CN110117949B - 一种智能防洪墙单元及智能防洪墙 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能防洪墙单元及智能防洪墙，包括底座和设置在所述底座上的墙体，所述墙体靠近所述底座的端部设置有加热装置，所述加热装置加热时，可使所述墙体发生形变，本发明所述的智能防洪墙单元，通过可发生形变的墙体和加热装置，无需组装即可使墙体展开进行防洪，且墙体中内嵌有充气囊，充气囊充气之后利用水的浮力加速墙体的展开，结构简单、轻质，使用方便。

Description

一种智能防洪墙单元及智能防洪墙

技术领域

本发明涉及防洪墙技术领域，具体而言，涉及一种智能防洪墙单元及智能防洪墙。

背景技术

每年汛期，国家均需要投入大量人力进行防洪度汛，防洪是日常生活中比较重要的事项之一，通常采用防洪墙实现防洪的目的，因此防洪墙的结构将直接影响防洪的效果，现阶段的防洪结构制造繁琐，组装效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种智能防洪墙单元，以期至少在一定程度上解决上述问题中的至少一个方面。

为解决上述问题，本发明提供一种智能防洪墙单元，包括底座和设置在所述底座上的墙体，所述墙体的靠近所述底座的端部设置有加热装置，所述加热装置加热时，可使所述墙体发生形变。

由此，本发明所述的智能防洪墙单元通过可发生形变的墙体和加热装置，无需组装即可使墙体展开进行防洪。

可选地，所述墙体发生形变过程中，所述墙体从支撑位置移动到收拢位置或者所述墙体从收拢位置移动到支撑位置。

由此，所述墙体在支撑位置处远离所述底座进行防洪，所述墙体在收拢位置处和底座进行贴合，便于运输及储存该智能防洪墙单元。

可选地，所述墙***于所述支撑位置处，所述墙体相对于所述底座呈一预设角度a，其中，45°<a<75°。

由此，在此角度范围内，避免洪水对墙体的正面冲击，墙体受到洪水的冲击较小，延长防洪墙的使用寿命。

可选地，所述底座和所述墙体为形状记忆聚合物材料或者形状记忆合金材料制成。

由此，底座和墙体具有较好的记忆形变能力，且同时具有较高的强度。

可选地，所述底座和所述墙体一体成型设置。

由此，便于运输和安装，具有较优的结构形式，无需组装即可使用，具有更高的强度。

可选地，所述墙体内设置有充气囊。

由此，利用充气囊充气之后水的浮力加速墙体的展开，结构简单、轻质。

可选地，还包括柔性绳，所述柔性绳的一端与所述底座连接，所述柔性绳的另一端与所述墙体连接，以使所述墙体通过所述柔性绳相对于所述底座定位于所述支撑位置处。

由此，墙体在支撑位置时，柔性绳张紧，进一步增加墙体的强度和刚度来抵御洪水及海啸的冲击，且在墙体发生形变过程中起到限制作用，保证墙体和底座之间的角度符合预设角度，具有更好的抵御洪水的效果，墙体在收拢位置时，柔性绳即处于松弛状态，不影响墙体和底座的贴合，使底座和墙体能够很好的收拢在一起。

可选地，所述充气囊内设置有信号接收器和气体发生器，所述信号接收器和所述气体发生器电性连接。

由此，实现远程实时控制，方便快捷，且电子元件数量少、***结构控制环节少，***可靠性高。

可选地，所述柔性绳有多条，各所述柔性绳间隔设置。

由此，多条柔性绳配合使用增强防洪墙结构在洪水冲击下的刚度。

可选地，所述墙体的侧面设置有加强筋。

由此，进一步提高墙体的强度。

可选地，所述加热装置为加热管、加热圈、加热板或者加热膜。

由此，加热装置工作时对墙体进行加热升温，促使墙体发生形变。

可选地，所述加热装置为加热膜，所述加热膜分别贴在所述墙体的两侧面。

由此，加热膜安装方便，热传导效果较好，便于对变形区的温度进行控制，从而控制墙体的变形程度。

相对于现有技术，本发明所述的智能防洪墙单元具有以下优势：

本发明所述的智能防洪墙单元，通过可发生形变的墙体和加热装置，无需组装即可使墙体展开进行防洪，且墙体中内嵌有充气囊，充气囊充气之后利用水的浮力加速墙体的展开，结构简单、轻质，使用方便。

本发明还提供了一种智能防洪墙，该墙体由上述的智能防洪墙单元相互拼接而成。

所述智能防洪墙与所述智能防洪墙单元相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1是本发明所述的智能防洪墙单元未展开状态示意图；

图2是本发明所述的智能防洪墙单元展开状态(展开状态和初始状态一致)示意图；

图3是本发明所述的智能防洪墙单元的充气囊示意图；

图4是本发明所述的智能防洪墙单元的加热装置结构示意图；

图5是本发明所述的智能防洪墙单元的侧视图；

图6是本发明所述的智能防洪墙单元的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、底座，2、墙体，3、加热装置，4、充气囊，5、柔性绳，6、信号接收器，7、气体发生器，8、加强筋。

具体实施方式

现阶段的防洪结构大多为单一的机械结构，结构制造繁琐，组装效率低，在洪水来临之际，需要花费大量人力时间进行组装，难以及时应对洪灾，且在洪灾退去后，拆卸防洪结构又较为繁琐，零件易丢失，保存不便。形状记忆聚合物材料是指具有某一特定的初始形状，在一定条件下变形固定后，通过热、光、电、磁等外部条件的刺激，能够恢复其初始形状的聚合物。形状记忆聚合物是一类可感知外部激励、主动响应、具有形状记忆效应的聚合物材料，具有自感知、自诊断、自驱动等能力。其形变大、密度低、驱动方法多样、可大尺寸成形、形状回复温度可调节。

本发明利用形状记忆聚合物材料的在一定条件下可以变形的特性，对防洪墙结构进行改进，简化结构，使其易于组装使用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1和图4所示，一种智能防洪墙单元，该智能防洪墙单元可以整体安装到安装基础上，该安装基础可以是水泥地、草地、沼泽地、土地等等，底座可以通过多个紧固件固定于安装基础上，适用于多种不同应用场景，使用灵活，该紧固件可以是铆钉、铆片、螺栓等等，包括底座1和设置在所述底座1上的墙体2，所述底座和墙体均为板状结构，所述墙体的一端和底座固定连接，墙体的另一端为自由端，所述墙体和底座的连接处为变形区，墙体的自由端可以变形区为转轴进行转动，使墙体的自由端远离或者靠近底座，从而实现墙体的展开或者收拢，结构简单，使用方便，极大的提高了抗洪能力。所述底座上设置有通孔，所述底座通过通孔和安装基础的固定，优选的，底座和安装基础采用螺钉固定，其中螺钉穿过底座四个角的通孔固定在安装基础上，所述墙体的靠近所述底座的端部设置有加热装置，所述智能防洪墙单元的从初始状态为展开状态，在加热装置工作时，可使墙体的底端位置处由玻璃态转变为橡胶态，进行形变。在该温度状态下，当所述智能防洪墙单元位于初始状态时，我们可以施加外力使墙体的底端位置处发生形变，将墙体压至与底座贴合，然后降温赋形。当防洪墙结构处于未展开状态时，在该温度状态下，墙体的底端位置处自发的发生形变，恢复所述智能防洪墙单元的初始状态，此时墙体逐渐由水平状态变为竖直状态。优选地，所述墙体2上位于和所述底座1的连接位置处设置有加热装置3，从而可以使智能防洪墙单元转变成初始状态，具有较高的抗洪能力。所述墙体具有迎洪面和背洪面，所述加热装置可为加热管、加热圈、加热板或者加热膜，能够实现加热功能即可，优选地，本实施例中，所述加热装置为加热膜，所述加热膜分别贴在变形区的迎洪面与背洪面，安装方便，热传导效果较好，便于对变形区的温度进行控制，从而控制墙体的变形程度，提高智能防洪墙单元的使用性能，具体的，所述加热膜为聚酰亚胺电热膜，其加热电阻丝材质为康铜，从而具有较长的使用寿命，提高防洪墙的整体使用性能，所述加热装置3加热时，可使所述墙体2发生形变，墙体的形变根据其赋形形状进行，本实施例中，墙体整体以变形区为转轴进行转动，从而具有更好的防洪效果。

本发明所述的智能防洪墙单元通过可发生形变的墙体和加热装置，无需组装即可使墙体展开进行防洪，更为重要的是，需要使用该智能防洪墙单元时，运输方便，在所有的智能防洪墙单元运到位后，直接固定到地面上，就可以控制加热装置同时进行加热，使多个墙体同时发生形变，同时抗洪，在灾情紧急的情况下，成效显著。因此，该智能防洪墙单元无需组装，运输比较方便，前期的准备时间比较短，因此可以更加方便、快捷地使用该智能防洪墙单元。

另外，可以根据具体应用场景下的安装基础的不同，对应采取不同的固定方式，例如可以灵活选择铆钉、铆片、螺栓作为紧固件。

如图1和图2所示，所述墙体2发生形变过程中，所述墙体2从支撑位置移动到收拢位置或者所述墙体2从收拢位置移动到支撑位置，使用该智能防洪墙单元时，加热装置加热墙体，使墙体发生形变，墙体远离底座，使其定位于支撑位置处，加热装置停止加热，墙体温度降低，形状固定下来，进而实现防洪的目的。不需要使用智能防洪墙单元时，加热装置加热墙体，使墙体发生形变，在该状态下我们施加外力，将墙体压至与底座贴合，使其定位于收拢位置处，以便于运输及储存该智能防洪墙单元。

所述墙体在支撑位置处远离所述底座进行防洪，所述墙体在收拢位置处和底座进行贴合，便于运输及储存该智能防洪墙单元。

如图5所示，所述墙体2位于所述支撑位置处，所述墙体2相对于所述底座1呈一预设角度a，其中，45°<a<75°，在此角度范围内，避免洪水对墙体的正面冲击，墙体受到洪水的冲击较小，延长防洪墙的使用寿命，且墙体具有较大的垂直高度，从而具有较强的抗洪能力，优选的，预设角度a为60°。

所述墙体2为形状记忆聚合物材料或者形状记忆合金材料制成，能够实现记忆形变即可，优选地，所述墙体为形状记忆聚合物材料制成，便于生产加工，成本较低，所述形状记忆聚合物材料为环氧基形状记忆聚合物，增强相材质为碳纤维，具有较好的记忆形变能力，且同时具有较高的强度。

所述智能防洪墙单元的制作方法为：

用聚四氟乙烯材质模具通过灌注的方法制作具有形状记忆效应的环氧基复合材料的底座和墙体，所述底座和墙体一体成型设置，便于运输和安装，具有较优的结构形式，无需组装即可使用，具有更高的强度。首先将碳纤维布铺设在制作好的聚四氟乙烯材质的模具中；接下来将液化好的环氧树脂灌入模具中固化，待固化之后取出所述的环氧基复合材料的防洪墙，最后将加热膜分别贴合在环氧基复合材料墙体的指定区域；

将柔性绳通过其两端的卡扣结构安装固定在底座和墙体上。将充气囊通过墙体上预留的安装孔安装在形状记忆聚合物材料墙体的内部，之后用密封胶将安装孔密封；

将制作好的智能充气防洪墙赋形。

所述智能防洪墙单元的从初始状态赋形至未展开状态的原理为：

当所述形状记忆聚合物材料外壳变形区域温度在120～150℃时，所述环氧聚合物复合材料由玻璃态转化为橡胶态，在该状态下我们施加外力，将墙体压至与底座贴合；

保持外力，待所述形状记忆聚合物材料外壳变形区域的温度降低至室温之后，结构会维持为该形状。

如图2所示，还包括柔性绳5，所述柔性绳5的一端与所述底座1连接，所述柔性绳5的另一端与所述墙体2连接，以使所述墙体2通过所述柔性绳5相对于所述底座1定位于所述支撑位置处，所述底座上设置有卡口，柔性绳通过其两端的卡扣结构分别固定在墙体的加强筋交叉位置和底座上的卡口位置，墙体在支撑位置时，柔性绳张紧，进一步增加墙体的强度和刚度来抵御洪水及海啸的冲击，且在墙体发生形变过程中起到限制作用，保证墙体和底座之间的角度符合预设角度，具有更好的抵御洪水的效果，墙体在收拢位置时，柔性绳即处于松弛状态，不影响墙体和底座的贴合，使底座和墙体能够很好的收拢在一起。

如图2所示，所述墙体2内设置有充气囊4，所述墙体的内部为空腔结构，所述充气囊的尺寸大小和所述墙体内部的空腔尺寸大小适配，从而在充气囊充气完成后较好的对墙体进行支撑，利用充气囊充气之后水的浮力加速墙体的展开，结构简单、轻质，充分利用充气囊材料的力学性能，使充气囊材料既为结构部分又为功能部分，所述气囊内层涂有密封橡胶，增强充气囊的密封性能。

如图3所示，所述充气囊4内设置有信号接收器6和气体发生器7，所述信号接收器6和所述气体发生器7电性连接，所述信号接收器和所述气体发生器均电性连接有蓄电池，气体发生器通过所述信号接收器接收到的远程输入信号，控制气体发生器给所述气囊充气，实现远程实时控制，方便快捷，本发明的电子元件数量少、***结构控制环节少，***可靠性高。

如图6所示，所述柔性绳5有若干条，各所述柔性绳5间隔设置，多条柔性绳配合使用增强防洪墙结构在洪水冲击下的刚度。

所述墙体2的侧面设置有加强筋8，具体的，所述墙体2的迎洪面和或背洪面一体成型设置有加强筋，进一步提高墙体的强度。

所述智能防洪墙单元的工作原理为：

当所述智能防洪墙单元温度低于120℃时，防洪墙结构处于未展开状态，此时墙体和底座贴合在一起；此时未加热的变形区相当于是一个锁紧机构；

当所述智能防洪墙单元变形区温度升高至120～150℃时，所述环氧聚合物复合材料由玻璃态转化为橡胶态，在该温度状态下，所述环氧基形状记忆聚合物复合材料外壳可以自发的发生形变，此时墙体逐渐由水平状态变为竖直状态；

通电加热20S之后将远程信号输入，信号接收器控制气体发生器给所述气囊充气，通过远程信号输入到所述信号接收器，信号接收器控制气体发生器给所述气囊充气；

通过气源充气可以提高结构抗洪水冲击的能力，并且在水的浮力作用下结构不会在断电之后的短期下沉；

在变形区发生形状变化的过程中，柔性绳逐渐张紧，增加结构整体的刚度及稳定性，以便抵御洪水的冲击。

本发明还提供了一种智能防洪墙，该墙体由上述的智能防洪墙单元相互拼接而成，所述智能防洪单元相互固定或者相互紧贴一起组成智能防洪墙，从而抵御洪水冲击。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种智能防洪墙单元，包括底座(1)和设置在所述底座(1)上的墙体(2)，其特征在于，所述墙体(2)和所述底座(1)均为板状结构，所述墙体(2)的一端和所述底座(1)固定连接，所述墙体(2)的另一端为自由端，所述墙体(2)和所述底座(1)的连接处为变形区，所述自由端可以所述变形区为转轴进行转动，使所述自由端远离或者靠近所述底座(1)，所述墙体(2)靠近所述底座(1)的端部设置有加热装置(3)，所述底座(1)和所述墙体(2)为形状记忆聚合物材料或者形状记忆合金材料制成，所述加热装置(3)加热时，可使所述墙体(2)发生形变。

2.根据权利要求1所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述墙体(2)发生形变过程中，所述墙体(2)从支撑位置移动到收拢位置或者所述墙体(2)从收拢位置移动到支撑位置。

3.根据权利要求2所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述墙体(2)位于所述支撑位置处，所述墙体(2)相对于所述底座(1)呈一预设角度a，其中，45°<a<75°。

4.根据权利要求1所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述底座(1)和所述墙体(2)一体成型设置。

5.根据权利要求2所述的智能防洪墙单元，其特征在于，还包括柔性绳(5)，所述柔性绳(5)的一端与所述底座(1)连接，所述柔性绳(5)的另一端与所述墙体(2)连接，以使所述墙体(2)通过所述柔性绳(5)相对于所述底座(1)定位于所述支撑位置处。

6.根据权利要求1所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述墙体(2)内设置有充气囊(4)。

7.根据权利要求6所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述充气囊(4)内设置有信号接收器(6)和气体发生器(7)，所述信号接收器(6)和所述气体发生器(7)电性连接。

8.根据权利要求5所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述柔性绳(5)有多条，各所述柔性绳(5)间隔设置。

9.根据权利要求1所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述墙体(2)的侧面设置有加强筋(8)。

10.根据权利要求1所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述加热装置(3)为加热管、加热圈、加热板或者加热膜。

11.根据权利要求1所述的智能防洪墙单元，其特征在于，所述加热装置(3)为加热膜，所述加热膜分别贴在所述墙体(2)端部的两侧面。

12.一种智能防洪墙，其特征在于，该墙体由权利要求1-11中任意一项所述的智能防洪墙单元相互拼接而成。

Images