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Die Erfindung betrifft ein Flügel-Überdachungssystem als bewegliches Sonnen-/Regenschutzsystem, welches aus zueinander beweglich montierten Stäben und aus Membranhäuten besteht und bei Krafteinwirkung auf den Hauptmast entlang seiner Bohrung eine eigenspezifische Bewegungsabfolge in seiner Gesamtheit auslöst.
Es handelt sich also um eine Erfindung auf dem Gebiet Bauingenieurwesen/Architektur.
Der bisherige Stand der Technik ermöglicht viele klapp-/falt-/schwenk-/gleitbare Sonnen-und Regenschutzobjekte. Die erfinderische Besonderheit des vorliegenden Flügel-Überdachungs- sytems besteht in der Art und Weise der Klappbarkeit (Ursache und Wirkung) und deren Automatismus Der Schliess-und öffnungsmechanismus von Flügelstäben wird mittels zweier Stützstäbe gesteuert, die ihrerseits eine kinematisch selbstauslösende Schwenkung zu dieser Funktion erfahren und zwei weitere Stützstäbe als zusätzliches Trägergerüst für die Membran mitführen. Das System bietet darüberhinaus eine modulare Anordnungsmöglichkeit für einen weiträumigen Sonnen-und Regenschutz und ist bei Bedarf offenbar, wobei sich bei stufenloser Beweglichkeit eine Vielfalt an Stellungsmöglichkeiten ergeben (Semiotik Flügelschlag).
Im zusammengeklappten Zustand schützt diese Funktion das System vor Windangriffen, besonders nach Einfahren der Membran (Schutzhaut) in die vorgesehenen Hohistäbe.
Die Erfindung soll nunmehr anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Fig. 1 zeigt mehrere, modular angeordnete, erfindungsgemässe Flügel-Überdachungssysteme in verschiedenen Ansichten mit und ohne Membran. Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Flügelüberdachungssystems. Fig. 3 zeigt im Detail die verschiedenen in Fig. 2 angedeuteten Gelenke. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Antrieb des Hauptmastes. Fig. 5 zeigt schematisch den Bewegungsablauf des Flügelüberdachungssystems in einer Seitenansicht. Fig. 6 zeigt den schematischen Bewegungsablauf in einer Rückansicht mit leicht erhöhten Perspektive.
In Fig. 1 ist das Flügel-Überdachungssystem mit und ohne Membran in einer (a) Frontalansicht (b) Aufsicht (c) Perspektive gezeigt. Figur 1 zeigt die Möglichkeit einer Anordnung der einzelnen Systeme, bzw. den Stand der stufenlosen Beweglichkeit Im Moment der vollen Ausbreitung der Flügelfläche und die damit einhergehende gegenseitige Berührung mit der gänzlichen Schliessung der Gesamtfläche aller Einheiten.
In der perspektivische Ansicht des Flügel-Überdachungssystems gemäss Fig. 2 erkennt man zwölf Einzelstäbe sowie acht unterschiedliche Gelenke bel insgesamt vierzehn Verbindungsstellen.
Dabei bezeichnet a einen Fahrmast b einen Stützmast c sechs Flügelrohre (drei je Systemseite) d sechs Stützrohre (drei je Systemseite)
1, 3, 7 Gelenke in einfacher und
2,4, 5,6, 8 Gelenke in zweifacher Ausführung je System
In Fig. 3 sind im Detail die Gelenke der Vorrichtung dargestellt.
Die acht Gelenktypen sind sog. Kardan- oder Kreuzgelenke verbunden mit einer Drehscheibe für eine ausreichende Beweglichkeit in die vorgegebenen Richtungswinkel (Gelenke 2-6 und 8) und einem Gleitlager (Gelenke 2 und 6) ; oder sie bestehen aus einer Bolzenlagerung (Gelenke 1 und 7). Das Bezugszeichen 9 zeigt den Schnitt durch zwei Flügelrohre zweier benachbarter Systeme in o. g. Schliessposition der Überdachungsflächen, mit Membran und Halterung, Regenablaufrinne und ausgleichendem Kautschuk-Stossdämpfer (auch Wasserablaufdichtung).
Der Antrieb besteht entweder wie im vorliegenden, in Fig. 4 gezeigten Fall aus Motor, axialem Kegellager, und Trapezspindel in einem Gehäuse, hier ein Rohr über das wiederum der Fahrmast als Hüllrohr durch Drehung der Spindel vertikal geführt wird und sich seinerseits in einem Hüllrohr als Schutzgewände gegen das Erdreich bewegt. Oder andererseits, um eine tiefere Bohrung in das Erdreich zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, mittels Hydraulik oder Pneumatik den Weg der Krafteinwirkung mit einen doppeltwirkenden Teleskopzylinder aufzunehmen.
Fig. 5 zeigt in einer seitlichen Ansicht schematisch die Bewegungsabfolge in acht Schritten.
Die Stellungen 1 und 8 entsprechen In Reihenfolge den Stellungen 4 und 1 aus Fig. 6. Es ist
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dies der Zustand kurz vor der maximal zusammengeklappten Form des Systems in den zwei möglichen Varianten. Stellungen 4 und 5 entsprechen den Stellungen 3 und 2 aus Fig. 6. Dies ist der Zustand der maximal aufgeklappten Form in zwei Varianten. Dabei entspricht Stellung 5 aus Fig. 5 und Stellung 2 aus Fig. 6 dem Zustand der Darstellung in Fig. 1.
Der Öffen- und Schliessvorgang lässt sich wie folgt beschreiben :
Der Fahrmast a (Fig. 2) ist höhenverstellbar und der einzige direkt aktivierte Stab, der in Abfolge simultan alle restlichen elf Stäbe und die vierzehn Gelenke indirekt in Bewegung versetzt. Seine maximale Ausfuhrhöhe führt zu Stellung 1 bzw. 4 (Fig. 6). Seine minimale Ausfuhrhöhe führt zu Stellung 8 bzw. 1 (Fig. 6) w. o. beschrieben. Er wird wie unter Fig. 4 erläutert betätigt und überträgt seine Kraft zuerst in das Gelenk 7B (Fig. 2) auf zwei direkt befestigte Flügelrohre. Diese sind ausserdem an einem zweiten Punkt über das gleiche Gelenk 7A an dem Stützmast b befestigt, der wiederum am Fusspunkt in einem Gelenk 1 gelagert ist.
Dessen Funktion besteht darin, das dritte Paar der Flügelrohre ebenfalls zu lagern (über Gelenk 3), jedoch an einem tiefer versetzten Punkt, d. h. die Flügelflächen verlaufen nicht in einer Ebene, sondern als hyperbolische Flächen zufolge der windschiefen Anordnung der Rohre. Diese gibt dem System die Fähigkeit der spezifischen Agilität und klappbaren Einheit. Während die am Fahr- und Stützmast direkt gelagerten Flügelrohre die restlichen vier über die Gelenke 8 und 5 antreiben, werden diese durch die Stützrohre d mit den Gelenken 4 gehalten und gleichzeitig durch einen selbsttätigen Mechanismus (Kinematik) in die geöffnete oder geschlossene Form geklappt.
Dabei bleiben die Gelenke 2 an der Gleithülse für den Fahrmast fix am Boden plaziert, die Gelenke 4 fixiert, und die Gelenke 6 an den Gleithülsen zu zwei Flügelrohre im fixen Abstand zu den Gelenken 4 plaziert. Beschriebene Gelenke sind mit gleicher Nummerierung in Fig. 3 ersichtlich.
Fig. 6 zeigt schematisch in einer Rückansicht mit leicht erhöhter Perspektive die vier Grundstellungen des Flügelüberdachungssystems.
Das Flügel-Überdachungssystem als frei stehende Sonnen- und Regenschutzvorrichtung ist in zwei Richtungen zusammenklappbar, wobei die dazwischenliegende Offnungspositionen die Schutzfunktion erfüllen. Die Beweglichkeit wird von mindestens zehn Stäben und zwölf Gelenken ausgeführt, wobei lediglich die Betätigung des Hauptstabes in Vertikairichtung die zusammenhängenden restlichen Stäbe bewegt und einen charakteristischen Flügelschlag-Mechanismus auslöst.
Während die Stellunge 1 und 4 die Zustände kurz vor den zwei möglichen geschlossenen Klappstellungen darstellen, indem der Hauptmast auf maximale oder minimale Länge fährt, zeigen die Stellungen 2 und 3 die weitestgeöffneten Stellungen in wahlweise zwei Varianten (entspricht Stellungen 5 und 4 in Fig. 5). Ermöglicht wird diese Agilität bei Betrachtung einer Systemhälfte durch die Anordnung der flügelflachetragenden Stäbe zu einem windschiefen Viereck mit voneinander versetzten Ansatzpunkten, und von einem Stützstab, der den Flügel durch kinematischen Einfluss in die stufenlose Palette der Stellungsmöglichkeiten führt.
Die befestigte Membran muss entweder eine besonders hohe Bruchdehnungszahl aufweisen oder gegen eine Überspannung ihrer Fläche rechtzeitig in die Flügelrohre eingezogen werden.
Letztgenannter Mechanismus ist bei grösseren Windstärken zum Schutz der Konstruktion vorzusehen.
Alternativen :
Im Falle einer Umkehrung der Gelenke 4 und 6 (Fig. 2) dahingehend, dass Gelenk 4 an einer Gleithülse und Gelenk 6 ohne Gleitlager fixiert sind, funktioniert die Klappbarkeit ebenso. Die Anzahl der Stäbe lässt sich unter Wegfall der zwei oberen Stützrohre einschliesslich Gelenke 6 und teilweise 4 minimieren, und zwar ohne Einschränkung der Funktionsfähigkeit. Damit werden auch die zwei kleineren Membrannebenhäute hinfällig. Die Fixierung der Hauptmembrane an das Funktionsgrundgerüst kann demzufolge entlang der Flügelrohre weitergeführt werden und von deren äusserstem Punkt ab frei verlaufend erst wieder im Bereich des Gelenks (5) befestigt werden. Der Einzug der Membrane bei grösseren Windstärken kann in wahlweise zwei verschiedenen Flügelrohren pro Systemseite erfolgen.
Die Längen der einzelnen Rohre sind in Grenzen variabel. Vorzugsweise sind die Längen so abgestimmt, dass die Flügelrohre in waagrechter, bzw. rechtwinkeliger Position zum benachbarten System stehen, wenn sie im Falle der maximal aufgeklappten Stellung eine kraftschlüssige Verbindung eingehen sollen. Die Regenwasserabführung verläuft in dieser Stellung in Richtung Stützmast b und in diesem hinab. Die flächenvergrössemde Wirkung auf die Membran versus Stellung 1
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(Fig. 5) erfordert eine sehr hohe Bruchdehnungszahl (Dehnbarkeit) bei gleichzeitiger Wasserundurchlässigkeit. Beide Eigenschaften der Membrane zugleich stellen einen Innovationsbedarf dar.
Bisherige Membrane wären überbeansprucht, und sind daher trotz optimaler Flächenabwicklung bei Stellungswechsel vorzeitig einzuziehen.
Die vorgelegte Konstruktion wurde in Form eines Modells erprobt, der TU Wien vorgestellt und als voll funktionsfähig bewertet, wie auch die Umsetzbarkeit in die Praxis bestätigt.
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The invention relates to a wing roofing system as a movable sun / rain protection system, which consists of rods and membrane skins which are mounted so as to be movable with respect to one another and which, when force is exerted on the main mast along its bore, triggers a specific sequence of movements in its entirety.
It is therefore an invention in the field of civil engineering / architecture.
The current state of the art enables many folding / folding / swiveling / sliding sun and rain protection objects. The inventive peculiarity of the present wing roofing system consists in the manner in which it can be folded (cause and effect) and its automatism. The closing and opening mechanism of wing bars is controlled by means of two supporting bars, which in turn experience and kinematically self-triggering pivoting to this function carry two additional support rods as an additional support structure for the membrane. The system also offers a modular arrangement option for extensive sun and rain protection and is evident when required, whereby a variety of positional options result with infinitely variable mobility (semiotic wing beat).
When folded, this function protects the system from wind attacks, especially after the membrane (protective skin) has been inserted into the intended hollow rods.
The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows several, modularly arranged wing roofing systems according to the invention in different views with and without a membrane. 2 shows a perspective view of the wing covering system. FIG. 3 shows in detail the various joints indicated in FIG. 2. Fig. 4 shows an embodiment for driving the main mast. 5 schematically shows the movement sequence of the wing roofing system in a side view. Fig. 6 shows the schematic movement in a rear view with a slightly elevated perspective.
In Fig. 1 the wing roofing system with and without membrane is shown in a (a) frontal view (b) top view (c) perspective. Figure 1 shows the possibility of an arrangement of the individual systems, or the level of infinitely variable mobility at the moment of full expansion of the wing area and the associated mutual contact with the complete closure of the total area of all units.
In the perspective view of the wing roofing system according to FIG. 2, one can see twelve individual bars and eight different joints bel a total of fourteen connection points.
A denotes a mast b a support mast c six wing tubes (three on each system side) d six support tubes (three on each system side)
1, 3, 7 joints in simple and
2.4, 5.6, 8 joints in two versions per system
In Fig. 3, the joints of the device are shown in detail.
The eight joint types are so-called cardan or universal joints connected with a turntable for sufficient mobility in the given directional angles (joints 2-6 and 8) and a plain bearing (joints 2 and 6); or they consist of a pin bearing (joints 1 and 7). The reference numeral 9 shows the section through two wing tubes of two adjacent systems in the above. Closing position of the roofing areas, with membrane and holder, rain gutter and compensating rubber shock absorber (also water drainage seal).
The drive either consists of the motor, axial tapered bearing, and trapezoidal spindle in a housing, as in the present case shown in FIG. 4, here a tube over which the mast in turn is guided vertically as a cladding tube by rotating the spindle and in turn in a cladding tube as Protective guards moved against the ground. Or, on the other hand, in order to avoid a deeper drilling into the ground, there is the option of using hydraulic or pneumatic means to take up the path of the force with a double-acting telescopic cylinder.
5 schematically shows the movement sequence in eight steps in a side view.
Positions 1 and 8 correspond in order to positions 4 and 1 from Fig. 6. It is
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this is the state just before the maximum collapsed form of the system in the two possible variants. Positions 4 and 5 correspond to positions 3 and 2 from FIG. 6. This is the state of the maximally opened form in two variants. Position 5 from FIG. 5 and position 2 from FIG. 6 correspond to the state of the illustration in FIG. 1.
The opening and closing process can be described as follows:
The mast a (Fig. 2) is adjustable in height and the only directly activated rod which, in succession, indirectly sets all the remaining eleven rods and the fourteen joints in motion. Its maximum export height leads to positions 1 and 4 (Fig. 6). Its minimum export height leads to position 8 or 1 (Fig. 6) w. described above. It is operated as explained in FIG. 4 and first transmits its force into the joint 7B (FIG. 2) to two directly attached wing tubes. These are also attached to the support mast b at a second point via the same joint 7A, which in turn is mounted in a joint 1 at the base point.
Its function is to also support the third pair of wing tubes (via joint 3), but at a lower point, i.e. H. the wing surfaces do not run in one plane, but as hyperbolic surfaces due to the skewed arrangement of the tubes. This gives the system the ability of specific agility and foldable unity. While the wing tubes mounted directly on the travel and support mast drive the remaining four via the joints 8 and 5, these are held by the support tubes d with the joints 4 and at the same time are folded into the open or closed shape by an automatic mechanism (kinematics).
The joints 2 remain firmly placed on the sliding sleeve for the mast on the ground, the joints 4 fixed, and the joints 6 placed on the sliding sleeves to two wing tubes at a fixed distance from the joints 4. Joints described can be seen with the same numbering in Fig. 3.
Fig. 6 shows schematically in a rear view with a slightly elevated perspective the four basic positions of the wing roofing system.
The wing roof system as a free-standing sun and rain protection device can be folded in two directions, with the opening positions in between fulfilling the protective function. The mobility is carried out by at least ten rods and twelve joints, only the actuation of the main rod in the vertical direction moves the connected remaining rods and triggers a characteristic wing flap mechanism.
While positions 1 and 4 represent the conditions just before the two possible closed folding positions by moving the main mast to the maximum or minimum length, positions 2 and 3 show the most open positions in either two variants (corresponds to positions 5 and 4 in Fig. 5 ). When looking at one half of the system, this agility is made possible by the arrangement of the wing-bearing bars to form a skewed square with offset starting points, and by a support bar that guides the wing through kinematic influence into the stepless range of possible positions.
The attached membrane must either have a particularly high elongation at break or be drawn into the wing tubes in good time to prevent its surface from overstretching.
The latter mechanism must be provided to protect the construction in the case of higher wind speeds.
Alternatives:
In the event of a reversal of the joints 4 and 6 (FIG. 2) in that the joint 4 is fixed to a sliding sleeve and the joint 6 without a plain bearing, the foldability also works. The number of rods can be minimized by eliminating the two upper support tubes, including joints 6 and partially 4, without restricting the functionality. This means that the two smaller membrane membranes also become obsolete. The main membrane can therefore be fixed to the basic functional framework along the wing tubes and, from their extreme point, can only be fastened again in the region of the joint (5), freely running. The membrane can be drawn in at higher wind speeds in either two different wing tubes per system side.
The lengths of the individual pipes are variable within limits. The lengths are preferably matched such that the wing tubes are in a horizontal or right-angled position with respect to the adjacent system if they are to make a force-fit connection in the maximum opened position. In this position, the rainwater drainage runs in the direction of the support mast b and down in it. The area-increasing effect on the membrane versus position 1
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(Fig. 5) requires a very high elongation at break (extensibility) with simultaneous water impermeability. Both properties of the membrane represent a need for innovation.
Previous membranes would be overstressed and should therefore be moved in prematurely in spite of optimal surface handling when changing positions.
The submitted design was tested in the form of a model, presented to the Vienna University of Technology and rated as fully functional, as was the feasibility in practice.