Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kugelförmig gestaltete Häuser gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Häuser oder Schutzbauten, die angenähert die Form von Kugeln oder Kugelteilen haben, sind in der Form bekannt, dass die Hülle aus ebenen Plattenabschnitten zusammengesetzt wird, die meist rechteckig oder dreieckig sind. Zur Annäherung an die Kugelform wird eine relativ grosse Zahl derartiger Platten benötigt, die von einem aufwendigen Stützgerüst gehalten werden. Durch die vielen Verbindungsstellen ist auch ein hoher Aufwand erforderlich, um eine dichte Konstruktion zu gewährleisten, wodurch die Gesamtkonstruktion verteuert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kugelhaus mit einfacherer Konstruktion anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit dem Kugelhaus gemäss Anspruch 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausbildungen des Hauses an.
Ein essentielles Problem bei der Konstruktion eines Hauses in Kugelform besteht darin, eben die Kugelform nachzubilden. Dieses wird gemäss der Erfindung durch die Verwendung gebogener Glasscheiben, bevorzugt in der Form isolierter Doppel- oder Mehrfachscheiben, in Verbindung mit einem Traggerüst gelöst, dessen Einzelelemente mit Polkappen, Längengradträger, oder kurz Längenträger, und Breitengradträger, oder kurz Breitenträger, bezeichnet werden können. Die Polkappen verbinden sich an gegenüberliegenden Punkten der Kugelform, bevorzugt am höchsten und am tiefsten Punkt. In den Polkappen beginnen und enden die Längenträger, die analog den Längengraden die Oberfläche der Kugelhülle durchziehen, und sind auch in den Polkappen fixiert. Quer zu den Längenträgern verlaufen die Breitenträger, analog den Breitengraden, und geben jeweils die Position eines Bodens im Kugelhaus vor.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Breitenträger als Trägerstücke ausgebildet, die zwischen jeweils zwei Längenträgern angebracht sind. Breiten- wie Längenträger können hohl sein, wobei es wegen den von Pol zu Pol durchlaufenden Längenträgern möglich ist, eine direkte Verbindung für Belüftungszwecke von einem Pol zum anderen Pol über die Längenträger vorzusehen.
Die freien Felder zwischen den Trägern sind durch gebogene Glasscheiben geschlossen. Obwohl es heute möglich ist, vollständig der Kugelform angepasste (Isolier-)Scheiben herzustellen, ist es aus Stabilitätsgründen angebracht, nur eine Krümmung parallel zu den Längenträgern vorzusehen, längs denen die Scheiben auch jeweils ihre grösste Ausdehnung haben. In einem Schnitt parallel zu einem Breitengrad ist das Kugelhaus also ein Vieleck, entsprechend bilden auch die Breitenträger jeweils ein Vieleck.
In einer besonderen Ausbildung des Hauses wird es drehbar auf seinem Fundament gelagert, indem zwischen Fundament und Haus ein Lager ausgebildet wird, das diese Drehbewegung erlaubt. Zur Steuerung der Bewegung dient ein Antrieb, der an einem Seil, Zahnkranz o.ä., die am Fundament festgemacht sind, eingreift und damit die Drehbewegung steuert, sowie eine Arretierung, die im Ruhezustand, d.h. bei nicht aktiviertem Antrieb, eine ungewollte Drehbewegung verhindert. Da das Lager bevorzugt so ausgebildet ist, dass es nur die Druckkräfte aufnimmt, die vom Gewicht des Hauses herrühren, sowie eine seitliche Verschiebung des Hauses verhindert, wird noch eine Sicherung vorgesehen, die ein Kippen des Hauses, z.B. bei Sturm, verhindert.
Die Erfindung soll weiter an einem Ausführungsbeispiel unter Bezug auf Figuren erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht (rechter Teil) und Teilausschnitte (linker Teil) des erfindungsgemässen Hauses gemäss Schnittlinien IIa bis IId in Fig. 2,
Fig. 2 zeigt eine Ansicht von oben sowie Schnitte in verschiedenen Höhen gemäss Schnittlinien Ia bis Ib in Fig. 1,
Fig. 3 zeigt einen Detailausschnitt durch eine Verbindungsstelle zwischen Längengrad- und Breitengradträger,
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Fassung der Glaselemente an den Polkappen,
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Halterung der Glaselemente an Längen- und Breitengradträgern,
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch einen Breitenträger während des Aufbaus des Hauses,
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch das Drehlager des Hauses, und
Fig.
8 zeigt eine Teilansicht von oben auf das geöffnete Drehlager.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Stützgerüst des Hauses 1 aus zwölf gebogenen Längengradträgern 3, im weiteren Längenträger genannt, zwei Böden/Decken 5, an deren Rand sich die Breitenträger 7, 8 befinden, die jeweils stückweise von Längenträger zu Längenträger laufen. Die Längenträger 3 beginnen am unteren Pol 9, dem "Südpol", und verlaufen durchgehend zum oberen Pol 10, dem "Nordpol". An den Polen 9, 10 befindet sich eine polygonale, ringförmige Struktur, die Rosette 11, an deren Aussenflächen die Längenträger 3 anstossen. Zwischen jeweils zwei Längenträgern 3 befindet sich ein Keil 13, der mittels den Zugstangen 14 mit zugehörigen Muttern auf eine Kante der Aussenfläche der jeweiligen Rosette 11 hin angezogen wird. Bevorzugt wird noch eine Verleimung zwischen den Keilen 13 und den Enden der Längenträger 3 vorgesehen.
Das Haus ruht mit seinem Südpol 9 im Fundament 16. Zur Befestigung ist im Inneren des Hauses 1 eine umlaufende Rahmenkonstruktion 18 vorhanden, die wiederum mittels im Fundament verankerten Zugstangen 19 das Haus 1 auf dem Fundament 16 festhält.
Die Konstruktion der Decken 5 besteht aus Trägern 21, die jeweils in Höhe der Breitenträger 7 an den Längenträgern 3 angesetzt sind und horizontal zur Mittelachse der Kugel hin verlaufen, wo sie von einer Bodenrosette 23 gebündelt werden. Die Dekkenrosette 23 entspricht in ihrer Konstruktion den Rosetten 11 an den Polen, insbesondere werden auch hier wieder Keile und Zugstangen verwendet, um die Träger 21 auf der Aussenfläche der jeweiligen Deckenrosette 23 zu fixieren. Ober- bzw. Unterseite dieser Deckenkonstruktion können durch die üblichen Abdeckungen zur Ausbildung eines Bodens bzw. einer Decke versehen werden.
Als Material für die Elemente der Stützkonstruktion, also insbesondere die Träger 3, 7, 8, 21, Rosetten 11, 23, Keile 13 und die Halterungskonstruktion 18 am Südpol kommt Metall in Frage. Im Rahmen der Erfindung wird jedoch als bevorzugtes Material Holz verwendet, was in der weiteren Beschreibung des Ausführungsbeispiels, sofern nichts anderes angegeben wird, angenommen wird.
Die Längenträger 3 bestehen je aus vier im Bogen gesägten Brettern oder Leisten 25, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen jeweils zwei Brettern 25 befinden sich je zwei ebenfalls bogenförmig zugeschnittene Vierkanthölzer oder Balken 27, die mit den Brettern 25 verleimt sind (Fig. 3). Die Längenträger 3 können also als eine Kastenkonstruktion aufgefasst werden, in der drei von Ende zu Ende ver laufende Kanäle ausgebildet sind. Abgesehen von der Erleichterung der Längsträger durch diese Hohlkonstruktion können die gebildeten Kanäle für Be- und Entlüftungszwecke verwendet werden.
Der Mittelkanal 29 wird zur Rückführung der verbrauchten Raumluft vom Nordpol 10 zur Heizungs- und/oder Klimaanlage 33 benutzt, die sich im Keller am Südpol 9 des Hauses 1 befindet. Für den Luftein- und Austritt werden dazu \ffnungen 34 nahe dem Nordpol 10 und dem Südpol 9 ausgebildet. Die \ffnungen 34 am Nordpol 10 werden bevorzugt mit Luftleitvorrichtungen versehen, die allgemein bekannt und in den Figuren nicht dargestellt sind. Sie dienen dazu, starke unangenehme Luftströmungen im Haus zu vermeiden.
Die \ffnungen 34 nahe des Südpols 9 werden mit der Heizungs- oder Klimaanlage 33 über Leitungen verbunden, wie auch die entsprechenden \ffnungen 35 und 36 der beiden äusseren Kanäle 30 und 31, die die Zuluft führen, wie noch weiter erläutert werden wird.
Wie Fig. 2 und 3 zeigen, sind auch die Deckenträger 21 analog den Längenträgern 3 als dreikammrige Kastenkonstruktion ausgeführt, wobei die drei Kammern oder Leitungen in den Deckenträgern 21 auf einfache Weise, wenn nötig, mit den entsprechenden Leitungen 29, 30 und 31 der Längenträger verbunden werden können. Im vorliegenden Beispiel weisen die Deckenträger 21 Abluftöffnungen 38 auf, die nicht nur wie gezeigt nahe der Dekkenrosette 23, sondern frei über die Länge der Träger 21 verteilt vorhanden sein können, wodurch Abluft auch über die einzelnen Decken abgezogen werden kann.
Die Zuluft wird über die äusseren Kanäle 30 und 31 der Längenträger 3 und entsprechend der Dekkenträger 21 zugeführt. Da die Zuluft, insbesondere zu Heizungszwecken, auch nahe der Aussenhaut einströmen sollte, sind auch die Breitenträger 7 als allerdings einkammrige Kastenkonstruktion ausgeführt. Dabei stehen die Breitenträger 7 der einen (z.B. unteren) Decke 5 nur mit z.B. den rechten Kanälen 31 der Längenträger in Verbindung, und die Breitenträger 8 der anderen (z.B. oberen) Decke 5 entsprechend mit den linken Kanälen 30 der Längenträger, wie es in Fig. 3 mit der Ausnehmung 40 für die Verbindung des Innenraums des Trägers 8 des oberen Bodens mit der entsprechenden Leitung 31 des Längenträgers 3 gezeigt wird.
Die Aussenhaut des Hauses 1 wird im Kellerbereich, d.h. vom Südpol 9 bis zur unteren Decke 5 mit undurchsichtigen, erfindungsgemäss gebogenen Abdeckplatten 43 realisiert, da es sich hier um den Kellerbereich handelt. Es bieten sich hierfür Metall- oder Holzplatten an, aber auch z.B. verspiegelte Glasscheiben sind denkbar. Die Aussenhaut oberhalb des unteren Bodens 5 wird mit gebogenen Glasscheiben 45 bzw. 46 hergestellt. Die Rosette 11 am Nordpol 10 wird mit einer Metallkappe 48 abgedeckt, die auch die gebogenen Glasscheiben 46 überlappt.
Die Halterung der oberen Glasscheiben 46 an der Rosette 11 zeigt Figur 4. Die Stossflächen der Rosette 11 mit den Glasscheiben 46 tragen doppelt gewinkelte Abdeckbleche 51. Die Glasscheiben 46 sind umlaufend mit einer Winkelleiste 52 eingefasst, die etwas über die später die Aussenseite darstellende Glasseite vorsteht. Die Glasscheiben werden unter die vorstehende Leiste 55 des Abdeckblechs 51 geschoben und der verbleibende Spalt 57 mit einer elastischen Dichtmasse, z.B. Silikondichtmasse, gefüllt, die bevorzugt die gleiche ist wie die Dichtmasse 54, die beim Einlegen der Scheibe 46 in die Einfassung 52 verwendet wurde.
Fig. 5 zeigt die Befestigung der Glasscheiben 46 und 45, die im Bereich zwischen den beiden Dekken angeordnet sind an einem Längenträger 3. Mittig und in Längsrichtung des Län genträgers 3 wird ein längs geknicktes U-Profil 60 mit nach aussen abstehenden Schenkeln 61 angebracht, im Beispiel durch Aufnageln einer sich ebenfalls längs der Längenträger 3 erstreckenden Abdeckleiste 62. Diese Abdeckleiste 62 liegt auf den Schenkeln 61 auf und wird mit Nägeln 64 durch das U-Profil 60 hindurch am Längenträger 3 befestigt. Der Hohlraum zwischen der Abdeckleiste 32 und dem U-Profil 60 wird mit einem Isoliermaterial 66 gefüllt. Die Glasscheiben 46 und 45 werden im Raum zwischen den Schenkeln 61 und dem Längenträger 3 über das Randeinfassungsblech 52 der Scheiben geklemmt. Der verbleibende Spalt 68 wird wiederum mit elastischer Dichtmasse 54 gefüllt.
Zwischen dem Abdeckblech 51 bzw. dem Profil 60 und den Randeinfassungen 52 der Glasscheiben 46, 45 verbleibt noch ein Dehnungsspalt 69, der dem Ausgleich thermischer Ausdehnungen dient. Zur Erleichterung dieser Ausdehnungsbewegungen kann die Haftung zwischen den Dichtmassen im Spalt 68 bzw. 57 und dem Profil 60 bzw. dem Abdeckblech 51 reduziert oder verhindert werden, indem z.B. vor dem Füllen des Spalts 57 und 68 das Abdeckblech 51 bzw. das Profil 60 mit einer Antihaftschicht versehen wird.
Die undurchsichtigen Platten 43 des Kellers werden auf analoge Art und Weise gehalten. Anstatt der relativ aufwendigen Einfassung mit Silikondichtmasse können diese Platten auch direkt zwischen die Schenkel 61 und die Längenträger 3 geklemmt werden.
Statt der Winkelform können auch runde oder gerade Formen gewählt werden in Abhängigkeit von der Form der zu klemmenden Platten.
Bei der Konstruktion der Aussenhülle des Hauses 1 sind noch Variationen möglich. Türen oder Fenster können durch Ersetzen einer Glasscheibe durch eine zurückgesetzte Wand 70 re alisiert werden, in die eine übliche Tür 71 oder ein normales Fenster 72 eingesetzt werden kann. Je nach Geschmack der Eigentümer kann ein umlaufendes Geländer 74 oder eine Brüstung 76 vorgesehen werden. Die Brüstung 76 kann einen Teil einer Glasscheibe 46 oder 45 als undurchsichtige Abdeckung ersetzen. Vorteilhaft können auch Innenwandschränke 78 eingebaut werden, die sich zwischen den beiden Decken 5 erstrecken. Sie bewirken zugleich eine Stabilisierung der Decken gegeneinander. Zur weiteren Stabilisierung der Decken kann auch eine Mittelsäule vorgesehen werden, die sich vom Südpol 9 bis zur oberen Decke 5 erstreckt.
Schliesslich soll noch das schwenkbare Sonnensegel 80 erwähnt werden, mit dem es möglich ist, automatisch oder manuell in Abhängigkeit vom Sonnenstand einen Schutz gegen übermässige Sonneneinstrahlung zu bewirken.
Die Verwendung von Holz für die tragenden Elemente, insbesondere bevorzugt Lärchenholz, das selbstimprägnierend ist, ist unter anderem deswegen möglich, weil auch die gebogenen Teile, insbesondere die Längenträger, in der richtigen Form gesägt werden und ein Biegen in die gewünschte Form vermieden wird. Dadurch sind diese Teile gegenüber Temperatur und Feuchtigkeitsschwankungen relativ resistent. Die Verwendung der Tragelemente, d.h. der Längenträger und der Breitenträger, als Teil der Klima- und Heizungsanlage bewirkt auch, dass diese Elemente in gewissem Umfang thermostatisiert und Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen in der Umgebung weniger stark ausgesetzt sind.
Der Aufbau des Hauses, d.h. des kugelförmigen Teils, kann bevorzugt auf folgende Art geschehen: Die Kugelhülle wird in drei Teilen vorgefertigt, die dadurch erhalten werden, dass man sich vorstellt, die Kugel in den Mittelflächen der beiden Decken durchzutrennen. Man erhält so das obere Kuppelsegment, ein unteres Kuppelsegment und eine Kugelschicht. Diese drei Teile können separat zusammengesetzt und mittels eines Krans aufeinandergesetzt werden, wonach sich das fertige Kugelhaus ergibt. Während des Anhebens durch den Kran kann es erforderlich sein, dass die Einzelteile zur Erhöhung der Stabilität ein zusätzliches Stützgerüst erhalten. Dies ist insbesondere für das obere Kugelsegment zu empfehlen.
Zum lagerichtigen Aufeinandersetzen der drei Teile werden die Trennstellen der Deckenträger 21 bevorzugt V-förmig bzw. komplementär dazu als V-Nut ausgeführt, womit eine Selbstjustierung bewirkt werden kann. Fig. 6 veranschaulicht dies am Beispiel eines Breitenträgers 7, 8, der in eine obere 182 und eine untere 183 Hälfte längs durchgeschnitten ist, wobei die Stossflächen 184 bzw. 185 komplementär V-förmig sind. Die mehrkammerigen Deckenträger 21 sind entsprechend zugeschnitten. Die Trennstellen werden durch die Verbindungsstellen der Träger 3, 7 bzw. 8, 21 prinzipiell gemäss Fig. 3 gelegt.
Zusätzlich können noch andere Zentrierungsvorrichtungen, wie z.B. Stifte vorgesehen werden. Zum endgültigen Verbinden der Teile können Verschraubungen, Verleimungen usw. wie allgemein bekannt verwendet werden.
In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemässen Kugelhauses kann dieses drehbar auf dem Fundament 16 angeordnet werden, wie in Fig. 7 gezeigt. Mit der Drehbewegung kann nicht nur die Aussicht angepasst werden, es ist auch das Klima der Räume durch Variation der Sonneneinstrahlung veränderbar. Dazu ist am Haus ein umlaufender Stützring 82 mit dem gleichen Radius wie das hier ringförmige Fundament 16 angebracht. In die einander gegenüberliegenden Stossflächen des Stützrings 82 und des Fundaments 16 sind umlaufende Lagerschalen 84, 85 aus Stahl eingelegt, in die eine Anzahl Kugeln 87 in der Art eines Kugellagers eingelegt ist.
Die Kugeln können aus den gängigen Materialien für Lagervorrichtungen dieser Belastung und Grösse bestehen, bevorzugt sind jedoch Kugeln aus einem hochfesten Polyethylen, die z.B. für Belastungen von 5000 kN/mm<2> erhältlich sind, für die jedoch diese Anwendung bisher unbekannt war. Zur Sicherstellung einer gleichmässigen Verteilung der Kugeln über den Umfang der Lagers werden sie in einem Käfig 102 geführt (s. Fig. 8).
Der Stützring 82 wird mittels Schrauben 89 am Haus an der der Rahmenkonstruktion 18 befestigt.
Gegen ein Abkippen des Hauses, z.B. im Falle von Seitenwind, weist das Fundament 16 innen eine umlaufende Nut 91 auf, in die eine Leiste 92 hineinragt. Die Leiste 92 weist Ausleger 94 auf, mit denen sie am Haus ebenfalls über Schrauben 89 befestigt ist. Die Leiste 92 läuft unter Normalbedingungen frei in der Nut, d.h. ist durch einen kleinen Luftspalt von der Wand der Nut 91 getrennt. Da ein Drehen des Hauses selten vorkommt, genügt diese einfache Anordnung in der Regel. Es ist jedoch möglich, eine Lagerung ähnlich derjenigen des Hauses vorzusehen, also Lagerschalen in Nut 91 und Leiste 92 mit dazwischen angeordneten Kugeln. Zur Justierung können die Ausleger 94 in der Länge verstellbar sein, z.B. aus je zwei miteinander verschraubten Teilen bestehen, wobei die Schrauben zumindest in einem der Teile durch Langlöcher verlaufen.
Die Versorgung mit Strom und Wasser wird durch flexible Wasser- und Stromleitungen 96 bzw. 97 bewerkstelligt, die durch eine zentrale \ffnung 99 in der Südpolrosette 11 hindurchtreten. Ebenfalls in dieser \ffnung verläuft die steifere Abwasserleitung 100, und zwar zu einem Teil in etwa in der Drehachse des Hauses. In diesem Bereich ist die Abwasserleitung in sich drehbar ausgeführt, z.B in der Art zweier ineinandergesteckter Rohre 101, bevorzugt mit Dichtungen im Zwischenraum zwischen den Rohren. Geringfügige, horizontale Versetzungen des Hauses werden von den eine gewisse Flexibilität aufweisenden Rohren oder weiteren Ausgleichselementen aufgenommen, wie sie in der Technik be kannt sind. Weitere Versorgungsleitungen können wie oben beschrieben vorgesehen werden, wie Telefon, Erdung, Fernsehen usw.
Für den Antrieb ist eine Seilrolle 103 vorgesehen, die auf einer senkrechten Welle 105 sitzt. Um die Seilrolle 103 sind eine oder mehrere Windungen eines das Fundament umgebenden Seils 104 gewunden, das in einer das Fundament 16 umgebenden Rinne 106 aus Stahl liegt. Das Seil ist an mindestens einer Stelle am Fundament befestigt, z.B. mittels einer Schelle 109. Diese Befestigung wirkt zugleich als eine Begrenzung der Drehbewegung des Hauses 1.
Die Welle 105 ist in einem Lagerbock 107 und einem Block 108 gelagert und wird von einem Antrieb 110 angetrieben. Die Lagerung lässt dabei neben der Drehbewegung auch eine vertikale Bewegung der Welle gemäss Pfeil 112 zu. Sowohl die Drehbewegung als auch die vertikale Bewegung der Welle wird vom Antrieb 110 bewerkstelligt, bevorzugt derart, dass vor dem Einsetzen der Drehbewegung die Welle 105 zuerst aus der dargestellten Position angehoben wird, wodurch die Dreharretierung, die unten erläutert wird, aufgehoben wird, dann die Drehbewegung beginnt, und beim Stop der Drehbewegung die Welle 105 wieder abgesenkt wird, wodurch das Haus 1 in der erreichten Position arretiert wird.
Die Dreharretierung ist wie folgt ausgeführt: Unten an der Seilrolle 103 befindet sich ein Bolzen 114, der in ein Loch 115 in dem Arretierring 117 hineinragt. Der Arretierring 117 umgibt das Fundament und ist mit einer durchgehenden Reihe der Löcher 115 versehen, so dass das Haus in praktisch jeder Stellung arretiert werden kann. Der Antrieb 110 wird dazu nach Absenken der Welle 105 die vertikale Position kontrollieren und, falls der Bolzen 114 nicht in ein Loch 115 hineingefallen ist, die Welle 105 also nicht vollständig abgesenkt ist, eine langsame Drehbewegung durchführen, bis der Bolzen 114 in ein Loch 115 hineinfällt. Alternativ können auch Detektionsmittel vorhanden sein, wie z.B. eine Lichtschranke, mit deren Hilfe der Antrieb 110 die Drehbewegung nur an Positionen stoppt, in denen der Bolzen 114 über einem Loch 115 steht.
Die vorangehende Beschreibung bezieht sich auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Es ist z.B. denkbar, anstelle der Rahmenkonstruktion 18 die Zugstangen 19 direkt an den Keilen 13 und/oder den Längenträgern 3 angreifen zu lassen, wobei vorteilhaft die Keile 13 mit den Längenträgern 3 verklebt oder sonstwie seitlich verbunden sind. Bevorzugt weisen die Keile 13 bzw. die Längenträger 3 noch Verstärkungen, z.B. in Form von Blöcken, an den Durchtrittstellen der Zugstangen 19 auf, die die von letzteren ausgehenden Haltekräfte auf die Keile 13 bzw. die Längenträger 3 übertragen.
Insbesondere für die drehbare Lagerung des Hauses können statt Kugeln auch andere Wälzlagertypen, z.B. Rollen- oder Kegelrollenlager, verwendet werden. Die Abdeckungen der Längen- und Breitenträger 3 bzw. 7, 8 können aus Metall bestehen oder mit Metall beschichtet sein, wodurch sich ein faradayscher Käfig ergibt, der einen gewissen Schutz gegen Blitzeinwirkung bietet. Statt des Seils 104 und der Seilrolle 103 können beliebige andere Antriebsarten gewählt werden, wie z.B. mit Kette und Kettenrad, Zahnkranz und Zahnrad, wobei allerdings wegen der Versorgungsleitungen in der Regel die Drehbewegung durch entsprechende Anschläge begrenzt werden muss. Als Arretierung ist auch der obengenannte Zahnkranz und ein feststehendes oder blockierbares Zahnrad bzw. desgleichen mit der Kette und einem blockierbaren Kettenrad möglich. Auch kann es genügen, einen selbstsperrenden Antrieb 110 vorzusehen.
Der Antrieb 110 kann auch ein manueller Antrieb sein.
The present invention relates to spherically shaped houses according to the preamble of claim 1.
Houses or protective structures that have approximately the shape of spheres or spherical parts are known in the form that the shell is composed of flat plate sections, which are usually rectangular or triangular. To approximate the spherical shape, a relatively large number of such plates are required, which are held by an elaborate supporting structure. Due to the many connection points, a lot of effort is required to ensure a tight construction, which makes the overall construction more expensive.
The object of the present invention is to provide a ball house with a simpler construction.
This object is achieved with the ball house according to claim 1. The other claims indicate preferred training of the house.
An essential problem in the construction of a spherical house is to replicate the spherical shape. This is achieved according to the invention by the use of curved glass panes, preferably in the form of insulated double or multiple panes, in connection with a supporting structure, the individual elements of which can be referred to as polar caps, longitude beams, or short length bars, and latitude beams, or short width bars. The polar caps connect at opposite points of the spherical shape, preferably at the highest and lowest points. The longitudinal beams, which run through the surface of the spherical shell analogously to the degrees of longitude, begin and end in the polar caps and are also fixed in the polar caps. The width members run parallel to the longitudinal members, analogous to the latitudes, and each specify the position of a floor in the ball house.
In a preferred embodiment, the wide beams are designed as carrier pieces which are attached between two longitudinal beams. Width and length beams can be hollow, and because of the length beams running from pole to pole, it is possible to provide a direct connection from one pole to the other pole for ventilation purposes via the length beams.
The free fields between the beams are closed by curved glass panes. Although it is now possible to manufacture (insulating) panes that are completely spherical in shape, for reasons of stability it is advisable to provide only one curvature parallel to the longitudinal members, along which the panes also have their greatest dimensions. In a section parallel to a degree of latitude, the spherical shell is therefore a polygon, and accordingly the broad beams also form a polygon.
In a special design of the house, it is rotatably supported on its foundation by forming a bearing between the foundation and the house that allows this rotary movement. A drive is used to control the movement, which engages on a rope, sprocket or the like, which are fastened to the foundation, and thus controls the rotary movement, and a locking device which, in the idle state, i.e. if the drive is not activated, an unwanted rotation is prevented. Since the bearing is preferably designed in such a way that it only absorbs the compressive forces resulting from the weight of the house and prevents lateral displacement of the house, a safety device is also provided which prevents the house from tipping, e.g. in storm, prevented.
The invention will be further explained using an exemplary embodiment with reference to figures.
1 shows a side view (right part) and partial sections (left part) of the house according to the invention according to section lines IIa to IId in FIG. 2,
2 shows a view from above and sections at different heights according to section lines Ia to Ib in FIG. 1,
3 shows a detailed section through a connection point between the longitude and latitude beams,
4 shows a section through the frame of the glass elements on the polar caps,
5 shows a section through the mounting of the glass elements on longitude and latitude supports,
6 shows a section through a wide beam during the construction of the house,
Fig. 7 shows a section through the pivot bearing of the house, and
Fig.
8 shows a partial view from above of the opened pivot bearing.
As shown in Fig. 1, the support structure of the house 1 consists of twelve curved longitudinal beams 3, hereinafter referred to as longitudinal beams, two floors / ceilings 5, on the edge of which are the wide beams 7, 8, each running piece by piece from longitudinal beam to longitudinal beam. The longitudinal beams 3 begin at the lower pole 9, the "south pole", and run continuously to the upper pole 10, the "north pole". At the poles 9, 10 there is a polygonal, ring-shaped structure, the rosette 11, on the outer surfaces of which the stringer 3 abut. Between each two longitudinal beams 3 there is a wedge 13 which is tightened by means of the tie rods 14 with associated nuts onto an edge of the outer surface of the respective rosette 11. Gluing between the wedges 13 and the ends of the longitudinal beams 3 is preferably also provided.
The house rests with its south pole 9 in the foundation 16. For fastening purposes, a circumferential frame construction 18 is present inside the house 1, which in turn holds the house 1 on the foundation 16 by means of tie rods 19 anchored in the foundation.
The construction of the ceilings 5 consists of beams 21, which are each attached to the longitudinal beams 3 at the height of the width beams 7 and run horizontally to the central axis of the ball, where they are bundled by a floor rosette 23. The ceiling rosette 23 corresponds in its construction to the rosettes 11 on the poles, in particular wedges and tie rods are also used here in order to fix the supports 21 on the outer surface of the respective ceiling rosette 23. The top and bottom of this ceiling construction can be provided with the usual covers to form a floor or ceiling.
Metal can be used as material for the elements of the support structure, in particular the supports 3, 7, 8, 21, rosettes 11, 23, wedges 13 and the support structure 18 at the south pole. Within the scope of the invention, however, wood is used as the preferred material, which is assumed in the further description of the exemplary embodiment, unless stated otherwise.
The longitudinal beams 3 each consist of four sawn in the arch boards or strips 25, which are arranged parallel to each other. Between each two boards 25 there are two square timbers or beams 27 which are also cut to form an arc and are glued to the boards 25 (FIG. 3). The longitudinal beams 3 can thus be understood as a box structure in which three end-to-end channels are formed ver. Apart from the relief of the side members by this hollow construction, the channels formed can be used for ventilation purposes.
The central duct 29 is used to return the used room air from the north pole 10 to the heating and / or air conditioning system 33, which is located in the basement at the south pole 9 of house 1. For this purpose, openings 34 are formed near the north pole 10 and the south pole 9 for the air inlet and outlet. The openings 34 at the north pole 10 are preferably provided with air guiding devices which are generally known and are not shown in the figures. They serve to avoid strong unpleasant air currents in the house.
The openings 34 near the south pole 9 are connected to the heating or air conditioning system 33 via lines, as are the corresponding openings 35 and 36 of the two outer ducts 30 and 31, which carry the supply air, as will be explained further.
As shown in FIGS. 2 and 3, the ceiling beams 21 are also designed as a three-chamber box construction analogous to the longitudinal beams 3, the three chambers or lines in the ceiling beams 21 being simple, if necessary, with the corresponding lines 29, 30 and 31 of the longitudinal beams can be connected. In the present example, the ceiling brackets 21 have exhaust air openings 38 which, as shown, can be present not only near the ceiling rose 23, but also freely distributed over the length of the brackets 21, as a result of which exhaust air can also be drawn off over the individual blankets.
The supply air is supplied via the outer channels 30 and 31 of the longitudinal beams 3 and, accordingly, the ceiling beams 21. Since the supply air should also flow in near the outer skin, in particular for heating purposes, the wide beams 7 are also designed as a single-chamber box construction. The wide beams 7 of the one (e.g. lower) ceiling 5 are only with e.g. the right channels 31 of the longitudinal beams in connection, and the width beams 8 of the other (eg upper) ceiling 5 corresponding to the left channels 30 of the longitudinal beams, as shown in FIG. 3 with the recess 40 for connecting the interior of the beam 8 of the upper Floor with the corresponding line 31 of the longitudinal beam 3 is shown.
The outer skin of house 1 is in the basement area, i.e. realized from the south pole 9 to the lower ceiling 5 with opaque cover plates 43 bent according to the invention, since this is the basement area. There are metal or wooden plates, but also e.g. mirrored glass panes are conceivable. The outer skin above the lower base 5 is made with curved glass panes 45 and 46, respectively. The rosette 11 at the north pole 10 is covered with a metal cap 48 which also overlaps the curved glass panes 46.
The mounting of the upper glass panes 46 on the rosette 11 is shown in FIG. 4. The abutting surfaces of the rosette 11 with the glass panes 46 have double-angled cover plates 51. The glass panes 46 are encircled with an angular strip 52 which protrudes somewhat beyond the glass side that later represents the outside . The glass panes are pushed under the protruding ledge 55 of the cover plate 51 and the remaining gap 57 with an elastic sealing compound, e.g. Filled silicone sealant, which is preferably the same as the sealant 54 that was used when inserting the washer 46 into the bezel 52.
Fig. 5 shows the attachment of the glass panes 46 and 45, which are arranged in the region between the two ceilings on a longitudinal member 3. In the middle and in the longitudinal direction of the longitudinal member 3, a longitudinally bent U-profile 60 is attached with legs 61 projecting outwards, in the example by nailing on a cover strip 62 which also extends along the longitudinal support 3. This cover strip 62 lies on the legs 61 and is fastened to the longitudinal support 3 with nails 64 through the U-profile 60. The cavity between the cover strip 32 and the U-profile 60 is filled with an insulating material 66. The glass panes 46 and 45 are clamped in the space between the legs 61 and the longitudinal beam 3 via the edge border plate 52 of the panes. The remaining gap 68 is in turn filled with elastic sealing compound 54.
Between the cover plate 51 or the profile 60 and the edge surrounds 52 of the glass panes 46, 45 there still remains an expansion gap 69 which serves to compensate for thermal expansions. To facilitate these expansion movements, the adhesion between the sealing compounds in the gap 68 or 57 and the profile 60 or the cover plate 51 can be reduced or prevented, for example by Before the gap 57 and 68 is filled, the cover plate 51 or the profile 60 is provided with a non-stick layer.
The opaque plates 43 of the basement are held in an analogous manner. Instead of the relatively complex border with silicone sealing compound, these plates can also be clamped directly between the legs 61 and the longitudinal beams 3.
Instead of the angular shape, round or straight shapes can also be selected depending on the shape of the plates to be clamped.
Variations are still possible in the construction of the outer shell of house 1. Doors or windows can be realized by replacing a glass pane with a recessed wall 70 into which a conventional door 71 or a normal window 72 can be inserted. Depending on the owner's taste, a surrounding railing 74 or a parapet 76 can be provided. The parapet 76 can replace part of a glass pane 46 or 45 as an opaque cover. Interior wall cabinets 78 extending between the two ceilings 5 can also advantageously be installed. They also stabilize the ceilings against each other. To further stabilize the ceilings, a central column can also be provided, which extends from the south pole 9 to the upper ceiling 5.
Finally, the pivotable sun sail 80 should also be mentioned, with which it is possible to automatically or manually provide protection against excessive solar radiation depending on the position of the sun.
The use of wood for the load-bearing elements, particularly preferably larch wood, which is self-impregnating, is possible, among other things, because the bent parts, in particular the longitudinal beams, are sawn in the correct shape and bending into the desired shape is avoided. This makes these parts relatively resistant to temperature and humidity fluctuations. The use of the support elements, i.e. the side member and the side member, as part of the air conditioning and heating system, also means that these elements are thermostated to a certain extent and are less exposed to temperature and humidity fluctuations in the environment.
The construction of the house, i.e. of the spherical part, can preferably be done in the following way: The spherical shell is prefabricated in three parts, which are obtained by imagining that the sphere is cut through in the central surfaces of the two ceilings. The upper dome segment, a lower dome segment and a spherical layer are thus obtained. These three parts can be assembled separately and placed on top of each other by means of a crane, which results in the finished ball house. During lifting by the crane, it may be necessary for the individual parts to be given an additional support structure to increase stability. This is particularly recommended for the upper ball segment.
To place the three parts on one another in the correct position, the separating points of the ceiling supports 21 are preferably V-shaped or complementary thereto as a V-groove, with which self-adjustment can be effected. 6 illustrates this using the example of a wide beam 7, 8, which is cut longitudinally into an upper 182 and a lower 183 half, the abutting surfaces 184 and 185 being complementarily V-shaped. The multi-chamber ceiling beams 21 are cut accordingly. The separation points are in principle placed through the connection points of the supports 3, 7 and 8, 21 according to FIG. 3.
In addition, other centering devices, e.g. Pins are provided. For the final connection of the parts, screw connections, gluing etc. can be used as is generally known.
In a further embodiment of the ball house according to the invention, it can be rotatably arranged on the foundation 16, as shown in FIG. 7. Not only can the view be adjusted with the rotary movement, but the climate of the rooms can also be changed by varying the amount of sunlight. For this purpose, a circumferential support ring 82 with the same radius as the ring-shaped foundation 16 is attached to the house. In the mutually opposite abutting surfaces of the support ring 82 and the foundation 16, circumferential bearing shells 84, 85 made of steel are inserted, into which a number of balls 87 are inserted in the manner of a ball bearing.
The balls can be made of the usual materials for bearing devices of this load and size, but balls made of high-strength polyethylene are preferred, e.g. are available for loads of 5000 kN / mm <2>, for which this application was previously unknown. To ensure an even distribution of the balls over the circumference of the bearing, they are guided in a cage 102 (see FIG. 8).
The support ring 82 is fastened to the frame structure 18 by means of screws 89 on the house.
To prevent the house from tipping over, e.g. in the case of cross wind, the foundation 16 has a circumferential groove 91 inside, into which a strip 92 protrudes. The strip 92 has cantilever 94 with which it is also fastened to the house by means of screws 89. The strip 92 runs freely in the groove under normal conditions, i.e. is separated from the wall of the groove 91 by a small air gap. Since the house rarely turns, this simple arrangement is usually sufficient. However, it is possible to provide storage similar to that of the house, that is, bearing shells in groove 91 and bar 92 with balls arranged in between. The arms 94 can be adjustable in length for adjustment, e.g. consist of two parts screwed together, the screws running through elongated holes in at least one of the parts.
The supply of electricity and water is accomplished by flexible water and power lines 96 and 97, respectively, which pass through a central opening 99 in the south pole rosette 11. Also in this opening, the stiffer sewage pipe 100 runs, in part in approximately the axis of rotation of the house. In this area, the sewage pipe is designed to be rotatable in itself, e.g. in the manner of two pipes 101 inserted into one another, preferably with seals in the space between the pipes. Minor, horizontal displacements of the house are taken up by the pipes or other compensating elements, which have a certain flexibility, as are known in technology. Additional supply lines can be provided as described above, such as telephone, grounding, television, etc.
A cable pulley 103 is provided for the drive and sits on a vertical shaft 105. One or more turns of a rope 104 surrounding the foundation, which lies in a groove 106 made of steel surrounding the foundation 16, are wound around the rope pulley 103. The rope is attached to the foundation at at least one point, e.g. by means of a clamp 109. This fastening also acts as a limitation of the rotary movement of the house 1.
The shaft 105 is supported in a bearing block 107 and a block 108 and is driven by a drive 110. In addition to the rotary movement, the bearing also allows a vertical movement of the shaft according to arrow 112. Both the rotational movement and the vertical movement of the shaft are accomplished by the drive 110, preferably in such a way that the shaft 105 is first lifted from the position shown before the start of the rotational movement, whereby the rotational lock, which is explained below, is released, then the Rotational movement begins, and when the rotational movement stops, the shaft 105 is lowered again, as a result of which the house 1 is locked in the position reached.
The rotation lock is designed as follows: At the bottom of the cable pulley 103 there is a bolt 114 which projects into a hole 115 in the locking ring 117. The locking ring 117 surrounds the foundation and is provided with a continuous row of holes 115 so that the house can be locked in practically any position. For this purpose, the drive 110 will check the vertical position after lowering the shaft 105 and, if the pin 114 has not fallen into a hole 115, that is to say the shaft 105 has not been completely lowered, carry out a slow rotary movement until the pin 114 into a hole 115 falls into it. Alternatively, detection means can also be present, e.g. a light barrier, with the aid of which the drive 110 only stops the rotary movement at positions in which the pin 114 is located above a hole 115.
The foregoing description relates to a preferred embodiment.
It is e.g. conceivable to let the tie rods 19 engage directly on the wedges 13 and / or the longitudinal members 3 instead of the frame construction 18, the wedges 13 advantageously being glued to the longitudinal members 3 or otherwise connected laterally. The wedges 13 or the longitudinal beams 3 preferably have reinforcements, e.g. in the form of blocks, at the passage points of the tie rods 19, which transmit the holding forces emanating from the latter to the wedges 13 or the longitudinal beams 3.
For the rotatable bearing of the house in particular, other types of bearings, e.g. Roller or tapered roller bearings can be used. The covers of the length and width beams 3 and 7, 8 can consist of metal or be coated with metal, which results in a Faraday cage which offers a certain protection against the effects of lightning. Instead of the rope 104 and the rope pulley 103, any other drive types can be selected, such as with chain and sprocket, sprocket and gearwheel, however, because of the supply lines, the rotary movement must generally be limited by appropriate stops. The above-mentioned ring gear and a fixed or lockable gear wheel or the like with the chain and a lockable chain wheel are also possible for locking. It may also be sufficient to provide a self-locking drive 110.
The drive 110 can also be a manual drive.