CH700461A2 - Gekrümmter pneumatischer Träger. - Google Patents

Abstract

Der erfindungsgemässe gekrümmte pneumatische Träger (2) besitzt eine aufblasbare Hülle, mit einem diese unter Betriebsdruck der Länge nach durchsetzenden Steg (20) der seinerseits ein Druckglied und ein Zugglied aufweist. Die Krümmung des Trägers ist durch die Anwendung vorgegeben und wird vorbestimmt durch das Schnittmuster der Hülle und des Stegs erzeugt.

Description

  [0001]    Die vorliegende Erfindung betrifft einen langgestreckten, gekrümmten pneumatischen Träger gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

  

[0002]    Langgestreckte pneumatische Träger sind im Stand der Technik bekannt. Sie zeichnen sich durch einen geraden, in der Regel zylindrischen oder spindelförmigen aufblasbaren Körper aus, wobei längs am Körper entlang ein Druckglied verläuft, das endseitig mit flexiblen Zuggliedern verbunden ist, welche ihrerseits um den Körper schraubenlinienförmig herumgewunden sind, wie es z.B. die WO 01/73 245 zeigt.

  

[0003]    Damit kann eine vertikal auf das Druckglied einwirkende, gleichverteilte Last aufgenommen werden; bei nicht gleichförmig verteilter Last ist die Tragkraft geringer.

  

[0004]    Solche Träger besitzen den Vorteil, dass sie im Verhältnis zu Ihrem Gewicht beträchtliche Lasten tragen können (so sind 2 solche Träger mit einem Gewicht von ca. je 70 kg und einer Länge von 8 m in der Lage, als aufblasbare Brücke ein Auto zu tragen) und dass sie im zusammengefalteten Zustand leicht transportierbar sind. Dabei ist die Montage äusserst einfach: der Träger kann dank seiner Steifigkeit mit seinen Knoten auf den Lagerstellen grundsätzlich einfach aufgelegt werden.

  

[0005]    In der genannten Veröffentlichung wird vorgeschlagen, solche Träger Seite an Seite aneinanderliegend zu einem Verbund zusammenzufügen und so eine belastbare Fläche zu bilden, sei dies eine Plattform oder ein Dach, was dem Lastaufnahmevermögen der Träger optimal entspricht.

  

[0006]    Weiter wird vorgeschlagen, einen Träger torusförmig auszubilden, so dass der Druckstab dann einen Kreis mit mindestens einem Knoten bildet. Vom Konzept her kann ein solcher Träger radial gegen sein Zentrum gerichtete Last aufnehmen. In der Tat ist die konvexe (d.h. dem Lastangriff zugewendete) Seite des Träger dafür geeignet, die konkave Seite jedoch nicht, da dort der Lastangriff aus einer Richtung kommt, für die sie nicht ausgebildet ist. Damit ist solch ein Träger nur für den Spezialfall der rundherum gleichförmig und konstant angreifenden Last einsetzbar. Soll solch ein Träger Last aus einer Richtung aufnehmen können, müssen auf einem Auflager ruhende Knoten beidseits des belasteten Abschnitts des Trägers vorgesehen werden.

   Dann ist der restliche Bereich des Trägers nicht, und damit auch nicht unzulässig belastet, wie dies ohne die zusätzlichen Knoten der Fall wäre. Mit anderen Worten ist dann der restliche Bereich des Trägers nicht notwendig und kann entfallen.

  

[0007]    Damit liegt dann der Fall der unten besprochenen WO 2005/007 991 vor, wo ein gekrümmter Träger mit von aussen fixierten Enden besprochen wird, der ein formgebendes Fachwerk in Gestalt des an den Widerlagern fest eingespannten Druckglieds besitzt.

  

[0008]    Verschiedene Weiterbildungen solcher Träger befassen sich mit verbesserten Eigenschaften z.B. hinsichtlich der Trageigenschaften und des Zusammenbaus der Träger zu einer grösseren Einheit, wie bevorzugt von Dächern.

  

[0009]    In der WO 2007/071 100 zeigt einen halbkreisförmig gekrümmten, pneumatischen Träger (Fig. 10), der jedoch durch parallele Streben ein formgebendes festes inneres Fachwerk besitzt und damit "auch ohne pneumatische Hohlkörper vorstabilisiert" ist. Damit kommen die konzeptionellen Vorteile pneumatischer Träger nicht mehr zum Tragen.

  

[0010]    In der WO 2005/007 991 wird ein spindelförmiger pneumatischer Träger dargestellt, mit gegenüberliegendem Druck- und Zugglied, wobei "Druckstab 3 und Zugelement 4" "in der Wirkebene des Lastvektors" liegen. Damit dieser Träger auch für umgekehrt wirkende Kräfte einsetzbar wird, ist das Zugglied zu einem Druck-/Zugglied umgestaltet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist offenbart, den Träger mit mehreren, um seinen Umfang gleich verteilten Druck-/Zuggliedern zu versehen, damit aus verschiedenen Richtungen gegen den Träger gerichtete Lasten aufgenommen werden können. Damit entsteht ein Käfig aus Druck-/Zuggliedern, der einem eigenstabilen Fachwerk entspricht, das auch ohne Druck im aufblasbaren Körper belastbar ist.

   Weiter dargestellt ist ein gekrümmter Träger, dessen Enden jedoch von aussen fixiert sein müssen, entweder durch ein Widerlager, oder durch ein zusätzliches Zugelement, das die Enden unabhängig von der angreifenden Last fixiert. Auch dieser Träger besitzt damit ein formgebendes Fachwerk in Gestalt der Druck-/Zugglieder, das die Form des Trägers mit oder ohne Druck im Körper festlegt.

  

[0011]    In der WO 2007/071 100 wird versucht, den Träger flächig auszudehnen, wobei über Stege verbundene Druck-/Zugglieder in der Art von Holmen und Spanten zu einem eigenstabilen Fachwerk im Träger angeordnet werden, und wobei die Hülle des Druckkörpers dann einer Bespannung des eigenstabilen Fachwerks entspricht.

  

[0012]    Im Ergebnis besteht ein attraktives Konzept zur Ausbildung von pneumatischen Trägern, jedoch mit dem Nachteil, dass solche Träger nur für Brücken, Plattformen und Dächer geeignet sind, da dort die Lastvektoren in einer das Druckglied und das Zugglied enthaltenden, vertikalen Ebene liegen. Für andere Fälle muss im Körper ein eigenstabiles Fachwerk vorgesehen werden, so dass die an sich denkbaren, konzeptionellen Vorteile nicht realisiert werden können.

  

[0013]    Insbesondere im Bereich der Flugkörper besteht nun ein Bedürfnis nach Trägern, die im Verhältnis zum Gewicht hoch belastbar sind. Gerade, eventuell flächige Träger, auch wenn diese im Schnitt eine spindelförmige etc. Kontur besitzen, sind jedoch wenig geeignet, da insbesondere in Tragflächen weitere Anforderungen bestehen:

  

[0014]    Vermehrt gelangen heute Flugkörper wie Drachen zum Einsatz, wobei die durch die Leinen übertragene Zugkraft technisch genutzt wird. So z.B. bei Schiffen wie der MS Beluga SkySails, einem Container-Frachtschiff von ca. 140 m Länge, das über einen Hilfsantrieb in Form eines Zugdrachens verfügt, der bei Windstärken von 3 bis 8 Beaufort in einer Höhe von mehreren 100 m fliegt.

  

[0015]    Landgestützte Drachen können der alternativen Energiegewinnung dienen.

  

[0016]    Stets ist es von Vorteil, solche Drachen in einer gewissen Höhe zu halten, die auch bei einem oder mehreren Kilometer liegen kann. Dann entfallen die durch die Bodennähe gegebenen zusätzlichen Unregelmässigkeiten der Windströmung; in einer gewissen Höhe ist diese erheblich gleichmässiger als in Bodennähe. Weiter sind in einer gewissen Höhe die Windgeschwindigkeiten im allgemein ebenfalls höher (und damit auch der Energiegehalt des Windes). Der bereits 1919 erreichte, heute noch für Drachen gültige Höhenweltrekord (erreicht durch eine Drachenkette aus acht Schirmdrachen) liegt bei 9740 m.

  

[0017]    Eine bei einem höher fliegenden Drachen nicht zu unterschätzende Rolle spielen die Drachenleinen, bzw. deren Querschnitt, welcher die erreichbare Flughöhe beschränken kann. So zeigen Simulationsmodelle, dass bei einem Drachen mit 8 m Spannweite (der dann eine Fläche von vielleicht 11 m<2> aufweist) und Leinen mit einem Durchmesser von 1,0 mm eine Flughöhe von 1 km nur schwer zu überwinden ist. Bei solch einer Flughöhe besitzt eine Leine bereits eine Länge von ca. 2 km, da der Drache natürlich nicht senkrecht über dem Ankerpunkt stehen kann. Die Querschnittsfläche der Leine beträgt entsprechend 2 m<2>. Zwei solcher Leinen, die seitlich an den Flügelenden des Drachens angreifen, besitzen eine Querschnittsfläche von 4 m<2>, die nur bremsend wirkt und keinen Auftrieb erzeugt.

  

[0018]    Zwei Leinen sind bei in der Art des Gleitschirms halbkreisförmig gebogenen Drachen notwendig, da einerseits durch den Halbkreis die Drachenfläche stabil in den Kreisbogen gedrückt wird und andererseits durch den Zug in einer der Leinen der Drachen gesteuert werden kann. So z.B. bei den im Wassersport verwendeten Kites, die Randseitig einen aufblasbaren, der halbkreisförmigen Kontur folgenden aufblasbaren Wulst besitzen. Dieser Wulst ist aus geraden Zylinderabschnitten in der Art des Vielecks zusammengesetzt und stellt die Schwimmfähigkeit des Kite sicher.

  

[0019]    Eine Steuerung eines Drachens ist insbesondere auch zum Ausgleich oder zur Korrektur von gefährlichen Fluglagen aufgrund lokaler Windstörungen notwendig, da manche Drachen, bedingt durch ihre Bauart, aerodynamisch instabil sind und damit Steuerungsorgane benötigen oder so zu bauen sind, dass sie definierte andere Flugeigenschaften besitzen. Werden z.B. Steuerungsorgane in einer unterhalb des Drachens an diesem aufgehängten Plattform getragen, wie bei der MS Beluga SkySails der Fall ist, vermindert sich die nutzbare Leistung des Drachens. Befinden sich die Steuerungsorgane wie beim konventionellen Drachen am Boden (z.B. in Gestalt des Drachenpiloten) sind mehrere Leinen über die volle Länge, mit der entsprechend nachteilig grossen Querschnittsfläche unumgänglich.

  

[0020]    Ein aerodynamisch stabiler Drache, der dann mit nur einer Leine sicher flugfähig ist, muss mit entsprechend definierter Flächenform versehen werden.

  

[0021]    Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für den Bau von Drachen mit definierten Flugeigenschaften wie aerodynamischer Stabilität und/oder aerodynamischer Effizienz bereitzustellen, die das Gewicht des Flugkörpers aber nur unwesentlich erhöht.

  

[0022]    Diese Aufgabe wird durch einen gekrümmten pneumatischen Träger mit den Merkmalen von Anspruch 1 und das Verfahren zu dessen Herstellung gemäss Anspruch 13 gelöst.

  

[0023]    Dadurch, dass der Träger mindestens abschnittweise gekrümmt ausgebildet ist, kann er für den Bau z.B. eines Drachens verwendet werden, da er in seiner Formgebung auf die gewünschten aerodynamischen Bedingungen abgestimmt werden kann, was dem Drachen die definierten Flugeigenschaften verleiht. Dadurch, dass diese Formgebung durch das Schnittmuster der Hülle erzeugt wird, entfallen die für die Formgebung sonst notwendigen inneren Fachwerkelemente oder ausserhalb des Trägers verlaufende, formgebende Zugelemente (die dann wiederum den Kräfteverlauf im Träger ungünstig beeinflussen würden).

   Weiter kann mit der Krümmung auch die Lage des Druckglieds bestimmt werden, so dass der erfindungsgemässe Träger unregelmässig angreifende Last aus verschiedenen Richtungen aufnehmen kann, ohne dass vermehrt Material verwendet werden oder externe Widerlager vorgesehen werden müssen.

  

[0024]    Zusammenfassend steht damit ein Träger zur Verfügung, der die gewünschte Bauform eines Drachens erlaubt, ohne dass dessen Baugewicht relevant gesteigert wird.

  

[0025]    Es versteht sich, dass solch ein Träger für alle Zwecke, auch ausserhalb dem Bau von Flugkörpern, verwendbar ist, nämlich dort, wo ein pneumatischer Träger mit für den Einsatzzweck anpassbarer Krümmung und vorbestimmt verschiedenem Lastangriff erwünscht ist.

  

[0026]    Ein Ausführungsbeispiel solch eines pneumatischen Trägers wird nachstehend anhand der Figuren näher beschrieben.

  

[0027]    Es zeigt:
<tb>Fig. 1 <sep>eine Ansicht der aus erfindungsgemässen pneumatischen Trägern bestehenden Struktur eines Drachens, wobei die eine Hälfte der symmetrischen Struktur dargestellt ist,


  <tb>Fig. 2a und 2b <sep>eine Ansicht von oben und eine Ansicht von vorn der Struktur von Fig. 1,


  <tb>Fig. 3 <sep>den Holm des Drachens mit durchsichtig dargestellter Hülle, so dass der Verlauf des Stegs ersichtlich ist, und


  <tb>Fig. 4 <sep>die Anordnung von Fig. 3in noch einer weiteren Ansicht, in welcher der Verlauf des Zugglieds ersichtlich ist, und


  <tb>Fig. 5a bis c <sep>ein Schnittmuster der Anordnung von Fig. 1.

  

[0028]    In Fig. 1 ist die Struktur der linken Hälfte eines Drachens 1 dargestellt, wobei dessen rechte Hälfte zu dieser symmetrisch ausgebildet und deshalb zur Entlastung der Figur weggelassen ist. Dargestellt ist ein als Holm 2 ausgebildeter Träger, der die vordere Kante des Drachens 1 bildet, sowie ein Längsträger 3, der mit dem Holm 2 verbunden ist und die durch die Hilfslinien 4 angedeutete tragende Fläche 5 des Drachens aufspannt. Weiter dargestellt sind vom Holm 2 nach hinten abstehende Hilfsträger 6. Die tragende Fläche 5 kann durch eine Bespannung erzeugt werden, die über den Holm 2, die Hilfsträger 6 und den Längsträger 3 gelegt wird. Dies kann durch den Fachmann in geeigneter Art getan werden.

  

[0029]    Aufgrund der gewünschten Flugeigenschaften, was insbesondere auch die aerodynamische Stabilität oder aerodynamische Effizienz des Drachens ein-schliesst, kann der Fachmann die daraus resultierende Form der tragenden Fläche 5 und aus dieser wiederum die Form von Holm 2, der Träger 6 und des Längsträgers 3 bestimmen. Vorliegend ist der Holm 2 nach oben und auch nach hinten, also zweifach gekrümmt, jedoch so, dass er für geringsten Strömungswiderstand mit seiner schmalen Seite 8 stets gegen vorne gerichtet ist.

  

[0030]    Die Hilfsträger 6 sind der an ihrer Oberseite der gewünschten Fläche 5 entsprechend ausgebildet. Ebenso der Längsträger 3, wobei dessen Oberseite 11 stärker gekrümmt ist. Weiter bilden der Holm 2, die Hilfsträger 6 und der Längsträger 3 ein Fachwerk aus einzelnen pneumatischen Trägern, das geeignet ist, die Bespannung des Drachens 1 zu tragen.

  

[0031]    Zur Verdeutlichung der Richtungen ist der Doppelpfeil 12, 13 mit der Richtung 12 gegen oben und der Richtung 13 gegen unten, sowie der Doppelpfeil 14, 15 mit der Richtung 14 gegen vorne und der Richtung 15 gegen hinten eingezeichnet.

  

[0032]    Der Holm 2, der Längsträger 3 und die Hilfsträger 6 sind als langgestreckte, gekrümmte pneumatische Träger ausgebildet, mit je einer im wesentlichen unelastischen Hülle 9, die mit einem unter leichtem Überdruck (z.B. einem Betriebsdruck von 5 bis 10 kPa) stehenden Gas gefüllt ist.

  

[0033]    Die Hülle 9 besteht aus einem wenig elastischen, flexiblen Material, vorzugsweise einem Gewebe, das besonders bevorzugt gasdicht ist. Alternativ können in die Hülle 9 aufblasbare Blasen aus gasdichtem Material eingelegt werden, die als solche dehnbar sein können; dann kann die Hülle 9 auch nicht gasdicht ausgebildet sein. Ein geeignetes Material ist ein PU beschichtetes Ripstop-Gewebe, wie es unter der Marke ICAREX verbreitet ist. Der Holm 2 ist endseitig verschlossen, so dass er unter Betriebsdruck gesetzt werden kann und dann die in den Figuren dargestellte Form einnimmt. Die dargestellte Form entspricht der CAD-Darstellung eines Drachens mit 8 m Spannweite, der bei einem Auftrieb von ca. 100 kg über die Leine entsprechend ca. 100 kg Zug überträgt.

  

[0034]    Das komplette Fluggewicht solch eines Drachens beträgt dabei ca. 3 kg.

  

[0035]    In der Figur ist im Holm 2 eine Einschnürung 19 ersichtlich, die durch den im Holm 2 verlaufenden flexiblen Steg 20 verursacht wird, der den Holm 2 seiner Länge nach durchsetzt mit den druckbeaufschlagten Wänden der Hülle 9 verbunden ist. Unter Betriebsdruck ist der Steg 20 gespannt, so dass die Einschnürung 19 entsteht. An der hier oberen Längskante 21 des Stegs 20 verläuft ein Druckglied 22 (Fig. 3) sowie in diesem selbst ein Zugglied 23 (Fig. 3), wobei diese Glieder 22, 23 in Verbindung mit dem Steg 20 dem Holm 2 unter Betriebsdruck erhöhte Beanspruchbarkeit verleihen.

  

[0036]    Lage und Verlauf von Steg 20, Druckglied 22 und Zugglied 23 legt der Fachmann gemäss dem im Flug zu erwartenden Lastangriff fest, wobei dieser Lastangriff auch die in ungewollter Fluglage auftretenden Kräfte einschliessen kann. Vorteilhafterweise wird dann der Verlauf des Stegs 20 sowie die Anordnung des Druckglieds 22 und des Zugglieds 23 auf die maximalen Kräfte ausgerichtet, nämlich so, dass diese dann möglichst mehrheitlich in der Ebene des Stegs liegen. Dann ist die Krümmung des Holms 2 (und der anderen pneumatischen Träger) im Hinblick auf ausserordentliche Last vorbestimmt, wobei diese Krümmung jedoch im Hinblick auf die normale Fluglage nicht optimal ist.

   So ergibt sich dann unter Betriebslast durch die auftretende Beanspruchung eine Verformung des Druckglieds 22 und des Stegs 20, die sich aber überraschenderweise auf die mechanische Stabilität des gekrümmten Trägers, hier des Holms 2, nicht relevant auswirkt. Soll der Träger bzw. Holm 2 (oder der Längsträger 3 sowie die Hilfsträger 6) auf sehr hohe Belastungsspitzen ausgelegt werden, sind im Hinblick auf die Stabilität Versuche angezeigt, die durch den Fachmann leicht durchgeführt werden können. Bei einer Ausführungsform für nur leichtere Belastungen kann das Zugglied 23 als solches im Steg weggelassen werden, da die Verbindungsstelle zwischen dem Steg und der druckbelasteten Hülle, in der Regel eine Naht, einer verstärkten Stelle im Steg entspricht (und auch geeignet gegenüber der normalen Naht verstärkt ausgeführt werden kann).

   Solch eine verstärkte Naht nimmt eine geringe Zugbelastung auf und erfüllt deshalb die Funktion eines Zugglieds 23. Ebenso ist es möglich, ausgewählte Wandpartien der unelastischen Hülle 9 zu verstärken, etwa mit Nähten oder aufgeklebtem Material von der Art, aus dem die Hülle selbst besteht. Dann kann der Träger verbessert erhöhter Beanspruchung durch Kräfte, die nicht in der Ebene des Stegs liegen, ausgesetzt werden. Solche Verstärkungen werden bevorzugt in Kombination mit einem Zugglied 23 vorgesehen.

  

[0037]    Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Zugglied 23 durch ein Zug-/Druckglied ersetzt werden (das dann auch Zug aufnehmen kann, aber bei einer Belastung aus der Gegenrichtung als Druckglied wirkt). Solch ein Ersatz kann grundsätzlich in allen Ausführungsformen des erfindungsgemässen gekrümmten pneumatischen Trägers vorgenommen werden.

  

[0038]    Die in der Figur gezeigte Anordnung ist ein Beispiel für einen Flugkörper; für weitere, beliebige Anwendungen können die pneumatischen Träger eine andere Krümmung aufweisen und für eine andere vorbestimmte, allgemeine Lastverteilung ausgebildet sein.

  

[0039]    Fig. 2a und 2b zeigen die Struktur von Fig. 1, jedoch in einer Ansicht von vorn (Fig. 2a) und in einer Ansicht von oben (Fig. 2b). Die Bezugsziffern bezeichnen die selben Elemente wie in Fig. 1. Ersichtlich ist die Symmetrieebene 24 sowie die Krümmung nach oben des Holms 2 (Fig. 2a) und neben dem Holm 2 der hintere Abschluss 25 der durch die Bespannung gegebenen tragenden Fläche 5 sowie die Krümmung des Holms 2 nach hinten (Fig. 2b).

  

[0040]    Fig. 3 zeigt den Holm 2 von Fig. 1 in einer Ansicht von seitlich oben, leicht gegen hinten versetzt. Die äussere Hülle 9 des Holms 2 ist transparent dargestellt und durch Hilfslinien angedeutet. Die Linien 26 bis 30 bezeichnen verschiedene Querschnitte der unter Betriebsdruck stehenden Hülle 9, und damit des Holms 2, von innen gegen aussen; 26 ist der Querschnitt des Holms 2 in der Symmetrieebene, die den Holm und den Längsträger 3 in Fig. 1 teilt. 30 ist der Querschnitt am äusseren Ende des Holms 2. Weiter dargestellt sind Hilfslinien 31 und 32, die an den Seiten des Holms 2 längs, von seiner in der Symmetrieebene gelegenen Mitte bis zum äusseren Ende des Holms 2 verlaufen.

  

[0041]    Schliesslich zeigt die Figur den Steg 20 mit seiner oberen Längskante 21, seiner unteren Längskante 36 und seinem äusseren Ende 37. Ersichtlich ist die gekrümmte Form des Stegs 20, der einerseits nach oben und nach hinten verläuft, und andererseits zusätzlich um seine Längsachse verdreht ist, so dass im Querschnitt 26 seine gegen hinten gerichtete Fläche 39 und im Querschnitt 28 seine gegen vorne gerichtete Fläche 40 erscheint.

  

[0042]    Vorliegend erstreckt sich das Druckglied 22 seitlich bis zum Knoten 42, an dem das Zugglied 23 angreift. Der den Knoten 42 nach aussen überragende Bereich des Holms 2 ist im Flugbetrieb weniger beansprucht und dient zusätzlich als Airbag gegen Stösse bei der Landung des Drachens 1. Aufgrund der erfindungsgemässen Konstruktion des Holms 2 kann dieser zwar die betriebsbedingte hohe Beanspruchung aufnehmen; die dafür ausreichende Dimensionierung des Druckglieds 22 reicht aber (gewollt, aufgrund des optimierten Leichtbaus) keineswegs aus, um harte Stösse bei der Landung unbeschadet zu überstehen. Wird solch ein Schutz nicht gewünscht, kann der Knoten 42 am Ende des pneumatischen Trägers, hier des Holms 2, angeordnet werden.

  

[0043]    Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass es nicht zwingend ist, das Druckglied 22 vollständig im Steg 20 anzuordnen. Je nach Krümmungsverlauf des Trägers kann dieses abschnittsweise auch etwas neben dessen Längskante 35, d.h. ausserhalb des Stegs 20 in der Hülle 9 verlaufen, wobei dann der Wandabschnitt zwischen dem Zugglied 23 und dem Steg 20 stabilisierend wirkt, d.h. Beanspruchung im Steg 20 auf das Druckglied 22 überträgt. Das Druckglied 22 ist dann der jeweiligen Längskante 35 des Stegs 20 immer noch betriebsfähig zugeordnet. Ebenso kann das Zugglied 23 abschnittsweise ausserhalb des Stegs 20, vorzugsweise in der druckbeaufschlagten Wand der Hüllle 9 neben der Längskante 36 (die der Längskante 35 gegenüberliegt), dieser betriebsfähig zugeordnet, verlaufen.

  

[0044]    Fig. 4 zeigt den Holm 2 von Fig. 1 mit dem Verlauf des Stegs 20, des Druckglieds 22 und des Zugglieds 23. Hier wird deutlich, dass das Zugglied 23 über einen grossen Längenabschnitt des Stegs 20 in diesem verläuft und erst kurz vor dem Querschnitt 26 in die Längskante 36 gelangt. Der Verlauf des Zugglieds hängt von der vorbestimmten Beanspruchung des Holms 2 ab und kann - gegebenenfalls durch Versuche - vom Fachmann optimiert werden.

  

[0045]    Bei einer noch weiteren Ausführungsform des pneumatischen Trägers können mehrere Stege vorgesehen werden, entweder neben einander verlaufend den Steg über seine Länge durchsetzend, oder abschnittsweise hintereinander, derart, dass der pneumatische Träger optimal auf den vorbestimmten Belastungsfall mit verschieden grossen Lastangriffen aus verschiedener Richtung abgestimmt ist. Nebeneinander her laufende Stege (mit dem jeweils zugeordneten Druck- und Zugglied) verleihen dem Steg z.B. am selben Ort Stabilität gegen Lastangriff aus verschiedener Richtung oder erlauben eine in diesem Abschnitt ungünstige Krümmung des einen Stegs (verursacht durch die Verhältnisse in einem anderen Abschnitt) durch eine günstigere Krümmung des anderen Stegs auszugleichen.

   Abschnittsweise hintereinander angeordnete Stege könne z.B. vorgesehen werden, wenn in einem geraden Abschnitt des Trägers nur in seiner Längsachse liegende Druckbelastung (oder überhaupt keine nennenswerte Belastung) auftritt.

  

[0046]    Natürlich können nicht nur der Holm 2, sondern alle pneumatischen Träger (gemäss der in Fig. 1gezeigten Ausführungsform der Längsträger 3 und die Hilfsträger 6) wie oben beschrieben ausgelegt werden. Insbesondere können pneumatische Träger, wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, zu einem Fachwerk zusammengefügt werden. Dann liegt nicht ein Fachwerk vor, das in einem pneumatischen Träger angeordnet ist und diesen stützt (so der eingangs beschriebene Stand der Technik), sondern ein aus pneumatischen Trägern gebildetes Fachwerk.

  

[0047]    Ein Fachwerkknoten in einem Fachwerk aus pneumatischen Trägern wird bevorzugt derart ausgebildet, dass ein Träger endseitig von einem in anderer Richtung verlaufenden, weiteren Träger teilweise durchdrungen wird, wie dies in Fig. 1 beispielhaft anhand der Hilfsträger 6 und dem diese endseitig durchdringenden Holm 2 dargestellt ist.

  

[0048]    Die Befestigung erfolgt bevorzugt durch Vernähen der an einander stossenden Hüllen der jeweiligen pneumatischen Träger. Das Druck- und das Zugglied des Trägers, der durchdrungen wird, kann dann mit dem an die Hülle des anderen Trägers anstossenden Ende an dieser geeignet festgelegt werden, z.B. durch Vernähung in einer an dieser Hülle angeordneten Tasche. Möglich ist auch, das Druckglied mit dem Druckglied des durchstossenden Trägers zu verbinden. Ein derartiges Fachwerk ist überraschend steif.

  

[0049]    Der erfindungsgemässe gekrümmte pneumatische Träger kann, wie in Zusammenhang mit Fig. 1näher beschrieben, nach einer vorbestimmten Belastung ausgelegt und in seiner Form, einschliesslich des Verlaufs des Stegs und des Druck- und Zugglieds, bestimmt werden. Über CAD kann dann die Abwicklung der Träger in die Ebene dargestellt werden, was ein Schnittmuster für die Hülle, d.h. den Körper des Trägers und den zugehörigen Steg ergibt. Wird dieses Schnittmuster für die Fertigung eines Trägers erstellt und zusammengenäht, ergibt sich unter Betriebsdruck die vorbestimmte Krümmung des mindestens einen gekrümmten Trägerabschnitts. Das etwas biegeelastische Druckglied folgt dabei dieser Krümmung, da auch bei geringem Betriebsdruck erhebliche, die Hülle und den Steg vorspannende Kräfte entstehen.

   Auch bei Verwendung eines vorgebogenen Druckglieds (das z.B. aus biegbarem Kohlefaserrohr gefertigt ist) kann dieses den durch den Betriebsdruck gegebenen vorspannenden Kräften nicht widerstehen und nimmt dann die vorbestimmte Lage ein. Da das Druckglied im Wesentlichen Druckkräfte, aber keine oder nur untergeordnete Biegemomente aufnehmen soll (es ist am Ort des Stegs gegen Knicken durch diesen und die vorgespannte Hülle geschützt) kann es entsprechend schwach dimensioniert werden, mit dem Vorteil, dass sein Gewicht das Gewicht des pneumatischen Trägers nur unwesentlich, aber dennoch seine Belastbarkeit wesentlich erhöht. Dasselbe gilt, wenn ein Zugglied wie oben beschrieben durch ein Druckglied ersetzt wird.

   Die Biegeelastizität des Druckglieds erlaubt eine Biegeelastizität des gekrümmten pneumatischen Trägers, sowie hier der tragenden Fläche 5 des Drachens 1, was für einen Flugkörper notwendig ist und auch für andere Anwendungen günstig oder notwendig sein kann.

  

[0050]    Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abwicklung zerlegt, so dass ein Schnittmuster aus mehreren Einzelteilen entsteht, die der Fachmann fertigungsgerecht so konzipiert, dass die Zusammenfügung in der Fertigung erleichtert ist.

  

[0051]    Bei der Zusammenfügung ergibt sich der Verlauf des Stegs im pneumatischen Träger einerseits durch sein Schnittmuster und andererseits durch den Verlauf der Verbindungsstellen mit den druckbeaufschlagten Wänden.

  

[0052]    Die Fig. 5a, 5b und 5czeigen das CAD - Schnittmuster der in Fig. 1 gezeigten, linken Hälfte des Drachens 1 bzw. dessen Holms 2. Fig. 5a zeigt schematisch die Lage der einzelnen Schnittmusterteile 40 bis 50 der Fig. 5b und 5c. Dargestellt ist ein Querschnitt 26, 27 (Fig. 3) mit den dort vernähten Schnittmusterteilen 40 bis 50, wobei eine Nahtstelle durch die kurzen, gestrichelten Linien angedeutet ist. Nur drei Schnittmusterteile, nämlich der Schnittmusterteil 45 für den Steg 20, und ein oben an diesen angenähter und nach vorne gerichteter Schnittmusterteil 46 sowie ein unten nach an diesen angenähter, nach hinten gerichteter Schnittmusterteil 40 verlaufen über die gesamt Länge des in Fig. 1 dargestellten Teils des Holms 2.

   Die anderen Schnittmusterteile 41,42 und 47,49 erstrecken sich von der Mitte des Holms 2 (d.h. von der Symmetriebene 24 aus) nach aussen, wobei dann jeweils ein weiterer Schnittmusterteil 43, 44 und 48, 50 anschliesst und sich bis zum äusseren Ende des Holms 2 erstreckt.

  

[0053]    Die doppelten oder dreifachen Linien der Schnittmusterteile 40 bis 50 zeigen die überlappenden Bereiche für die Nahtstellen an; die einfachen Linien die Orte, wo die Hilfsträger 6 bzw. der Längsträger 3 am Holm 2 anschliessen.

Claims (13)

1. Langgestreckter, gekrümmter pneumatischer Träger, mit einer aufblasbaren, im wesentlichen unelastischen Hülle, mit einem diese der Länge nach durchsetzenden, flexiblen Steg (20), der seinen Längskanten (35,36) entlang mit den druckbeaufschlagbaren Wänden der aufblasbaren Hülle verbunden ist, wobei ein langgestrecktes Druckglied (22) einer Längskante des Stegs (20) betriebsfähig zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger unter Betriebsdruck mindestens abschnittsweise über seine Länge vorbestimmt gekrümmt ausgebildet ist, wobei die Krümmung dieses mindestens Trägerabschnitts durch das Schnittmuster des Trägerkörpers und der Verlauf des Stegs (20) im Träger durch sein Schnittmuster und den Verlauf der Verbindungsstellen mit den druckbeaufschlagten Wänden erzeugt wird.

2. Pneumatischer Träger nach Anspruch 1, wobei der Steg (20) mindestens abschnittsweise gekrümmt ausgebildet ist, und die Krümmung vorzugsweise derjenigen des Trägers folgt.

3. Pneumatischer Träger nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Steg (20) ein Zugglied (23) oder ein weiteres Zug-/Druckglied angeordnet ist, das mit mindestens einem seiner Enden mit dem Druckglied (22) in einem Knoten (42) verbunden ist.

4. Pneumatischer Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Druckglied (22) ein Zugglied (23) betriebsfähig zugeordnet ist, das mindestens abschnittsweise ausserhalb des Stegs (20), vorzugsweise in der druckbeaufschlagten Wand der Hülle (9), neben der dem Druckglied (22) gegenüberliegenden Längskante des Stegs (20) verläuft.

5. Pneumatischer Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dem Druckglied (22) ein Zugglied (23) betriebsfähig zugeordnet ist und das Zugglied (23) eine Verstärkung der druckbeaufschlagten Wand, vorzugsweise eine Verstärkungsnaht, besonders bevorzugt einen auf einem Wandbereich angeordneten flächige Verstärkungsabschnitt aufweist.

6. Pneumatischer Träger nach Anspruch 1, wobei das Druckglied (22) mit der Längskante (35) des Stegs (20) verbunden ist.

7. Pneumatischer Träger nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei der Steg (20) den Träger im Wesentlichen auf seiner ganzen Länge durchsetzt.

8. Träger nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei sich dieser über seine Länge verjüngt.

9. Fachwerk aus Trägern nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Fachwerk aus Trägern nach Anspruch 9, wobei in einem Fachwerkknoten ein Träger endseitig von einem in anderer Richtung verlaufenden, weiteren Träger teilweise durchdrungen wird, und wobei das Druckglied (22) und das diesem zugeordnete Zugglied (23) oder Zug-/Druckglied am weiteren Träger unabhängig voneinander festgelegt sind.

11. Fachwerk nach Anspruch 10, wobei das Druckglied (22) und/oder das Zugglied (23) an der druckbeaufschlagten Wand des anderen Trägers festgelegt ist, vorzugsweise in einer an der Wand des anderen Trägers angeordneten Tasche.

12. Flugkörper mit einem Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder mit einem Fachwerk nach einem der Ansprüche 10 bis 11.

13. Verfahren zur Herstellung eines pneumatischen Trägers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund einer vorbestimmten Beanspruchung des Trägers dessen geometrische Form einschliesslich seiner Krümmung, der Verlauf des Stegs (20) und die Anordnung der vorgesehenen Druck- und Zugglieder, und dann die Abwicklung der Wände sowie des Stegs (20) bestimmt werden, und schliesslich in der Abwicklung ein Schnittmuster bestimmt wird, das nach dem Zusammenfügen den vorbestimmt gekrümmten Träger mit dem vorbestimmt darin verlaufenden Steg (20) erzeugt.