CN1386155A - 复合多用电杆及其生产方法 - Google Patents

Abstract

组合多用电杆结构(22)及使用一种拉拔挤压工艺的制造方法。该杆(22)具有N个侧面并且其每条棱中具有纵向的受预应力作用的粗纱(58)。该杆(22)的内缘可以具有处在两条外棱之间的平面区(36)并且该平面区(36)被棱区的圆弧(40)所连接。描述了各种不同的杆结构(22)和制造方法,包括弯曲杆,和具有厚度和结构呈逐渐变细变化的杆壁的杆。

Description

复合多用电杆及其生产方法

                 相关申请的互相参考

本发明申请部分延续了1998年7月15日提出的申请号为09/116,096的申请。

                     发明背景

1技术领域

本发明涉及复合材料构成的多用电杆的结构。

2背景技术

典型的多用电杆是由固定在地上的木杆构成。并且该多用电杆通常具有支撑大量电源线的支臂。持续暴露于恶劣的环境条件下会导致木杆变质腐烂。为了防止木杆的腐烂，有时用碳基材料如柏油对木杆进行处理。已经发现大多数传统的木材处理材料对环境有害。另外，还发现大量的电流流到地里，因此降低了电力系统的能源效率。

已经被安装的金属杆增加了多用电杆的寿命。金属杆具有高的导电性对于维修维护电杆的公共事业技术人员来说，总体上产生了一个不安全的环境。另外，木杆和金属杆都相对较重，通常需要起重机来举起和安装。

授予McCombs的美国专利5,175,971公布了空心多用电杆，它是用复合材料如浸树脂玻璃纤维构成。此McCombs杆具有六面的衬里并置于六面的主杆中。主杆外表面具有多个可使支臂固定件安装在电杆上的燕尾槽。另外，此燕尾槽允许技术人员攀爬此电杆，燕尾槽在位于主杆的靠近细颈部分作出了许多个圆形指状物。

已经发现当形成此复合物时，树脂和玻璃纤维并未均匀分布在主杆的颈部和指状物部分。该不均匀的树脂和玻璃纤维分布降低了电杆的结构完整。而且圆形指状部分增加了有40英尺长的多用电杆的厚度和重量。

中空的McCombs多用电杆具有低的弯曲刚度和扭曲刚度，该相对低的刚度必须由较厚的杆壁来弥补。增加该杆壁厚度又增加了该杆的重量。因此期望提供一种相对较结实，重量轻的并且由复合材料可高效地制造的多用电杆。

                     发明内容

复合多用电杆的结构和使用拉拔挤压(pultrusion)工艺的生产方法。此电杆可以有N个面并且每条棱内具有纵向预受应力的粗纱。电杆的内缘可以有平面区位于两个外棱之间的中央，而在棱的区域内平面区通过圆弧相连。并描述包括曲面电杆和具有结构和厚度逐渐缩减的杆壁的电杆的多种不同的电杆的结构和生产方法。

                   附图的简要说明

在阅读了下面的具体描述和附图后，对于所属技术领域一般技术人员来讲，更容易看到本发明的目的和优点，附图包括：

图1是本发明的一个作为范例的电话线杆的透视图。

图2a和2b是图1所示电话线杆的底座的横截面视图。

图3a和3b是图1类型电话线杆的顶盖的横截面视图。

图4，5和6是显示具有不同侧面数目的电杆的横截面视图。

图7是显示横支臂不同装配可能性的透视图。

图8是取自图1和4中的电杆棱区的横截面视图。

图9是图8的区域4 4的分解横截面视图。

图10是图8的区域46的分解横截面视图。

图11是用于拉拔挤压本发明的电杆的拉拔挤压机的透视图。

图12是图11的拉拔挤压机的控制系统方框图。

图13是不同尺寸的电杆接合而形成的多级电杆的透视图。

图14是使图13的多级电杆接合在一起的连结件透视图。

图15是与图14相似的，显示了连结到较小电杆外缘上的连结件的透视图。

图16是使用图14的连结件连结在一起的两电杆的横截面视图。

图17和图18显示了通过拉拔挤压工艺(pultrusion)生成多用电杆的优选的方法。

                     发明详述

更具体地借助附图标记参看附图，图1显示了本发明的多用电杆组件20。多用电杆组件20的零件是用复合材料构成，如玻璃纤维强化树脂。典型的复合材料的外表面是光滑的，这样动物就不能攀爬该电杆。这样的多用电杆将不会携带细菌或生成危害维修维护技术人员的毛刺。该复合材料也是绝缘材料，可以显著地降低流入地里的电流，所以，提高了电力系统的能源效率。此复合电杆组件一般不受腐蚀的环境条件影响而且不易被闪电袭击。该复合材料可以用含有抗紫外线的添加材料的布来包裹，或涂装抗紫外线涂层以提供保护不受太阳能的影响。

图1中所示电杆组件20包括主杆构件22，底座构件24和顶盖26。图1还显示了作示范的带有绝缘体30的横臂28，该横臂28用来支撑电源线32。在所述实施例中，横臂28被穿过横臂28内的孔和电杆22的另一面杆壁内的孔的贯穿螺栓34固定在电杆22上。

图1中以立体图形式显示的顶盖26具有向下伸出的裙部36，其外缘总体上与主杆22的内缘一致。所示的特有的顶盖具有相对较尖的顶部用来阻止鸟特别是较大的鸟在上面栖息。该顶盖26通常将是中空的纤维加强树脂构件如玻璃纤维加强树脂，并被固定在圆柱型主杆22上的合适位置，尽管更可取的固定方式将是通过伸入圆柱型主杆22的上杆壁到顶盖26的裙部36中的螺钉来把顶盖26固定在合适的位置上。

如图3a和3b所示，底座24的总体结构与顶盖26相似。底座24包括大于主杆22外圆的法兰38，通过该法兰38，主杆可以在埋有通过底座22的通孔(未显示)的螺栓的混凝土上被支撑和调平，并被夹紧在螺栓上的垫片与螺母之间的合适位置。可替换的其它主杆安装方法，包括埋入地里，装在混凝土中等，如果需要可以容易地使用。

底座本身包括向上伸出的安装在圆柱型主杆22中的裙部40，总体上较顶盖26(图1所示)更多伸入主杆中以提供底座与主杆22之间的更大的刚性连结。如顶盖26一样，底座24最好是纤维加强树脂如玻璃纤维加强树脂构件。如顶盖26上的裙部36一样(图1)，底座24上的裙部40是中空的，尽管如图2b所示的裙部40比顶盖上的裙部明显较厚以便充分地抵抗由于电线32(如图1)上的张力、风力影响和其它作用在主杆上的短暂的或长期的力带来的弯曲应力。

主杆22可以用多种不同的方法被连结到底座24上，如螺钉或贯穿螺栓，特别是如果电杆端被埋入地下固定，但优选树脂粘结在裙部40的相对较大的表面积上分配负载，这样在连结处没有任何可能的移动或松动。在这一点上，如果需要的话，底座24的裙部40的顶部可以具有向外朝着靠近底座24的裙部40的顶部的裙部外缘逐渐变小的内缘以避免从主杆的较低区域起的有效厚度出现阶跃变化，其中有效厚度等于主杆厚度加上裙部厚度，在裙部的顶部以上的区域仅仅等于主杆厚度。可替代的方法为，底座、顶盖或二者都做成可安装在主杆的外缘上。

当然底座和/或顶盖可以根据要求制成其它结构。作为例子的可替换的顶盖如图3a和3b所示，这里的顶盖具有总体上与主杆22的外缘相一致的上法兰42，还具有向下伸出的裙部36′基本上与所描述的图1所示的相关的裙部36相同。图3a和3b所示的替换顶盖虽然具有为鸟儿特别是因为翅膀跨度而遭受致命的电击的大鸟提供了方便的栖息处这样的缺点，但还是具有物理尺寸小于图1所示的顶盖26的尺寸的优势，因而较不贵并更容易运输和保存，等等。

现在参考图4，可以看到图1所示的主杆22的横截面。如图4所示的较好的横截面的特征是，不同的几何形状。主杆的外缘是八边形，也就是说，主杆具有八个基本上平的外表面，其中的任一个面都可用来安装图7所示的横臂。主杆的外表面的八个侧面是很方便的侧面数，因为该侧面数允许了横臂以彼此垂直和彼此呈45°角的方式安装，充分地适应了实用中所发现的大致任何正常要求。八侧面也提供了结构优势，这将在后面进行描述，尽管电杆外缘的更多或更少的侧面数若需要也可以被使用。作为范例，图5显示了六侧面主杆，图6显示了十二侧面主杆，此二者都可以根据本发明被生产出来，尽管不少于六侧面或不多于十二侧面的主杆被优先选择，八侧面的主杆因为生产，结构性和其它原因是最好的。

如图4所示主杆22的内缘最好限定为平行于电杆的外缘上的侧平面38的多个平面区域36，该侧平面36由正切于相邻的平面区域36的圆弧40连接。这个主杆22的内缘被叫做正切圆形内通道。提供一正切圆形通道36/40消除了出现在当前技术中的非圆形内通道中的应力集中。提供了多边形的外表面使多用主杆22的重量和材料成本最小化而且没有明显降低多用主杆22的结构完整性。这样，因为成品主杆的结构优势以及有助于减少获得所需强度和其它物理性能所必须的材料量，所以优先选择这个结构。如图5和6所示，由圆弧所连接限定的主杆22的内缘的平面区域不仅适用于图4所示的八侧面电杆，而且也适用于其它数目侧面的电杆，例如图5所示的六侧面主杆和图6所示的十二侧面主杆。

现在参考图8，可以看到穿过图1所示的主杆22的一条棱的截面图。该截面一方面代表了优选的八侧面主杆的截面图，另一方面也示范性地表示了穿过其它数目侧面电杆的一条棱的优选的截面图。主杆的截面图具有两个特征区，即穿过棱边本身所取出的截面，总体用图8中号码44标记，和穿过棱边区域间的厚度基本一致的区所取出的截面，总体用号码46标记。区域46当然是以图4所示的主杆内表面上的一个平面区域36为边界。而图8的截面图表示了这两个区域中所有的不同层面，截面中的不同层面的清晰度由于截面的放大倍数的关系，不够理想。因此在优选的实施例中形成区域44的层面以图9的分解视图更好的表示，另外组成区域46的层面在图10的分解视图中被更好的表示。

首先参考图10，组成区域46的不同层面，从主杆的外表面到主杆的内表面依次包括抗紫外线层48，面纱50，一织物层52，一基本纵向的粗纱层54，另一织物层56，另一基本纵向的粗纱层58，和最后的内层具有典型的非织造网形式的薄毡60。(这里所用的词汇“粗纱”包括加捻的或直的粗纱。)抗紫外线层48基本上是在主杆成型后涂上的，面纱50和薄毡60基本上是被选择用来在主杆成型过程中提供有限的摩擦力，其中该成型过程可参照下面和后面的所描述的拉拔挤压工艺(pultrusion)，因此这些层可以包括聚酯、黏胶纤维、尼龙纤维、碳或其它纤维结构，选择这些纤维的原因更多是因为纤维的低摩擦特性而非纤维强度，同时这些纤维最好相对较薄。包括粗纱层和织物层具有整体结构，因此最好选择玻璃纤维，kevlar，或其它合适的高强度纤维材料。

如图9所示的穿过区域44的横截面，尽管多了一个填充在主杆棱区内的粗纱组成的大致呈三角形状的粗纱束62，与图10所示的穿过区域46(图8)的横截面还是相似的。正如下面将看到的，除了层48外其它的多种不同层都浸在树脂中，同时由于在拉拔挤压工艺中被固化的树脂而且粗纱54，58和62处在预定张力下便提供了成品主杆中的预应力粗纱。为了获得更厚或更薄的主杆杆壁，薄毡52和56的层数可以随着主杆22直径和高度的增加被增加，或为了获得更小的直径的主杆而被减小。

现在参照图11，可以看到制造本发明的主杆的装置。该装置与用来成型成品主杆的机器的多个不同部件的功能一起或许最容易描述。具体说，在机器左端有大量的容纳用于制造主杆的粗纱和许多不同的织造和非织造薄毡的粗纱架。在优选的实施例中，提供了500个粗纱架和12个薄毡架。粗纱和薄毡被多个不同的罗拉和其它导向装置引导到浸渍和热模站70，在这里粗纱和薄毡被饱和充满了适合的树脂，该树脂可以是例如一种间苯二酸聚酯纤维(isopthahalic polyester)，然后粗纱和薄毡被牵拉通过热模以便挤压出过剩的树脂并使浸渍粗纱和薄毡的树脂固化形成主杆。一对往复运动的夹子组件72使多种不同的材料连续运动经过浸渍区和热模70以便在连续工艺中有效地拉拔挤压出主杆。作为粗纱供给的部分，在粗纱和薄毡上提供了可控制的拉力以便在固化的主杆中的粗纱里产生一个预定张力。对于八个侧面，10英寸的主杆，粗纱上的总张力可以在18,000到27,000磅范围中使用，并且最好是使用约20,000磅。于是在粗纱中提供了预应力的负载，该负载大致为2,500磅/英寸到3,800磅/英寸或最好是2,800磅/英寸。尽管如果需要的话可以使用不同张力和数量的粗纱，薄毡等，特别是会导致成品主杆中产生较薄的杆壁的材料，但是对于不同尺寸的主杆，材料和张力大致按两平行外侧面间的尺寸比值的平方增减。

相互配合的夹子组件72允许一个夹子组件牵拉主杆通过热模而同时另一个夹子组件72正在返回并比之前夹持主杆的时间短。另外，作为图11所示组件的部件，切割锯74被提供用来切分达到合适长度的主杆，然后主杆被搜集在传送皮带76上以便进一步加工和运输。作为本优选的工艺的部分，在主杆达到夹子组件72之前，一层或多层抗紫外线层被喷洒或涂抹到热的主杆上。该抗紫外线层可以是单层或多层例如覆盖在抗紫外线层自身的黏附层。

该拉拔挤压工艺被图12所示的可编程控制器控制。如图所示出的，提供粗纱和薄毡的粗纱架包括定位粗纱和使粗纱产生张力以及使薄毡成形和定位的预成形机，通过可编程控制器控制拉拔挤压模，控制提供拉拔挤压模特别配方的树脂，控制模加热器，夹子组件，和切割锯。

现在参考图13，可以看到通过连结三段被分级的部分22′，22″和22而形成的特别高或长的主杆，同时具有递减的横截面。虽然示出了三段分级部分，但可以应用更少的或更多的分级部分。因此只要提供单个高的延长应用部件，这样的主杆可以做成120英尺长或更长。使主杆分级降低了主杆的重量同时不损害主杆的结构完整。在一个优选实施例中，典型主杆的外缘和内缘具有不同的几何形状。连结件78用来连结两个不同尺寸的主杆并且密封主杆的内部区域不让湿气进入。

连结件较好的形式显示在图14，15，16中。如图14和15所示，示范的连结件具有一个整体的顶环80和多个向下伸出的腿82，其数量上等于所连结的主杆面数。优选实施例中每个腿82被铣出槽来使同样的腿更易弯曲，而该腿可以方便的用作在两主杆间的隔板而在主杆被连结区域不产生明显的应力集中。腿82上的槽提供用来当传递负载时腿的弯曲以便总体刚性的腿经过主杆杆壁时不破裂。对于相邻的主杆如主杆22′和22″(图16)的连结来说，连结件可以首先固定到较小的主杆22″上，然后主杆22″的连结件被固定到较大的主杆22′上(如图16示)。当然连结件也可先被连结在较大的主杆内然后再连结较小的主杆，或两个主杆一起同时被固定。不管怎样，连结件上的环80为两主杆之间的区域提供了隔水板，同时连结件和相连的主杆端头充分伸入到较大主杆中以便在两主杆连结处由于连结处的弯矩而产生的应力最小化。

图17和18显示了一种拉拔挤压工艺制造多用电杆的可替代的方法。起初套84用纺织和/或针织纤维如玻璃纤维制造。然后内模或模芯86被放入套84内。每个套84端头具有绳子88，该绳子88最好是用KEVLAR制作。绳子88被拖拉延伸套84并使纤维处于张紧状态。绳子88可被设计来均匀张紧该套以便形成直柱，或者绳子88被偏心设置不均匀张紧该套或者甚至仅张紧该套的一个侧面以便形成弯曲主杆。

内模86和被张紧的套84被拉拔挤压机传送经过树脂浴槽90并且拖拉经过外模92。内模86和外模92最好被加热以便使树脂形成它的最终结构。该拉拔挤压工艺/注射系统把树脂浸入张紧的纺织套84内。张紧的浸树脂套硬化生成被拉拔挤压的构件22。套84的预张紧增加了构件的刚度。被拉拔挤压的构件22然后被切割成单个的将被安装成多用电杆的多用电杆构件，模芯86被取出。为了使模芯容易取出，模芯最好被涂装脱模剂，而且可以被做成从一端到另一端逐渐变细88。而做成容易除去的逐渐变细的模芯将导致主杆内表面逐渐变细，这一效果可被利用来有意的生产出逐渐变细的主杆而且该主杆具有沿其长度方向变化的壁厚和强度，在正常使用中，多用电杆在靠近它的底部经受着最大的力和转矩。特别地，在拉拔挤压工艺期间，套或薄毡可以是沿其长度上用变换的材料量针织或纺织的，并且可以变换粗纱量地被喂入浸渍站，最好同时据此在纤维材料上调整总张紧力。拉拔挤压工艺中的主杆的拖拉可以从被拉拔挤压的主杆较厚的端头(较小的模芯端头)或者从被拉拔挤压的主杆的较细端头(模芯的较大的端头)。然而从被拉拔挤压的主杆较厚的端头拖拉是优选的以便拉力将随着主杆横截面的降低而降低。否则拉力将最好是增加，使在主杆部已经形成的较小横截面上增加拉力负载。

形成逐渐变小的主杆横截面，还有形成逐渐变少的薄毡量，粗纱量或两者一起的能力，不管是否使用刚描述过的实施例或使用一些其它工艺，都具有明显的优势，因为该能力允许了将成品主杆的强度和刚度置于所需要的地方而在其它区域不使用多余材料，在使成品主杆的成本和重量最小化的同时所需要的材料最小化，提供了优于非逐渐变细型结构，非常具有竞争优势。

注意到词语“逐渐变细”此处用的是整体意义，并不局限于线性变细。例如模芯可以沿其长度上具有变化的逐渐变细而形成了一种主杆，装配后，该主杆将在该主杆底部具有最大的厚度和结构而且该处的弯矩是最大的，同时主杆的厚度沿主杆大致减少到主杆中部，然后厚度以非常显著低的速率减少到主杆顶部。实际上，主杆顶部也许通过使用两个暂时被连接在靠近最小横截面处的模芯来拉拔挤压加工，因而该主杆顶部又可以做得较厚了以便使用螺栓固定横臂，同时每个模芯被分别从各自的被拉拔挤压的主杆端头除去。如果需要，也可以使用自爆模芯。

作为另一种选择，代替拉拔挤压工艺中的与主杆一起行进的内模芯，可以是被从后面支撑的更短的模芯，而该套是由环绕织物卷或薄毡卷的支撑模芯并向前弯曲的织物卷或薄毡卷形成的，这样在进入树脂浸渍站之前形成了具有缝在一起的卷边或不缝在一起的卷边的主杆。

在各种不同的用来制造本发明的主杆的拉拔挤压工艺中，所用材料类型和数量的对称性及加工期间施加到固体材料上的张力的对称性决定了生产出直线的主杆。然而，在某些应用中可能需要弯曲主杆，例如，在风力发电系统中，其中大的风力发电机被支撑在塔上。这样的塔不仅需要支撑发电机，螺旋桨的重量等，而且因为螺旋桨不是自由旋转，还必须承受当发电机吸收风能时，螺旋桨上的高的侧向风力。这样的塔可以被制造，采用例如在另一个实施例中，根据本发明的三个弯曲主杆，该三个弯曲主杆在顶部相连然后向下向外弯曲，以提供给该塔明显的印痕(footprint)以抵抗塔顶部发电装置上的风力，在不同的高度之间，可以或不提供隔板。该弯曲主杆可以这样制造，在拉拔挤压工艺粗纱或薄毡中或二者一起的材料中使用不对称张力，或在粗纱或薄毡或者二者一起的材料中使用具有不同膨胀系数的材料，例如石墨或玻璃纤维，或一起使用此两个技术。在最初提供在卷辊上并环绕固定的模芯弯曲成圆形，把相邻的卷边缝在一起或不缝在一起的薄毡实例中，可以在薄毡进入浸渍站之前，施加不对称张力。不同的张力产生非对称的预应力的主杆，导致该主杆在自由状态下将弯曲。同样地，不对称的使用具有不同膨胀系数的材料将导致主杆随着主杆从高的树脂固化温度冷却到环境温度，而弯曲。例如，薄毡是两个半个宽度的不同材料沿卷边缝在一起的薄毡。它们也可以是单个的纺织薄毡且在不同材料组成的薄毡的中心线的两侧上具有纵向的纤维。弯曲主杆也能通过例如前面描述过的工艺，做成逐渐变细的厚度。

尽管一些个实施例已经被描述并显示在附图中，但将理解到，这样的实施例仅仅作为示范但不对本发明造成限制，因为本发明所属技术领域的不同技术人员可能作出各种不同的修改。

Claims (59)

1.一种杆，包括：

一个细长的复合梁，该梁具有内缘和外缘，外缘具有N个基本平的侧面，由这N个侧面限定出一个多边形，在每对相邻的侧面间有一条棱，内缘也具有N个基本平的侧面，每个侧面基本平行于限定出外缘的N个基本平的侧面，内缘的N个基本平的侧面的相邻一对侧面通过基本正切于此相邻一对侧面的圆弧段在靠近梁的棱处连接，包含高强度纤维组成的粗纱的梁的棱处于预拉应力状态下，该梁还包含环绕梁伸展的高强度纤维组成的薄毡或织品，此粗纱和薄毡或织品的高强度纤维浸渍在树脂中。

2.根据权利要求1所述的杆，其中该杆的相对侧面是彼此平行的。

3.根据权利要求1所述的杆，其中该高强度纤维组成的、在梁的棱中处于预拉应力状态的粗纱被非均匀加应力使杆中具有一个弯曲。

4.根据权利要求1所述的杆，其中该高强度纤维组成的薄毡或织品被非均匀加应力使杆中具有一个弯曲。

5.根据权利要求1所述的杆，其中该高强度纤维组成的薄毡或织品和粗纱二者共同被非均匀加应力使杆中具有一个弯曲。

6.根据权利要求1所述的杆，其中该薄毡或织品是套的形式，该套被非均匀加应力使杆中具有一个弯曲。

7.根据权利要求1所述的杆，其中该高强度纤维组成的，在梁的棱中处于预拉应力状态的粗纱包含非对称分配的不同膨胀系数的材料以使杆中具有一个弯曲。

8.根据权利要求7所述的杆，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

9.根据权利要求1所述的杆，其中该高强度纤维组成的薄毡或织品包含非对称分配的不同膨胀系数的材料以使杆中具有一个弯曲。

10.根据权利要求9所述的杆，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

11.根据权利要求1所述的杆，其中该高强度纤维组成的粗纱和薄毡或织品包含非对称分配的不同膨胀系数的材料以使杆中具有一个弯曲。

12.根据权利要求11所述的杆，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

13.根据权利要求1所述的杆，其中该侧平面厚度至少沿杆的部分长度变化。

14.根据权利要求13所述的杆，其中该杆的内缘尺寸至少沿杆的部分长度变化从而改变侧平面厚度。

15.权利要求13的杆，其中该杆包括浸渍了树脂的高强度纤维，纤维和树脂量沿杆的长度变化。

16.一种杆，包括：

一个细长的单元梁具有内缘和外缘，该梁包含环绕梁伸展的高强度纤维组成的薄毡或织品，还包含高强度纤维组成的粗纱而且该粗纱环绕靠近梁外缘的梁的横截面分配，该粗纱沿平行于梁的轴被定向并处于预拉应力状态下，此粗纱和薄毡或织品的高强度纤维浸渍在树脂中。

17.根据权利要求16所述的杆，其中该粗纱环绕梁的横截面被等间距分隔成N束

18.根据权利要求17的杆，其中每个由浸渍在树脂并在相邻预加应力的粗纱束间伸展的薄毡或织品基本上内嵌在相邻粗纱束的中央。

19.根据权利要求16所述的杆，其中该杆的壁厚至少沿杆的部分长度变化。

20.根据权利要求19所述的杆，其中该杆的内缘尺寸至少沿杆的部分长度变化从而改变杆的壁厚。

21.根据权利要求16所述的杆，其中该杆具有偶数个侧面。

22.根据权利要求16所述的杆，其中该高强度纤维组成的处于预拉应力状态的粗纱被不均匀预应力作用以使杆中具有一个弯曲。

23.根据权利要求16所述的杆，其中该高强度纤维组成的处于预拉应力状态的薄毡或织品被不均匀预应力作用以使杆中具有一个弯曲。

24.根据权利要求16所述的杆，其中该高强度纤维组成的粗纱和薄毡或织品二者一起被不均匀预应力作用以使杆中具有一个弯曲。

25.根据权利要求16所述的杆，其中该薄毡或织品是套的形式，该套被不均匀预应力作用以使杆中具有一个弯曲。

26.根据权利要求16所述的杆，其中该高强度纤维组成的粗纱包含非对称分配的不同膨胀系数的材料以使杆中具有一个弯曲。

27.根据权利要求26所述的杆，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

28.根据权利要求16所述的杆，其中该高强度纤维组成的薄毡或织品包含非对称分配的不同膨胀系数的材料以使杆中具有一个弯曲。

29.根据权利要求28所述的杆，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

30.一种形成梁的方法包括拉拔挤压高拉伸强度材料组成的薄毡或织品和粗纱，薄毡或织品和粗纱被浸渍树脂通过加热模形成中空杆。

31.根据权利要求30所述的方法，其中该杆被做成非对称形式以使杆弯曲。

32.根据权利要求31所述的方法，其中通过拉拔挤压期间在薄毡或织品中提供非对称的张力该杆至少部份被做成非对称形式。

33.根据权利要求31所述的方法，其中通过拉拔挤压期间在粗纱中提供非对称的张力该杆至少部份被做成非对称形式。

34.根据权利要求31所述的方法，其中通过在薄毡或织品中提供非对称分配的不同膨胀系数的材料该杆至少部份被做成非对称形式。

35.根据权利要求34所述的方法，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

36.根据权利要求31所述的方法，其中通过在粗纱中提供非对称分配的不同膨胀系数的材料该杆至少部份被做成非对称形式。

37.根据权利要求36所述的方法，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

38.根据权利要求31所述的方法，其中通过在粗纱和薄毡或织品中提供非对称分配的不同膨胀系数的材料该杆至少部份被做成非对称形式。

39.根据权利要求38所述的方法，其中该不同膨胀系数的材料包括石墨和玻璃纤维。

40.通过拉拔挤压高强度纤维组成的粗纱和薄毡或织品，而且粗纱和薄毡或织品浸渍了树脂、以一种非对称工艺生产的一种弯曲杆。

41.根据权利要求40所述的弯曲杆，其中该非对称工艺包括在拉拔挤压过程中，非对称拉伸粗纱。

42.根据权利要求41所述的弯曲杆，其中该杆具有内缘和外缘，外缘具有N个基本平的侧面，由这N个侧面限定出一个多边形，在每对相邻的侧面间有一棱，内缘也具有N个基本平的侧面，每个侧面基本平行于限定出外缘的N个基本平行的侧面，内缘的N个基本平的侧面的相邻一对侧面通过基本正切于此相邻一对侧面的圆弧段在靠近杆的棱处连接，包含高强度纤维组成的粗纱的杆的棱处于非对称预拉应力状态下。

43.根据权利要求41所述的弯曲杆，其中该弯曲杆是一种细长的单元杆，具有内缘和外缘，该杆包含环绕杆伸展的高强度纤维组成的薄毡或织品，还包含高强度纤维组成的粗纱而且该粗纱环绕靠近杆外缘的杆的横截面分配，该粗纱沿平行于梁的轴被定向并处于预拉应力状态下，此粗纱和薄毡或织品的高强度纤维浸渍于树脂中，包含高强度纤维组成的粗纱的杆的棱处于非对称预拉应力下。

44.通过拉拔挤压高强度纤维组成的粗纱和薄毡或织品、使该杆具有非对称分配的不同材料而生产的一种弯曲杆。

45.根据权利要求44所述的弯曲杆，其中该不同的材料具有不同的膨胀系数。

46.根据权利要求45所述的弯曲杆，其中该不同的材料包括石墨和玻璃纤维。

47.根据权利要求44所述的弯曲杆，其中该杆具有内缘和外缘，外缘具有N个基本平的侧面，由这N个侧面限定出一个多边形，在每对相邻的侧面间有一棱，内缘也具有N个基本平的侧面，每个侧面基本平行于限定出外缘的N个基本平行的侧面，内缘的N个基本平的侧面的相邻一对侧面通过基本正切于此相邻一对侧平面的圆弧段在靠近杆的棱处连接，包含高强度纤维组成的粗纱的杆的棱处于非对称预拉应力状态下。

48.根据权利要求47所述的弯曲杆，其中该不同的材料具有不同的膨胀系数。

49.根据权利要求48所述的弯曲杆，其中该不同的材料包括石墨和玻璃纤维。

50.一种形成一种带逐渐变细的复合梁的方法，拉拔挤压高强度纤维组成的充满树脂的薄毡或织品在带逐渐变细的模芯上通过加热模而形成中空杆，该中空杆因带逐渐变细的内缘而具有沿其长度逐渐变化的壁厚，然后取出模芯。

51.根据权利要求50所述的方法，其中该逐渐变细为非线性的逐渐变细。

52.根据权利要求50所述的方法，其中所用粗纱量随着壁厚的变化而变化。

53.根据权利要求50所述的方法，其中所用薄毡或织品量随着壁厚的变化而变化。

54.根据权利要求50所述的方法，其中所用粗纱和薄毡或织品量随着壁厚的变化而变化。

55.一种多级杆组件，包括：第一级和第二级杆，每一级包括一个细长的复合梁，该梁具有内缘和外缘，外缘具有N个基本平的侧面，由这N个侧面限定出一个多边形，在每对相邻的侧面间有一棱，内缘也具有N个基本平的侧面，每个侧面基本平行于限定出外缘的N个基本平行的侧面，内缘的N个基本平的侧面的相邻一对侧面通过基本正切于此相邻一对侧平面的圆弧段在靠近梁的棱处连接，包含高强度纤维组成的粗纱的梁的棱处于预拉应力状态下，该梁进一步包含环绕梁伸展的高强度纤维组成的薄毡或织品，此粗纱和薄毡或织品的高强度纤维浸渍在树脂中，第一级和第二级杆是不同尺寸的以便第二级杆装在第一级杆里；和，

一种连结件，包括具有N个整体向下伸出的腿的环，该腿被开有槽以增加挠性，每个腿的内表面各自与第二级杆的端头的外表面固定连结同时该腿的外表面各自与第一级杆的端头内表面固定连结。

56.根据权利要求55所述的多级杆组件，其中该连结件的环在第一级和第二级杆之间形成了隔水板。

57.一种连结不同尺寸的中空复合杆的连结件，包括一个具有多个整体向下伸出的N个腿的环，该腿被开有槽以增加挠性，每个腿的内表面各自与一级杆的端头的外表面固定连结同时该腿的外表面各自与另杆的端头内表面固定连结。

58.一种多级杆组件，包括：

一个细长的复合杆，该杆具有内缘和外缘，该杆包含环绕杆伸展的高强度纤维组成的薄毡或织品，该杆还包含高强度纤维组成的粗纱，该粗纱环绕相邻杆的外缘的杆的横截面分配并处于预拉应力状态下，此粗纱和薄毡或织品的高强度纤维浸渍在树脂中；和，

一种连结件，包括具有N个整体向下伸出的腿的环，该腿被开有槽以增加挠性，每个腿的内表面各自与第二级杆的端头的外表面固定连结同时该腿的外表面各自与第一级杆的端头内表面固定连结。

59.根据权利要求58所述的多级杆组件，其中连结件的环在第一级和第二级杆之间形成了隔水板。

Images