Die Erfindung betrifft biegeschlaffe sphärische, ellipsoide sowie paraboloide Stoff- und Materialhüllen für insbesondere Ballon-, Schirm-, Zelt- und dach- artge Strukturen und Gegenstände. Die Hüllen werden wenigstens teilweise oder hälftig aus einem spiralförmigen ebenen Kurvenstreifen hergestellt und dabei stetig fortschreitend in die Form gebracht, insbesondere unter Anwendung maschineller Verfahren. Dabei wird der Streifen mit oder ohne Falz auf deτ/bzw. zur Oberfläche bündig mit sich selbst entlang des Kurvenzuges gefügt, wobei weiter die gekrümmte Fügestelle auch mit einem gleichsam verstärkenden Band ebensolchen Kurvenverlaufes überbrückt sein kann, sodaß eine lösbare oder unlösbare Verbindung des die Hülle bildenden ebenen Kurvenstreifens mit sich selbst zustande kommt, z.B. lösbar über Klett- oder Reißverschluß, unlösbar geklebt oder aufgenäht. Ein weiteres Kennzeichen ist, daß der ebene Kurvenstreifen das Spiralzentrum in einem Streifenabschluß enthält, indem sich beide zueinander parallelen Kurvenstreifenberandungen sich in einer Umgebung des Spiralzentrums treffen. Dort erfahrt der aus beiden spiralförmigen Berandungskurven gebildete

Gesamtkurvenzug hinsichtlich seiner sonst stetigen K-rümmungsänderung einen eine Singularität durch Kurvenrücksprung (englisch: cusp oder bifurcation).

Nach dem Stand der Technik werden Ballone, Fallschirme, Regenschirme, Sonnenschirme, die eine mehr oder weniger (halb-) kugelige Form annähern, aus vom Symmetriepunkt/Pol ausgehenden Meridionalschnitten in Form von (Halb-)Kugelsegmenten oder Zweiecken gebildet, die aus Symmetriegründen identisch sind. Diese werden sukzessive und ein Segment an das andere gesetzt, miteinander vernäht. Lampenschirme werden verschiedenartig gefertigt. Entweder wie zuvor nach dem Stand der Technik beschrieben, oder wie aus der DE PS 875 632 bekannt, durch spiralförmiges Aufwickeln eines draht- oder stangenförmigen, profilierten Materials, zudem auch mehrlagig; im Gegensatz zur ebensolchen Verwendung von Glasstäben. In beiden Fällen werden formgebende Keraschablonen benötigt, um das linear ausgedehnte Ausgangsmaterial in die gewünschte Form zu bringen.

Zelt- und dachartige Strukturen und Gegenstände sind noch vielfältiger in äußerer Gebrauchserscheinungsform wie auch in den daraus sich ergebenden sinnvollen und wirtschaftlichen Materialzuschnittsformen. So sind klassische z.B. Einpersonenzelte hausähnlich aus eben gespannten Flächenstücken hergestellt. Modernere "Outdoor Trakking" und Bergsteigerzelte haben eher kuppelartig gestützte, aufgespannte Dachpartien. Sonnensegel sind eher ebene Rechtecktücher, ensprechend gestützt und verspannt. Indianerzeltartige Überdachungen (Wigwams) sind dagegen eher pyramidenartig. Lediglich Eskimo Iglus sind etwa halbkugelförmig zusammengesetzte Schneequader.

Die erfindungsgemäße sphärische, ellipsoide sowie paraboloide Stoff- und Materialhülle für insbesondere Ballon-, Schirm, Zelt- und dachartige Strukturen und Gegenstände weist in der Herstellung, in der Kompaktierung der StreifenforrΛ, im maschinellen Fügevorgang, hinsichtlich gewisser Eigenformstabilität bei errichbarem hohen kontinuier-

Rundheitsgrad der Wölbfläche und letztendlich in der Zwangsläufigkeit bei Herstellung sowie beim Zusammenbau durch den Anwender große Vorteile auf: Die ökonomische und physische Sparsamkeit wird erhöht.

Herstellung:

Die Ausgangsmaterialien können identisch wie bei bekannten Ballonen, Schirmen aller Art, Zelten und sonstigen dachartigen Strukturen gewählt werden. Die Vorteile -zur Herstellung von Strukturen, die üblicherweise aus

Meridionalschnitten (Zweiecken) hergestellt werden, stellen sich wie folgt dar:

- Anzahl Teile: bei Ballonen beispielsweise sind 24 identische Bahnen üblich, die derzeit eingesetzten Schneidemaschinen erlauben eine maximale Schnittbreite von etwa 1.5 (-2.0) Metern.

Bei perfekten Kugeln und Radien von etwa 8 m und 24 Teilen wäre bei überschlägiger Abschätzung eine Gesamtnahtlänge von ca. 600 m erforderlich. Diese reduziert sich erfindungsgemäß auf ca. 300 m, also um die Hälfte! Dabei entspricht die Streifenbreite etwa der Bahnbreite.

- Beim Nähen ergeben sich dann deutliche Vorteile:

In einem einzigen zügigen Arbeitsgang bei konstanter Fadenspannung läßt sich beispielsweise die obere Ballonhälfte aus einem einzigen spiralförmigen Streifen bei 50% (!) der gebräuchlichsten gesamten Nahtlänge verbinden und zwar grundsätzlich.

Somit reduziert sich nach der erfindungsgemäßen Zielsetzung die Herstellzeit im maschinellen Nähverfahren um mindestens 50%, da überdies Arbeitsgänge, wie z.B. die Aufhahme der Folgebahnen, ganz entfallen.

Die Nahtßhrung ist wegen der stetigen Krümmungsänderung des ebenen Materialstreifens einfacher.

Der Formschluß des in sich selbst gefugten Kurvenstreifens ist zwangsläufig.

Eigenschaften:

- Die Rundheit dieses Heißluft Ballones z.B. ist grundsätzlich besser. Dort bilden Meridionalsegmente als vertikale Bahnen, wenn horizontale Kreisquerschnitte betrachtet, eine gewellt ausgebeulte Oberfläche. Hier läuft der Spiralstreifen durchgehend sowie stetig in beiden Haupt-krümmungsrichtungen gekrümmt, um jeweils eine Ballonhälfte um: beim (nähenden) Formfugevorgang bildet sich die Obe-rfläche-n-k-riimmung automatisch aus, wie sich schon bei Modellversuchen mit 70 g Papierstreifen, mit Alleskleber fortlaufend in sich gefugt, erweist.

Beim Aufblasvorgang wird bei dem vorliegenden Ballon wegen reduzierter Nahtlänge und deren kontinuierlich umlaufendem Verlauf selbst senkrecht zum Kurvenstreifenverlauf ein außerordentlich hoher Rundheitsgrad erreichbar.

- Zu Transportzwecken läßt sich der Kurvenstreifen kompakt rollen oder legen.

- Weitere Vorteile lassen sich bei Zelten erkennen:

Grundsätzlich sind durch das fort- und umlaufende Nähverfahren, und bei Zuhilfenahme von biege-elastischen Verstärkungen entlang des Streifen¬ kurvenzuges eigenformstabile (halb-)sphärische, ellipsoide und paraboloide Strukturen darstellbar.

Der Windwiderstand ist geringer durch Form und Formstabilität, leistet damit einen Beitrag zur Standsicherheit.

Der Benutzer kann den spiralförmigen Kurvenstreifen zum Beispiel als reine Windschutz- oder Sonnenschutzüberdachung kompakt zusammengerollt mitfuhren, entrollen und zwangsläufig zusammenfügen. Dies über Druckknöpfe, z.B. entlang eines stabilisierenden Innenfalzes. Oder Zusammenbau auch im nicht so hoch belastbaren Klettverschluß- verfahren. Wird wie etwa bei einer Jacke, oder bei Zelteingängen das Reißverschlußverfahren eingesetzt, läßt sich das Kuppelzelt ebenfalls zügig zur Oberfläche schließen, Zeltboden inklusive. Die Aufgliederung in mehrere einzelne Reißverschlußbereiche erleichtert die Handhabung beim Aufbau derartiger Zelt- und Überdachungsstrukturen, bei Verwendung mehrerer Handzug- oder Reißelemente (Zipp).

Um die hier dargelegten breiten Anwendungsmöglichkeiten des spiralförmigen Kurvenstreifens zur Herstellung von sphärischen, eUipsoiden und paraboloiden Oberflächenstrukturen biegeschlaffen Streifenmaterials exemplarisch zu belegen, sind nachstehende Anwendungsmöglichkeiten in Abbildungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 dreidimensionale Darstellung einer Kugeloberfläche in ebener Ansicht, gebildet aus einem fortlaufenden ebenen Kurvenstreifenmuster,

Fig. 2 ebenes Doppelspiral-Streifenmuster Si , welches in guter Näherung eine kugelige Oberfläche durch bündiges Fügen mit sich selbst bildet,

Fig. 3 spiralförmigen Streifen S ₂ im Schrägbild x,y,z , teilweise aufgerollt,

Fig. 4 Fügeverstäikung Bv des Streifens S ₂ (genäht, geklebt, Klettverschluß),

Fig. 5 Ballonhülle aus Streifen S ₃ in Draufsicht xy, mit einer skizzierten

Anordnung des Hüllmateriallappen L als Sc-hneUentieerungseinrichtung zur Steuerung des Ballons: begrenzt z.B. bei Streifenberandung 1,2 .

Fig. 6 Ballonhülle aus Streifen S 3 im Schrägbild xyz, mit einer skizzierten Anordnung des Hüllmateriallappen L als Schnellentleerungseinrichtung zur Steuerung des Ballons sowie mit angedeutem Verlauf angrenzender Lastbänder Lb.

In Fig. 1 ist in kartesischer Darstellung, Ansicht zx, ein von Pol Pl zu Pol P2 fort- und umlaufender Streifen gleicher Breite gezeigt, wobei auch verdeckte Linien sichtbar sind.

Fig. 2 zeigt exemplarisch einen einzigen Streifen S 1, der aus zwei identischen Streifen -etwa der Fig. 3- zusammengesetzt ist. Beide Streifenhälften sind in ihrer gemeinsamen Ebene punktsymmetrisch zueinander angeordnet. Das gesamte Muster ist in der Lage, einen kompletten Ball ähnlich wie nach Fig. 1 zu erzeugen, indem beide Berandungskurven 1,2 miteinander gefugt werden.

Fig. 3 zeigt einen spiralförmigen Streifen S 2, der aus einer Klotoide hergeleitet ist. Das Spiralzentrum A mit Koordinaten (a,a) liegt im Quadranten +x,+y der Materialebene x,y . Der Streifenabschluß, Kante K, liegt auf der y-Achse Beide Berandungskurven 1,2 treffen sich im Berührpunkt B. Der zunächst ebene Streifen S 2 mit seinen Teilbereichen Tl und T2 geht durch Aufrollen in die Teilbereiche T und T2 über, wobei K ¹ die Kante K des aufgerollten Streifenteils Tl' ist.

Fig. 4 skizziert exemplarisch eine Fügeverstärkung, Bandstreifen Bv, des Streifens S ₂ , der hier nur im Ausschnitt mit der Fügung der Streifenberandungen 1,2 dargestellt ist, derart, daß die Nahtverstärkung, Bandstreifens Bv, diese überbrückt und dabei aufgenäht, aufgeklebt oder als Klettverschluß verwendet wird, wobei der Streifen S ₂ den entsprechend ausgestatteten Gegenpart bildet. Der Bandstreifen kann einseitig auch mit dem Streifen S ₂ unlösbar verbunden sein, etwa durch Nähen oder Kleben.

Fig. 5 zeigt eine Ballonhülle aus Streifen S 3 in Draufsicht xy, mit einer beispielhaft skizzierten Anordnung des Hüllmateriallappens L zur Verwendung als Schnellentleerungseinrichtung zur Steuerung des Ballons. Der Hüllmateriallappen ist praktisch ein klappbares Element, welches einen Ausschnitt P, B, C in der Ballonhülle in einer Umgebung des Poles P (P z.B.identisch mit Kurvenstreifen Spiralzentrum A) mit seinen Rändern überbrückt, um im Normalbetrieb (z.B. reines Fahren ohne Steuerhandgriffe) die Dichtigkeit der integralen Ballonhülle in ausreichendem Maße herzustellen, wobei die den Ballon aufblähende Heißluft den Hüllmateriallappen L von innen abdichtend an die Hülle um den Ausschnitt, Punkte P, B, C, drückt. Öffiiung P, B, C und Hüllmateriallappen L bilden mit dem Pol P im Fall der eher kugehgen Ballonhülle ein sphärisches Dreieck. Dieses Dreieck schließt im Pol einen Winkel α (α') ein, je nach Größe des Hüllmateriallappens L. Die dritte Begrenzung ist z.B. durch die Fügekurve, Streifenberandung 1,2 gegeben. In der gezeigten Ansicht windet sich der Kurvenstreifen S 3 bei konstanter Breite b dem Kugeläquator / Ellipsoidäquator E entgegen, die Kurvenstreifenfugestelle, Streifenberandung 1,2 beginnt hier im Punkt B.

Fig. 6 zeigt eine Ballonhülle aus Streifen S 3, jetzt im Schrägbild xyz, wobei diese Hülle hier identisch mit der in Fig. 5 gezeigten Hülle sein soll, zu Erläuterungszwecken. Der Hüllmateriallappen L als steuerbare, handbetätigte SclmeUentieerungseinrichtung, erstreckt sich hier wieder über den Bereich der Punkte P, B, C unter Einschluß des Winkels a beim Pol P. Der Punkt P sei hier identisch mit dem Kurvenstreifen Spiralzentrum A . Selbstverständlich ließe sich ein vom Spiralzentrum in den Koordinaten abweichender Pol P so definieren, daß z.B. die zueinander parallel verlaufenden sphärischen Windungen der Berandungskurven 1,2, im Ballonbetrieb parallel zum Horizont verlaufen (Drehung).

In der Fig. 6 verläuft die z- Achse vertikal durch den Pol P = Spiralzentrum A. Im geometrischen Mittelpunkt des Hüllmateriallappens L ist der aus dem Innendruck resultierende Fächennormalenvektor als "Schubvektor" V errichtet, dieser Vektor schließt mit der z-Achse einen Winkel δ ein. Der Schubvektor gibt die Richtung der durch die öflhung P, B, C ausströmenden Heißluft an, sofern der Hüllmateriallappen die ganze Öffnung freigibt.

Der bei Schnellentleerung entstehende resultierende, reduzierte Auftriebs¬ vektor des Ballones kann auch so verstanden werden, daß der Auftrieb auf das Flächenelement P, B, C fortfällt (bei kompletter Öffnung) oder sich durch Ausströmen durch einen Spalt der öflhungsränder PB und PC entsprechend mindert, sodaß ebenfalls eine Vektorsteuerung entsteht. In dieser Fig. 6 sind aus Vereinfachungsgründen nur 2 vertikale Lastbänder Lb angedeutet, die hier vom Pol P über B und vom Pol P über C zum Äquator E und weiter nach unten verlaufen und dabei die Berandungskurven 1,2 in den Punkten X queren.

Unbeschadet der voranstehenden Darstellungen und Beschreibungen kann eine biegeschlaffe Ballonhülle auch aus einer oberen Halbkugel und einem daran anschließenden Kegelstumpfunterteil gebildet werden. Der Kurvenstreifen S ₃ setzt sich dann in einer streifenartige Kegelabwicklung bis zur unteren Öffnung fort. Auf eine Abbildung kann hier verzichtet werden. Wenngleich aus statischen wie dynamischen Auftriebsgründen (instationär bei Befeuerung), ein Ballonäquator mit möglichst großem Durchmesser erwünscht ist (Brutto und Netto -Projektionsfläche), ist auch ein e-Uipsoidförmiger Ballon mögjich, der aus zwei im Polkappenbereich abgewandelten Spiralen S 3 besteht, deren untere zur Erzeugung der BefeuerungsöShung abgeschnitten ist, wobei der das Spiralzentrum A enthaltende Streifenabschluß entfällt. Stratosphärenballone würden eher einer solchen Form entsprechen.

Auch im modernen Sprachgebrauch genannte "wild country" Zelte weisen eher eine domartige/eiföπnige Kuppelgestalt auf. Aufblasbare oder über Masten und Seile/Stäbe aufgespannte Zeltdächer/HaUen/Überdachungen lassen sich ebenfalls grundsätzlich aus ganz oder teilweise biegeschlaffen spärischen, eUipsoiden oder paraboloiden Stoff- und Materialhüllen oder deren Kombinationen hersteUen, die aus spiralförmigen ebenen Kurvenstreifen (-Elementen) gebildet werden.