Faltbarer pneumatischer Träger

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger zu Aufnahme einer Last nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein langgestreckter Träger, der seiner Länge nach, d.h. auf Biegung beansprucht wird, unterliegt einer Deformation, wobei die neutrale Faser den Träger in eine Druckzone und in eine Zugzone teilt.

Pneumatische Träger der Eingangs genannten Art besitzen einen aufblasbaren, langgestreckten Grundkörper, dem auf der einen Seite ein Druckglied, und auf der anderen Seite ein Zugglied zugeordnet ist, wobei diese Glieder durch den aufgeblasenen Grundkörper auf Abstand gehalten werden. Bei Biegebelastung übernimmt das Druckglied funktionell die Druck- belastung und das Zugglied funktionell die Zugbelastung, was einerseits erfordert, dass das Druckglied druck- d.h. auch knickresistent und das Zugglied zugbeanspruchbar ist, und andererseits erlaubt, dass das Druckglied auf nur Druck und das Zugglied auf nur Zug auszulegen. Dazu gehört, dass der Träger derart ausgelegt ist, dass bei der vorgesehenen Be- lastung die neutrale Faser zwischen Druckglied und Zugglied, d.h. dμrch den aufblasbaren Grundkörper hindurch verläuft. Vorteilhafterweise sind Druckglied und Zugglied an den Enden des Trägers in einem Knoten verbunden, wobei die Knoten gleichzeitig die Auflagerpunkte für den Träger bilden können.

Ein Vorteil solcher Träger besteht darin, dass sie im Vergleich zu ihrer Steife (Belastbarkeit) nur geringe Masse aufweisen. Zudem sind sie wegen der geringen Masse grundsätzlich leicht zu transportieren, auch darum, weil der aufblasbare Grundkörper zusammengefaltet wenig Volumen einnimmt.

Nachteilig ist, dass bei dem geschilderten Aufbau eines pneumatischen Trägers Last grundsätzlich nur in einer vorbestimmten Richtung aufgenommen werden kann; zudem ergeben sich je nach Ausbildung des auf-

blasbaren Grund körpers Restriktionen in der Führung des Zuggliedes oder in der Kombination der Träger zu einem Verbund wie einem Dach, einer Wand, einer Brücke etc.

Entsprechend sind verschiedene Ausführungsformen von pneumatischen

Trägern bekannt geworden, die verschiedene Eigenschaften besitzen.

So zeigt WO 2007/071101 eine Ausführungsform, bei welcher Druck- und Zugglied durch einen einem flexiblen Steg aufgenommen werden, welcher den zylindrischen oder spindelförmigen Grundkörper längs durchsetzt und diesen zugleich etwas einschnürt, was das Knickverhalten des Druckglieds verbessert.

WO 2006/000159 zeigt u. a. einen pneumatischen Träger, der verbessert transportabel ist und zu diesem Zweck ein Druckglied aufweist, das zusammengefaltet werden kann, also im Transport weniger sperrig ist. Nachteile ergeben sich unter anderem durch den komplizierten Aufbau des faltbaren Druckglieds, das für den Betrieb in seinen Faltgelenken verriegelt werden muss, sollen grossere Lasten mit guter Betriebssicherheit durch den Träger aufgenommen werden können.

Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen pneumatischen Träger zu schaffen, der verbessert faltbar ist, also eine erleichterte Montage erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt der erfindungsgemässe Träger die Merkmale von Anspruch 1.

Durch die Verwendung eines Steges, der die Gelenke des Druckglieds in betriebsfähiger Lage fixiert, entfällt die Notwendigkeit, bei grosseren Lasten eine Verriegelung für die Gelenke in der Art von WO 2006/000159 vorzusehen. Dadurch wird die Montage erleichtert, bis hin zu einer Ausführung, bei welcher die Montage ohne Manipulation an den Gelenken vorge-

nommen werden kann.

Darüber hinaus können Gelenke mit nicht nur einseitiger Verschwenkmög- lichkeit vorgesehen werden, die ein optimales Zusammenfalten des Druck- glieds, d.h. zu einem Paket mit geringen Abmessungen, ermöglichen.

über die gestellte Aufgabe hinaus ist solch ein pneumatischer Träger nicht nur zur Aufnahme von gleichverteilten symmetrischen, sondern auch von asymmetrischen Lasten gut geeignet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. Ia eine Ansicht eines pneumatischen Trägers gemäss der Erfindung

Fig. Ib einen Längsschnitt durch den Träger von Fig. Ia

Fig. Ic den Träger von Fig. Ia und b, halb zusammengefaltet

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des er- findungsgemässen Trägers

Fig. 3a eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsge- mässen Trägers von oben

Fig. 3b einen Querschnitt durch den Träger von Fig. 3a, und

Fig. 3c einen Längsschnitt durch den Träger von Fig. 3a.

In Fig. Ia ist ein pneumatischer Träger 1 dargestellt, mit einem langgestreckten, aufgeblasenen Grundkörper 2, dessen Konturen durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Dem Grundköper 2 sind auf der einen Seite

ein Druckglied 3 in Form eines schlanken Balkens und auf der anderen Seite ein Zugglied 4 (Fig. Ib) zugeordnet; das Druckglied 3 liegt auf der O- berseite 5 des Grundkörpers 2 auf, verläuft längs zu diesem und wird von ihm gestützt, während das Zugglied 4 längs seiner Unterseite 6 entlang verläuft (und mehrfach geführt werden kann). Das Zugglied 4 ist bevorzugt als Seil ausgebildet. Druckglied 3 und Zugglied 4 werden mit anderen Worten durch den Grundkörper 2 auf Abstand gehalten.

Druckglied 3 und Zugglied 4 sind mit einander in Knoten 7, 7' verbunden, die an den Enden des Trägers 1 angeordnet sind.

Wird der Träger 1 durch eine durch den Pfeil 8 symbolisierte Last beaufschlagt, wird das Druckglied 3 auf Druck und das Zugglied 4 auf Zug beansprucht, wobei das Druckglied 3 durch den Grundkörper 4 in Lage gehalten und gegen Knicken gestützt ist, und wobei das Zugglied 4 ebenfalls durch den Grundkörper 2 in Lage gehalten wird.

Das Druckglied 3 weist weiter Gelenke 10 auf, die erlauben, es zusammenzufalten. Dadurch kann der Träger 1 für Lagerung oder für Transport auf kleinem Raum verpackt werden, indem die Luft aus dem Grundkörper 2 abgelassen und dieser dann mit dem Zugglied 4 zusammen, oder getrennt von ihm, zusammengerollt wird. Das Druckglied 3 wird ebenfalls zusammengefaltet, und kann zu diesem Zweck (bzw. je nach den Massen des Trägers 1) ein oder vorzugsweise eine grossere, beliebige Anzahl von Ge- lenken 10 enthalten.

Der Träger 1 kann also einerseits vollständig zusammengefaltet werden, ohne dass er zerlegt werden muss, und kann andererseits auch nach einer Zerlegung verpackt werden, z.B. indem der Grundkörper um das zusam- mengefaltete Druckglied herum aufgerollt wird.

Der Natur der Sache nach sind Gelenke 10 an sich im belasteten Träger 1 unerwünscht, da das Druckglied 3 bei Belastung durch die Last 8 am Ort

der Gelenke 10 ausknicken kann, insofern nicht stabil ist.

Fig. Ib zeigt den Träger von Fig. Ia von der Seite her gesehen, wobei dieser einer Schnittlinie 11 entlang teilweise aufgeschnitten ist. Im aufge- schnittenen Bereich ist ein Längsschnitt durch den Träger entlang der Linie

AA von Fig. Ia sichtbar. Dort ist ein flexibler Steg 12, der den Grundkörper 2 längs von Knoten 7 zu Knoten 7' durchsetzt, dargestellt (und im nicht aufgeschnittenen Bereich durch die gestrichelte Linie 14 angedeutet). Der Steg 12 kann aus einem z.B. textilen Gewebe bestehen, wie es für die Aus- bildung des Grundkörpers 2 verwendet wird, oder aus einem anderen geeigneten Material; er ist vorzugsweise durchgehend ausgebildet, kann jedoch auch der Beanspruchung entsprechend mit Verstärkungen oder Ausnehmungen versehen sein. Der Steg 12 verbindet das Druckglied 3 mit dem Zugglied 4; nach der in der Figur dargestellten bevorzugten Ausfüh- rungsform ist er mit dem Druckglied 3 am Ort seiner Gelenke 10 und mit dem Zugglied 4 im Wesentlichen lückenlos über seine ganze Länge verbunden.

Der Steg 12 ist auch betriebsfähig mit dem Grundkörper 2 verbunden, hier einerseits über das Druckglied 3 und andererseits über das Zugglied 4, welche beide auf dem Grundkörper aufliegen. Herrscht im Grundköper 2

Betriebsdruck, werden das Druckglied 3 und das Zugglied 4 durch diesen auf Abstand gedrückt, und damit der Steg 12 aufgespannt, mit der Folge, dass der dann auf Zug beanspruchte Steg 12 den maximalen Abstand von Druckglied 3 und Zugglied 4 bestimmt.

WO 2007/071101, auf deren gesamte Offenbarung hier ausdrücklich Bezug genommen wird, zeigt verschiedene Ausführungsformen für die Ausgestaltung solcher Verbindungen, welche der Fachmann bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet umsetzen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Befestigungsglied vorgesehen, das, fixiert am Steg 12, diesen mit dem Druckglied 3 verbindet. In

der Figur ist das Befestigungsglied flexibel, als Seil 17, ausgebildet, welches randseitig mit dem Steg 12 über seine Länge z.B. vernäht ist (oder in einer Lasche verläuft, s. Figur 3b) und das dann mit den Gelenken 10 (dh. mit dem Druckglied 3) verbunden ist. Das Seil 17 wirkt damit als Verstär- kung für den Steg 12, so dass die durch die Gelenke 10 punktuell auf den Steg 12 wirkenden Kräfte geeignet in diesen eingeleitet werden können.

Dadurch, dass der Steg 12 mit dem Zugglied 4 im Wesentlichen über dessen ganze Länge verbunden ist, wird der durch den Innendruck im Steg 12 verursachte Zug gleichmässig in das Zugglied 4 (bzw. den Grundkörper 2) eingeleitet; eine das Tragverhalten des Trägers 1 zwar nicht zerstörende, aber vermindernde Verformung des Zugglieds 4 durch lokale Zugeinleitung unterbleibt. Der Fachmann kann die Kontur des Stegs 12 diesbezüglich optimieren und an die Kontur des unter Betriebsdruck stehenden und be- stimmungsgemäss belasteten Grundkörpers 2 anpassen.

Hingegen konzentriert sich der durch den Innendruck verursachte Zug im Steg 12 auf der Seite des Druckglieds 3 in dessen Gelenken 10, da der Steg 12 nur mit diesen verbunden ist und so die entsprechenden Kräfte nur in diese einleitet. Die Gelenke 10 werden damit durch den Steg in ihrer betriebsfähigen Lage am Grundkörper fixiert, so dass ein Kollaps des Trägers 1 durch Ausknicken des Druckglieds 3 am Ort der Gelenke 10 verhindert ist.

Hier versteht sich von selbst, dass der Steg 12 zu diesem Zweck nicht zwingend am Gelenk 10 selbst angreifen muss, sondern auch im Bereich eines Gelenks 10 angreifen kann, so z.B. an den Enden der mit einem Gelenk 10 verbundenen Abschnitte des Druckglieds 3. In diesem Sinn ist auch denkbar, dass der Steg 12 zwar mit dem Druckglied 3 durchgehend ver- bunden sein kann, solange er derart ausgebildet ist, dass im Belastungsfall die durch den Steg 12 auf das Druckglied 3 ausgeübten Kräfte im Bereich des Gelenks 10 konzentriert sind und nicht gleichförmig über die gesamte Länge am Druckglied 3 angreifen.

Zusammenfassend ergibt sich, dass erfindungsgemäss die durch den Steg 12 auf das Zugglied 4 ausgeübten Kräfte möglichst gleichmässig in dieses eingeleitet werden sollen (so dass seine "natürliche" Kontur im Belastungs- fall nicht verändert wird), während die auf das Druckglied ausgeübten

Kräfte punktuell, im Bereich der Gelenke 10 angreifen müssen.

Durch diese Ausbildung des Stegs 12 kann der Träger 1 einerseits ohne weiteres zusammengefaltet werden, ohne dass er zerlegt werden muss, da sich der flexible Steg 12, und auch das flexible Zugglied 4, dem zusammengefalteten Druckglied 3 anpassen kann. Beim Aufblasen richtet sich diese Konfiguration von selbst betriebsfähig auf, was den Montageaufwand klein hält.

Andererseits ist diese Anordnung bei asymmetrischer Belastung besonders vorteilhaft.

Symmetrische Lastverteilung, d.h. eine gleichförmig von Knoten 7 zu Knoten T verteilt angreifende Last, hat eine symmetrische, nur in einer Rϊch- tung gekrümmte Biegelinie zur Folge. Eine Verriegelung der Gelenke 10 in entsprechend nur einer Verschwenkrichtung (s. die Beschreibung zu Fig. Ic und z.B. die WO 2006/000159) könnte an sich genügen, um die stabile Lage des Druckglieds 3 aufrecht zu erhalten, d.h. ein der Biegelinie entsprechendes Ausknicken des Druckglieds 3 am Ort der Gelenke 10 zu verhin- dem.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Anordnung und Ausbildung des Stegs 12 wesentlich einfacher und verbessert erreicht.

Bei einer asymmetrischen Lastverteilung genügt die Verriegelung der Gelenke in nur einer Verschwenkrichtung nicht mehr, da die Biegelinie dann ebenfalls asymmetrisch verläuft und in beiden Richtungen gekrümmt sein kann, was bei Verriegelung in nur einer Richtung zum Kollaps des Trägers

führt. Entsprechend ist es dann notwendig, die Gelenke in beiden Ver- schwenkrichtungen zu verriegeln, was den konstruktiven Aufwand und den Montageaufwand weiter erhöht.

Durch die erfindungsgemässe Fixierung der beidseitig verschwenkbaren

Gelenke 10 über den Steg 12 ist auch asymmetrische Belastung des Trägers 1 möglich, ohne dass ein konstruktiver Mehraufwand getrieben werden muss.

Fig. Ic zeigt einen Längsschnitt durch den Träger 1 entlang der Linie AA von Figur Ia, wobei nur den Steg 12 mit dem Druckglied 3 und das Zugglied 4 (ohne Grundkörper 2) ersichtlich sind. Dargestellt ist ein Moment, in dem der Träger 1 zusammengefaltet (oder aufgeblasen) wird. Die beiden äußeren Gelenke 10 sind entsprechend dem Pfeil 15 in einer Ver- Schwenkrichtung und das mittlere Gelenk 10 entsprechend dem Pfeil 16 in der anderen Verschwenkrichtung verschwenkt. Dadurch lassen sich die durch die Gelenke 10 verbundenen Abschnitte des Druckglieds 3 beim Zusammenfalten in optimaler Weise parallel aneinander anlegen.

Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform eines pneumatischen Trägers 20, bei welcher sowohl das Druckglied als auch das Zugglied gleichermaßen Druck- und Zugbelastung aufnehmen können. Vorgesehen sind ein Zug-/Druckglied 22 und eine Zug-/Druckglied 23 an Stelle des Druckglieds 3 und des Zuglieds 4 gemäss der Figuren Ia bis Ic. Mit anderen Worten sind das Druckglied und das Zugglied gegengleich ausgebildet. Dies erlaubt, Last sowohl von oben (Last gemäss Pfeil 8) als auch von unten (Last gemäss Pfeil 9), mithin beidseitig, aufzunehmen. Pneumatische Träger dieser Art sind grundsätzlich bekannt, jedoch nicht in zusammenfaltbarer Ausbildung.

Erfindungsgemäss ist nun der Steg 12 derart angeordnet und ausgebildet, dass er im aufgeblasenen Zustand des Grundkörpers alle Gelenke 10 beider Glieder 22,23 in betriebsfähiger Lage fixiert. Im Fall der Belastung

durch eine Last gemäss Pfeil 8 nimmt einmal das Zug-/Druckglied 22 den Druck auf, wie das in Zusammenhang mit den Figuren Ia und b beschreiben ist. Das Zug-/Druckglied 23 nimmt nur Zug auf. Da aber ebenfalls druckbelastbar, besitzt es durch die Gelenke 10 verbundene Druckstabab- schnitte, welche steif sind; somit genügt es hier, wenn der Steg 12 die durch ihn übertragenen Kräfte nur in den Bereich der Gelenke 10 einleitet; die Tragkraft des Trägers 1 wird nicht vermindert, wie dies der Fall wäre, wenn an Stelle des Zug-/Druckglieds 23 ein flexibles Zugglied 4 (Figur Ib) treten würde. Dies gilt umgekehrt auch für eine gemäss Pfeil 9 von unten angreifende Last.

Vorliegend ist der Steg 12 ohne randseitig angeordnete Verstärkungsseile (Seil 17 von Figur Ib) ausgebildet. Der Fachmann kann je nach Konfiguration des Trägers solche Verstärkungen in geeigneter From vorsehen oder nicht.

Fig. 3a zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, nämlich einen gemäss WO 2007/071101 ausgebildeten Träger 30 in einer Ansicht von oben. Auf die gesamte Offenbarung der WO 2007/071101 wird hier aus- drücklich Bezug genommen. Ersichtlich sind die Knoten 7,7' sowie das

Druckglied 3 mit seinen Gelenken 10.

Der Grundkörper 31 ist als Spindel ausgebildet, die unter Betriebsdruck durch den Steg längs eingeschnürt wird. Ebenso ist es möglich, den Grundkörper 31 als Zylinder auszubilden, der durch den Steg längs eingeschnürt wird. Durch die Einschnürung bilden sich Halbkammern 32,33 im Grundkörper 31.

Fig. 3b zeigen den Träger 30 von Fig. 3a im Querschnitt entlang der Linie BB von Fig. 3a, mit dem Druckglied 3, dem Zugglied 4 und dem Steg 12. Die Halbkammem 32, 33 werden vom Steg 12 längs durchsetzt.

Das Druckglied 3 liegt auf dem Grundkörper 2 am Ort der durch den Steg

12 verursachten Einschnürung auf. Ebenso das Zugglied 4, das hier durch eine z.B. aufgenähte Tasche 35 gegen seitliches Verrutschen oder gegen äussere Einflüsse (Witterung, Schmutz etc) geschützt ist. Solch eine Tasche kann, obschon in der Figur nicht dargestellt, natürlich auch für das Druckglied 3 vorgesehen werden.

Weiter dargestellt ist das Seil 17, das hier in einer Tasche 36 verläuft, die am Rand des Stegs 12 angenäht oder auf andere geeignete Weise befestigt ist.

Fig. 3c zeigt den Träger 30 in einer Ansicht von der Seite her, wobei der Grundkörper 31 entlang der Schnittlinie 11 teilweise aufgeschnitten ist. Wiederum ist der Steg 12 derart angeordnet und ausgebildet, dass er die durch ihn übertragenen Kräfte auf der Seite des Druckglieds 3 in den Be- reich der Gelenke 10 einleitet, und auf der Seite des Zugglieds 4 möglichst gleichförmig verteilt. Der verdeckte Teil des Stegs 12 ist durch die gestrichelte Linie 14 angedeutet.

Hier ist das Druckglied 3 nach oben gebogen ausgebildet, kann aber auch gerade verlaufen (Fig. 1) oder gegen unten gebogen sein, so lange es gegenüber der neutralen Faser des belasteten Trägers 30 in der Druckzone und das Zugglied entsprechend in der Zugzone verläuft.

Ohne Weiteres kann der Träger 30 analog zu demjenigen von Figur 2 aus- gebildet werden, d.h. zwei durch den Steg 12 verbundene Zug-/Druck- glieder enthalten, so dass er sowohl von oben als auch von unten belastbar ist.

Bevorzugt sind die Gelenke 10 als einfache Verschwenkgelenke ausgebil- det, deren Gelenkachse senkrecht zum Druckglied 3 und, im aufgeblasenen Zustand des Grundkörpers 2, zum Steg 12 verlaufen.

Die beschriebenen pneumatischen Träger 1, 20 und 30 können zu einem

Verbund zusammengefasst werden, z.B. einem Dach, einer Wand oder einer Brücke.

Die durch die Pfeile 8, 9 symbolisierte Last kann am Druckglied 3 (bzw. Zug-/Druckglied 22,23) direkt angreifen, oder über geeignete Verbindungsglieder in dieses eingeleitet werden. Auch ist möglich, die Last direkt oder über Verbindungsglieder in den Steg 12 einzuleiten, wie dies in der WO 2007/071101 beschreiben ist.