管状结构
1.相关申请的交叉引用本技术要求于2020年1月28日提交的美国临时专利申请序列号62/966,803的权益，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术：
2.用于大型支撑结构的许多应用具有厚的管状壁。例如，海上风力涡轮需要大的厚壁支撑塔架和桩，因为这样的风力涡轮尺寸大并经受高的负载。用于生产这些支撑结构的过程是昂贵且耗时的，从而需要滚轧和焊接厚钢板（例如，30mm-100mm）。滚轧这种厚度的板需要使用昂贵的专用设备来产生较大的力。同样地，焊接厚板需要大量焊道，从而使得过程冗长并且因此增加了制造成本。
3.因此，需要用于形成能够承受高负载同时可适于快速且成本有效地制造的支撑结构。
技术实现要素：
4.管状结构、系统和方法总体上涉及支撑结构，所述支撑结构具有与厚壁结构类似的结构性能同时使用厚度可适于滚轧和焊接的材料来形成且因此用于快速且成本有效的制造。
5.根据一个方面，管状结构可以包括：具有彼此相反的第一表面和第二表面的基体，第一表面限定细长空腔，并且基体具有限定沿着细长空腔延伸的纵轴线的管状形状；以及被支撑在基体的第二表面上的缠绕物，缠绕物包括至少一层，并且每层具有沿着与给定层相关联且绕基体的纵轴线延伸的相应螺旋接缝彼此联接的第一纵向边缘和第二纵向边缘。
6.在一些实施方式中，缠绕物和基体的共同厚度在平行于基体的纵轴线的方向上可以变化。例如，缠绕物的厚度在平行于基体的纵轴线的方向上变化。另外或者替代性地，基体的厚度在平行于基体的纵轴线的方向上是基本恒定的。此外或者代替地，缠绕物的厚度在平行于基体的纵轴线的方向上可以单调变化。作为示例，基体的管状形状可以包括在平行于纵轴线的方向上渐缩的截头锥体，并且缠绕物的厚度在截头锥体的渐缩方向上单调减小。
7.在某些实施方式中，所述至少一层可以是多层，并且所述多层在径向方向上至少部分地彼此堆叠。例如，所述多层中的每层可以至少包围基体一次。另外或者替代性地，所述多层中的层的数量在平行于基体的纵轴线的方向上可以变化。此外或者代替地，所述多层中的每层可以连结到基体、连结到所述多层中的至少一个其他层或其组合。此外或者代替地，所述多层中的每层可以焊接到基体、所述多层中的另一层或其组合。在一些情况下，给定层的相应螺旋接缝可以与邻近给定层的每层的相应螺旋接缝纵向偏移开。
8.在一些实施方式中，基体可以包括绕基体的纵轴线延伸的接缝。例如，缠绕物的所述至少一层的相应螺旋接缝可以沿着纵轴线与基体的接缝纵向间隔开。另外或者替代性地，基体的接缝可以平行于缠绕物的所述至少一层的相应螺旋接缝。
9.根据另一方面，用于形成管状结构的系统可以包括：包括驱动辊的驱动系统，该驱动辊可致动成使得平面形式的存货材料（原料，stock material）在馈送方向上移动；被定位成接收在馈送方向上移动的平面形式的存货材料的弯曲装置，弯曲装置可控制成使得平面形式的存货材料弯曲以产生弯曲形式的存货材料；可操作成可旋转地支撑材料的弯曲表面的多个支撑滚筒；以及一个或更多个压力辊，其被定位成接收来自弯曲装置的弯曲形式的存货材料，并且所述一个或更多个压力辊可动以将来自弯曲装置的弯曲形式的存货材料按压到被可旋转地支撑在所述多个支撑滚筒上的材料的弯曲表面上。在一些实施方式中，系统可以进一步包括连结器，所述连结器被定位成将弯曲形式的存货材料连结到其自身、连结到被可旋转地支撑在所述多个支撑滚筒上的弯曲表面或其组合。另外或者替代性地，系统可以进一步包括引导系统，其被定位成接收来自弯曲装置的弯曲形式的存货材料，引导系统包括致动器，其可控制成使得弯曲形式的存货材料沿着正被形成的管状结构的给定层的相应螺旋接缝缠绕。致动器可以包括例如一个或更多个边缘引导件、一个或更多个边缘滚筒、一个或更多个夹送辊或其组合。在一些情况下，引导系统可以进一步包括传感器，所述传感器被构造成感测指示弯曲形式的存货材料沿着相应螺旋接缝的位置的参数，其中致动器与传感器电连通，并且致动器可以基于来自传感器的信号进行调整以便调整弯曲形式的存货材料沿着正形成的管状结构的给定层的相应螺旋接缝的位置。
10.根据另一方面，形成管状结构的方法可以包括：将平面形式的存货材料条的一部分弯曲成弯曲形式的存货材料；将弯曲形式的存货材料缠绕到基体的弯曲表面上以形成绕基体所限定的纵轴线的螺旋接缝；以及沿着螺旋接缝将弯曲形式的存货材料至少连结到其自身。
11.在某些实施方式中，将弯曲形式的存货材料缠绕到基体的弯曲表面上可以包括将弯曲形式的存货材料按压到基体的弯曲表面上。
12.在一些实施方式中，沿着螺旋接缝将弯曲形式的存货材料至少连结到其自身可以包括将弯曲形式的存货材料连结到基体的弯曲表面。
13.在某些实施方式中，将弯曲形式的存货材料至少连结到其自身可以包括沿着螺旋接缝将弯曲形式的存货材料焊接到其自身。
14.根据另一方面，用于形成管状结构的系统可以包括：张紧滚筒，其可定位成随着平面形式的存货材料在馈送方向上移动而接触平面形式的存货材料；可致动成使得基体的弯曲表面绕基体限定的纵轴线旋转的旋转器；包括致动器的引导系统，该致动器可控制成使得平面形式的存货材料沿着绕基体的纵轴线的螺旋接缝缠绕；以及连结器，其被定位成随着正形成管状结构，沿着螺旋接缝将存货材料至少连结到其自身。
15.在一些实施方式中，致动器可以包括一个或更多个边缘引导件、一个或更多个边缘滚筒、一个或更多个夹送辊或其组合。
16.在某些实施方式中，引导系统可以进一步包括传感器，所述传感器被构造成感测指示存货材料沿着螺旋接缝的位置的参数，其中致动器与传感器电连通，并且致动器可以基于来自传感器的信号进行调整以便随着正形成管状结构而调整平面形式的存货材料沿着螺旋接缝的位置。
17.根据又一方面，形成管状结构的方法可以包括：以彼此非线性端对端接合的方式联接多个片材以形成平面形式的存货材料；将存货材料固定到限定纵轴线的基体的弯曲表
面；以及在存货材料被固定到基体的情况下，使得基体的弯曲表面绕基体的纵轴线旋转，基体的弯曲表面的旋转使得平面形式的存货材料绕基体的弯曲表面弯曲，其中存货材料的第一纵向边缘和第二纵向边缘形成绕基体的纵轴线的至少一个螺旋接缝。在一些实施方式中，方法可以进一步包括，在存货材料被固定到基体且基体的弯曲表面绕纵轴线旋转的情况下，使得平面形式的存货材料移动穿过一个或更多个张紧滚筒。另外或者替代性地，方法可以进一步包括至少沿着所述至少一个螺旋接缝将存货材料连结到其自身。在一些情况下，至少沿着所述至少一个螺旋接缝将存货材料连结到其自身可以进一步包括将存货材料的层连结到基体的弯曲表面、连结到前一层存货材料或其组合。
18.根据又一方面，管状结构可以包括第一壳体、具有截头锥体形状的第二壳体和稳定件，第一壳体嵌套在第二壳体内且第一壳体和第二壳体限定其间的间隙，稳定件被设置在间隙内，稳定件维持第一壳体和第二壳体相对彼此的位置。
19.在一些实施方式中，第一壳体可以沿着由第一壳体限定的纵轴线基本平行于第二壳体。
20.在某些实施方式中，稳定件可以包括被结合到第一壳体、第二壳体或其组合的填料材料。
21.在一些实施方式中，稳定件可以包括延伸穿过间隙并被联接到第一壳体和第二壳体中的每一者的多个结构元件。例如，第一壳体可以限定多个第一孔，第二壳体可以限定与所述多个第一孔对齐的多个第二孔，并且所述多个结构元件中的每个可以延伸通过所述多个第一孔中的一者和所述多个第二孔中的对应一者。
22.根据又一方面，管状结构可以包括：具有第一表面和第二表面的壳体，第一表面限定细长空腔，第一表面与第二表面相反，壳体具有限定沿着细长空腔延伸的纵轴线的管状形状，并且壳体具有绕纵轴线延伸的螺旋接缝；以及联接到壳体的多个细长肋，其中每个细长肋的纵向尺寸基本平行于由壳体的管状形状限定的纵轴线。
23.在一些实施方式中，壳体的管状形状可以是截头锥体的。
24.在某些实施方式中，所述多个细长肋中的至少一者可以沿着壳体的第一表面固定。
25.在一些实施方式中，所述多个细长肋中的至少一者可以沿着壳体的第二表面固定。
26.在某些实施方式中，所述多个细长肋可以沿着与壳体的管状形状所限定的纵轴线基本共面的多个纵接缝彼此联接。
27.在一些实施方式中，所述多个细长肋中的每者可以是v形，其具有在顶点处彼此联接的第一腿和第二腿，并且第一腿和第二腿被联接到壳体。
附图说明
28.错误！参考源未找到.a是包括管状结构的风力涡轮组件的透视图。
29.图1b是图1a的管状结构的侧视图。
30.图1c是图1a的管状结构的横截面侧视图，其中横截面沿着图1b中的线1c-1c截取。
31.图1d是沿着图1c中的细节1c的区域的管状结构的放大图。
32.图2a是用于形成管状结构的制造系统的框图。
33.图2b是由图2a的制造系统执行的缠绕过程的示意性表示。
34.图3是形成管状结构的示例性方法的流程图。
35.图4a是用于形成管状结构的制造系统的框图。
36.图4b是由图4a的制造系统执行的缠绕过程的示意性表示。
37.图5是形成管状结构的示例性方法的流程图。
38.图6a是管状结构（即第一壳体、第二壳体和其间的填料）的透视图。
39.图6b是图6a的管状结构的透视图，其被示为移除了管状结构的一区段。
40.图7a是管状结构的透视图，所述管状结构包括第一壳体、第二壳体和在其间延伸的多个结构元件。
41.图7b是图7a的管状结构的侧视图。
42.图7c是管状结构的横截面的俯视图，其中横截面沿着图7b中的线7b-7b截取。
43.图8a是管状结构的透视图，所述管状结构包括壳体和被联接到壳体的多个细长肋。
44.图8b是图8a的管状结构的俯视图。
45.图8c是图8a的管状结构的细长肋的透视图。
46.各附图中的类似附图标记指示类似元件。
具体实施方式
47.在下文中，现在将参照示出了示例性实施例的附图更全面地描述实施例。不过，前述内容可以以许多不同形式被实现并且不应该被解释为限制于本文所阐述的示例实施例。
48.本文提及的所有文献以其整体通过引用并入本文。除非正文中另外明确表述或显而易见，否则以单数提及物品应该被理解成包括复数个物品并且反之亦然。除非另有说明或从上下文中显而易见，否则语法连接词旨在表达联合从句、语句、单词等的任何和所有反意连接和连接组合。因此，术语“或”一般应被理解为指“和/或”，并且术语“和”一般应被理解为指“和/或”。
49.除非本文另有指示，否则本文中对于值的范围的叙述不旨在限制，而是单独地指代落入所述范围内的任何和所有值，并且此类范围内的每个单独值并入到说明书中，如同其在本文被单独叙述。当附有数值时，词语“大约”、“近似”等应被解释为包括如本领域普通技术人员将理解的任何偏差，以为了预期目的而满意地操作。值和/或数值的范围在本文仅作为示例提供，并且不构成对于所描述的实施例的范围的限制。任何和所有示例或示例性语言（“例如”、“诸如”等）的使用仅仅旨在更好地说明实施例，并不会对这些实施例的范围构成限制。说明书中的语句不应被解释为指示任何未要求保护的元件对于实践所公开的实施例是必不可少的。
50.如本文所用的，术语“管状结构”应该被理解为包括限定细长空腔并且绕沿着细长空腔延伸的纵轴线具有基本曲线二维轮廓的结构的任意形式和外形。因此，除非另有规定或从上下文中显而易见，否则管状结构的一些示例包括截头锥体和圆柱体（例如，正圆柱体）。除非另有指示，否则将理解，本文描述的管状形状可以包括几何上近似理想的形状，诸如曲线、截锥、圆锥或圆柱形。这种几何理想的近似可以包括使用材料层堆叠的截头锥体近似和/或典型制造公差导致的与几何理想的偏差。
51.此外，如本文所用的，术语“厚度”及其变型应该被理解为大体指代给定材料的壁厚并且应该结合上下文理解。例如，除非另有规定或从上下文显而易见，否则关于单个层，厚度将被大体理解为指代单个层的厚度。另外或者替代性地，除非指代相反应用，否则关于多层，厚度将被理解为指代缠绕在彼此顶部上的所述多个层的总厚度。进一步或者代替地，关于本文描述的管状结构，厚度将被理解为指代沿纵轴线在给定点处的管状结构的总厚度，并且因此可以指代仅基体的壁厚或者支撑缠绕物的基体的组合厚度，如可能沿着纵轴线在给定点处的情况。
52.进一步地，除非从上下文中显而易见到相反意图，否则如本文中所使用的，术语“纵向”和“径向”应被理解为指代柱坐标系中的方向。因此，特别地，提到径向方向将被理解为指代垂直于纵轴线的方向。此外或者代替地，与这样的柱坐标系相关联的纵向方向将被理解为平行于与所描述的结构相关联的纵轴线。虽然纵轴线可以对应于任何给定结构的中心轴线，不过将意识到在某些实施方式中不一定这样。
53.在管状结构的背景下描述了本公开的装置、系统和方法，所述管状结构用作能够承受大负载的大型风力涡轮（例如，海上风力涡轮）的塔架。更具体地，为了清楚有效地描述，本公开的各个方面通常在截头锥体的背景下进行描述，但应理解为同样适用于圆柱体，除非指示出相反的意图。此外，为了清楚说明，管状结构被示为整体结构。然而，除非指示出相反的意图，否则本文所述的各个不同的截头锥体中的任何一个或多个应被理解为可根据给定最终用途的尺寸要求而被分段制造。进一步地，除非另有规定或者从上下文中显而易见，否则本文描述的这种管状结构可以被用于需要高强度和/或高刚性的各种不同应用中的任意一种或更多种，诸如用于风力涡轮的桩或其他支撑结构中的管状结构，或者更一般地用于大型土木结构、管道、压力容器等的管状结构。
54.现在参考图1a-图1d，风力涡轮组件100可以包括风力涡轮102和管状结构104。风力涡轮102可以由管状结构104支撑，其中管状结构104承受与风力涡轮102的运动以及安装环境相关的负载条件。在某些情况下，管状结构104可以具有沿管状结构104的长度减小的直径，使得在风力涡轮102被附接的情况下顶部比底部具有更小的直径，其中管状结构104被牢固地固定到地面或其他刚性表面。管状结构104的纵向渐缩的直径能够是有用的，例如，以用于解决在高效使用材料同时提供结构强度以支撑在现场施加在管状结构104上的负载的相互矛盾的考虑因素（competing consideration）。然而，使用纵向渐缩可实现的强度分布可能受到某些限制（例如，与运输和/或安装相关的尺寸约束）。因此，如下文更详细描述的，管状结构104的材料厚度可以另外地或替代性地被改变成有助于实现管状结构104的预定强度分布同时考虑到实际考量（诸如安装时间和成本）。
55.管状结构104可以包括基体106和缠绕物108。基体106可以具有彼此相反的第一表面110和第二表面112，在第一表面110和第二表面112之间的距离限定基体106的厚度。基体106的第一表面110可以限定细长空腔114，并且基体106可以具有限定沿着细长空腔114延伸的纵轴线“l”的管状形状。缠绕物108可以包括多个层116a、b、c、d（被统称为多个层116a、b、c、d并且被单独地称为第一层116a、第二层116b、第三层116c和第四层116d）并且缠绕物108可以被支撑在基体106的第二表面112上。即，如下文更详细描述的，第一层116a可以被支撑在基体106的第二表面112上，第二层116b可以被支撑在第一层116a上，第三层116c可以被支撑在第二层116b上，并且第四层116d可以被支撑在第三层116c上。虽然管状结构104
被描述为包括多个层116a、b、c、d，不过将意识到这是为了清楚和有效地描述与包括多个层的缠绕物108相关联的某些方面。然而，除非另有规定，否则下文中与多个层116a、b、c、d相关联的任意描述将被理解为适用于包括一层的仅单层情况的实施方式和/或包括四层以上的实施方式。此外或者代替地，为了清晰和有效地描述，多个层116a、b、c、d中的每一个将被理解为具有彼此相同的名义成分并且可以相对彼此具有变化的不同名义厚度中的任意一个或更多个，这可能有助于在平行于纵轴线“l”的方向上实现管状结构104的给定厚度分布。
56.在缠绕物108被支撑在基体106上的情况下，管状结构104具有的强度可以类似于使用与多个层116a、b、c、d和基体106的组合材料厚度相同的材料厚度的厚壁材料形成的其他方面尺寸相同的结构。然而，与使用厚壁材料在纵向方向上实现目标厚度分布（例如，强度分布）相比，被支撑在基体106上的缠绕物108具有显著优势。例如，因为多个层116a、b、c、d中的每一个均单独地比厚壁材料更薄，所以多个层116a、b、c、d中的每一个可以被滚轧、焊接或与厚壁材料相比相对容易地以其他方式被操纵。即，与使用厚壁材料实现目标总厚度相比，使用被定位在基体106上的缠绕物108来实现目标总厚度可以减少生产时间和/或生产成本。类似地，多个层116a、b、c、d中的每一个可以被定尺寸成减少或消除对专用设备的需要，否则会需要专用设备来配合厚度与多个层116a、b、c、d相当的厚壁材料。
57.一般而言，基体106可以是用于支撑多个层116a、b、c、d的各种不同管状形状中的任何一种或更多种，使得组合管状结构104可以在平行于纵轴线“l”的方向上具有预定厚度分布。例如，基体106可以包括截头锥体，其本身具有有效利用材料来支撑风力涡轮102的强度分布，并且缠绕物108可以绕所述截头锥体定位以增强截头锥体的较宽端部，从而增强在给定尺寸的截头锥体的宽端部和截头锥体的窄端部之间可实现的强度差。换言之，被支撑在基体106上的缠绕物108可以有利地解耦与仅使用单层材料形成支撑结构相关的某些设计约束（例如，强度与尺寸）。
58.在某些实施方式中，基体106可以在与纵轴线“l”平行的方向上具有基本恒定厚度（例如，从而允许与商业可用的金属片材存货相关联的正常制造公差）。这样的基本恒定厚度可能是有用的，例如，用于使用可容易且经济高效地采购的各种不同存货材料中的任何一种或更多种来形成基体106。另外或者替代性地，形成具有恒定厚度的基体106可能是有用的，例如用于使用各种不同技术中的任意一种或更多种并很少需要或不需要专用设备来快速地形成基体106。
59.一般而言，缠绕物108的多个层116a、b、c、d可以相对彼此且相对基体106被成尺寸成实现管状结构104在与纵轴线“l”平行的方向上的预定厚度分布。值得注意的是，多个层116a、b、c、d中的一个或更多个可以仅沿着基体106的纵向尺寸的一部分延伸，使得缠绕物108在径向方向上的厚度在平行于纵轴线“l”的方向上变化，以便有助于改变管状结构104在平行于纵轴线“l”的方向上的厚度分布。例如，多个层116a、b、c、d的数量可以在平行于纵轴线“l”的方向上减小，使得缠绕物108在平行于纵轴线“l”的方向上具有单调减小的厚度。即，根据这种示例，管状结构104可以具有沿着第一端部部分117的第一总厚度t1和沿着第二端部部分119的第二总厚度t2，其中第一总厚度t1大于第二总厚度t2。虽然多个层116a、b、c、d中的一个或更多个可以在平行于轴线“l”的方向上具有恒定壁厚，不过将意识到多个层116a、b、c、d中的一个或更多个可以具有至少沿着给定层的纵向尺寸的一部分变化的壁厚。
此外或者代替地，虽然多个层116a、b、c、d中的每一个可以具有与另一个相同的厚度分布，不过将意识到多个层116a、b、c、d中的一个或更多个可以有具有与多个层116a、b、c、d中的至少另一个不同的厚度分布。因此，更一般地，除非另有规定或者从上下文显而易见，多个层116a、b、c、d可以在平行于纵轴线“l”的方向上具有各种不同厚度分布中的任意一种或更多种，如实现缠绕物108的在平行于纵轴线“l”的方向上的总厚度分布可能必须或有用的。
60.在图1c中所示的具体示例中，缠绕物108的多个层116a、b、c、d以缠绕构造被支撑在基体106上，在所述缠绕构造中，缠绕物的多个层116a、b、c、d在径向方向上至少部分地彼此堆叠，从而导致管状结构104的厚度分布在平行于纵轴线“l”的方向上具有五个不同的厚度。其中沿着管状结构104的第一端部部分117的第一厚度t1对应于基体106和所有多个层116a、b、c、d的组合厚度，而沿着管状结构104的第二端部部分119的第二厚度t2对应于在基体106的第一表面110和第二表面112之间的壁厚。
61.多个层116a、b、c、d中的每一个可以具有彼此联接的第一纵向边缘113和第二纵向边缘115，使得多个层116a、b、c、d中的每一个至少环绕基体106一次。例如，多个层116a、b、c、d中的每一个的第一纵向边缘113和第二纵向边缘115可以沿着相应多个螺旋接缝118a、b、c、d（统称为多个螺旋接缝118a、b、c、d并且被单独地称为第一螺旋接缝118a、第二螺旋接缝118b、第三螺旋接缝118c和第四螺旋接缝118d）彼此联接。即，第一层116a可以形成第一螺旋接缝118a，第二层116b可以形成第二螺旋接缝118b，第三层116c可以形成第三螺旋接缝118c，并且第四层116d可以形成第四螺旋接缝118d。多个螺旋接缝118a、b、c、d中的每个可以绕基体106的纵轴线“l”延伸，诸如可以用于根据本文描述的各种不同技术中的任意一种或更多种随着基体106绕纵轴线“l”旋转，以连续或基本连续的连结过程形成多个螺旋接缝118a、b、c、d中的每一个。
62.在某些实施方式中，多个层116a、b、c、d可以被连结到基体106并/或彼此连结，如用于有效地分布通过管状结构104的外部负载。例如，多个层116a、b、c、d可以使用多个焊缝120a、b、c、d、e（统称为多个焊缝120a、b、c、d并且在本文被单独地称为第一焊缝120a、第二焊缝120b、第三焊缝120c、第四焊缝120d和第五焊缝120e）被连结到基体106并/或彼此连结。如在该上下文所用的，术语“焊缝”应该被理解为指的是在至少两个相邻材料件之间形成的接头。
63.例如，第一焊缝120a可以是用于沿着接缝122将基体106连结到其自身的双侧焊缝，使得基体106可以是稳定结构，缠绕物108的多个层116a、b、c、d可以被定位在该稳定结构上并且多个层116a、b、c、d可以被直接地或间接地固定到该稳定结构上以形成管状结构104。在某些情况下，基体106的接缝122可以是螺旋接缝，诸如可以用于使用各种不同自动化技术中的任意一种或更多种来生成基体106，所述技术诸如在2016年4月5日授于smith等人的名称为“tapered structure construction（锥形结构构造）”的美国专利号9,302,303中所述，所述美国专利的全部内容通过引用并入本文。另外或者替代性地，第一焊缝120a可以作为与用于将多个层116a、b、c、d固定到基体106的过程不同的过程的一部分来形成。因此，虽然第一焊缝120a可以对应于基体106的螺旋接缝，不过将意识到，鉴于基体106可能不作为螺旋接缝有用的连续或基本连续过程的一部分被形成，这样的螺旋接缝可以不一定用在基体106上。另外或者替代性地，第二焊缝120b可以穿透到基体106中以及到由第一层116a的第一纵向边缘113和第二纵向边缘115形成的第一螺旋接缝118a中，使得第二焊缝
120b可以与第一螺旋接缝118a基本同延（有同等范围的，coextensive）。类似地，第三焊缝120c可以沿着第二螺旋接缝118b同延以将第一层116a和第二层116b连结到彼此。以类似方式，第二层116b、第三层116c和第四层116d可以经由第四焊缝120d和第五焊缝120e彼此连结。
64.多个层116a、b、c、d中的每一个的第一纵向边缘113和第二纵向边缘115可以均包括用于有助于这些边缘相对彼此对齐和/或联接的一个或更多个特征。例如，第一纵向边缘113和第二纵向边缘115可以均包括单个斜面，使得当对齐时，给定层的第一纵向边缘113和第二纵向边缘115形成“v”形，其中第二焊缝120b、第三焊缝120c、第四焊缝120d或第五焊缝120e中的相应一者可以通过使用单侧焊接过程被形成到该“v”形中。在第一层116a中，这样的“v”形边缘制备可以例如有助于将第一纵向边缘113和第二纵向边缘115同时地连结到彼此和连结到基体106，从而得到较好的焊接品质。类似地，对于后续层（第二层116b、第三层116c和第四层116d）中的每一者，“v”形边缘制备可以有助于在焊接品质有对应改进的情况下将第一纵向边缘113和第二纵向边缘115同时地连结到彼此和连结到前一层。
65.在一些情况下，多个螺旋接缝118a、b、c、d可以在平行于基体106的纵轴线“l”的方向上与彼此纵向偏移开。在具有这样的偏移的情况下，多个接缝118a、b、c、d在从纵轴线“l”延伸的径向方向上不在彼此顶部上排列。这种类型的间距可以有助于随着形成管状结构104分布沿着管状结构104的由焊接导致的应力，从而有助于控制管状结构104的品质。
66.现在参考图2a和图2b，系统230可以包括压力辊238的一个或更多个实例、驱动系统232、弯曲装置234以及多个支撑滚筒236。除非另有规定或从上下文显而易见，否则系统230可以可操作成形成管状结构104（图1a-图1d）。例如，驱动系统232可以可致动成使得（例如，来自存货源240的）平面形式的存货材料239在馈送方向“f”上移动并且移动到弯曲装置234中，其中平面形式的存货材料239可以被预弯曲成弯曲形式的存货材料239。弯曲形式的存货材料239可以在压力辊238的一个或更多个实例和被支撑在多个支撑滚筒236上的材料的弯曲表面241之间移动，从而最终形成管状结构104（图1a-图1d）的缠绕物108（图1a-图1d）。即，根据制造阶段和使用系统230形成的管状结构104（图1a-图1d）的厚度分布，接收弯曲形式的存货材料239的弯曲表面241可以是基体106的第二表面112（图1a-图1d）或者缠绕物108的前一层的表面（图1a-图1d）。在弯曲装置234中预滚轧存货材料239以形成弯曲形式的存货材料239可以增加存货材料239符合弯曲表面241（例如，符合在图1a-图1d中的基体106和/或多个层116a、b、c、d中的前一层）的程度，以增加正被形成的管状结构（例如，图1a-图1d中的管状结构104）的强度、刚性和/或其他期望的性质。
67.一般而言，驱动系统232可以包括驱动辊233，其可致动成使得平面形式的存货材料239在馈送方向“f”上移动。例如，驱动辊233可以夹住平面形式的存货材料，使得驱动辊233的旋转能够使得平面形式的存货材料239沿着馈送方向“f”移动。在某些实施方式中，馈送方向“f”能够是基本恒定的（例如，随着驱动辊233的旋转使得平面形式的存货材料239移动到和/或穿过弯曲装置234，驱动辊233处于基本静止位置）。另外或者替代性地，馈送方向“f”能够变化，使得随着平面形式的存货材料239移动到并穿过弯曲装置234，平面形式的存货材料239经历旋转运动和/或基本旋转运动。馈送方向“f”的这种变化能够用于对齐存货材料239的边缘以形成本文所述的螺旋接缝中的任意一个或更多个。作为管状结构的制造过程的一部分产生旋转和/或基本旋转运动的馈送方向“f”的这种变化的示例被描述于
2016年4月5日授予smith等人的名称为“tapered structure construction（锥形结构构造）”的美国专利号9,302,303和2019年1月29日授予takata等人的名称为“control system and method for tapered structure construction（用于锥形结构构造的控制系统和方法）”的美国专利号10,189,064中，其中所述美国专利的每一者的全部内容通过引用并入本文。更一般而言，根据在本领域中已知的各种不同技术中的任何的适合于使平面材料移动的任何设备能够被用于使平面形式的存货材料239从存货源240移动至以及在一些情形中移动通过弯曲装置234。例如，这样的设备能够包括机器人臂、活塞、伺服马达、螺杆、致动器、滚筒、驱动器、电磁体或它们的组合。
68.弯曲装置234可以被定位成接收在馈送方向“f”上移动的平面形式的存货材料239，并且弯曲装置234可以将馈送到其内的平面形式的存货材料239弯曲以产生弯曲形式的存货材料239。作为示例，弯曲装置234可以使得平面形式的存货材料239弯曲而不会对存货材料239施加平面内变形。另外或者替代性地，弯曲装置234可以向存货材料239施加受控的曲率量，使得处于弯曲形式的存货材料239可以近似地匹配弯曲形式的存货材料239移动到其上的弯曲表面241的曲率。
69.弯曲装置234可以例如包括辊组242a、242b、242c，所述辊组相对彼此且相对于平面形式的存货材料239定位以便将曲率施加到被馈送通过辊组242a、242b、242c的平面形式的存货材料239。在某些情况下，辊组242a、242b、242c可以被布置成三重辊，并且进一步或代替地，辊组242a、242b、242c可以相对彼此可动以改变被施加到移动通过弯曲装置234的存货材料239的弯曲力矩。辊组242a、242b、242c中的每一者可以例如包括多个单独的滚筒，所述滚筒可以相对彼此独立地旋转并且沿着由辊组242a、242b、242c中的相应一者限定的相应轴线布置。此外或者代替地，辊组242a、242b、242c中的单独滚筒可以相对于由辊组242a、242b、242c中的所述一者限定的相应轴线定位（例如，通过由控制系统接收的致动信号）。
70.一般而言，支撑滚筒236可以允许正被形成的管状结构的弯曲表面241相对于从弯曲装置234移动到弯曲表面241上的弯曲形式的存货材料239旋转。在一些实施方式中，支撑滚筒236中的一个或更多个可以被主动控制成使得弯曲表面241以预定速率旋转，诸如可以被用于向弯曲形式的存货材料239提供张力以有助于将弯曲形式的存货材料239紧紧地定位到弯曲表面241上。在一些情况下，支撑滚筒236中的一个或更多个可以是被动的，使得随着管状结构正被形成，移动的弯曲形式的存货材料239施加到弯曲表面241上的力可以使得弯曲表面241旋转。
71.压力辊238的所述一个或更多个实例中的每个可以包括一个或更多个滚筒，其可移动以将弯曲形式的存货材料239压到被可旋转地支撑在多个支撑滚筒236上的弯曲表面241上。例如，压力辊238的至少一个实例可以绕平行于基体106的弯曲表面241的轴线旋转，以使得弯曲形式的存货材料239从弯曲装置234移动到弯曲表面241上。另外或者替代性地，压力辊238的至少一个实例可以在径向方向上相对于正被形成的管状结构移动，其中压力辊238的所述至少一个实例的这种径向运动用于控制在弯曲形式的存货材料239和弯曲表面241之间的一致程度。换言之，压力辊238的所述至少一个实例的径向运动可以降低在缠绕物的材料层之间和/或在缠绕物和基体之间的意外间隙的可能性，其中降低这种间隙的可能性包括提高载重性能。
72.在某些实施方式中，系统230可以包括连结器244，其被定位成或可定位成（例如，沿着上文参考图1a-图1d所示的螺旋接缝中的任意一个或更多个）将弯曲形式的存货材料239连结（例如机械联接）到其自身。此外或者代替地，连结器244可以被定位成或可定位成将弯曲形式的存货材料239连结到被可旋转地支撑在多个支撑滚筒236上的弯曲表面241。作为示例，连结器244可以被定位在压力辊238的两个实例之间以便在执行连结操作时增加在弯曲形式的存货材料239和弯曲表面241之间的紧密配合的可能性。在一些情况下，随着弯曲形式的存货材料239移动到在支撑滚筒236上旋转的弯曲表面241上，连结器244可以连续地将材料机械联接在一起。这种连续的机械联接可以用于尤其实现正被形成的管状结构的目标结构性能。另外或者替代性地，连结器244可以可操作成沿着本文描述的各种不同螺旋接缝中的任意一个或更多个间歇地联接（例如在固定距离处）材料，其中这种间歇联接用于更快的吞吐量。
73.连结器244可以例如包括焊机，其可操作成形成本文描述的各种不同焊缝中的任意一个或更多个。用于焊接的各种技术在本领域中已知，且可以适于如在本文中构想的那样将任意一个或更多个边缘连结在一起。这可以包括例如熔化沿着本文描述的各种不同接缝中的任意一个或更多个的基底金属或其他材料（可选地连同被添加到接头以改进结合件的强度的填料）的任意焊接技术。适合于在结构上连结金属的传统焊接技术可以包括例如但不限于：包括惰性气体（mig）和/或金属活性气体（mag）的气体保护金属极弧焊（gmaw）、埋弧焊（saw）、激光焊接以及气体保护钨极弧焊（也被称为钨、惰性气体或“tig”焊接）等等。
74.在某些实施方式中，系统230可以包括引导系统245，其被定位成接收来自弯曲装置234的弯曲形式的存货材料239。引导系统245可以例如包括致动器246，其可被控制成（例如在基本平行于正被形成的管状结构的纵轴线的方向上）以将弯曲形式的存货材料239沿着被联接到正被形成的管状结构的基体的缠绕物的给定层的相应螺旋接缝卷绕。致动器246的一些示例包括但不限于一个或更多个边缘引导件、一个或更多个边缘滚筒、一个或更多个夹送辊或其组合。在一些情况下，引导系统245可以进一步包括传感器247，其可操作成感测指示弯曲形式的存货材料239沿着通过弯曲形式的存货材料239移动到弯曲表面241上而形成的螺旋接缝的位置的参数。传感器247的示例可以包括光学传感器、机器视觉系统的一个或更多个相机、接触传感器或其组合。致动器246可以例如可基于来自传感器247的信号进行调整，以实现弯曲形式的存货材料239沿着随着弯曲形式的存货材料239移动到弯曲表面241上而形成的螺旋接缝的位置的对应调整。
75.虽然可以由操作者通过手动操作来执行系统230的操作的一个或更多个方面，不过在一些实施方式中，系统230可以包括控制系统248以有助于精确且可重复地控制系统230的操作的某些方面。控制系统248可以例如包括处理单元249和与处理单元249通信的存储介质250。处理单元249可以包括一个或更多个处理器，并且存储介质250可以包括非暂时性计算机可读存储介质。存储介质250可以存储计算机可执行的指令，当被处理单元249执行时，该指令导致系统230执行使用系统230制造管状结构的各种不同方面中的一个或更多个。可选地，控制系统248可以包括与处理单元249和存储介质250通信的输入装置（例如键盘、鼠标和/或图形用户界面），使得随着处理单元249执行本文描述的制造方法中的一个或更多个，处理单元249另外地或者替代性地响应于通过输入装置接收的输入。
76.图3是形成管状结构的示例性方法352的流程图。除非另有规定或从上下文显而易
见，否则示例性方法352的任意一个或更多个方面可以被实现为计算机可读指令，其被存储在存储介质250（图2a）上并且可由控制系统248（图2a）的处理单元249（图2a）执行以操作系统230（图2a）来形成参考图1a-图1d在本文描述的管状结构104。在某些实施方式中，示例性方法352可以包括某些制备步骤，其可以包括使得多个片材以彼此非线性端对端接合方式彼此联接以产生具有笔直纵向边缘的平面形式的存货材料，同时其可缠绕以形成螺旋接缝。此外或者代替地，在缠绕给定层的过程的开始时，示例性方法352可以包括将存货材料固定到基体的弯曲表面或者前一层，视情况而定。为了清楚和有效的解释，这些制备步骤可以关于图5的讨论在下文被更详细地被描述，假设关于用于执行图5中所呈现的方法的图4a和图4b中的硬件图释更容易理解这些步骤。然而，除非另外指明或从上下文显而易见，否则关于图5在下文描述的制备步骤中的任意一个或更多个将被理解成可包括在示例性方法352中而不背离本公开的范围。
77.如步骤354所示，示例性方法352可以包括将平面形式的存货材料条的一部分弯曲成弯曲形式的存货材料。这样的弯曲可以例如通过使得平面形式的存货材料移动到并通过弯曲装置（诸如弯曲装置234（图2a和图2b））来执行。通过这样的弯曲，存货材料可以近似存货材料可以被引导到其上的弯曲表面的曲率。例如，在正被形成的管状结构是截头锥体的情况下，平面形式的存货材料条可以被弯曲成根据正被形成的管状结构的截头锥体形状的直径的对应变化而逐渐改变直径。在这样的情况下，将意识到，虽然被缠绕在截头锥体基体上的多个层可以不同于几何截头锥体，不过具有这些特征的管状结构的最终形状在本文被称为截头锥体。
78.如步骤356所示，示例性方法352可以包括将弯曲形式的存货材料缠绕到基体（例如，图1b和图1c中的基体106）的弯曲表面上以绕基体限定的纵轴线形成螺旋接缝。基体可以被单独地成形（例如，通过罐滚轧或螺旋焊接过程），并且此外或代替地可以是具有管状形状的单层材料（例如，具有恒定厚度）。一般而言，将弯曲形式的存货材料缠绕到基体的弯曲表面可以包括弯曲形式的存货材料的任何方式和形式的物理定位以将存货材料配合到弯曲表面上，同时也定位存货材料以使其邻接自身（例如，两个纵向边缘），从而形成绕基体的纵轴线延伸的螺旋接缝。因此，例如，将弯曲形式的存货材料缠绕到弯曲表面上可以包括通过使用本文描述的各种不同的引导系统中的任意一种或更多个来移动弯曲形式的存货材料。此外或者代替地，将弯曲形式的存货材料缠绕到弯曲表面上可以包括经由在本文描述的一个或更多个压力辊所施加的压力将所述存货材料按压到弯曲表面上。
79.如步骤358中所示，示例性方法300可以包括沿着螺旋接缝将弯曲形式的存货材料至少连结到其自身。此外或者代替地，存货材料可以沿着螺旋接缝被连结到基体的弯曲表面。除非另有规定或从上下文显而易见，否则沿着螺旋接缝将弯曲形式的存货材料连结到其自身可以包括任何本文描述的各种不同的焊接技术中的任意一种或更多种。作为特定示例，将弯曲形式的存货材料连结到其自身可以包括沿着螺旋接缝将弯曲形式的存货材料焊接到其自身和基体的弯曲表面。在某些情况下，焊接过程可以包括在一层已经被施加之后且在下一层被施加以覆盖或以其他方式阻碍对焊缝的检查之前手动或自动执行的检查（诸如视觉、超声波、磁性粒子或其他技术）。另外或者替代性地，在施加下一层之前焊缝的盖面可以通过使用各种不同的手动和/或自动技术中的任意一种或更多种被移除（例如，通过磨掉盖面材料直到焊缝与正被焊接的层的表面齐平）。例如，焊缝盖面移除可以与焊接一起进
行，并且进一步或者代替地可以随着形成管状结构而连续执行，从而减少焊缝盖面移除所需的时间和成本。与不移除焊缝盖面的情况相比，移除焊缝盖面可以有助于使得后续层更紧密地符合基体或前一层，视情况而定。
80.虽然已经关于将缠绕物的第一层固定到基体描述了示例性方法352的步骤，不过将意识到，示例性方法352的各种不同步骤中的任意一个或更多个可以根据需要重复以将缠绕物的附加层添加到基体。不过将意识到，在第一层后放置层的重复步骤的情况下，每个后续层被缠绕在层堆中的前一层上，并且每层可以形成与由前一层形成的螺旋接缝不同的螺旋接缝。
81.在已经描述了在将缠绕物的预弯曲层定位在基体上之前基于这样的层来形成管状结构104（图1a-图1d）的某些系统和方法的情况下，现在关注的是对于使用张力将弯曲形式的存货材料配合到弯曲表面上来形成管状结构104（图1a-图1d）的系统和方法的描述。
82.现在参考图4a和图4b，系统460可以包括张紧滚筒462的一个或更多个实例、旋转器464、引导系统466和连结器468。张紧滚筒462的每个实例可以被定位成随着平面形式的存货材料469在馈送方向“f”上移动而接触平面形式的存货材料469以便向平面形式的存货材料469施加张力。旋转器464可以被致动成使得基体106的弯曲表面（诸如第二表面112）绕纵轴线“l”旋转。存货材料469可以直接地或间接地附接到基体106的弯曲表面，使得随着旋转器464使得基体106的弯曲表面在背离张紧滚筒462的所述一个或更多个实例的方向上旋转，基体106的旋转可以将平面形式的存货材料469在馈送方向“f”上从存货源470拉向基体106。随着基体106的弯曲表面继续旋转，平面形式的存货材料469可以被拉到基体106的弯曲表面上以便使得存货材料469沿着第一螺旋接缝118a弯曲从而形成第一层116a。
83.使得存货材料469沿着第一螺旋接缝118准确定位以形成第一层116a（且用于沿着与后续层相关联的螺旋接缝定位）可以有利地通过平面形式的存货材料469的形状和引导系统466的操作的结合来实现。即，来自存货源470的平面形式的存货材料469可以包括根据各种不同技术中的任意一种或更多种的彼此处于非线性端对端接合的多个片材。具体地，除非另有规定或从上下文显而易见，否则本文描述的平面形式的存货材料469和任意存货材料（例如图2b中的存货材料239）可以包括根据用于相对彼此布置直边缘材料片材以形成螺旋接缝的技术的彼此处于非线性端对端接合的多个片材，所述技术如2016年4月5日授予smith等人的名称为“tapered structure construction（锥形结构构造）”的美国专利号9,302,303中所述的，所述美国专利的全部内容通过引用并入本文。此外，在张紧滚筒462的所述一个或更多个实例与基体106之间，引导系统466可以调整存货材料469的位置，使得存货材料469沿着第一螺旋接缝118a缠绕。
84.在基体106的弯曲表面旋转以形成第一层116a之后，将意识到，基体106的弯曲表面绕纵轴线“l”的类似旋转可以通过将平面形式的存货材料469拉到第一层116a上而形成后续层。这个过程可以根据需要重复以便形成包括预定数量和位置的层的缠绕物以实现根据设计规格的厚度分布。除此之外，由于将平面形式的存货材料469拉到基体106的弯曲表面上或前一材料层上而得到的紧密配合可以用于增加正形成的管状结构的结构质量。
85.一般而言，张紧滚筒462的所述一个或更多个实例可以被致动成垂直于平面形式的存货材料469的主要表面移动，以增加或减少平面形式的存货材料469中的张力，如可以用于控制存货材料469沿着螺旋接缝的定位。另外或者替代性地，可以通过控制张紧滚筒
462的旋转的阻力来调整在馈送方向“f”上移动的平面形式的存货材料469中的张力。张紧滚筒462的所述一个或更多个实例可以限定平面形式的存货材料469可以从中穿过的间隙，并且张紧滚筒462的所述一个或更多个实例的位置可以被控制成使得间隙在垂直于馈送方向“f”的方向上移动。此外或者替代性地，张紧滚筒462的每个实例可以至少绕横于馈送方向“f”的轴线旋转。
86.旋转器464可以例如包括一个或更多个滚筒，其可驱动成使得基体106绕纵轴线“l”以受控速度旋转。此外或者代替地，随着基体106旋转以使得存货材料469沿着螺旋接缝缠绕，旋转器464的至少一部分可以支撑基体106。例如，旋转器464可以至少支撑基体106的每个端部。
87.引导系统466可以包括致动器471，其可控制成使得平面形式的存货材料469沿着绕基体106的纵轴线“l”延伸的螺旋接缝缠绕。致动器471可以例如控制平面形式的存货材料469在横于馈送方向“f”的方向上的位置，如可以用于实现对存货材料469的精细调整以定位彼此相邻的存货材料469的纵向边缘从而随着存货材料469通过基体106的旋转而缠绕到基体106上而形成螺旋接缝。致动器471可以包括例如一个或更多个边缘引导件、一个或更多个边缘滚筒、一个或更多个夹送辊或其组合。
88.另外或者替代性地，引导系统466可以包括传感器472，其可操作成感测指示平面形式的存货材料469的位置的参数。致动器471可以基于来自传感器472的信号进行调整以便在正形成管状结构时调整平面形式的存货材料469的位置。例如，传感器472可以感测恰在存货材料469沿着螺旋接缝缠绕之前的点处的平面形式的存货材料469的位置。另外或者替代性地，传感器472可以感测沿着由存货材料469形成的螺旋接缝的存货材料469（例如，存货材料469的纵向边缘）的位置。传感器472可以包括例如光学传感器、作为机器视觉系统的一部分的相机、接触传感器或其组合。
89.一般而言，连结器468可以根据本文描述的各种不同技术中的任意一种或更多种将存货材料469机械地联接到其自身和/或基体106。因此，连结器468可以包括焊机，其可操作成形成本文所述的各种不同焊缝中的任意一个或更多个。例如，关于将存货材料469固定到基体106，连结器468可以形成焊缝120b（图1d）。将意识到，连结器468可以根据需要类似地形成与添加后续层相关联的其他焊缝，以便在基体106上形成缠绕物从而实现具有预定强度分布的管状结构。
90.虽然可以由操作者通过手动操作来执行系统460的操作的一个或更多个方面，不过在一些实施方式中，系统460可以包括控制系统473以有助于精确且可重复地控制系统460的操作的某些方面。控制系统473可以例如包括处理单元474和与处理单元474通信的存储介质475。处理单元474可以包括一个或更多个处理器，并且存储介质475可以包括非暂时性计算机可读存储介质。存储介质475可以存储计算机可执行的指令，当被处理单元474执行时，该指令导致系统460执行使用系统460制造管状结构的各种不同方面中的一个或更多个。可选地，控制系统473可以包括与处理单元474和存储介质475通信的输入装置（例如键盘、鼠标和/或图形用户界面），使得随着处理单元474执行本文所描述的制造方法中的一个或更多个，处理单元474另外地或者替代性地响应于通过输入装置接收的输入。
91.图5是形成管状结构的示例性方法576的流程图。除非另有规定或从上下文显而易见，否则示例性方法576的任意一个或更多个方面可以被实现为计算机可读指令，其被存储
在存储介质475（图4a）上并且可由控制系统473（图4a）的处理单元474（图4a）执行以操作所述系统460（图2a）来形成参考图1a-图1d描述的管状结构104。
92.如步骤577中所示，示例性方法576可以包括以彼此端对端接合的方式联接（例如，焊接）多个片材（例如，梯形形状的金属片材）来产生平面形式的存货材料。在这样的情况下，端对端联接应该被理解为包括将一个片材的短边缘与另一片材的短边缘联接在一起以形成横于每个片材的平行长边缘的接缝。这样的联接可以包括例如根据本文描述的各种不同焊接技术中的任何一种或更多种将片材焊接在一起。如上文指示的，多个片材的非线性端对端接合可以包括直边缘（例如，平行的直边缘）可以弯曲以形成螺旋接缝的取向。在某些实施方式中，多个片材可以以彼此非线性端对端接合的方式被联接，使得每个片材的纵向边缘横于至少另一个片材的纵向边缘。此外或者代替，多个片材可以以彼此线性端对端接合的方式被联接，使得每个片材的纵向边缘与每个其他片材的纵向边缘共线。此外或者代替地，在正被形成的管状结构是正圆筒形的情况下，单个片材可以被用作平面形式的存货材料。
93.如步骤578中所示，示例性方法576可以包括将存货材料固定到限定纵轴线的基体的弯曲表面。通常会期望使用一种或更多种技术将存货材料永久地固定到弯曲表面以降低在张力被施加到存货材料时存货材料从弯曲表面意外脱离的可能性。例如，存货材料可以使用本文描述的一种或更多种焊接技术被固定到基体的弯曲表面。
94.如步骤579中所示，示例性方法576可以包括使得基体的弯曲表面绕基体的纵轴线旋转。在存货材料被固定到基体（例如，直接地或者间接地被固定到基体的弯曲表面）的情况下，将意识到，基体的弯曲表面的旋转可以使得平面形式的存货材料绕基体的弯曲表面弯曲。即，存货材料可以绕基体的弯曲表面弯曲，使得存货材料和基体共同形成正被形成的管状结构的至少一部分。在第一层的情况下，平面形式的存货材料绕基体的弯曲表面弯曲可以使得存货材料直接配合到基体的弯曲表面上。此外或者替代性地，对于后续层，平面形式的存货材料绕基体的弯曲表面弯曲可以使得存货材料直接配合到被固定到基体的前一层存货材料上。在某些实施方式中，通过随着存货材料绕基体的弯曲表面弯曲而控制存货材料的位置，存货材料的第一纵向边缘和第二纵向边缘可以形成绕基体的纵轴线的螺旋接缝，使得存货材料和基体共同地形成正被形成的管状结构的至少一部分。
95.如步骤580中所示，示例性方法576可以包括，在存货材料被固定到基体的情况下，随着基体的弯曲表面绕纵轴线旋转，使得平面形式的存货材料移动穿过一个或更多个张紧滚筒。所述一个或更多个张紧滚筒可以是可调整的，例如，以便调整平面形式的存货材料中的张力量，从而有助于实现移动到基体的弯曲表面上的存货材料的紧密配合。
96.如步骤581中所示，示例性方法576可以包括沿着所述至少一个螺旋接缝将存货材料连结到其自身。例如，至少沿着所述至少一个螺旋接缝将存货材料连结到其自身可以包括将存货材料焊接到其自身以形成与螺旋接缝同延的焊缝。另外或者替代性地，沿着所述至少一个螺旋接缝将存货材料连结到其自身可以包括将存货材料连结到基体的弯曲表面、连结到前一层存货材料或其组合。
97.一般而言，除非另有规定或从上下文显而易见，将意识到，示例性方法576中的各种不同步骤中的任意一个或更多个可以根据需要重复以便以任意数量和取向的层将多个层缠绕到彼此上以用于形成具有预定强度分布的管状结构。
98.虽然已经描述了某些实施方式，但是附加地或可替代地，其他实施方式是可能的。
99.例如，虽然平面形式的存货材料已经被描述为缠绕到基体上以形成管状结构，不过将意识到平面形式的存货材料可以另外或者替代性地被缠绕到可重复使用的心轴上，而不是形成最终管状结构的一部分的基体上。继续这个示例，添加材料的过程可以通过使用（形成在心轴上的）第一层作为基体而被重复，直到形成具有缠绕物的管状结构，该缠绕物根据需要包括一定数量和位置的层，以实现管状结构的预定强度分布。
100.作为另一示例，增强管状结构已经被描述为包括基体和绕基体缠绕的一个或更多个层以赋予基体增加的厚度且因此增加的强度，不过另外或者替代性地，增强管状结构的其他方法是可能的。例如，如之后的示例中所述，管状结构可以包括被设置在多个壳体之间的稳定件以赋予管状结构整体强度。
101.现在参考图6a和图6b，管状结构682可以包括第一壳体683、第二壳体684和填料材料685。第二壳体684可以具有截头锥体形状，并且第一壳体683可以被嵌套在第二壳体684内，使得第一壳体683和第二壳体684限定其间的间隙。填料材料685可以被设置在被限定在第一壳体683和第二壳体684之间的间隙中。例如，填料材料685可以填充间隙，如可以用于实现管状结构682的一致强度特征。具体地，填料材料685可以有助于在第一壳体683和第二壳体684之间传递应力（例如剪切应力）。另外或者替代性地，与第一壳体683和第二壳体684之间没有填料材料685时第一壳体683和第二壳体684在同样负载下屈曲的可能性相比，被设置在由第一壳体683和第二壳体684限定的间隙中的填料材料685可以降低第一壳体683和第二壳体684在给定负载下屈曲的可能性。即，管状结构682可以实现与使用厚的实心金属壁形成的管状结构的强度和刚性相当的强度和刚性。不过，因为与使用厚的实心金属壁形成的管状结构相比，第一壳体683和这第二壳体684可以具有薄的金属壁，所以相比于使用厚的实心金属壁来形成实现相同强度性能的管状结构相比，通常可以以明显更少的成本和明显更快的生产时间来实现管状结构682的强度性能。
102.一般而言，第一壳体683或第二壳体684中的一者或两者可以通过使用螺旋成形的存货材料条来形成。在某些情况下，第一壳体683和第二壳体684可以彼此同心地对齐，使得被限定在第一壳体683和第二壳体684之间的间隙关于第一壳体683和第二壳体684限定的中心轴线“c”基本对称。除此之外，这样的对称可以大体被用于形成在绕第二壳体684的截头锥体形状的周向方向上具有基本一直强度的管状结构682。在一些情况下，第二壳体684可以包围第一壳体683，使得由第一壳体683和第二壳体684形成的间隙是环状的，且这样的环可用于容纳在第一壳体683和第二壳体684之间的填料材料685并使其远离外部条件。作为更具体的示例，第一壳体683可以沿着第一壳体683限定的纵轴线（例如，中心轴线“c”）基本平行于第二壳体684。即，第一壳体683可以具有与第二壳体684的截头锥体形状平行的截头锥体形状，使得在第一壳体683和第二壳体684之间的间隙也是截头锥体的。在具有本文描述的其他截头锥体形状的情况下，在第一壳体683和第二壳体684之间的间隙的截头锥体形状可以用于使用更少的材料且因此最终更少的成本来实现强度性能。
103.填料材料685可以例如包括被结合到第一壳体683、第二壳体684或其组合的材料。填料材料可以包括可以被结合到金属且同时针对给定最终应用具有所需强度特征的各种不同类型的材料中的任意一种或更多种。作为示例，填料材料可以包括遍布填料材料的整个体积具有一致的强度特征的材料。用于填料材料的一些材料示例包括水泥、填充环氧树
脂、水泥浆、高密度泡沫、砂或其组合。在一些情况下，填料材料可以包括彼此空间分离的多个构成组分，其中构成组分的这种空间分离用于实现在与中心轴线“c”平行的纵向方向上的目标强度分布。继续这个示例，这种填料材料的构成组分可以包括在与中心轴线“c”平行的方向上布置在底层中的不同混凝土成分。
104.现在参考图7a-7c，管状结构787可以包括第一壳体788、第二壳体789和多个结构元件790（例如，钢杆、肋、管或其组合）。除非另有规定或从上下文显而易见，否则第一壳体788和这第二壳体789可以以类似于在上文关于图6a-图6b描述的第一壳体683和第二壳体684的布置中的任意一种或更多种的方式相对彼此布置。因此，例如，第二壳体789可以具有截头锥体形状，并且第一壳体788可以被嵌套在第二壳体789内，使得间隙791被限定在第一壳体788和第二壳体789之间。多个结构元件790可以联接到第一壳体788和第二壳体789中的每个并延伸穿过间隙791。通过这样的联接，多个结构元件790中的每个可以有助于传递剪切负载并/或降低每个壳体屈曲的可能性。更具体地，在多个结构元件790联接第一壳体788和第二壳体789的情况下，管状结构787可以实现与使用厚的实心金属壁所形成的管状结构的结构性能相似的结构性能。因此，如本文描述的其他示例，管状结构787可以有助于实现与使用厚的实心金属壁所形成的管状结构相当的结构性能，同时显著减少生产成本。
105.在某些情况下，第一壳体788可以限定多个第一孔792并且第二壳体789可以限定与所述多个第一孔792对齐的多个第二孔793。继续这个示例，所述多个结构元件790中的每个可以延伸穿过所述多个第一孔792中的一个和所述多个第二孔793中的对应一个，如可以用于安装和/或更换间隙791中的结构元件790而不需要通达到间隙791。例如，所述多个结构元件790中的每一个可以穿过所述多个第一孔792到所述多个第二孔793，从而将第一壳体788和第二壳体789联接到彼此。另外或者替代性地，所述多个结构元件790中的每一个可以被焊接或以其他方式连结到第一壳体788和第二壳体789中的每个，以便相比于单独的第一壳体788和第二壳体789的刚性，加强管状结构787。
106.虽然增强的管状结构的某些实施方式已经被描述为包括被置于壳体之间的稳定件，不过将意识到，稳定件可以另外或替代性地沿着壳体的外表面设置以形成具有与使用厚的实心金属壁所形成的管状结构的结构性能相当的结构性能的管状结构，同时比使用厚的实心金属壁形成的这种管状结构更便宜且更快速的进行生产。
107.例如，现在参考图8a-图8c，管状结构880可以包括壳体888和多个细长肋889。壳体888可以具有彼此相反的第一表面891和第二表面892，并且第一表面891可以限定空腔893。壳体888可以具有限定纵轴线“l”的管状形状（例如，截头锥体形状）。壳体888可以具有绕纵轴线“l”延伸的螺旋接缝894，并且所述多个细长肋889中的每一细长肋可以（例如，沿着第一表面891或第二表面892中的一者或两者）联接到壳体888且其中每个细长肋889的纵向尺寸与纵轴线“l”基本共面，使得细长肋889中的每一个的纵向尺寸延伸横跨壳体888的螺旋接缝894以提供横跨螺旋接缝894的结构支撑。在某些实施方式中，细长肋889中的每一个可以具有槽口以有助于在所述多个细长肋889下方穿过壳体888的螺旋接缝894，从而降低干涉所述多个细长肋889中的每一个和壳体888之间的紧密配合的可能性。
108.所述多个细长肋889可以根据任意间距沿着壳体888相对彼此间隔开，如可以用于实现目标结构性能。例如，所述多个细长肋889可以沿着与壳体的管状形状限定的纵轴线“l”基本共面的多个纵接缝895彼此联接。作为更具体的示例，所述多个细长肋889可以彼此
联接以包围壳体888，如可以用于实现绕壳体888的周向部分基本一致的强度。虽然各种不同技术中的任意一种或更多种可以被用于将所述多个细长肋889联接到壳体888，不过在一些实施方式中可以通过使用全焊或跳焊（skip weld）将所述多个细长肋889焊接到壳体888来形成纵接缝895。
109.在某些实施方式中，细长肋889中的每一个可以是v形，其具有在顶点898处彼此联接的第一腿896和第二腿897，并且第一腿896和第二腿897联接到壳体888，使得顶点898指向背离壳体888的径向方向。继续这个示例，细长肋889可以通过使用压板机（press brake）被形成为v形。另外或者替代性地，细长肋889可以被滚压成型，或者由在顶点898处连结（例如焊接）在一起的一对平坦材料条形成。
110.上文的系统、装置、方法、过程等可在适合于本文描述的控制、数据获取和数据处理的硬件、软件或其任何组合中被实现。这包括在一个或更多个微处理器、微控制器、嵌入式微控制器、可编程数字信号处理器或其他可编程装置或处理电路中连同内部和/或外部存储器实现。这还可以或替代地包括一个或更多个专用集成电路、可编程门阵列、可编程阵列逻辑部件或可以构造为处理电子信号的任何一种或更多种其他装置。将进一步意识到，上述过程或装置的实现可以包括使用结构化编程语言创建的计算机可执行代码，所述结构化编程语言是诸如c、诸如c++的面向对象编程语言或任何其他高级或低级编程语言（包括汇编语言、硬件描述语言以及数据库编程语言和技术），这些结构化编程语言可以被存储、编译或解释以在上述装置中的一者上以及在处理器的异构组合、处理器架构或不同的硬件和软件的组合上运行。同时，处理可以分布在多个装置上，所述装置诸如上述各种系统，或所有功能都可以集成到专用的独立装置中。所有这些排列和组合都旨在落入本公开的范围内。
111.本文公开的实施例可包括计算机程序产品，其包括计算机可执行代码或计算机可用代码，当在一个或多个计算装置上执行时，所述计算机可执行代码或计算机可用代码执行上面描述的控制系统的任何和/或所有步骤。代码可以按照非暂时性方式存储在计算机存储器（该计算机存储器可以是程序从其中执行的存储器（诸如与处理器相关联的随机存取存储器））或存储在存储装置（诸如硬盘驱动器、闪速存储器或任何其他光学、电磁、磁性、红外线或其他装置或这些装置的组合）中。在另一方面中，上述控制系统中的任何一个都可以实施为任何合适的传输或传播介质，所述传输或传播介质承载计算机可执行代码和/或来自其的任何输入或输出。
112.本文中所描述的实施方式的方法步骤旨在包括使这些方法步骤被执行的任何合适的方法，与以下权利要求的可专利性一致，除非有不同的含义被明确提供或上下文中另有清楚说明。因此，例如，执行步骤x包括使另一当事方（诸如远程用户、远程处理资源（例如服务器或云计算机）或机器）执行步骤x的任何合适的方法。类似地，执行步骤x、y和z可以包括指导或控制这些其他个体或资源执行步骤x、y和z以获得这些步骤的益处的任何组合的任何方法。因此，本文中所描述的实施方式的方法步骤旨在包括使一个或多个其他当事方或实体执行步骤的任何合适的方法，与以下权利要求的可专利性一致，除非有不同的含义被明确提供或上下文中另有清楚说明。这些当事方或实体不必在任何其他当事方或实体的指导或控制下，并且不必位于特定的司法管辖区内。
113.将意识到，上述方法和系统是通过示例来阐述的并且不是限制性的。许多变化、添
加、省略和其他修改对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。另外，上文在说明书和附图中的方法步骤的顺序或呈现并不旨在需要按照这种顺序执行所述步骤，除非明确要求特定顺序或上下文中另有清楚说明。因此，虽然已经示出并描述了具体实施例，不过对于本领域技术人员将显而易见的是，在不背离本公开的精神和范围的情况下可以在其中作出形式和细节上的各种改变和修改并且所述各种改变和修改旨在形成本发明的一部分，本发明要以法律允许的最广义含义来解释。