Развертываемые по принципу оригами барьеры - RU2724184C1
Код документа: RU2724184C1
Чертежи
Описание
[0001] Настоящее изобретение было разработано при государственной поддержке в соответствии с контрактом EFRI-ODISSEI-1240417, заключенным между Национальным научным фондом (National Science Foundation) и Управлением научных исследований ВВС (Air Force Office of Scientific Research). Правительство имеет определенные права на изобретение.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0002] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США № 62/384,398, поданной 7 сентября 2016 года; предварительной патентной заявке США № 62/409,186, поданной 17 октября 2016 года; и предварительной патентной заявке США № 62/456,275, поданной 8 февраля 2017 года. Содержание каждой из вышеуказанных заявок включено в настоящий документ путем ссылки во всей свой полноте.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Барьер представляет собой объект, предотвращающий или препятствующий прохождению другого объекта. Акустические барьеры предотвращают прохождение звука. Барьер от штормового нагона предотвращает прохождение воды. Барьер для защиты от излучения, например, свинцовое одеяло, используемое в кабинете стоматолога, предотвращает воздействие вредного рентгеновского излучения на тело человека.
[0004] Одна из распространенных проблем, связанных с такими барьерами, заключается в том, что они зачастую имеют большой размер, и их транспортировка затруднена. В связи с этим существует необходимость обеспечения барьеров, обладающих возможностью компактного хранения и быстрого раскладывания (например, развертывания) для охвата большой площади. Существующие решения этой проблемы включают в себя складные барьеры, сворачиваемые барьеры и модульные панельные барьеры. Хотя эти барьеры решают проблему, связанную с размером, при этом они создают другие проблемы, например, увеличение степеней свободы, медленное развертывание, ручная сборка и возможные прорези, отверстия и зазоры в барьере.
[0005] Несмотря на доступность множества различных барьеров, производители и пользователи продолжают искать новые и улучшенные барьеры.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Варианты выполнения, раскрытые в настоящем документе, относятся к барьерам, разработанным на основе принципа жесткого оригами, способам изготовления таких барьеров и способам использования таких барьеров. В варианте выполнения барьер может изменяться в сложенное состояние и развернутое состояние. Например, барьер может быть образован из непрерывного листа и множества жестких секций (например, панелей), прикрепленных к непрерывному листу или встроенных в него. Барьер также может включать в себя множество шарнирных соединений между панелями (например, образованных из непрерывного листа), которые обеспечивают возможность жесткого раскладывания барьера между развернутым и сложенным состояниями (например, движение может происходить только при жесткой деформации по сгибам между жесткими секциями и панелями).
[0007] В варианте выполнения раскрыт барьер. Барьер включает в себя непрерывный лист. Барьер также включает в себя множество жестких секций, прикрепленных к непрерывному листу или встроенных в него. Дополнительно барьер включает в себя множество шарнирных соединений между множеством жестких секций. Множество шарнирных соединений образовано из участков непрерывного листа. Барьер выполнен с возможностью изменения между по меньшей мере частично сложенным состоянием и по меньшей мере частично развернутым состоянием.
[0008] В варианте выполнения раскрыт способ изготовления барьера. Способ включает в себя этап, на котором обеспечивают непрерывный лист. Способ также включает в себя этап, на котором образуют множество жестких секций на непрерывном листе. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором образуют множество шарнирных соединений из участков непрерывного листа, которые расположены между множеством жестких секций.
[0009] В варианте выполнения раскрыт способ развертывания барьера. Способ включает в себя этап, на котором обеспечивают барьер, который находится в по меньшей мере частично сложенном состоянии. Барьер включает в себя непрерывный лист, множество жестких секций, прикрепленных к непрерывному листу или встроенных в него, и множество шарнирных соединений, образованных из непрерывного листа, которые расположены между множеством жестких секций. Способ также включает в себя этап, на котором изменяют барьер из упомянутого по меньшей мере частично сложенного состояние в упомянутое по меньшей мере частично развернутое состояние путем раскладывания множества шарнирных соединений. Барьер в упомянутом по меньшей мере одном развернутом состоянии имеет по меньшей мере один параметр из длины, ширины или толщины, который превышает этот параметр барьера в упомянутом по меньшей мере частично сложенном состоянии.
[0010] Признаки любого из раскрытых вариантов выполнения могут быть использованы в сочетании с друг с другом без ограничения. Кроме того, другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными специалисту в данной области техники после рассмотрения следующего далее подробного описания и сопровождающих чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0011] На чертежах проиллюстрировано несколько вариантов выполнения изобретения, причем одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы или признаки на разных видах или в разных вариантах выполнения, показанных на чертежах.
[0012] Фиг.1A представляет собой вид спереди барьера в по меньшей мере частично развернутом состоянии в соответствии с вариантом выполнения.
[0013] Фиг.1B представляет собой вид сверху барьера, показанного на Фиг.1A, при нахождении в по меньшей мере частично развернутом состоянии в соответствии с вариантом выполнения.
[0014] Фиг.1C представляет собой изометрический вид барьера, показанного на Фиг.1A-1B, в по меньшей мере частично сложенной конфигураций в соответствии с вариантом выполнения.
[0015] Фиг.2A-2D представляют собой виды сверху барьеров, которые находятся в плоской конфигурации (например, полностью развернуты), и которые имеют разные схемы складывания Йошимура или модифицированные схемы складывания Йошимура, в соответствии с различными вариантами выполнения.
[0016] Фиг.3A-3C представляют собой частичные виды в разрезе участка барьера, который включает в себя шарнирное соединение, имеющее толстую мембранную складку, когда шарнирное соединение полностью раскрыто, частично сложено и полностью сложено соответственно, в соответствии с вариантом выполнения.
[0017] Фиг.4A-4E представляют собой частичные виды в разрезе барьеров, которые имеют разные конфигурации одного или более слоев и множества жестких секций, в соответствии с различными вариантами выполнения.
[0018] Фиг.5 представляет собой схематический вид спереди участка барьера, иллюстрирующий несколько механизмов, которые могут быть использованы для придания устойчивости барьеру при нахождении барьера в развернутом состоянии, в соответствии с вариантом выполнения.
[0019] Фиг.6 представляет собой блок-схему способа изготовления любого из барьеров, раскрытых в настоящем документе, в соответствии с вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0020] Варианты выполнения, раскрытые в настоящем документе, относятся к барьерам, разработанным на основе принципа жесткого оригами, способам изготовления таких барьеров и способам использования таких барьеров. В варианте выполнения барьер может изменяться между по меньшей мере частично сложенным состоянием и по меньшей мере частично развернутым состоянием (например, разложенным состоянием). Например, барьер может быть образован из непрерывного листа и множества жестких секций (например, жестких панелей), прикрепленных к непрерывному листу или встроенных в него. Барьер также может включать в себя множество шарнирных соединений, например, линий сгиба, между панелями, которые образованы из непрерывного листа. Шарнирные соединения обеспечивают возможность жесткого раскладывания барьера между развернутым и сложенным состояниями (например, шарнирные соединения могут складываться и раскладываться, при этом жесткие секции остаются жесткими).
[0021] Непрерывный лист (например, непрерывная поверхность барьеров) может быть разделен на участки, которые находятся вблизи или включают в себя жесткие секции, и на другие участки (например, зазоры между жесткими секциями), которые образуют шарнирные соединения. Барьер складывается вдоль шарнирных соединений для изменения между развернутым состоянием и более компактным, сложенным состоянием. Барьер может включать в себя по меньшей мере одну вершину, на которой множество шарнирных соединений сходятся друг с другом. Жесткие секции и шарнирные соединения могут образовывать мозаичный механизм, который может без ограничения обеспечивать степени свободы, управлять процессом складывания и раскладывания, накапливать энергию, способствующую развертыванию или складыванию барьера, или поддерживать барьер в определенных состояниях.
[0022] При типичном использовании барьера барьер может храниться и транспортироваться в сложенном состоянии. Барьер может включать в себя колеса, ремни и/или ручки, облегчающие транспортировку. Например, барьер можно переносить или перевозить, как чемодан, или носить на спине, как рюкзак. По прибытию пользователя барьера в требуемое место назначения он может разместить барьер на опорной поверхности (например, на земле или на полу) и развернуть (например, разложить) барьер. В варианте выполнения барьер может развертываться автоматически с использованием одного или более средств из сжатого воздуха, пружин, телескопических опор или распорок. В другом варианте выполнения барьер может развертываться вручную. Развертывание барьера может быть ограничено телескопическими опорами, распорками, веревкой или другой тканью, которая достигает максимальной длины, тем самым останавливая развертывание барьера. После приведения барьера в требуемое развернутое состояние он может быть зафиксирован с использованием распорок (например, шарнирных замков, защелок или телескопических опор) или пружин, или барьер может сохранять свою форму за счет трения в шарнирных соединениях или за счет трения между барьером и опорной поверхностью.
[0023] В варианте выполнения, барьер может иметь в общем C-образную форму, которая в развернутом состоянии обеспечивает забарьеру спереди и с флангов, а также делает барьер устойчивым, но могут быть использованы другие конфигурации или способы поддерживания. Барьер может иметь множество конфигураций, что делает его более универсальным. Например, если барьер необходимо установить в коридоре, его боковые стороны могут быть сложены, или если пользователь хочет использовать его для покрытия стены, барьер может принимать полностью плоскую форму и может быть прижат или прикреплен к стене. После использования барьера он может быть приведен в сложенное состояние, в котором он имеет более компактный размер по сравнению с барьером в развернутом состоянии. Барьер может удерживаться в сложенном состоянии с помощью ремней, магнитов, застежек, специальной сумки или другого подходящего устройства.
[0024] Фиг.1A представляет собой вид спереди барьера 100 в по меньшей мере частично развернутом состоянии в соответствии с вариантом выполнения. Барьер 100 включает в себя непрерывный лист 102, который имеет по меньшей мере две внешние поверхности 104. Барьер 100 также может включать в себя множество жестких секций 106, которые прикреплены к по меньшей мере одной из внешних поверхностей 104 непрерывного листа 102 (как показано), расположены в непрерывном листе 102 (см. Фиг.4D-4E) или иным образом встроены в непрерывный лист 102. Жесткие секции 106 могут образовывать зазоры между ними. Участок непрерывного листа 102, расположенный смежно с зазорами, может образовывать шарнирные соединения 108, которые выполнены с возможностью складывания и раскладывания, например, складывания и раскладывания без сморщивания. Складывание и раскладывание шарнирных соединений 108 позволяет изменять барьер 100 между развернутым состоянием (Фиг.1A) и сложенным состоянием (Фиг.1C). В варианте выполнения барьер 100 может дополнительно включать в себя множество пружин 110, которые обеспечивают надлежащее развертывание барьера 100 и выполнены с возможностью удерживания барьера 100 в развернутом состоянии.
[0025] Как показано на Фиг.1A, при нахождении барьера 100 в развернутом состоянии барьер 100 имеет относительно большую открытую площадь. Например, барьер 100 может покрывать площадь, составляющую около 2-10 футов (0,6-3 метров) на 2-10 футов (0,6-3 метров), например, площадь, составляющую около 4 футов (1,2 метра) на 6 футов (1,8 метра). Например, в развернутом состоянии барьер 100 может иметь длину L1 около 3,5 футов (1 метр) и периметр около 5,5 футов (1,7 метра). В некоторых вариантах выполнения барьер 100 является устойчивым сам по себе. В другом примере барьер 100 может иметь вес менее 120 фунтов (54 кг), например, менее 100 фунтов (45 кг), менее 90 фунтов (41 кг), менее 75 фунтов (34 кг), менее 60 фунтов (27 кг), или менее 50 фунтов (23 кг). Кроме того, барьер 100 может быть выполнен с возможностью изменения из сложенного состояния в развернутое состоянии менее чем за 20 секунд одним человеком, например, менее чем за 15 секунд или менее чем за 10 секунд. Другими словами, барьер 100 выполнен с возможностью простого и быстрого развертывания.
[0026] В варианте выполнения, непрерывный лист 102 барьера 100 может быть изготовлен из цельного листа без прорезей. Образование непрерывного листа 102 из цельного листа без прорезей позволяет барьеру 100 складываться по принципу оригами и предотвращает образование отверстий в барьере 100, через которые могут проникать объекты и энергия. Как рассмотрено ранее, участки непрерывного листа 102, которые расположены между жесткими секциями 106, могут образовывать шарнирные соединения 108 барьера 100, что обеспечивает возможность складывания барьера 100 (например, изменения между развернутым и сложенным состоянием) без сминания. Барьер 100, включающий в себя непрерывный лист 102, обладает улучшенными защитными свойствами, чем по существу аналогичный барьер, который включает в себя не сплошной лист. Например, образование непрерывного листа 102 из пуленепробиваемого материала может обеспечивать пуленепробиваемые шарнирные соединения, может исключать неопределенное баллистическое поведение обычных шарнирных соединений и может обеспечивать по меньшей мере номинальный класс баллистической стойкости непрерывного листа 102. В другом примере образование непрерывного листа 102 из звукопоглощающего материала может существенно уменьшать прохождение акустической энергии через шарнирные соединения 108.
[0027] Непрерывный лист 102 может быть выполнен из любого подходящего податливого материала. Например, непрерывный лист 102 может включать в себя материал, который обладает превосходными баллистическими свойствами, звукопоглощающими свойствами, высокой прочностью на растяжение или прочностью на сдвиг, высокой износостойкостью, высокой стойкостью к действию прямого солнечного света (например, стойкостью к действию ультрафиолетового света), высокой влагостойкостью (например, водонепроницаемостью) и т.д. В другом примере непрерывный лист 102 может включать в себя материал, устойчивый к сминанию. В другом примере непрерывный лист 102 может включать в себя один или более материалов из баллистического нейлона, кевлара®, ткани из сверхвысокомолекулярного полиэтилена или другой подходящий материал.
[0028] В варианте выполнения, непрерывный лист 102 может быть образован из множества слоев (как показано на Фиг.4B-4E), например, из множества слоев баллистической ткани. По меньшей мере один (например, каждый) из множества слоев может представлять собой непрерывный слой. Например, барьер 100 может быть образован из 2-5 слоев, 4-7 слоев, 5-10 слоев, 7-15 слоев, 10-20 слоев, 15-25 слоев, 20-40 слоев, 30-50 слоев или более чем из 50 слоев. Например, непрерывный лист 102 может быть образован из множества слоев, которые являются по существу одинаковыми. В другом примере непрерывный лист 102 может быть образован из множества разных слоев. В таком примере разные слои могут иметь по меньшей мере разный состав материала, пористость, структуру (например, волокнистую структуру или непористую пленочную структуру) или толщину. Следует отметить, что непрерывный лист 102 может быть образован из множества слоев независимо от материала, используемого для образования непрерывного листа 102.
[0029] В варианте выполнения, непрерывный лист 102 может иметь незначительную толщину (например, от чуть более 0 мм до около 0,75 мм, от чуть более 0 мм до около 1,5 мм) или значительную толщину (например, более 0,75 мм или более 1,5 мм). Например, непрерывный лист 102 может иметь толщину менее 25 мм, от чуть более 0 мм до около 12,5 мм, от около 2,5 мм до около 6 мм, от около 5 мм до около 13 мм, от около 6 мм до около 19 мм, более 13 мм или от около 13 мм до около 25 мм. Увеличение толщины непрерывного листа 102 может улучшать защитные свойства барьера 100. Например, увеличение толщины непрерывного листа 102 может улучшать баллистические свойства, звукопоглощающие свойства, улучшать защиту от текучей среды (например, снижать скорость проникновения воды), снижать скорость проникновения тепловой энергии, увеличивать непрозрачность, повышать ударопрочность и т.д. барьера 100. Однако увеличение толщины непрерывного листа 102 может увеличивать вес барьера 100, что затрудняет его транспортировку и эксплуатацию. Кроме того, как будет более подробно рассмотрено в отношении Фиг.3A-3C, увеличение толщины непрерывного листа 102 может увеличивать сложность шарнирных соединений 108.
[0030] Конфигурация шарнирных соединений 108 может зависеть от количества слоев, используемых для образования непрерывного листа 102, и/или от толщины непрерывного листа 102. Например, увеличение количества слоев и/или толщины непрерывного листа 102 может приводить к увеличению расстояния между жесткими панелями 106 и требует использования толстых мембранных складок (например, показанных на Фиг.3A-3C), и т.д.
[0031] В одном варианте выполнения (не показан) барьер 100 может быть образован из несплошного листа. В таком варианте выполнения шарнирные соединения 108 могут быть образованы с использованием традиционных шарнирных соединений, например, навесной петли, Т-образной петли, петли с длинными крыльями и т.д. Традиционные шарнирные соединения могут быть усилены или покрыты непрерывным листом 102 или другим листом, что предотвращает прохождение снарядов, энергии или другого материала через область шарнирного соединения.
[0032] Жесткие секции 106 барьера 100 выполняют несколько функций. Например, жесткие секции 106 могут быть выполнены с возможностью сопротивления деформации (например, сопротивления сгибанию и разгибанию). Способность жестких секций 106 противостоять деформации может облегчать управляемое изменение барьера 100 между сложенным и развернутым состояниями, поскольку перемещение барьера 100 ограничено (например, предотвращает образование новых шарнирных соединений). Кроме того, способность жестких секций 106 противостоять деформации может упрощать удержание барьера 100 в развернутом состоянии. В другом примере жесткие секции 106 могут улучшать баллистические свойства, звукопоглощающие свойства и т.д. барьера 100 по сравнению с по существу аналогичным барьером, который не включает в себя жесткие секции 106.
[0033] В варианте выполнения жесткие секции 106 могут включать в себя жесткие панели (например, жесткий материал), которые отличаются от непрерывного листа 102. Как показано на Фиг.1A, жесткие панели могут быть прикреплены к по меньшей мере одной из внешних поверхностей 104 непрерывного листа 102. Жесткие панели могут быть выполнены из любого жесткого материала, например, из материала, обладающего баллистическими свойствами, или легковесного материала. Например, жесткие панели могут быть выполнены из легковесного композитного материала из алюминия и полиэтилена (например, дибонда®), стекловолокнистого композитного материала (например, Garolite), углеродного волокна, магниевых сплавов, алюминиевых сплавов, карбида кремния, оксида алюминия, стали, титана, сверхвысокомолекулярного полиэтилена, синтетического паучьего шелка, металлической композитной пены, другой подходящей керамики, других подходящих полимеров, других подходящих композитных материалов или их сочетания. Например, если барьер 100 представляет собой баллистический барьер, панели могут быть выполнены из материала Garolite или углеродного волокна, поскольку эти материалы являются легковесными, пуленепробиваемыми, жесткими и недорогими.
[0034] Жесткие панели жестких секций 106 могут быть прикреплены к непрерывному листу 102 любым подходящим способом. Например, панели жестких секций 106 могут быть прикреплены к непрерывному листу 102 с помощью сшивания, приклеивания, наплавления, крепления болтами, пазового соединения или любого их сочетания. Такие способы крепления могут минимизировать сдвиг между слоями непрерывного листа 102 и жесткими панелями, предотвращать изгиб жестких панелей и не приводят к появлению слабых мест на барьере 100. Например, заостренный болт может довольно легко разделять переплетение непрерывного листа 102 и плотно закреплять жесткие панели на непрерывном листе 102. Однако использование болтов для крепления жестких панелей к непрерывному листу 102 может повреждать непрерывный лист 102.
[0035] В варианте выполнения жесткие секции 106 могут включать в себя жесткие панели, расположенные в непрерывном листе 102. Например, панели могут быть расположены в середине непрерывного листа 102. Например, непрерывный лист 102 может быть образован из множества слоев, и панели могут быть расположены между двумя слоями. Жесткие панели, расположенные в непрерывном листе 102, могут включать в себя любые жесткие панели, раскрытые в настоящем документе. Жесткие панели могут удерживаться на выбранном участке непрерывного листа 102 с использованием любого подходящего способа, например, шитья, приклеивания, наплавления, крепления болтами, пазового соединения или любого их сочетания.
[0036] В варианте выполнения жесткие секции 106 могут включать в себя участки непрерывного листа 102, которые усилены для образования жестких секций 106. Например, усиление непрерывного листа 102 может делать непрерывный лист 102 стойким к сгибанию. Например, непрерывный лист 102 может быть усилен путем крепления или размещения любых жестких панелей, раскрытых в настоящем документе, на непрерывном листе 102 или в нем. В другом примере непрерывный лист 102 может быть усилен путем наложения по меньшей мере одного термопластичного материала на непрерывный лист 102. В другом примере непрерывный лист 102 может быть усилен путем пропитывания непрерывного листа 102 эпоксидной смолой, другой смолой или другим отвердителем (совместно называются «отвердителями»). В таком примере жесткие секции 106 могут быть образованы с использованием непрерывного листа 102 в качестве матрицы и последующего добавления отвердителя для отверждения выбранных областей непрерывного листа 102. Для облегчения отверждения отвердителя на непрерывный лист 102 могут воздействовать тепло и давление. Для выборочного отверждения отвердителя может быть использована маска (например, резина, которая будет оставаться прикрепленной к барьеру 100). В другом примере непрерывный лист 102 может быть усилен путем прошивания непрерывного листа 102. Швы могут ограничивать перемещение между множеством слоев непрерывного листа 102, тем самым образуя жесткие секции 106. Эти способы образования жестких секций 106 не исключают друг друга и могут быть объединены.
[0037] В варианте выполнения жесткие секции 106 (например, жесткие панели) могут иметь толщину более 0,8 мм, например, в диапазонах от около 0,8 мм до около 25 мм, от около 0,8 мм до около 3 мм, от около 1,6 мм до около 6,4 мм, от около 1,6 мм до около 13 мм или от около 9,5 мм до около 25 мм. Следует отметить, что толщина жестких секций 106 может зависеть от материала или способа, используемых для образования жестких секций 106. В связи с этим в некоторых вариантах выполнения толщина жесткой секции 106 может составлять менее 0,8 мм или более 25 мм. В варианте выполнения жесткие секции 106 могут включать в себя поверхность, которая является плоской, имеет не плоскую форму (например, вогнутую или выпуклую форму), включает в себя один или более выступов, продолжающихся от нее, или включает в себя одну или более выемок, продолжающихся внутрь нее.
[0038] В варианте выполнения жесткие секции 106 могут быть выполнены с возможностью ограничения степеней свободы барьера 100. Например, жесткие секции 106 могут быть выполнены с возможностью ограничения степеней свободы барьера 100 до одной. Кроме того, толщина жестких секций 106 может быть использована для такого ограничения. Например, толщина жестких секций 106 может быть эквивалентна размещению шарнирных соединений с определенных сторон толстого материала таким образом, чтобы толщина препятствовала или ограничивала перемещение шарнирных соединений (например, большинство дверей поворачиваются только в одном направлении, так как шарнирные соединения расположены на боковой стороне двери, и толщина двери и дверной рамы предотвращает поворачивание двери в другом направлении). В связи с этим толщина жестких секций 106 может ограничивать степени свободы и может определять доступные конфигурации барьера 100, тем самым обеспечивая быструю установку и складывание барьера 100.
[0039] В варианте выполнения жесткие секции 106 могут по меньшей мере частично перекрывать шарнирные соединения 108 для предотвращения образования слабых мест барьера 100 на шарнирных соединениях 108. В варианте выполнения жесткие секции 106 могут включать в себя множество слоев жестких панелей 106 (например, жестких панелей 106) с одной или обеих сторон непрерывного листа 102.
[0040] Каждое из шарнирных соединений 108 включает в себя сторону 112 гребня, которая образует в общем выпуклую форму, и сторону 114 впадины, которая противоположна стороне 112 гребня. Каждое из шарнирных соединений 108 также образует линии сгиба, которые пересекаются друг с другом на по меньшей мере одной вершине 116. Как будет более подробно рассмотрено ниже, сторона 112 гребня шарнирных соединений 108, сторона 114 впадины шарнирных соединений 108 и пересечение шарнирных соединений 108 на вершине 116 могут быть выполнены с возможностью смещения шарнирных соединений 108 для складывания в определенных направлениях и для улучшения устойчивости барьера 100 при нахождении барьера 100 в развернутой конфигурации.
[0041] В варианте выполнения барьер 100 может включать в себя множество пружин 110, которые соединены с одним или более компонентами барьера 100. Например, по меньшей мере некоторые пружины 110 могут быть соединены с жесткими секциями 106 барьера 100 и могут проходить поперек шарнирных соединений 108. В другом варианте выполнения барьер 100 не включает в себя пружины 110.
[0042] Пружины 110 могут быть выполнены с возможностью обеспечения устойчивости барьера 100 при нахождении барьера 100 в развернутом состоянии и обеспечения приведения в движения (например, упрощения изменения между развернутым и сложенным состояниями). Например, пружины 110 могут оказывать усилие на шарнирные соединения 108, которое вызывает раскрытие шарнирных соединений 108. Такие пружины 110 могут поддерживать по меньшей мере часть массы барьера 100. Например, пружины 110, которые поддерживают по меньшей мере часть массы барьера 100, могут автоматически изменять барьер 100 из сложенного состояния в развернутое состояние или уменьшить усилие, необходимое для ручного изменения барьера 100 из сложенного состояния в развернутое состояние. В другом случае пружины 110 могут поддерживать массу барьера 100 в достаточной мере, чтобы барьер 100 оставался в развернутом состоянии. В другом примере пружины 110 могут быть выполнены с возможностью предотвращения складывания барьера 100 в неправильном направлении. Например, пружины 110 могут смещать шарнирные соединения 108 для складывания в выбранных направлениях.
[0043] В некоторых вариантах выполнения пружины 110 могут представлять собой пружины сжатия, пластинчатые пружины, торсионные пружины, эластичный материал (например, эластомер), другие подходящие смещающие элементы или любое их сочетание. Например, пружины 110 могут включать в себя стальные пружины. Альтернативно или дополнительно пружины 110 могут быть заменены пневматическими цилиндрами, соленоидами, электродвигателями, исполнительными механизмами на основе сплавов с памятью формы, другими подходящими исполнительными механизмами или их сочетаниями.
[0044] Фиг.1B представляет собой вид сверху барьера 100, показанного на Фиг.1A, при нахождении барьера 100 в по меньшей мере частично развернутом состоянии в соответствии с вариантом выполнения. Как показано на Фиг.1B, барьер 100 может включать в себя по меньшей мере одну распорку 118. Распорка 118 может быть выполнена с возможностью удержания барьера 100 в развернутом состоянии, когда распорка 118 активирована (например, когда распорка 118 выдвинута). Например, распорка 118 может добавлять по меньшей мере один работающий на сжатие элемент для поддерживания барьера 100.
[0045] В варианте выполнения распорка 118 может включать в себя по меньшей мере одну телескопическую опору, которая удерживает барьер 100 в развернутом состоянии. Телескопические опоры могут предотвращать изменение барьера 100 в сложенное состояние под действием силы тяжести. Например, телескопические опоры могут выдвигаться на расстояние от 25 дюймов (63,5 см) до 36 дюймов (91,5 см), при этом обеспечивая достаточное внутреннее перекрытие для предотвращения изгибания и высвобождения, что позволяет удерживать барьер 100 в развернутом состоянии. В другом примере барьер 100 может включать в себя пневматические цилиндры, соленоиды, электродвигатели, сплавы с памятью формы, материалы, чувствительные к свету или температуре, пластинчатые пружины, другие подходящие распорки или их сочетание вместо или в сочетании с распоркой 118.
[0046] Барьер 100 может быть устойчивым сам по себе при нахождении барьера 100 в развернутом состоянии. Барьер 100 может иметь любую форму, которая обеспечивает устойчивость барьера 100. Например, барьер 100 может иметь форму, которая включает в себя по меньшей мере одну плоскую поверхность, поддерживаемую по меньшей мере одной балкой или другой плоской поверхностью, которая продолжается от плоской поверхности в направлении опорной поверхности. В таком примере барьер 100 может образовывать A-образную раму. В другом примере барьер 100 может иметь форму, которая включает в себя по меньшей мере две плоские поверхности, которые продолжаются под углом относительно друг друга, например, в общем V-образную форму, в общем L-образную форму или в общем W-образную форму. В другом примере, как показано на Фиг.1C, барьер 100 может иметь криволинейную форму, например, в общем C-образную форму, в общем O-образную форму или в общем J-образную форму. В другом примере, барьер 100 может иметь форму, которая обеспечивает защиту под множеством углов (например, спереди и с флангов), например, в общем V-образную форму или в общем C-образную форму.
[0047] В варианте выполнения барьер 100 может включать в себя один или более дополнительных компонентов (не показаны), которые упрощают эксплуатацию барьера 100. Например, барьер 100 может иметь световые приборы, прикрепленные к передней части барьера 100. В другом примере барьер 100 также может иметь опоры, прикрепленные к боковым сторонам или к верхней части, на которые может опираться пистолет. В другом примере барьер 100 может иметь прозрачный участок или образовывать зазор, через который может смотреть пользователь. В другом примере барьер 100 может иметь ручки, ремни, колеса или другое устройство, облегчающее перемещение барьера 100. В другом примере барьер 100 может включать в себя карманы, например, карманы, вшитые в непрерывный лист 102 и/или образованные в жестких секциях 106.
[0048] При нахождении барьера 100 в развернутом состоянии барьер 100 может быть громоздким и неудобным для хранения. В связи с этим барьер 100 изменяться между развернутым состоянием и по меньшей мере частично сложенным состоянием. Фиг.1C представляет собой изометрический вид барьера 100, показанного на Фиг.1A-1B, в по меньшей мере частично сложенной конфигураций в соответствии с вариантом выполнения. Как показано на Фиг.1C, при нахождении барьера 100 в сложенном состоянии барьер 100 имеет относительно более компактный размер, чем при нахождении барьера 100 в развернутом состоянии. Относительно более компактный размер барьера 100 при нахождении барьера 100 в сложенном состоянии может упрощать хранение и транспортировку барьера 100. Например, при нахождении барьера 100 в сложенном состоянии барьер 100 может иметь размер и форму, которые позволяют хранить барьер 100 в багажнике легкового автомобиля. В другом примере при нахождении барьера 100 в сложенном состоянии барьер 100 может иметь размер и форму, которые позволяют переносить барьер 100, как рюкзак или чемодан.
[0049] Изменение барьера 100 из развернутого состояния в сложенное состояние может включать в себя уменьшение по меньшей мере одного параметра из длины, ширины или толщины барьера 100. Подобным образом изменение барьера 100 из сложенного состояния в развернутое состояние может включать в себя увеличение по меньшей мере одного параметра из длины, ширины или толщины барьера 100. Например, со ссылкой на Фиг.1A-1B барьер 100 имеет первую длину L1, первую ширину W1 и первую толщину t1 при нахождении барьера 100 в развернутом состоянии. При этом со ссылкой на Фиг.1C барьер 100 имеет вторую длину L2, вторую ширину W2 и вторую толщину t2 при нахождении барьера 100 в сложенном состоянии, причем по меньшей мере один параметр из второй длины L2, второй ширины W2 или второй толщины t2 меньше по меньшей мере одного параметра из первой длины L1, первой ширины W1 или первой толщины t1 соответственно.
[0050] В варианте выполнения, изменение барьера 100 из развернутого состояния в сложенное состояние может включать в себя уменьшение объема, занимаемого барьером 100. Например, объем барьера 100 в развернутом состоянии может быть определен коробкой, имеющие размеры, равные первой длине L1, первой ширине W1 и первой толщине t1. Подобным образом объем барьера 100 в сложенное состояние может быть определен коробкой, имеющей размеры, равные второй длине L2, второй ширине W2 и второй толщине t2. В таком примере объем барьера 100 в сложенном состоянии меньше, чем объем барьера 100 в развернутом состоянии. В другом варианте выполнения, изменение барьера 100 из развернутого состояния в сложенное состояние может включать в себя увеличение объема, занимаемого барьером 100. Например, барьер 100 может образовывать по существу плоскую форму при нахождении барьера 100 в развернутом состоянии, что приводит к тому, что барьер 100 в развернутом состоянии занимает меньший объем, чем барьер 100 в сложенном состоянии.
[0051] Барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут иметь несколько разных схем складывания по принципу оригами, что может обеспечивать барьер, который выполнен с возможностью жесткого складывания, может принимать компактную форму и может развертываться для образования большого барьера (например, криволинейного барьера). Например, барьер 100, показанный на Фиг.1A-1C, имеет модифицированную шестиярусную схему складывания Йошимура. Фиг.2A-2D представляют собой виды сверху барьеров 200a-d, которые находятся в плоской конфигурации (например, полностью развернуты), и которые имеют разные схемы складывания Йошимура или модифицированные схемы складывания Йошимура, в соответствии с различными вариантами выполнения. Если не указано иное, барьеры 200a-d являются такими же или по существу аналогичными барьеру 100, показанному на Фиг.1A-1C. Например, каждый из барьеров 200a-d включает в себя непрерывный лист 202, множество жестких секций 206 и множество шарнирных соединений 208. Кроме того, каждый из барьеров 200a-d выполнен с возможностью изменения между по меньшей мере частично развернутым состоянием и по меньшей мере частично сложенным состоянием.
[0052] Фиг.2A иллюстрирует барьер 200a, который имеет схему складывания Йошимура, состоящую их шестигранных вершин, в соответствии с вариантом выполнения. Фиг.2B-2D иллюстрируют барьеры 200b-d, каждый из которых имеет модифицированную схему складывания Йошимура, в соответствии с вариантом выполнения. Барьеры 200b-d имеют модифицированную схему складывания Йошимура, так как каждая шестигранная вершина традиционной схемы складывания Йошимура разделена на две четырехгранные вершины. Модифицированные схемы складывания Йошимура, показанные на Фиг.2B-2D, также известны как вариация схемы складывания Хаффмана и/или вариация схемы складывания, используемая фокусниками, известная как «Troublewit». Следует отметить, что в варианте выполнения барьер 200a может иметь модифицированную схему складывания Йошимура, и/или барьеры 200b-d могут иметь схему складывания Йошимура.
[0053] Фиг.2A-2D иллюстрируют, что барьеры 200a-d, которые имеют схему складывания Йошимура или модифицированную схему складывания Йошимура, могут включать в себя несколько ярусов. Под «ярусами» понимается количество жестких секций 206 в вертикальном направлении барьеров 200a-d. Каждый из ярусов барьеров 200a-d может включать в себя в общем горизонтальные шарнирные соединения 208, которые разделяют каждый ярус. Например, Фиг.2A иллюстрирует барьер 200a, включающий в себя три яруса 220a, Фиг.2B иллюстрирует барьер 200b, включающий в себя четыре яруса 220a, Фиг.2C иллюстрирует барьер 200c, включающий в себя пять ярусов 220c, и Фиг.2D иллюстрирует барьер 200d, включающий в себя шесть ярусов 220d. Хотя схема складывания Йошимура или модифицированная схема складывания Йошимура позволяет обеспечить бесконечное количество ярусов, на практике, например, при изготовлении, предпочтительно ограничить схему складывания Йошимура или модифицированную схему складывания Йошимура 3-10 ярусами и, в частности, 3-6 ярусами.
[0054] Количество ярусов схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура, используемое для изготовления барьеров 200a-d, также может оказывать влияние на устойчивость барьеров 200a-d в развернутом состоянии по ряду причин. Во-первых, увеличение количества ярусов барьеров 200a-d может повышать устойчивость барьеров 200a-d, поскольку это приводит к увеличению ширины барьеров 200a-d. Например, более широкая площадь шестиярусного барьера 202d обеспечивает лучшую устойчивость к опрокидыванию, чем пятиярусный барьер 202c, четырехъярусный барьер 202b и трехъярусный барьер 202a. Во-вторых, структурная устойчивость барьеров 200a-d также может быть увеличена за счет увеличения количества ярусов барьеров 200a-d, так как параллельные оси шарнирных соединений 208 становятся менее коллинеарными. Например, наклонные шарнирные соединения 208 четырехъярусного барьера 202b более коллинеарны, чем в случае шестиярусного барьера 202d. Чем более коллинеарны шарнирные соединения 208, тем легче может происходить диагональный сдвиг. В-третьих, увеличение количества ярусов барьеров 200a-d может приводить к большему количеству шарнирных соединений 208, что может снижать устойчивость барьеров 200a-d. Например, увеличение ярусов сверх определенного количества (например, более 8 ярусов, более 10 ярусов, более 15 ярусов или более 20 ярусов) может снижать устойчивость барьера, даже несмотря на то, что барьер имеет увеличенную ширину и неколлинеарные шарнирные соединения. С учетом вышеизложенного, авторы установили, что шестиярусный барьер 202d обеспечивает достаточное количество ярусов для устойчивого основания, уменьшает количество коллинеарных шарнирных соединений 208 и не образует слишком много шарнирных соединений 208. В связи с этим авторы считают, что в настоящее время шестиярусный барьер 202d является универсальным барьером, который одинаково хорошо сокращает время, необходимое для установки, и исключает ошибки установки в критических ситуациях.
[0055] Количество ярусов схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура, которая используется для изготовления барьеров 200a-d, также может определять эффективность хранения и размер барьеров 200a-d при нахождении барьеров 200a-d в сложенном состоянии. В частности, увеличение количества ярусов схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура увеличивает неиспользуемое пространство в середине сложенной схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура и увеличивает размер и количество зазоров между сложенными слоями схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура. Например, барьер 200a, показанный на Фиг.2A, имеет более высокую эффективность хранения, чем барьеры 200b-d, показанные на Фиг.2B-2D. Однако увеличение количества ярусов схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура может уменьшать размеры сложенного основания барьеров 200a-d (например, вторую ширину W2 и вторую толщину t2, показанные на Фиг.1C) и увеличивает длину барьеров 200a-d (например, вторую длину L2, показанную на Фиг.1C) при нахождении барьеров 200a-d в сложенном состоянии. Например, шестиярусный барьер 202d, показанный на Фиг.2D, имеет меньшие размеры сложенного основания и большую высоту хранения, чем четырехъярусный барьер 202b, показанный на Фиг.2B.
[0056] Фиг.2A-2D иллюстрируют форму жестких секций 206, которые имеют длинный край 222 и два угловых края 224, продолжающихся от длинного края 222 под косым углом. Например, как показано на Фиг.2A, жесткие секции 206 могут иметь в общем треугольную форму. В таком примере два угловых края 224 пересекаются друг с другом. В другом примере, как показано на Фиг.2B-2D, жесткие секции 206 могут иметь в общем трапециевидную форму. В таком примере жесткие секции 206 имеют короткий край 226, который расположен напротив длинного края 222, а угловые края 224 продолжаются между длинным краем 222 и коротким краем 226. Короткий край 226 может быть по существу параллелен длинному краю 222. Следует отметить, что жесткие секции 206, имеющие в общем трапециевидную форму, могут образовывать шарнирные соединения 208, которые менее коллинеарны, чем в случае жестких секций 206, имеющих в общем треугольную форму.
[0057] Каждый из барьеров 200a-d включает в себя две противоположные поверхности 228, которые выполнены с возможностью контакта с опорной поверхностью (например, с землей, полом и т.д.) при нахождении барьеров 200a-200d в развернутом состоянии. Две противоположные поверхности 228 могут быть образованы или расположены вблизи некоторых длинных краев 222 жестких секций 206. Две противоположные поверхности 228 также могут быть образованы или расположены вблизи пересечения двух угловых краев 224, когда жесткие секции 206 имеют в общем треугольную форму, или короткого края 226, когда жесткие секции 206 имеют в общем трапециевидную форму. Увеличение количества длинных краев 222, образующих противоположные поверхности 228, контактирующие с опорной поверхностью, повышает устойчивость барьеров 200a-d при нахождении барьеров 200a-d в развернутом состоянии. Например, поверхность 228, образованная двумя длинными краями 222, более устойчива, чем поверхность 228, образованная одним длинным краем 222.
[0058] Барьеры 200a-d могут иметь нечетное количество ярусов или четное количество ярусов. Однако схема складывания Йошимура или модифицированная схема складывания Йошимура, имеющая четное количество ярусов, может иметь улучшенную устойчивость и обеспечивает более быстрое развертывание, чем схема складывания Йошимура или модифицированная схема складывания Йошимура, имеющая нечетное количество ярусов. Например, барьеры 200a и 200c, показанные на Фиг.2A и 2C, имеют нечетное количество ярусов. Изготовление барьеров 200a и 200c с нечетным количеством ярусов может приводить к тому, что две противоположные поверхности 228 будут образованы или расположены вблизи разного количества длинных краев 222, пересечений угловых краев 224 или коротких краев 226. В связи с этим одна из двух противоположных поверхностей 228 барьеров 200a и 200c может быть более устойчива при контакте с опорной поверхностью, чем другая из двух противоположных поверхностей 228. В связи с этим пользователь барьеров 200a и 200c должен знать, какую из противоположных поверхностей 228 необходимо установить на опорной поверхности для максимизации устойчивости барьеров 200a и 200c. При этом барьеры 200b и 200d, показанные на Фиг.2B и 2D, имеют четное количество ярусов. Изготовление барьеров 200b и 200d с четным количеством ярусов приводит к тому, что две противоположные поверхности 228 образованы или расположены вблизи одинакового количества длинных краев 222, пересечений угловых краев 224 или коротких краев 226. В связи с этим две противоположные поверхности 228 барьеров 200b и 200d одинаково устойчивы при контакте с опорной поверхностью. Таким образом, пользователю барьеров 200b и 200d не нужно проверять, какая из двух противоположных поверхностей 228 должна контактировать с опорной поверхностью, что упрощает развертывание барьеров 200b и 200d.
[0059] Изготовление барьеров 200a-d с использованием схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура приводит к тому, что барьеры 200a-d имеют только одну степень свободы, что обеспечивает дополнительный контроль при развертывании барьеров 200a-d. Дополнительный контроль при развертывании барьеров 200a-d также может сокращать время, необходимое для развертывания барьеров 200a-d. Кроме того, изготовление барьеров 200a-d с использованием схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура может обеспечивать жесткие секции 206 барьеров 200a-d, имеющие геометрию с плоскими краями (например, длинными или короткими краями 222, 226), что увеличивает устойчивость барьеров 200a-d по сравнению с барьерами, которые не имеют геометрию с плоскими краями.
[0060] Хотя Фиг.2A-2D иллюстрируют барьеры 200a-d, образованные с использованием схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура, следует отметить, что любой из барьеров, раскрытых в настоящем документе, также может быть изготовлен с использованием других схем складывания оригами. Например, любой из барьеров, раскрытых в настоящем документе, может иметь схему складывания Миура-ори. Барьеры, имеющие схему складывания Миура-ори, могут складываться более компактно, чем барьеры, имеющие схему складывания Йошимура или модифицированную схему складывания Йошимура. Барьеры, имеющие схему складывания Миура-ори, могут требовать использования смещений или других признаков, которые учитывают толщину слоев, уложенных друг на друга. В другом примере любой из барьеров, раскрытых в настоящем документе, может иметь схему скручивания квадрата, которая может обладать преимуществами, подобными схеме складывания Миура-ори. В другом примере любой из барьеров, раскрытых в настоящем документе, может иметь ромбическую схему складывания. Барьеры, имеющие ромбическую схему складывания, могут иметь полукруглые формы при нахождении в промежуточных состояниях (например, в состоянии между сложенным и развернутым состояниями) и могут складываться более компактно, чем аналогичные барьеры, имеющие схему складывания Йошимура или модифицированную схему складывания Йошимура. Кроме того, барьеры, имеющие ромбическую схему складывания, обеспечивают более одной степени свободы при изменении барьеров между развернутым и сложенным состояниями.
[0061] В варианте выполнения, любой из непрерывных листов, раскрытых в настоящем документе, может быть полностью плоским (например, не иметь выступов или углублений). Однако полностью плоский непрерывный лист может иметь проблемы, связанные со складыванием и раскладыванием, особенно в случае, когда непрерывный лист имеет значительную толщину. Например, полностью плоский непрерывный лист может образовывать шарнирное соединение, имеющее сторону гребня и сторону впадины. Сгибание полностью плоского непрерывного листа может приводить к тому, что участки полностью плоского непрерывного листа, расположенные со стороны гребня шарнирного соединения или вблизи нее, подвергаются растяжению, а участки полностью плоского непрерывного листа, расположенные со стороны впадины или вблизи нее, подвергаются сжатию. Растяжение участков полностью плоского непрерывного листа может привести к разрыву полностью плоского непрерывного листа. Кроме того, сжатие участков полностью плоского непрерывного листа может привести к сморщиванию полностью плоского непрерывного листа, что может ослаблять непрерывный лист. Кроме того, растяжение и/или сжатие участков полностью плоского листа может затруднять компактное складывание по существу плоского непрерывного листа.
[0062] В связи с этим в некоторых вариантах выполнения барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут включать в себя непрерывные листы, выполненные с возможностью уменьшения растягивающих и сжимающих усилий в непрерывных листах, особенно в случае, когда непрерывный лист имеет значительную толщину. В частности, линии сгиба непрерывного листа, которые служат в качестве шарнирных соединений, могут быть выполнены с учетом толщины непрерывного листа. Например, шарнирные соединения могут иметь толстую мембранную складку (например, подобную тканевой складке). Фиг.3A-3C представляют собой частичные виды в разрезе участка барьера 300, который включает в себя шарнирное соединение 308, имеющее толстую мембранную складку, когда шарнирное соединение 308 полностью раскрыто, частично сложено и полностью сложено соответственно, в соответствии с вариантом выполнения. Если не указано иное, барьер 300 может быть таким же или аналогичным любому из барьеров, раскрытых в настоящем документе. Например, барьер 300 может включать в себя непрерывный лист 302, который образует шарнирное соединение 308, и множество жестких секций 306. Кроме того, барьер 300 и, в частности, шарнирное соединение 308 может использоваться в любом из вариантов выполнения барьера, раскрытых в настоящем документе.
[0063] Для формирования толстой мембранной складки непрерывный лист 302 образован из множества слоев, например, из по меньшей мере первого слоя 332 и второго слоя 334, который расположен противоположно первому слою 332. Первый слой 332 образует сторону 312 гребня шарнирного соединения 308 и одну из двух внешних поверхностей 304 непрерывного листа 302. Подобным образом второй слой 334 образует сторону 314 впадины шарнирного соединения 308 и другую из двух внешних поверхностей 304 непрерывного листа 302. Первый слой 332 включает в себя дополнительный материал со стороны 312 гребня шарнирного соединения 308 или вблизи нее, тогда как второй слой 334 не включают в себя дополнительный материал. Например, непрерывный лист 302 также включает в себя один или более дополнительных слоев между первым и вторым слоями 332, 334. В таком примере один или более дополнительных слоев также могут включать в себя дополнительный материал. Однако количество дополнительного материала для каждого из одного или более дополнительных слоев, как правило, уменьшается при движении от первого слоя 332 ко второму слою 334.
[0064] Со ссылкой на Фиг.3A, дополнительный материал первого слоя 332 и, возможно, одного или более дополнительных слоев образует складку при нахождении шарнирного соединения 308 в развернутом состоянии. Складка дополнительного материала может образовывать выступ 336 со стороны 312 гребня шарнирного соединения 308. При этом второй слой 334 является по существу плоским. Наличие выступа 336 со стороны 312 гребня и по существу плоского второго слоя 334 может побуждать складывание шарнирного соединения 308 в определенном направлении. Фиг.3B и 3C иллюстрируют, как дополнительный материал первого слоя 332 и, возможно, одного или более дополнительных слоев обеспечивает складывание шарнирного соединения 308, не вызывая растяжение первого слоя 332 и сжатие второго слоя 334. В связи с этим дополнительный материал первого слоя 332 и, возможно, одного или более дополнительных слоев может использоваться для увеличения гибкости шарнирного соединения 308 и обеспечения полного раскрытия и полного складывания шарнирного соединения 308 независимо от толщины или количества слоев, используемых для образования непрерывного листа 302.
[0065] В варианте выполнения, непрерывный лист 302 может быть выполнен с возможностью образования складки со стороны 312 гребня шарнирного соединения 308 или вблизи нее и выступа 336, продолжающегося наружу от стороны 312 гребня шарнирного соединения 308. Например, участки непрерывного листа 302, расположенные смежно с шарнирными соединениями 308, могут быть сшиты вместе для предотвращения образования складок дополнительного материала в положении, удаленном от шарнирного соединения 308. Это может приводить к смещению шарнирных соединений 308. Это означает, что выступ 336 может оставаться видимым при нахождении барьера 300 в развернутом состоянии.
[0066] Как рассмотрено ранее, барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут быть образованы из непрерывного листа, который включает в себя один или более слоев, и множества жестких секций, которые прикреплены к непрерывному листу, расположены в нем и/или усиливают его. Фиг.4A-4E представляют собой частичные виды в разрезе барьеров 400a-e, которые имеют разные конфигурации одного или более слоев и множества жестких секций, в соответствии с различными вариантами выполнения. Если не указано иное, барьеры 400a-e являются такими же или по существу аналогичными любому из барьеров, раскрытых в настоящем документе. Кроме того, любой из барьеров, раскрытых в настоящем документе, может иметь любую из конфигураций, проиллюстрированных на Фиг.4A-4E.
[0067] Со ссылкой на Фиг.4A, барьер 400a включает в себя непрерывный лист 402a, который имеет две внешние поверхности 404a, и множество жестких секций 406a. Множество жестких секций 406a прикреплено к по меньшей мере одной из двух внешних поверхностей 404a непрерывного листа 402a. Непрерывный лист 402a образован из по меньшей мере одного слоя 432a. По меньшей мере один слой 432a может включать в себя один слой или множество одинаковых слоев.
[0068] Со ссылкой на Фиг.4B, барьер 400b включает в себя непрерывный лист 402b, который имеет две внешние поверхности 404b, и множество жестких секций 406b, которые прикреплены к по меньшей мере одной из двух внешних поверхностей 404b. Непрерывный лист 402b образован из по меньшей мере одного первого слоя 432b и по меньшей мере одного второго слоя 434b, который отличается от первого слоя 432b. Например, первый слой 432b может иметь состав материала, структуру и т.д., которые отличаются от второго слоя 434b.
[0069] Со ссылкой на Фиг.4C, барьер 400c включает в себя непрерывный лист 402c, который имеет две внешние поверхности 404c, и множество жестких секций 406c, которые прикреплены к по меньшей мере одной из двух внешних поверхностей 404c. Непрерывный лист 402c образован из по меньшей мере одного первого слоя 432c, по меньшей мере одного второго слоя 434c и по меньшей мере одного третьего слоя 438c. Третий слой 438c отличается от первого и второго слоев 432c, 434c, а первый и второй слои 432c, 434c являются по существу одинаковыми или отличаются друг от друга. В варианте выполнения по меньшей мере один из первого или второго слоев 432c, 434c может образовывать защитные слои, которые выполнены с возможностью защиты третьего слоя 438c. Например, барьер 400c может представлять собой баллистический барьер, и третий слой 438c может включать в себя кевлар. Однако кевлар имеет относительно низкую износостойкость, влагостойкость и стойкость к действию ультрафиолетового света, и в связи с этим воздействие окружающей среды на третий слой 438c может неблагоприятно влиять на баллистические свойства кевлара. В таком примере первый и второй слои 432c, 434c барьера 400c могут быть выполнены из материала, который обладает лучшей износостойкостью, влагостойкостью и/или стойкостью к действию ультрафиолетового света, чем кевлар, например, из баллистического нейлона. В связи с этим первый и второй слои 432c, 434c могут защищать третий слой 438c от воздействия окружающей среды и сохранять баллистические свойства третьего слоя 438c.
[0070] Со ссылкой на Фиг.4D, барьер 400d включает в себя непрерывный лист 402d и множество жестких секций 406d, которые расположены в непрерывном листе 402d. Например, непрерывный лист 402d может включать в себя по меньшей мере один первый слой 432d и по меньшей мере один второй слой 434d. Первый и второй слои 432d, 434d могут быть по существу одинаковыми или разными (например, иметь разные составы материала). В таком примере жесткие секции 406d могут быть расположены между первым и вторым слоями 432d, 434d. Размещение жестких секций 406d в непрерывном листе 402d может улучшать внешний вид барьера 400d, позволяет первому и второму слоям 432d, 434d защищать жесткие секции 406d от воздействия окружающей среды, обеспечивает новый способ надежного крепления жестких секций 406d к непрерывному листу 402d, и т.д.
[0071] Со ссылкой на Фиг.4E, барьер 400e включает в себя непрерывный лист 402e и множество жестких секций 406e, которые расположены в непрерывном листе 402e. Например, непрерывный лист 402e может включать в себя по меньшей мере один первый слой 432e, по меньшей мере один второй слой 434e и по меньшей мере один третий слой 438e, который расположен между первым и вторым слоями 432e, 434e. Если не указано иное, первый, второй и третий слои 432e, 434e, 438e могут быть такими же или по существу аналогичными первому, второму и третьему слоям 432c, 434c, 438c, показанным на Фиг.4C. Например, жесткие секции 406e могут быть расположены между третьим слоем 438e и по меньшей мере одним из первого или второго слоев 432e, 434e. В другом примере жесткие секции 406e могут быть расположены в третьем слое 438e (например, третий слой 438e включает в себя по меньшей мере два слоя, и жесткие секции 406e расположены между по меньшей мере двумя слоями третьего слоя 438e).
[0072] Следует отметить, что барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут иметь конфигурации, отличные от конфигураций, проиллюстрированных на Фиг.4A-4E. Например, барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут включать в себя по меньшей мере одну жесткую секцию, прикрепленную к по меньшей мере одной из двух внешних поверхностей непрерывного листа, и по меньшей мере одну жесткую секцию, расположенную в непрерывном листе. В другом примере барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут быть образованы из непрерывного листа, который включает в себя по меньшей мере один первый слой, по меньшей мере один второй слой, по меньшей мере один третий слой и один или более дополнительных слоев.
[0073] В некоторых вариантах выполнения, барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут включать в себя один или более механизмов, выполненных с возможностью улучшения устойчивости барьеров при нахождении барьеров в по меньшей мере частично развернутом состоянии. Фиг.5 представляет собой схематический вид спереди участка барьера 500, иллюстрирующий несколько механизмов, которые могут быть использованы для придания устойчивости барьеру 500 при нахождении барьера 500 в развернутом состоянии, в соответствии с вариантом выполнения. Если не указано иное, барьер 500 может быть аналогичен любому из барьеров, раскрытых в настоящем документе. Например, барьер 500 может быть образован из непрерывного листа 502, множества жестких секций 506 и множества шарнирных соединений 508. Механизмы придания устойчивости, проиллюстрированные на Фиг.5, могут быть использованы в любом из барьеров, раскрытых в настоящем документе.
[0074] В варианте выполнения, механизмы придания устойчивости, которые могут быть использованы для придания устойчивости барьеру 500, могут включать в себя по меньшей мере одну вставку 540. Вставка 540 включает в себя узкую жесткую панель, образованную из любого жесткого панельного материала, раскрытого в настоящем документе. Вставка 540 прикреплена к участкам непрерывного листа 502, которые расположены смежно с зазорами, образованными между жесткими секциями 506. Вставки 540 могут быть выполнены с возможностью уменьшения неустойчивости барьера 500, обусловленной наличием зазоров. Например, вставка 540 расположена со стороны 512 гребня шарнирных соединений 508, так как размер зазоров между жесткими секциями 506 со стороны 512 гребня шарнирных соединений 508 может быть больше, чем размер зазоров между жесткими секциями 506 со стороны впадины (не показана) шарнирных соединений 508. Следует отметить, что вставки 540 также могут использоваться для усиления слабых мест барьера 500, обусловленных зазорами.
[0075] В варианте выполнения, механизмы, используемые для повышения устойчивости барьера 500, могут включать в себя по существу неколлинеарное размещение шарнирных соединений 508. Шарнирные соединения 508 являются по существу неколлинеарными, когда множество шарнирных соединений 508 пересекают один зазор (например, открытый зазор или зазор, который по меньшей мере частично закрыт вставкой 540), и по большей мере лишь одна пара шарнирных соединений 508 является коллинеарной. Шарнирные соединения 508 являются неколлинеарными, когда их продольные оси не параллельны и/или смещены относительно друг друга. Размещение шарнирных соединений 508 по существу неколлинеарным образом может повышать устойчивость барьера 500 при нахождении барьера 500 в развернутом состоянии. Например, Фиг.5 иллюстрирует множество шарнирных соединений 508, которые пересекают один зазор (например, зазор, по меньшей мере частично закрытый вставкой 540), и все шарнирные соединения 508, пересекающие зазор, являются неколлинеарными. Например, Фиг.5 иллюстрирует первую продольную ось 542 одного из шарнирных соединений 508 и вторую продольную ось 544 другого из шарнирных соединений 508. Как показано, первая продольная ось 542 смещена и не параллельна второй продольной оси 544.
[0076] Фиг.6 представляет собой блок-схему способа 600 изготовления любого из барьеров, раскрытых в настоящем документе, в соответствии с вариантом выполнения. Способ 600 может включать в себя этапы 605, 610 и 615. Если не указано иное, этапы 605-615 могут выполняться в любом порядке, могут быть разделены на множество других этапов, объединены в один этап, дополнены или исключены. Кроме того, как более подробно рассмотрено ниже, способ 600 может включать в себя один или более дополнительных этапов.
[0077] На этапе 605 обеспечивают непрерывный лист. Например, этап 605 включает в себя обеспечение листа, который включает в себя один слой или множество слоев. В другом примере этап 605 может включать в себя обеспечение предварительно изготовленного листа. В другом примере этап 605 может включать в себя обеспечение множества слоев и формование множества слоев в непрерывный лист. В другом примере этап 605 может включать в себя обеспечение любого из непрерывных листов, раскрытых в настоящем документе.
[0078] В варианте выполнения, этап 605 может включать в себя обеспечение по меньшей мере одного первого слоя, который образует одну из внешних поверхностей непрерывного листа, и по меньшей мере одного второго слоя, который образует другую из внешних поверхностей непрерывного листа. В таком варианте выполнения этап 605 также может включать в себя обеспечение по меньшей мере одного третьего слоя, который расположен между первым и вторым слоями. Например, по меньшей мере один из первого и второго слоев может быть выполнен с возможностью образования защитных слоев, которые защищают третий слой от воздействия окружающей среды. В таком примере по меньшей мере один из первого и второго слоев может иметь по меньшей мере один параметр из износостойкости, влагостойкости или стойкости к действию ультрафиолетового света, который превосходит этот параметр третьего слоя.
[0079] На этапе 610 образуют множество жестких секций на непрерывном листе. Например, этап 610 может включать в себя обеспечение любых жестких панелей, раскрытых в настоящем документе, и крепление жестких панелей к по меньшей мере одной из внешних поверхностей непрерывного листа. В другом примере этап 610 может включать в себя обеспечение любых жестких панелей, раскрытых в настоящем документе, и размещение жестких панелей в непрерывном листе. В другом примере этап 610 может включать в себя наложение по меньшей мере одного термопластичного материала на множество областей непрерывного листа. В другом примере этап 610 может включать в себя пропитывание множества областей непрерывного листа по меньшей мере одним веществом из эпоксидной смолы, другой смолы или другого отвердителя. В другом примере этап 610 может включать в себя образование множества швов на множестве областей непрерывного листа.
[0080] В варианте выполнения, способ 600 может включать в себя по существу одновременное выполнение этапов 605 и 610. Например, этап 605 может включать в себя обеспечение по меньшей мере одного первого слоя. После обеспечения по меньшей мере одного первого слоя этап 610 может включать в себя размещение множества жестких панелей на одном или более слоях. После размещения множества жестких панелей на одном или более слоях этап 605 может включать в себя размещение по меньшей мере одного второго слоя поверх множества жестких панелей и первого слоя. Такой пример также может включать в себя соединение первого и второго слоев друг с другом, крепление жестких панелей к первому и/или второму слоям и/или крепление одного или более дополнительных слоев к первому и второму слоям.
[0081] Например, этап 610 включает в себя образование множества жестких секций на непрерывном листе по схеме складывания Йошимура или модифицированной схеме складывания Йошимура, по схеме складывания Миура-ори, по схеме скручивания квадрата или по ромбической схеме складывания. В другом примере этап 610 может включать в себя образование схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура, имеющей четное количество ярусов, например, схемы складывания Йошимура или модифицированной схемы складывания Йошимура, имеющей шесть ярусов.
[0082] На этапе 615 образуют множество шарнирных соединений из участков непрерывного листа, которые расположены между множеством жестких секций. Например, этап 615 может выполняться по существу одновременно с этапами 605 и/или 610. Например, этап 605 может включать в себя обеспечение непрерывного листа, который уже включает в себя множество толстых мембранных складок, образованных в нем, или образование толстых мембранных складок в непрерывном листе. Например, этап 615 может включать в себя образование множества по существу неколлинеарных шарнирных соединений.
[0083] Например, способ 600 может включать в себя размещение по меньшей мере одной вставки с по меньшей мере одной стороны гребня по меньшей мере одного из множества шарнирных соединений. В другом примере способ 600 может включать в себя соединение множества пружин с множеством жестких секций. В другом примере способ 600 может включать в себя размещение по меньшей мере одной распорки на по меньшей мере одной из множества жестких секций.
[0084] Барьеры, раскрытые в настоящем документе, могут быть модифицированы для разных применений путем образования барьеров из материалов, имеющих характеристики, предпочтительные для конкретных применений, или придания барьерам формы, обеспечивающей характеристики, предпочтительные для конкретных применений. Характеристики, предпочтительные для конкретного применения, материалы, обеспечивающие такие характеристики, и формы, обеспечивающие такие характеристики, могут быть известны специалисту в данной области техники.
[0085] В варианте выполнения, любой из барьеров, раскрытых в настоящем документе, может использоваться в качестве баллистического барьера, например, баллистического барьера, который соответствует тем же требованиям, что и бронежилет класса NIJ IIIa. Баллистические барьеры решают важную задачу, а именно служат защитой для правоохранительных органов, военных и гражданских лиц в опасных ситуациях. В большинстве таких применений очень важна портативность и скорость развертывания. Возможные применения баллистического барьера включает в себя использование правоохранительными органами, гражданскими лицами и военными. Например, баллистический барьер, предназначенный для правоохранительных органов, может быть выполнен в качестве временного барьера, может транспортироваться и храниться в компактном состоянии и может быстро развертываться. В другом примере баллистические барьеры, предназначенные для военных, могут быть менее мобильными и более основательными, чем баллистические барьеры, предназначенные для правоохранительных органов, поскольку военные барьеры зачастую представляют собой стационарные блокады или барьеры, рассчитанные на взрывчатку или боеприпасы высокой мощности.
[0086] В варианте выполнения, любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой строительные барьеры. Строительные барьеры включают в себя защитные барьеры, предназначенные по меньшей мере для покрытия тротуаров, защиты пешеходов или ограждения строительной площадки.
[0087] В варианте выполнения, любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой акустические барьеры. Акустические барьеры могут включать в себя звукопоглощающие барьеры, уменьшающие эхо, или барьеры, усиливающие звук.
[0088] В варианте выполнения любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой водные преграды, предназначенные для предотвращения наводнений. Например, водные преграды могут представлять собой шлюзы или плотины, предназначенные для отведения паводковых вод.
[0089] В варианте выполнения, любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой огнезащитные/теплозащитные барьеры, например, укрытия для пожарных, попавших в ловушку в лесных пожарах, или барьеры, предназначенные для защиты важных помещений в домах и зданиях.
[0090] В варианте выполнения, любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой барьеры для защиты от излучения, которые не пропускают излучение и защищают выбранные области от повреждения.
[0091] В варианте выполнения, любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой дорожные заграждения, используемые для остановки дорожного движения, направления дорожного движения или ограничения общего доступа.
[0092] В варианте выполнения, любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой ветрозащитные барьеры для областей, где ветер провоцирует потенциально опасные ситуации.
[0093] В варианте выполнения, любые из барьеров, раскрытых в настоящем документе, могут представлять собой химзащитные или светозащитные барьеры (например, непрозрачные барьеры).
[0094] Хотя в настоящем документе раскрыты различные аспекты и варианты выполнения, предусмотрены другие аспекты и варианты выполнения. Различные аспекты и варианты выполнения, раскрытые в настоящем документе, приведены в целях иллюстрации и не предназначены для ограничения.
Реферат
Примерный щит может изменяться между по меньшей мере частично сложенным состоянием и по меньшей мере частично развернутым состоянием (например, разложенным состоянием). Например, щит может быть образован из непрерывного листа и множества жестких секций (например, жестких панелей), прикрепленных к непрерывному листу или встроенных в него. Щит также может включать в себя множество шарнирных соединений, например, линий сгиба между панелями, которые образованы из непрерывного листа. Шарнирные соединения обеспечивают возможность жесткого сгибания щита между развернутым и сложенным состояниями (например, шарнирные соединения могут складываться и раскладываться, при этом жесткие секции остаются жесткими). 3 н. и 33 з.п. ф-лы, 6 ил.
