但是然后使用图15C、15D和15E.1中所示的释放机构，使得肘节202折叠回到桩的侧面并且可以 更环境友好的方式取回(retrieved)。桩系泊设备安装有带有弹簧204的 打桩机构，弹簧204锁定在系泊设备的盖上。释放驱动销206在该桩系 统中是可拆卸的，在驱动桩的同时，它将被移除。移除桩需要安装释放 驱动销，并且一旦安装，释放驱动销用于向下推动释放板并释放可移动 锁定机构以在取回位置移除。

该桩使用保持钢丝208以在初始驱动期间将肘节平面保持抵靠桩系 泊设备。一旦桩被驱动到距离桩应该所在的深度大约2'时，钢丝将被释 放，然后打桩机将继续驱动系泊设备另外的2'深，以释放锁入位置的襟 翼。在需要检查时，所使用的相同的打桩服务将在桩的中间具有用于释 放肘节锁定机构的销，并且在桩帽本身和打桩机内将存在发送器和发声 器210。这将允许驳船操作员或船舶操作员确定系泊设备在黑暗水中的位 置。这在底部有泥泞状况的水域中尤其重要，以便锁定在桩系泊设备上。 然后，销释放驱动器将中心销和板向下驱动到系泊设备中并将下部保持 器释放到向外位置，从而允许人们将系泊设备提升出来而不会对海床底 部造成任何大的破坏。可以检查系泊链212，取下盖桩系泊设备，检查所 有机构，例如，按照港口管理局或政府机构确定的所需时间间隔进行标 准维护，以及磨损部件所需的润滑和维修，并将在桩系泊设备内外重新 安装，系泊设备将重新安装在与其被取出的位置相同的位置。

图15E.2至15H基于图15A的工作和描述。然而，与图15A不同， 这些图中的装置具有类似于图15A的释放和取回特征，但是使用可在现 场延伸的圆形、中空、镀锌(或其他耐腐蚀处理)的桩。可伸展的中空 桩具有中间部分，其中可以使用图15G和图15H中所示的带螺纹的、套 管的或其他类型的联接器来添加中空桩的附加长度或延伸部，以便在不 同的土壤中获得所需的保持能力。如果区域中新系泊桩具有与先前或相 邻系泊桩不同的底部土壤条件，则这是特别有利的，桩长度可以在长度 上调整，直到它提供正确的拉出阻力。

图16示出了码头、桥墩或建筑物形式的本发明的另一优选实施方式。 如图16所示，几何形状的勺或实心棱锥体通过螺栓或外部夹具连接，并 且工作在标准木桩、金属桩或由其他材料(例如玻璃纤维或混凝土)制 成的桩上，可能长度为20至60英尺。在图16A和16C中，利用钢(在 大多数情况下，标准钢将起作用，因为海洋下的砂、泥或粘土中不存在任何氧气，因此使用所有类型)、不锈钢或其他耐腐蚀螺栓104，钢、玻 璃纤维、复合材料、镀锌钢或不锈钢勺或实心棱锥体通过螺栓连接到木 桩，以提供来自潮汐、波浪或冰条件的施加给桩的向上扭曲和向下阻力。 图16B示出了侧板24通过螺栓连接，利用钢、玻璃纤维、复合材料、不 锈钢或其他耐腐蚀螺栓104穿过木桩编号22A以抵抗对上述结构的侧向 载荷。图16C示出了具有小翼102C的勺斗桩，以抵抗由于其向外突出 形式导致的向上的侧向载荷和向下的力，。

参考图17-24，示出了本发明的另一个实施方式，其中肘板可以用锁 定机构锁定就位，使得桩或多个支柱不仅能够抵抗垂直***，而且还能 抵抗向下的压力。下面将更详细描述的锁定肘板可以单独使用，或者与 前面讨论的双杵板或者勺形棱锥体形桩元件组合使用。在这样的实施方 式中，双杵的豪猪板应该放置在桩或支柱的底部或远端附近，而锁定肘 板位于桩或杆的正远端和桩或支柱的近端或顶端。

参考图17-24，肘节锁定机构用螺栓固定或紧固到桩上，并附有铰接 板。肘板通过不锈钢丝连接到支柱上(图17A和图18A，或者它可以利 用图17B、图17C、图18B和图18C中所示的金属杆锁定轴保持在适当 位置)，其中肘节处于驱动位置，每个桩上会有2或4个肘节(或更多)。 桩将被驱动到比最终完成深度小约一英尺或两英尺的推荐深度。保持线 将被移除或金属杆被释放，或者在锁定机构的顶部处的金属杆与线组合 (如图19和18B和18C所示)。然后，通过向下驱动桩(图20和21) 而不是如前所述提升以设置肘节，将桩打入锁定机构。或者，如图 17B-17D和18B-18C所示，线(wire)保持***是用于小桩(6英寸至 12英寸直径或方形)和用于系泊设备的电线可行解决方案；但是它通常 不适用于较大的桩，例如18”圆形或24”方管桩。可能有40'长或甚至更大 可能是20或24”方形和80'长的桩。这将需要不同的机构。而不是图17A 和18A中所示的电线。

图17B-17D和18B-18C示出了杆锁定释放机构，其将位于金属桩内 或布置(routed)在木桩内。该机构锁定金属使得底部的金属保持销或闩 锁将连接到连续杆上以位于地平面上方，并且可以简单地在打开位置扭 转并且打桩以使得襟翼(flaps)将被释放到肘节锁定机构中。这将提供 桩的向下和向上增加的强度。在图17D和18B中还包括是根据土壤条件 需要的岩石偏转器(以虚线示出)。

图21-24示出了如何将肘节锁定在肘节锁定机构中以承受向上和向 下的负荷。当角形肘节推出较低的较小的钢锁定机构并迫使肘节进入狭 槽并抵靠较大的上锁定机构支柱，点击并锁定时，就会发生这种情况。 这种上部较大的更坚固的结构能够抵抗打桩锤的破损。后一特征是优选 的，因为它将在垂直和向下的两个方向上被驱动和锁定，并且真正使桩 成为更强的结构元件。而且，肘节或襟翼可以沿着桩的长度安装在任何 位置，类似于图11G中所示的双杵。

图24示出了恰好在其接合狭槽之前的肘节，此时肘节刚刚在其卡入 锁定槽之前弯曲钢下部锁定机构。

在图25、25A和25B中，示出了另一个优选实施方式，其中桩或杆 稳定元件可以在土壤中的所需深度处展开然后缩回，以便于移除桩取回 销2506。中空桩2501如图所示，其中缩回的稳定板2502A(图25中的 虚线所示)通过图25中的弹簧加载铰接点或枢轴点2504保持在桩或杆 的空腔内。铰接点或枢轴点通过连接在中空桩或杆的壁上的枢轴板保持 在适当位置。在将桩或杆驱动到土壤中之前，枢轴板通过焊接或螺栓连 接就位。稳定杆或板向外横向延伸通过狭槽，狭槽通过机械加工或锯切 穿过桩或杆壁。该桩由具有桩加强翼5202B的机加工槽加强。当楔形驱 动器2503A被捣实并旋转到图25B所示的位置时，示出为2502A的横向 延伸的稳定板锁定到位。一旦就位，楔形驱动器将稳定板保持在适当位 置。在进一步的实施方式中，由扁平金属制成的稳定器以顺序堆叠的方 式布置，随着锥形驱动器向下弯曲，锥形驱动器与旋转销2505一起旋转， 将每个稳定器推出(图25中的实线所示)和开始在稳定器堆叠中部署下 一个顺序稳定器(见图25A和图25B)。

图26示出了通过铰接点2605安装到内部旋转毂2603并且缩回到凹 部(recess)2606中的侧板或杆2602，凹部2606围绕中空管或桩2601 横向延伸。这种类型的设计的优点是一旦桩或杆被驱动到所需的深度， 可以展开稳定器，而不需要为了展开稳定器对桩或杆进行进一步的深度 调节。具有键槽2607的内部旋转毂通过一个或多个保持环2604保持就位。通过使用耐腐蚀螺钉、螺栓或甚至焊接附接的保持环位于中空桩或 杆的内腔壁上，当管或桩被驱动到位时，将旋转轮毂保持在合适的位置 上，不允许旋转轮毂垂直移动。

稳定器的外端成形为使得当轮毂转动时，稳定器以2602A-2602D中 所示的向外突出的方式挖入土壤中并使用弹簧2609张紧销2608锁定到 位，其中电缆2610连接到一端。拉动连接到弹簧张紧销的一端的电缆解 锁稳定器，并沿相反方向转动内部轮毂，缩回稳定器，从而允许移除杆 或桩。

图26A示出了内部旋转驱动器机构，其展开水平稳定器而不需要调 节管道或桩深度以便展开稳定器。所公开的驱动器机构2610被保持在中 空桩或管2601内部，并且由驱动器侧面中的螺纹或凹槽2614以一定的 间距和计数引导，该间距和计数允许驱动器在向下撞击时旋转。驱动器 由圆杆2612引导，圆杆2612连接到空心桩或杆的内壁上。驱动器另外地逐渐变细的，允许将该驱动器用于图26A中所示的稳定器。当驱动器 向下驱动通过中央键槽孔时，键形支柱2608旋转，其中键形支柱依次旋 转旋转毂，并从中空管或桩的壁中的槽2606横向向外展开稳定器。稳定 器保持在凹槽中并铰接在单个点2605处。在图27中，另一个优选实施 方式是旋转接地安装杆或桩帽2701附接在安装和稳定的接地安装杆组件2708的近端上。靠近地面或外表面2709，其中帽具有外径和内径以及顶 表面，其中顶表面包含可移除的旋转毂2702。在一个优选实施方式中， 旋转毂利用密封轴承2704与元件密封，轴承是组件的一部分，并且如果 需要可以拆卸以便维修和更换，帽在一个或多个孔2707处连接到杆安装 组件，其中帽可以附接、螺栓连接、焊接等到接地安装组件。

在另一个优选实施方式中，旋转轮毂组件使用滚珠轴承和O形环或 垫圈来帮助密封元件并允许旋转运动。在接地安装管的使用寿命期间， 可以根据需要拆卸和组装该组件。旋转毂可以在顶表面的平面内旋转不 受限制的360度，并且另外包括硬件附接面2703，以便于将所需要的硬 件类型安装或连接，以将接地安装管组件正确地附接到结构、桁架、电 缆或用于预计目的的建筑元件的组成部分。

在又一个实施方式中，在U形的每个端部上具有铰接连接2706的倒 U形安装杆2705附接到硬件附接面。铰链连接允许倒U形枢转至少180 度的弧形，从而允许附接到安装和稳定的接地安装杆的任何东西的不受 限制的旋转和弧形运动。旋转接地安装杆或管组件帽连接到建筑组件的 地上部分以被固定或待建造的结构。

图28描绘了所公开发明的较小型式，其中示出的接地安装组件2802 具有尖端帽2806，其具有封闭的几何横截面，其一端封闭为锥形或正方 形，并形成勺状棱锥体形或锥形2802。中间部分2802的几何横截面的形 状为“L”形或部分圆形或其它几何开口形状的横截面，具有稳定小翼 2804和扩大的(横截面)加强端2808，其意图用锤子击打接地安装组件到地面。提供楔子2810以防止将接地安装组件连接到被保持就位或稳定 的物体的线或绳索在使用时滑离接地安装组件，例如用于放下诸如帐篷 或遮篷的露营设备。此外，它可用作树木或其他植物的园林植物锚，所 述树木或其它植物需要使用线或绳索进行稳定，直到它们能够扎根并稳 定自身。图28B描绘了向下的截短的嵌套棱锥体勺，其具有更尖的尖端和与图28相同的勺，用于更硬的地面，但是仍然将一个嵌套在另一个中 以供露营者、军队和园艺师如28A所示重新使用以进行存储和再利用。 图28B描绘了具有系紧带的截短的嵌套棱锥体形勺安装组件。图28C描 绘了更加强大、更长形式的嵌套锥体形尖端勺安装组件，其可用于例如 公路护栏装置或挡土墙等，并且设计用于打桩机安装。

图29描绘了另一种几何变化，其中横截面或安装组件是圆形或管形 的。与图28实施方式的情况一样，安装组件可以用锤子手动驱动。尖头 端帽2906形成开口勺2902，一旦安装就抵抗接地安装组件2908的向上 拉动。接地安装组件在加强的开口端2912处被敲入地面(见图)，并且 包括稳定小翼2904以及凹口或楔子2910(见图)，以保持连接到被保持或稳定的物品的线或绳索就位。

图30描绘了用于稳定树木的本发明的安装组件。接地安装组件3002 一旦被驱动到土壤中，如图3004所示，就通过利用与土壤接合的勺提供 的优异的保持拉力抵抗拉动安装组件的力，如3006所示，并且楔子3008 阻止引导线3010或绳索滑离接地安装，所述接地安装组件通过使用引导 线、电缆或绳索将树连接到接地安装组件来锚固树。

在另一个未示出的实施方式中，如前所述的接地安装杆可以打入邻 近建筑物或其它结构的地面，用于加固或稳定建筑物或其它结构。接地 安装杆也可用于稳定天线、旗杆、灯杆、标志等。

所有这些修改和变化旨在包括在本公开的范围内，并且由所附权利 要求保护。

Claims (38)

1.一种稳定预安装的接地安装组件的方法，所述预安装的接地安装组件具有多个至少部分埋在地下的支柱，所述方法包括以下步骤：

挖掘包围所述多个支柱中的每一个的地面区域；

在通过挖掘暴露的区域中将稳定元件连接到所述多个支柱中的每一个；以及

回填所述被挖掘的区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述稳定元件连接的位置，使得所述稳定板的上边缘埋入到地下大约1英尺的深度或更深。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述稳定元件是平板或半棱锥体形结构。

4. 根据权利要求1所述的方法，还包括：

挖掘在限定所述安装组件前面的支柱和限定所述安装组件背面的支柱之间的一部分地面；以及

在每个所述前面支柱和相邻的一个所述背面支柱之间连接横向构件。

5. 一种结构接地安装的方法，包括：

通过将多个支柱打入到地面中形成安装组件，每个所述支柱连接稳定元件；以及

将所述结构连接至所述安装组件的地上部分。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

挖掘在限定所述安装组件前面的支柱和限定所述安装组件背面的支柱之间的地面区域；

在每个所述前面支柱和相邻的一个所述背面支柱之间连接横向构件；以及

回填所述被挖掘的区域。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述支柱打入到地面的位置，使得所述稳定板埋入到地下大约1英尺的深度或更深。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述支柱打入到地面至低于目标位置的第一位置，然后将所述支柱向上拔至所述目标位置。

9.一种接地安装组件，包括在所述杆的远端处具有尖帽的中空杆，其中所述中空杆从所述杆的内腔到所述杆的外表面具有穿过所述杆壁的一个或多个横向槽，并且杆突出到所述中空杆的内腔；

其中所述杆包含用于展开至少一个稳定板或杆的旋转机构和中央键槽；和

其中，稳定板和杆通过位于所述旋转机构内的至少一个枢轴点连接到所述旋转机构，并且稳定板或杆通过旋转机构的旋转可逆地展开。

10.根据权利要求9所述的接地安装组件，其中所述旋转机构包括旋转楔形物，其中所述楔形物具有顶表面、一个或多个侧表面、一个或多个成角度的楔形表面和键延伸部分，所述一个或多个侧表面具有以所需间距定向的凹槽或通道并围绕所述侧表面纵向计数，其中所述楔形物的宽部分最靠近侧表面，所述键延伸部分从楔形物的窄部分延伸。

11.根据权利要求10所述的接地安装组件，其中，所述旋转机构包括具有内表面和外表面的旋转帽，以及包括可旋转360度的旋转毂的顶部，并且其中所述旋转毂具有安装支架。

12.根据权利要求10所述的接地安装组件，其中，当旋转楔形物被撞击或敲击并且键延伸部穿过所述接地安装组件的中央键槽时，旋转机构的旋转发生。

13.一种具有远端和近端的接地安装组件，包括具有几何横切轮廓的成形形状，其中所述轮廓是具有至少一个开口侧的部分几何形状，并且其中所述远端形成为尖头，与具有几何形状的横切轮廓形成半棱锥体形勺。

14.根据权利要求13所述的接地安装组件，其中，所成形的形状的近端具有从其延伸的楔子、凹口或其它这样的突起。

15.根据权利要求13所述的接地安装组件，其中，所成形的形状具有从其延伸的一个或多个稳定小翼。

16.根据权利要求13所述的接地安装组件，其中所述组件由金属、塑料或金属或塑料的任何组合制成。

17.根据权利要求13所述的接地安装组件，其中，所述接地安装组件中的两个或更多个适于嵌套或堆叠在一起。

18.根据权利要求13所述的接地安装组件，其由注模塑料形成。

19.根据权利要求13所述的接地安装组件，其通过冲压、锻造、焊接或铸造由一种或多种金属制成。

20.一种接地安装结构，包括：

接地安装杆，其具有适于从地面延伸的近端，以及适于被打入到地面中的远端，其中所述接地安装杆包括细长的中空杆，所述细长的中空杆在杆的近端处开口以容纳驱动柱塞的杆，所述柱塞具有一个或多个楔形面，所述中空杆在杆的远端具有尖帽，所述中空杆还具有邻近杆的远端的至少一个稳定元件，其中邻近杆远端的所述至少一个稳定元件包括至少一个平板，所述至少一个平板具有邻近柱塞楔形面的近端，以及可延伸穿过所述中空杆壁中的槽的远端，所述槽邻近杆的远端，所述杆还包括邻近杆的远端的至少一个板辊，用于将所述至少一个平板从杆侧向引导，且所述至少一个板辊具有开槽的小翼，抵抗合理的力并使岩石和碎屑偏转。

21.根据权利要求20所述的接地安装结构，其中所述杆驱动结构包括无滚轴箭猪状结构。

22.根据权利要求20所述的接地安装结构，还包括一个或多个板加强件，所述一个或多个板加强件固定到与邻近所述槽的所述中空杆的外部。

23.根据权利要求20所述的接地安装结构，其中所述尖头帽成形为棱锥体形。

24.如权利要求20所述的接地安装结构，其中所述杆的横截面是方形的。

25.根据权利要求20所述的接地安装结构，还包括太阳能电池板或太阳能电池板阵列、直码头、码头、下锚、天线或固定到所述接地安装杆的建筑结构。

26.根据权利要求25所述的接地安装结构，其中所述太阳能电池板包括太阳能集热板或光伏集电板。

27.根据权利要求25所述的接地安装结构，其中所述太阳能电池板阵列包括固定太阳能电池板或跟踪太阳能电池板。

28.一种用于将结构安装到地面的方法，包括提供如权利要求20所述的接地安装杆；

将所述接地安装杆的远端打入地面至所需深度；

提供柱塞或活塞，和

通过使柱塞或活塞的楔形面与至少两个稳定元件的近端接触，从邻近杆的远端的杆的内侧驱动至少两个稳定元件。

29.根据权利要求28所述的方法，其中通过打桩机将所述杆设定到所需深度。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述至少两个稳定元件由打桩机从所述杆驱动。

31.一种接地安装结构，包括接地安装杆，所述接地安装杆具有适于从地面延伸的近端和适于延伸到地面中的远端，所述杆具有接到其上的至少一个附枢转安装板并适于锁定在适当位置，以抵抗向上和/或向下推力，其中所述接地安装杆包括可从地面接近的锁定/解锁机构致动器，其中所述锁定机构致动器包括电线、杆或链。

32.根据权利要求31所述的接地安装结构，其中所述接地安装杆包括可枢转的稳定元件，所述接地安装杆还包括至少部分地屏蔽所述可枢转的稳定元件的岩石偏转器。

33.根据权利要求31所述的接地安装结构，其中所述锁定/解锁机构包括邻近所述接地安装杆的远端的保持销或闩锁，并且通过电线、杆或链连接到地上可接近的位置。

34.根据权利要求33所述的接地安装结构，其中所述锁定/解锁机构包括触发锁定/解锁机构。

35.一种接地安装结构，包括在其一侧开口的细长接地安装杆，所述杆在远端具有尖端帽，并且细长几何开口形状终止于近端的加强冲击板，其中所述远端形成尖勺，所述杆还在远端和近端之间具有一个或多个加强小翼。

36.根据权利要求35所述的接地安装结构，其中所述结构可嵌套在第二结构内并具有类似的形状和尺寸。

37.根据权利要求35所述的接地安装结构，其中所述接地安装杆具有“L”形，“部分圆形”或其它几何形状的横截面开口形状。

38.根据权利要求35所述的接地安装结构，其中所述加强端的横截面扩大，并且可选地包括楔子。