Aufblasbares Dach

Die Erfindung betrifft ein faltbares, großflächiges Dach aus flexiblem

Material, das nur an einer Stirnfläche befestigt ist.

Gemäß dem aktuellen Stand der Technik sind zahlreiche Varianten für faltbare, großflächige Dächer bekannt. Schon in prähistorischer Zeit sind faltbare überdachung zum Schutz gegen Witterungsunbilden aus Tierhäuten oder Pflanzenteilen bekannt. Für die Vergrößerung der Dachflächen wurden fadenartige Materialen zu Geweben verarbeitet. Als Tragwerk zum Ausspannen und Halten der Dachhaut wurde bevorzugt Holz in Stangenform oder Knochen von Tieren ein- gesetzt. Mit zunehmender Kenntnis der Materialverarbeitung wurden

Tragwerke aus Metall oder aus Steinen bekannt. Noch heute ist das Zelt in den verschiedensten Größen und Form eine weltweit bekannte Form einer faltbaren, großflächigen überdachung. Als Abwandlungen und Erweiterungen dieser Grundformen sind heute im we- sentlichen drei Gruppen bekannt:

1. Ziehharmonikafömig zusammenklappbare oder schuppenartig ü- bereinander schiebbare feste Segmente. In sich klappbare, meist gelenkig miteinander verbundene Elemente werden zur Abdeckung von Terrassen, Höfen und anderen öffnungen wie z. B. Ladeluken von Schiffen eingesetzt. Zur Abdeckung von Fahrzeugen sind Planen auf Gestänge oder schuppenartige, ineinander schiebbare Elemente, z. B. für hochwertige Personenkraftwa- gen bekannt.

2. Aufrollbare Textilien oder flexible Materialien.

Da flexibles Bedachungsmaterial besonders einfach durch Aufwickeln in eine kompakte Form gebracht werden kann, ist es üblich, z. B. Markisen über Terrassen oder Verkaufszonen aufzuwickeln und den Wickel direkt an einer Wand zu befestigen. Im aufgespannten Zustand sind Tragwerke erforderlich, die nicht nur das Gewicht des

Bedachungsmateriales tragen, sondern eine zusätzliche Lastreserve für Regen oder Schnee aufbringen müssen. Ein besonderes Problem später aufgewickelter Bedachungen ist, dass sie im allgemeinen nur punktförmig oder auf Linien getragen werden, sodass sich dazwi- sehen Vertiefungen bilden, in welchen sich Niederschläge sammeln, was zu erhöhten Belastungen und zu stoßweisem Abfließen des Wassers führen kann. Für die mechanische Unterstützung sind u. a. ausklappbare Tragarme, teleskopartig sich verlängernde Auskragungen oder sich nach dem Prinzip der Schere verlängernde Tragwerke bekannt.

3. Gefaltete, flexible Materialen mit zusammenklappbaren Gestängen. In vielen Fällen ist der massive Wickel (die aufgewickelte Rolle) ein optisch unerwünschtes oder mechanisch störendes, schwer unterzubringendes Element. In anderen Fällen bietet der Grundriss der zu überdachenden Fläche keine gerade Kante, an welcher der Wickel positioniert werden kann. In diesen Fällen kann die flexible Beda- chung durch Faltung verkleinert werden. Nachteil der Faltung ist, dass das Bedachungsmaterial an den Faltungsstellen einem sehr kleinen Krümmungsradius ausgesetzt wird und deshalb in diesem Bereich einem erhöhten Verschleiß unterliegt. Ein weiterer Nachteil ist, dass stets ein aufwendiges Tragwerk mit einem Klapp-, Dreh-, oder Teleskopmechanismus aufgebaut werden muss. An allen Kreuzungspunkten der Tragwerke entsteht entweder erhöhter Verschleiß

oder durch Schmierung und/oder Lagerung ein erhöhter Aufwand. Allen Varianten gemeinsam ist, dass die Trennung zwischen Bedachungsfläche und Tragwerksmaterial ein hohes Gewicht ergibt, was die Geschwindigkeit der Verstellung beeinträchtigt, aufwendige Mon- tage erfordert und die Fundamentierung zusätzlich belastet. Eine nachträgliche überdachung von bereits existierenden Flächen muss grundsätzlich sorgfältig an die Grundrissform angepasst werden und erfordert zu einem sehr großen Anteil einzeln angefertigte Bauelemente. Die bisher bekannten, faltbaren und großflächigen Beda- chungen aus flexiblem Material werden außer ihrer Grundfunktion als

Schutzdach bisher nur zu Werbe- und Dekorationszwecken eingesetzt. Andere wesentliche Nutzungen sind nicht bekannt.

Aufgabe Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für die überdachung auch größerer Flächen mit flexiblem Material eine Möglichkeit zu schaffen, die kostengünstiger, leichtgewichtiger, schneller auffaltbar und wieder abfaltbar ist, und vielfältiger neben der Bedachungsfunktion einsetzbar ist als bisher bekannte Lösungen, wobei das Dach nur an einem Teilbereich seiner Stirnseite befestigt wird. Eine solche

Befestigungsart wird im Bereich der Architektur als freitragend eingestuft. Das Dach soll zur überdachung aller Grundrissformen, angefangen vom einfachen Rechteck wie dem Vorplatz einer Verkaufseinrichtung oder einer Terrasse bis hin zu komplexen Grundrissformen wie ovalen oder elliptischen Schwimmbädern oder Stadien bis hin zu unregelmäßig gekrümmten Bereichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein faltbares, großflächiges Dach aus flexiblem Material, welches nur an einer Stirnfläche befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es im offenen Zustand entlang der Stirnfläche entfaltbar ist und im geschlossenen Zustand

durch schlauchartige Segmente aufgespannt ist, welche durch ein Gas befüllbar sind und in Entfaltungsrichtung verlaufen und auf derjenigen Fläche befestigt sind, auf der auch die Stirnflächen des Daches befestigt sind.

Bereits seit längerem bekannt sind aufblasbare, schlauchartige Elemente, z. B. für Schlauchboote, Luftmatratzen, Rutschen zum Verlassen von Flugzeugen und für aufblasbare Schwimmhilfen für Kinder in den verschiedensten Gestaltungsformen. Eine sehr aufwendi- ge und sicherheitstechnisch sehr anspruchsvolle Anwendungen sind aufblasbare Luftschiffe. Insbesondere diese Anwendung ist der Nachweis dafür, dass Planung, Herstellung und Anwendung von aufblasbaren Körpern beherrscht werden. Auf der Basis dieses vorhandenen Know-hows, ist es eine realistisch umsetzbare ertϊnderi- sehe Idee, als tragendes und versteifendes Element auch für größere

überdachungen aufgeblasene, schlauchartige Teile einzusetzen. Der wohl wichtigste prinzipielle Vorteil der Erfindung ist, dass die Bedachung selbst damit die zusätzliche Funktion der Versteifung übernimmt. Im Vergleich zu anderen Tragelementen wird mit der erfin- dungsgemäßen Lösung das Gewicht drastisch verkleinert. Analog zur Einsparung von Material sinken auch die Materialkosten deutlich. Wie auch bei anderen Tragwerkskonstruktionen können für verschiedene Anwendungen optimierte Aufblaselemente als Teil eines Bausatzes konzipiert werden, sodass die prinzipiellen Vorteile einer Standardisierung auch für aufblasbare Tragwerke in großflächigen

Dachkonstruktionen gelten.

Ein dritter wesentlicher Vorteil ist die schnelle Entfaltbarkeit aufblasbarer Tragwerke. Da neben Luft nur vergleichsweise sehr geringe Massen bewegt werden müssen, ist mit einer sehr einfachen Konstruktion, nämlich dem schlauchartigen Element, eine sehr hohe Be-

wegungsgeschwindigkeit erreichbar. Die dafür benötigte Kompressoren sind Stand der Technik und werden deshalb in dieser Erfindung als bekannt vorausgesetzt.

Für eine geordnete, wiederholbare und schnelle Entfaltung und Zusammenlegung der Tragkörper sind bei großen zu überdachenden Flächen wie z. B. Stadien und Versammlungsplätzen in dieser Erfindung noch die im folgenden aufgeführten Zusatzfunktionen vorteilhaft gelöst.

Für die Führung während des Entfaltungs/Rückfaltungsvorganges sowie zum zusätzlichen Tragen des Daches ist es sinnvoll, zusätzliche, mechanische Stützelemente vorzusehen. Je größer diese mechanischen Stützelemente sind, desto kleiner können die aufblasba- ren schlauchartigen Segmente der Dachkonstruktion sein. Vorteilhafterweise werden die zusätzlichen mechanischen Stützelemente ebenfalls dort befestigt, wo auch die Stirnfläche des Daches befestigt wird. Damit wird das Dach aufgabengemäß als freitragend ausgebildet.

Es sind jedoch auch Zusatzstützen an anderen Orten möglich. Insbesondere für Nachrüstungen kann dies sinnvoll sein.

Wenn die zusätzlichen mechanischen Stützelemente innerhalb der aufblasbaren Schlauchsegmente angeordnet sind, wird nach außen hin eine sehr elegante Erscheinung erreicht. Die Stützelemente, sowie ggf. ihr Faltmechanismus werden durch die Dachhülle zusätzlich geschützt. Während des Entfaltungsvorganges dienen die mechanischen Stützelemente als Führung für einen geordneten Ablauf.

Wenn die aufblasbaren, schlauchartigen Segmente so dimensioniert sind, dass sie alleine die statische Last der Bedachung tragen, sind die zusätzlichen mechanischen Stützelemente nur für die Entfaltungskoordination zuständig. Durch eine geeignete Ausbildung der Stützen können sie darauf optimiert werden. Für diese Aufgabe bevorzugt die Erfindung mechanische Stützelemente, die sich quer zur Entfaltungsrichtung und quer zur Dachfläche in sich selbst schneckenförmig zusammenrollen. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass im zusammengerollten Zustand das flexible Dachmaterial nur einem vergleichsweise großen Krümmungsradius ausgesetzt ist.

Ganz im Gegensatz zu einer Faltung, bei der an den Faltungsstellen extrem geringe Krümmungsradien auftreten, wodurch an dieser Stelle das Risiko einer frühzeitigen Alterung und eines Ermüdungsbruches provoziert wird. Im aufgerollten Zustand ist das flexible Material gleichmäßig aufeinander abgelegt, bzw. liegt es auf der gleichmäßig eingerollten Stütze auf. Durch diese homogene Verteilung der Belastung werden die Risiken aus Druckbelastung während der Lagerung minimiert. Als spiralförmig sich aufrollendes, mechanisches Unterstützungs- element werden erfindungsgemäß Stahlfedern vorgeschlagen. Unter dem Gattungsbegriff Rollfedern sind als Stand der Technik Stahlbänder von Längen bis zu 30 Metern bekannt, die sich spiralförmig in sich selbst aufrollen.

Um die bei diesen Federn auftretenden Schwankungen der Federkraft über die Länge von bis zu + - 25% und die ebenfalls auftretenden Seitenkräfte wegen Inhomogenitäten des Federbandes zu kompensieren, werden mehrere, parallel auf das flexible Material aufgebrachte oder in Taschen eingenähte Federn vorgeschlagen.

Die Taschen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Rollfeder nach typischen Tausend Betriebsstunden bricht und gewechselt werden soll. Mit einer solchen Konstruktion lassen sich die beiden Enden schnell seitlich herausziehen und eine neue Rollfeder kann eingeschoben werden.

Falls eine genaue seitliche Führung der schlauchartigen Segmente beim Entfalten erforderlich ist, schlägt die Erfindung vor, dass als zusätzliche Stützelemente gelenkig miteinander verbundene Stüt- zenabschnitte eingesetzt werden. Diese Anordnung ähnelt im Prinzip einer solchen Kette, wie sie zur Kraftübertragung von der Tretkurbel zum Hinterrad bei Fahrrädern eingesetzt wird, jedoch in entsprechend angepasster Dimensionierung. Eine solche Anordnung ist für eine schneckenförmige Aufrollung mit eng tolerierter seitlicher Füh- rung gut geeignet. Vorteile dieser Anordnung sind, dass sie aus standardisierten Bauteilen produziert und/oder vor Ort zusammengesetzt werden kann, dass einzelne Teile ausgetauscht werden können, dass je nach gewünschter Lebensdauer erhöhter Aufwand für die Lagerung der Teile betrieben werden kann und dass z.B. aus blechernen Profilen eine relativ leichtgewichtige aber steife Konstruktion möglich ist.

Die vorbeschriebene, kettenartige Stützenkonstruktion sollte für ei- nen koordinierten Entfaltungsablauf und für das Einnehmen einer vorbestimmten Gestalt des Stützelementes mit Anschlägen versehen sein, die den Schwenkwinkel begrenzen.

Der Hauptakzent der Erfindung liegt jedoch auf der pneumatischen Entfaltung des Daches. Als weiteren Vorteil bietet die Erfindung deshalb eine Variante an, die ganz ohne mechanische Unterstützung

auskommt, jedoch ebenfalls die Zustände während der Entfaltung gezielt steuert. Dazu werden die schlauchartigen Segmente entlang ihrer Entfaltungsrichtung in einzelne Kammern aufgeteilt. Vorteil dieser Kammern ist nicht nur die zusätzliche Sicherheit, dass bei Schä- den an einer bestimmten Kammer die anderen Intakt bleiben. Vorteilhaft ist auch, dass die Entfaltung über die Kammern steuerbar ist. Eine Möglichkeit dafür ist beim Entfalten, jede Kammer über eine einzelne Zuleitung mit Luft zu befüllen bzw. über diese Zuleitung die Luft beim Zusammenfalten abzulassen. Bei dieser Variante ist es sinnvoll, als erste die jenige Kammer aufzublasen, welche der befestigten Stirnseite des Daches am nächsten liegt. Sie trägt dann an ihrer befestigungsfernen Fläche die restlichen, noch nicht entfalteten Kammern mit nach oben und nach außen. Durch sequenzielles aufblasen der Kammern wird gewährleistet, dass sich das Dach entfal- tet, ohne über die abzudeckende Fläche hinwegzuschleifen. Während des Entfaltungsvorganges wird der Freiraum oberhalb der überdachten Fläche nur in soweit eingeschränkt als von der Kante der bereits entfalteten Kammer die noch nicht entfalteten Kammern herabhängen.

Anstelle der Einzelzuleitungen für jede Kammer schlägt die Erfindung alternativ vor, dass die Kammern innerhalb eines schlauchartigen Segmentes auf verschiedene Luftdrücke zu ihrer vollen Entfaltung ausgelegt werden. Bei dieser Variante ist es vorteilhaft, die der Be- festigungsstirnfläche nächstliegende Kammer mit dem geringsten

Luftdruck voll zu entfalten und die der Befestigungsstirnfläche am fernsten liegende Kammer mit dem höchsten Luftdruck zu entfalten. Dadurch wird erreicht, dass sich das Dach entlang seiner späteren Position aufbaut und den Luftraum unterhalb des Daches sowenig als möglich während des Aufhaltungsvorganges blockiert. Als Möglichkeiten für die Einstellung des Entfaltungsluftdruckes schlägt die

Erfindung vor, dass in jeder Kammer Gummibänder oder andere Federn mit abgestimmter Zugkraft verspannt sind, oder dass zwischen den einzelnen Kammern Druckbegrenzungsventile eingebaut werden oder dass die Wandstärke des flexiblen Materials für die Kammer variiert. Bei der letztgenannten Variante ist zur Einhaltung der vorgegebenen Dachform die Verstärkung mit einem Gewebe vorteilhaft.

Innerhalb der Kammern eingehängte Gummibänder oder andere Federn können vorteilhaft zur Beeinflussung der Geometrie während des Entfaltungsvorganges eingesetzt werden. Ohne solche Gummibänder hängen noch nicht entfaltete Kammern während der Entfaltung schlaff herunter und in den zu überdachenden Raum hinein. Stattdessen können sie von innen durch diese Gummibänder zusammengehalten werden. Beim Aufblasen wird sich das Gummiband der Entfaltung entgegensetzen. Deshalb wird die Kammer zuerst in den nicht verspannten Bereichen wachsen. Erst gegen Ende des Entfaltungsvorganges dehnt sich das Gummiband aus und erlaubt dadurch die Entfernung der vorher nahe zusammengehaltenen Punkte.

Soweit zur Beschreibung von faltbaren, großflächigen Dächern, die ausschließlich durch aufblasbare, schlauchartige Segmente entfaltet und unterstützt werden. Zu Ihren Vorteilen zählen eine sehr einfache Konstruktion, ein sehr geringes Gewicht, eine sehr schnelle Entfalt- barkeit, eine ebenso schnelle Zusammenfaltung und die Möglichkeit einer freitragende Konstruktion, welche nur an einer einzigen Stirnfläche befestigt ist.

Für eine exakt wiederholbare und in allen schlauchartigen Segmen- ten gleichmäßige Entfaltungs- und Zusammenfaltungsbewegung ist bei einer rein pneumatischen Konstruktion der zusätzliche Aufwand

von einzelnen Kammern erforderlich. Innerhalb dieser Kammer sorgen Verspannungen für eine gesteuerte Entfaltung. Die Einzelbefül- lung der Kammern ist eine alternativ oder zusätzliche Lösungsmöglichkeit.

Als Alternative mit noch höherer Wiederholgenauigkeit der Entfaltungsbewegung und für eine voraussichtlich noch höhere Lebensdauer schlägt die Erfindung verschiedene Zusatzausrüstungen für mechanische Stützelemente aus gelenkig verbundenen Stützenab- schnitten vor.

Wenn an den Gelenkpunkten quer zur Aufrollachse der sich schneckenförmig aufrollenden Stützelemente Führungen für ein Zugseil befestigt werden, kann die Entfaltungsbewegung bzw. die Einrollbe- wegung durch Zug an diesem Seil weiter beschleunigt werden. Die rein pneumatische Entfaltung des Daches wird damit unterstützt. Insgesamt wird die Zeit zum Entfalten oder Einfalten des Daches weiterverkürzt.

Wenn auf beiden Seiten der sich schneckenförmig aufrollenden, mechanischen Stützelemente an den Gelenkpunkten Führungen für je ein Zugseil angeordnet werden, kann sowohl die Entfaltungsbewegung als auch die Einrollbewegung beschleunigt werden und der pneumatische Antrieb der Bewegung unterstützt werden. Dabei ist die Endposition, also die vollständige Einrollung, entweder durch Anschläge an den einzelnen Stützenabschnitten oder durch das Aufeinanderliegen der Stützenabschnitte definiert. Im entfalteten Zustand des Daches wird die Form entweder pneumatisch durch die Form der aufblasbaren Schlauchsegmente definiert oder durch An- schlage für den Verdrehwinkel der einzelnen Stützenabschnitte gegeneinander.

Wenn auch während der Entfaltungs/Einfaltungs-Phase die Geometrie des Daches wiederholbar mit einer bestimmten Genauigkeit definiert werden soll, ist eine definierte Verbindung der einzelnen Stüt- zenabschnitte erforderlich. Dazu lehrt uns die Erfindung eine Verbindung der einzelnen Stützenabschnitte über Zahnradsegmente an ihren Enden. Jeder Stützenabschnitt greift mit seinem Zahnradsegment in das Zahnradsegment des übernächsten Abschnittes ein. Der dazwischen liegende, von diesen Zahnradsegmenten nicht berührte Stützenabschnitt, hat eben solche Zahnradsegmente an seinen Enden, jedoch zur anderen Seite. Auch diese Zahnradsegmente greifen wieder in ein entsprechendes Zahnradsegment des übernächsten Stützenabschnittes ein. Ein erfindungsgemäß geformtes, mechanisches Stützelement zeigt also in der Ebene der Schneckenbildung zu beiden Seiten Zahnradsegmente.

Durch Unterschiede in den Teilkreisradien der ineinandergreifenden Zahnradsegmente können unterschiedliche Schwenkwinkel zwischen den einzelnen Segmenten realisiert werden.

Durch diese eindeutige, geometrische Verbindung zwischen allen gelenkig verbundenen Stützenabschnitten bewegen sich während des Entfaltungsvorganges stets alle Stützenelemente gleichzeitig.

Dadurch ergibt sich im Unterschied zur Rollfeder als Führungselement während des Entfaltens ein grundsätzlich anderes Bild. Im eingerollten, also geöffneten Zustand des Daches erscheint das Dach wie ein Wulst entlang seiner Befestigungskante. Dieser Wulst ist genau genommen eine Spirale, er erscheint dem Betrachter von außen jedoch in etwa kreisförmig. Wenn die Entfaltung durch gelenkig verbundene Stützenabschnitte mit Zahnradverbindung geführt wird,

sieht die erste Phase der Dachschließung nach außen hin etwa so aus, dass sich der Durchmesser des Wulstes vergrößert. Der Durchmesser wächst immer weiter an, bis gegen Ende der Schließungsphase der scheinbar größte Durchmesser erreicht wird, die Dachstimfläche sichtbar wird und in ihre Endposition einschwenkt.

Im Vergleich dazu wird sich bei der Führung durch eine Rollfeder der Wulst von der Befestigungskante entfernen und einen nahezu vollständig entfalteten Teilbereich des Daches hinter sich lassen. Der Wulst rollt auf der bereits entfalteten Dachfläche immer weiter ab und bewegt sich so auf seine Endposition zu. Im Unterschied zu der Führung durch die gelenkig verbundenen Stützenabschnitte mit Zahnradverbindung ist bei der Führung durch Rollbandfeder während der Entfaltungsphase stets nur eine begrenzte Zone des Daches in Ent- faltung begriffen. Bei ansonsten gleichen Parametern ist also die Entfaltungszeit für die gelenkig verbundenen Stützenabschnitte kürzer, jedoch ist der Raumbedarf während der Entfaltungsphase höher. Für alle Anwendungsfälle, bei denen der Raum über dem zu überdachenden Fläche nicht begrenzt ist, ist dies jedoch kein Nachteil.

Ein weiterer Vorteil der gelenkig miteinander verbundenen und über Zahnradsegmente in jeder Phase der Entrollung und Zusammenrollung jeweils ortsfest fixierten Stützenabschnitte ist eine erhöhte Widerstandskraft des Daches gegen zusätzliche Kräfte aus Windlasten. Dieser Vorteil ist umso bedeutsamer, je wichtiger ein schnelles Ein- falten des Daches bei aufkommendem Wind ist.

Es zählt zu den prinzipiellen Vorzügen eines aufblasbaren Daches, dass es bei extremen Witterungsbelastungen wie Sturm, Hagel oder ergiebigem Schneefall in kurzer Zeit eingefahren werden kann. Deshalb muss die Statik des Daches nicht für diese Spitzenbelastungen

ausgebildet sein, woraus sich erhebliche Kostenvorteile ergeben. Um diesen Vorteil nutzen zu können, ist eine sorgfältige, erfindungsgemäße Ausbildung aller Zustände des Einfaltungsvorganges vorteilhaft.

Eine weitere Variante der Dachnutzung ergibt sich erfindungsgemäß daraus, dass die vorbeschriebene Variante der mechanischen Stützelemente mit Zahnrädern zwischen den einzelnen Stützenabschnitten ergänzt wird, die durch eine femschaltbare Kupplung für je ein Zahnrad eines Zahnradpaares aktiviert werden, zusammen mit einem Zugseil entlang dem gesamten Stützelement. Der Vorteil der Kupplungen ist, dass Teilbereiche des Daches während des Entfaltungsvorganges in eine andere Position gebracht werden können. Weil durch die Kupplung der feste geometrische Bezug zwischen Zahnrad und Stützenabschnitt zeitweise verloren geht, reichen Zahnradsegmente nicht aus, sondern vollständige Zahnräder sind erforderlich.

Beim Entkuppeln des Zahnrades wird die Bewegung des nächstge- legenen Stützenabschnittes über das Zugseil getrieben. Der Stützenabschnitt wird sich dann so lange weiterbewegen, wie das Zugseil Kraft ausübt oder solange, bis der Stützenabschnitt an einem Anschlag angelangt ist oder bis die Kupplung für das Zahnrad wieder eingerastet ist.

Der Vorteil der vorbeschriebenen Anordnung ist, dass Dachabschnitte nicht nur von der eingerollten, eingefalteten Position in die entfaltete, geschlossene Position des Daches überführt werden können, sondern in einer Zwischenphase z. B. wie eine Wand in eine aufrech- te Position gebracht werden kann. Dadurch können beispielsweise auf der Dachoberfläche aufgebrachte Werbebotschaften oder ande-

re, von der Erfindung vorgeschlagene und später im Text beschriebene Elemente auf der Oberfläche der Dachhaut in eine optimale Position verbracht werden. Das faltbare Dach kann in einer solchen Zwischenposition auch als zusätzlicher Wind- oder Sonnenschutz dienen.

In Anwendungsfällen, bei denen diese Zwischenpositionen ein sehr wichtiger Vorteil sind, kann die Anzahl der möglichen Varianten durch Einzelantriebe auf den Lenkpunkten weiter erhöht werden.

Eine weitere Variante für mechanische Stützelemente aus gelenkig miteinander verbundenen Stützenabschnitten, welche auch in der Entfaltungsphase eine feste geometrische Beziehung zueinander einnehmen, stellt die Führung durch zusätzliche Druck-Zug-Stangen dar. Dazu wird jeder Stützenabschnitt mit zwei zusätzlichen Hilfsge- lenkpunkten versehen. über diese Hilfsgelenkpunkte verbindet jede Zug-Druck-Stange einen bestimmten Stützenabschnitt mit dem übernächsten Stützenabschnitt. Der dadurch überbrückte Stützenabschnitt wird auf der anderen Seite des mechanischen Stützelementes ebenfalls mit dem übernächsten Stützenabschnitt über eine Zug-

Druck-Stange verbunden.

Die Hilfsgelenkpunkte sind in Bezug auf die Hauptgelenkpunkte der Stützenabschnitte auf unterschiedlichen Seiten der Verbindungslinie zwischen den Hauptgelenkpunkten angeordnet. Dadurch erhält der

Stützenabschnitt eine Z-förmige Form. Die Enden des Z werden von den zusätzlichen Hilfsgelenkpunkten markiert.

Das Wirkprinzip dieser geometrischen Konstruktion ist im Prinzip das gleiche, wie die vorerwähnte Verbindung durch Zahnradsegmente oder Zahnräder.

Ein besonderer Vorteil dieser Konstruktion im Vergleich mit den Zahnradsegmenten liegt jedoch darin, dass bei einer geringen Breite des mechanischen Stützelementes sehr große Abstände zwischen den Hauptgelenkpunkten möglich sind, ohne dass die Breite des mechanischen Stützelementes durch seitlich herausragende Zahnradsegmente wächst.

Für ein erfindungsgemäß ausgebildetes, faltbares, großflächiges Dach sind weitere vorteilhafte Varianten möglich. Wenn die aufblasbaren, schlauchartigen Segmente mit einem Abstand zu einander angeordnet werden, wird dieser Abschnitt durch eine flexible Dachhaut geschlossen. Wenn diese so ausgebildet ist, dass im entfalteten Zustand von unten Luft hindurchtreten kann, nicht jedoch in Gegen- richtung und wenn dieser Bereich als Sonnenschutz ausgebildet ist, wird sich unter dem Dach angestaute, erhitzte Luft selbsttätig entfernen.

Wenn die Dachhaut lichtdurchlässig ausgebildet ist, kann das erfin- dungsgemäße Dach wie ein Gewächshaus oder Wintergarten eingesetzt werden. Die Wärmeenergie einfallender Sonnenstrahlen erwärmt die Luft unterhalb des Daches. Störender Wind und/oder Kaltluft tritt nicht direkt in den überdachten Raum ein.

Dieser Effekt ist umso stärker, je kleiner die öffnung des Daches zur

Außenluft an seinen unbefestigten Stirnseiten ist.

Wenn die Dachhaut mit einem metallflockenhaltigen Lack beschichtet ist (Metallic-Farbe) oder mit kleinen Spiegeln beschichtet ist, wel- che so klein dimensioniert sind, dass sie die Aufrollung nicht beeinträchtigen, reflektiert das erfindungsgemäße Dach auftreffende Son-

nenstrahlen und verbessert dadurch die Isolationswirkung. Bei entsprechender Beschichtung an der Unterseite dient das Dach als Reflektor für Lichtquellen und wird auf diese Weise zusätzlich als indirekter Beleuchtungskörper genutzt.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante werden Beleuchtungskörper am Dach befestigt, das Dach gewinnt dann die Zusatzfunktion eines ausfahrbaren Beleuchtungsträgers. Es ist auch möglich, Beleuchtungskörper so in das aufblasbare Dach zu integrieren, dass sie in die Dachstruktur hineinleuchten. Das Dach wird dann auch als optisches oder künstlerisches Gestaltungselement nutzbar. Diese Wirkung kann verstärkt werden, indem Teilbereiche des Daches, z. B. die Unterseite, lichtdurchlässig ist und/oder die Oberseite des Daches als Reflektor dient. Mit unterschiedlichen Positionen und unterschiedlichen Farben der Beleuchtungsquelle werden großflächige, dekorative Wirkungen erzielbar. Eine weitere, denkbare Verstärkung der dekorativen Wirkung oder die Funktion eines Bildschirmes ist der Einsatz eines Beamers zur Projektion von Bildern auf die Dachfläche.

Eine andere, vorteilhafte, erfindungsgemäße Variante ist der Einsatz des aufblasbaren, großflächigen Daches als Schutz gegen schädliche UV-Strahlen von der Sonne. Hierfür ist eine lichtdurchlässige, jedoch UV-Strahlen abweisende Dachhaut erforderlich. Damit wird in allen Anwendungsfällen, bei denen das Sonnenlicht thermisch und/oder optisch Willkommen ist, die Einwirkung der UV-Strahlen gedämmt oder reduziert.

Ein weiterer, erfindungsgemäßer Vorteil des Daches ist seine Nut- zung als Heizkörper oder Kühlkörper. Dazu ist es erfindungsgemäß von Vorteil die bereits prinzipbedingt luftgefüllten Dachbereiche mit

temperierter Luft zu durchströmen. Mit gekühlter Luft wirkt das Dach als Kühlkörper, mit erhitzter Luft wärmt es den darunter liegenden Bereich. Für derartige Anwendungsfälle ist es sinnvoll, die Dachhaut nach oben hin mit einer zusätzlichen Isolation zu versehen.

Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Daches besteht darin, die zum Entfalten erforderlichen Kompressoren zur Kühlung des ü- berdeckten Bereiches einzusetzen, indem an der Befestigungsfläche des Daches entlang Luftaustrittsdüsen angeordnet werden, die mit- tels der Kompressen eine Luftströmung im überdachten Bereich erzeugen.

Eine weitere, vorteilhafte, erfindungsgemäße Variante ist die Entfaltung eines zweiten Daches über einem ersten Dach. Dadurch wird es möglich, in kostengünstiger und schnell anpassbarer Weise Dachhäute mit verschiedenen Eigenschaften zu kombinieren. Wenn z.B. eine Stadionüberdachung in nördlichen Ländern im Frühjahr und im Herbst lichtdurchlässig ist, um einen Wintergarteneffekt zu erzielen, ist für den Sommer eine Verschattung und damit Abschattung der Sonnenstrahlen gewünscht. Wenn sich dieses zweite Dach oberhalb des ersten entfaltet, kann es sich im entfalteten Zustand auf das darunter liegende Dach mit transparenter Dachhaut stützen.

Wenn sich das zweite Dach mit einer Sonnenabschattung unterhalb des ersten, lichtdurchlässigen Daches entfaltet, können z. B. für Gewächshäuser in Landschaften mit täglich sehr hohen Temperaturunterschieden tagsüber in der Verschattungsphase zwischen diesen beiden Schichten Luft erwärmt werden, welche in den kalten Nächten durch Speicherung für die Beheizung des Gewächshauses einge- setzt werden kann. Während Sonnenaufgang und Sonnenuntergang

erwärmen die Sonnenstrahlen über das lichtdurchlässige Dach den Innenraum.

Ein weiterer, sehr wichtiger Vorteil einer erfindungsgemäßen Dach- Konstruktion ist die kostengünstige Anpassung an die verschiedensten Grundrissformen. Nur durch Zuschneiden und Vernähen können Schlauchsegmente und dazwischen aufzuspannende Dachhäute an sehr ungewöhnliche Dachform wie z. B. elliptische, ovale, kreisförmige oder anders geformte Stadien, Schwimmbäder, Werkstätten, Ter- rassen, Treppen, Flugsteige, Bahnsteige, Verbindungsgänge, Brücken, Boote, Fahrzeuge, Lagerplätze, Gewächshäuser oder Aufenthaltsbereiche für Tiere angepasst werden.

Eine weitere, erfindungsgemäße Variante ist die Nutzung des Da- ches als großflächige Antenne. Durch flexible Drahtlitzen in der

Dachhaut wird ein Faradayscher Käfig ausgebildet. In dieser Variante kann ein erfindungsgemäßes Dach als große Parabolantenne dimensioniert wird, die bei widrigen Witterungsverhältnissen oder bei Nichtbenutzung schnell und einfach einrollbar ist.

Eine weitere erfindungsgemäße Variante ist die Nutzung als Solarkollektor. Wenn die Dachoberfläche mit Solarelementen bestückt ist, entsteht eine großflächige Einheit für Solarkollektoren, die bei fehlendem Sonnenlicht oder bei gefährdendem Witterungsverhältnissen schnell einrollbar und damit sicherbar ist.

In ähnlicher Weise kann ein erfindungsgemäßes Dach als großflächiger Kühlkörper zur Gebäudebeheizung nach dem invertierten Kühlschrankprinzip (Wärmepumpe) eingesetzt werden.

Eine weitere erfindungsgemäße Variante eines aufblasbaren Daches ist die Befüllung mit anderen Gasen als Luft. Vorteilhaft kann z. B. der Einsatz eines auftriebserzeugenden Gases wie Helium sein. Dieses Gas wird durch seinen Auftrieb dafür sorgen, dass eine an sich sehr schlanke und daher nur begrenzt tragfähige Dachkonstruktion dennoch unter allen Umständen die vorgesehene Dachhöhe und die vorgesehene Dachauskragung erreicht.

Für Fälle, in denen ein besonders hohes Gewicht des Daches ge- wünscht wird, ist auch eine Befüllung mit Flüssigkeiten denkbar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmen, in dem anhand von Prinzipskizzen das Wesen des erfindungsgemäßen Gedankens nä- her erläutert wird. Es zeigen:

Figur 1 : Einseitig befestigtes, rechteckiges Dach im ausgefahrenen Zustand

Figur 2 rechteckiges, einseitig befestigtes Dach während des Einrollens, geführt durch Rollfeder

Figur 3 Spiralförmig eingerolltes, mechanisches Stützelement aus gelenkig miteinander verbundenen Stützenabschnitten

Figur 4 Stützenabschnitte mit Anschlägen zur Begrenzung des Schwenkwinkels der Stützenabschnitte untereinander

Figur 5 aufblasbares, schlauchartiges Segment, bestehend aus mehreren Kammern

Figur 6 mechanisches Stützelement aus mehreren Stützenabschnitten und zwei Zugseilen Figur 7 Stützenabschnitte mit Zahnradsegmenten an den Enden

Figur 8 Stützenabschnitte, verbunden durch Zug-Druck- Stangen

Die acht Bilder zeigen im Einzelnen:

Figur 1 stellt in perspektivischer Ansicht ein rechteckiges Dach dar, bestehend aus kegelförmigen, Segmenten 3 im aufgeblasenen Zustand mit aufgespannten Dachhäuten 1 und Befestigung an einer Längsseite 2 des Rechteckes. Das Bild zeigt eine sehr einfache

Form eines Daches, nämlich ein rechteckiges Pultdach. Dargestellt sind drei Stück der aufblasbaren, schlauchartigen Segmente 3. Dargestellt ist ein relativ großer Abstand zwischen den stützenden, schlauchartigen Segmenten. Als Beispiel ist der Abstand dreimal so groß wie der Durchmesser der Segmente. Dargestellt ist, dass die

Segmente an der befestigten Stirnfläche einen größeren Durchmesser haben als an der freitragenden, anderen Stirnfläche gemäß einer statisch sinnvollen Ausformung.

Figur 2 zeigt ebenfalls in perspektivischer Ansicht von schräg unterhalb des Daches die Einfaltungsphase (Einrollungsphase). Dargestellt sind hier nur zwei schlauchartige Segmente 3 mit je einem zusätzlichen mechanischen Stützelement, welches ebenfalls seitlich an der Wand angeflanscht ist. Als mechanisches Stützelement ist hier eine spiralförmig aufrollende Feder 4 dargestellt. Die Figur 2 zeigt die typische Charakteristik einer Rollfeder; nämlich den Beginn der Einrollung am nicht eingespannten Ende. In der Darstellung ist zu erkennen, dass sich der eine Bereich des Daches einrollt, während der andere Bereich noch entfaltet ist. Gezeigt ist die Variante, bei wel- eher die Bildung der Spirale nach oben hin ausgerichtet ist.

Figur 3 stellt in Seitenansicht ein mechanisches Stützelement 4 dar, hier bestehend aus gelenkig miteinander verbundenen Stützenabschnitten 5. Markiert sind die Hauptgelenkpunkte 9, die die Stützenabschnitte 5 miteinander verbinden. Durch die hohe Anzahl von 29 dargestellten Stützenabschnitten 5 wird erläutert, dass diese Variante eine recht gute Annäherung an eine stufenlos gebildete Spirale auch bei größeren Spannweiten des Daches darstellt.

Durch die nach außen hin immer schlanker werdenden Hauptge- lenkpunkte 9 wird auf eine nach außen hin abnehmende Belastung der Gelenkpunkte hingewiesen.

Figur 4 zeigt ein mechanisches Stützelement aus drei, miteinander gelenkig verbunden Stützenabschnitten 5 in Seitenansicht. Darge- stellt sind Anschläge 6 zur Begrenzung des Schwenkwinkels der

Stützenabschnitte 5 gegeneinander. In der Zeichnung ist sowohl die entfaltete Position des Daches dargestellt, in welcher die einzelnen Stützenabschnitte das Dach zur Seite auskragen lassen, als auch der eingerollte Zustand des Daches. In der Darstellung rollt sich das Dach um die Krone einer Mauer herum, an welcher das Dach seitlich befestigt ist. Ebenfalls dargestellt ist im Längsschnitt, in Entfaltungsrichtung ein schlauchartiges Segment 3. Weil in der dargestellten Variante das mechanische Stützelement 4 innerhalb des schlauchartigen Segmentes 3 angeordnet ist, sind im Längsschnitt die Dach- häute 1 jeweils oberhalb und unterhalb des mechanischen Stützelementes zu erkennen. Für den eingerollten Zustand ist die Dachhaut nicht eingezeichnet.

Figur 5 zeigt in Seitenansicht ein aufblasbares schlauchartiges Seg- ment mit mehreren Kammern 13. In der Darstellung sind insgesamt sieben Stück an Kammern 13 eingetragen. In der dargestellten Vari-

ante haben sie eine trapezförmige Seitenansicht. Durch Aneinanderfügen dieser Trapeze ergibt sich ein in der Seitenansicht leicht gewölbtes Dach, wie es z. B. für eine Stadionüberdachung, ein Wartehäuschen oder eine Terrassenüberdachung mit der Befestigung auf Höhe der Fußbodenebene sinnvoll ist.

In Figur 6 ist ein mechanisches Stützelement in der Seitenansicht dargestellt. Das mechanische Stützelement 4 besteht aus gelenkig miteinander verbundenen Stützenabschnitten 5. Gezeigt sind in der Nähe der Gelenkpunkte 9 auf beiden Seiten angeordnete Führungen

11 für das Zugseil sowie auf beiden Seiten je ein Zugseil 12. Dargestellt ist ein Zustand während der Einrollung des mechanischen Stützelementes 4.

Figur 7 zeigt zwei Stützenabschnitte 5, die gelenkig miteinander verbunden sind und an ihrem Ende mit einem Zahnradsegment 7 versehen sind. In dieser Prinzipdarstellung ist nur ein einziges Zahnsegmentpaar zu erkennen, dass das eine Stützenelement 5 mit dem übernächsten verbindet. Das dabei überbrückte Stützenelement 5 ist der übersichtlichkeit halber ohne seine Zahnradsegmente auf der anderen Seite dargestellt. In der Darstellung trägt ein jedes Zahnradsegment 7 auf beiden Seiten zwei Begrenzungen für den Schwenkwinkel. Von den insgesamt dargestellten 4 Stück Anschlägen erfordert die Funktion nur auf einem der beiden Stützenabschnitte An- schlage. Das zweite Paar ist eine zusätzliche, redundante Sicherheitsmaßnahme.

Figur 8 stellt drei Stück gelenkig miteinander verbundene Stützenabschnitte 5 in der Variante mit Verbindung durch Zug-Druck-Stangen 15 dar. Zu erkennen ist, dass ein jeder Stützenabschnitt 5 nahe jedem Hauptgelenkpunkt 9 je einen Hilfsgelenkpunkt 14 trägt. Der

Hilfsgelenkpunkt 14 ist möglichst weit entfernt von der Verbindungslinie zwischen den beiden Hauptgelenkpunkten 9 angeordnet. In der Darstellung des mittleren und des oberen Stützenabschnittes 5 ist die Z-Form der beiden Stützenabschnitte 5 zu erkennen. Die Endpunkte des Z markieren die beiden zusätzlichen Hilfsgelenkpunkte 14. Deutlich wird, dass die beiden Hilfsgelenkpunkte 14 stets zu entgegengesetzten Seiten in Bezug auf die Verbindungslinie zwischen den Hauptgelenkpunkten 9 weisen.

Bezugszeichenliste

1. flexibles Material der Dachhaut

2. Stirnfläche, an welcher das Dach befestigt ist

3. schlauchartiges Segment

4. Mechanisches Stützelement

5. Gelenkig miteinander verbundene Stützenabschnitte 6. Anschlag zur Begrenzung des Schwenkwinkels der Stützenabschnitte 5 gegeneinander

7. Zahnradsegment an den Enden der Stützabschnitte 5

8. Teilkreisradius der Zahnradsegmente

9. Hauptgelenkpunkte der Stützabschnitte 5 10. Rotatorischer Antrieb für Verdrehen der Stützabschnitte

11. Führung für Zugseil

12. Zugseil

13. Kammern innerhalb der Segmente 3 14. Hilfsgelenkpunkte zur Verbindung der Stützabschnitte 5 durch Zug-Druck-Stangen 15

15. Zug-Druck-Stangen