CH713818A1 - Pneumatischer Träger. - Google Patents

Abstract

Der pneumatische Träger (90) besitzt einen pneumatisch unter Druck setzbaren pneumatischen Körper, der unter Betriebsdruck ein sich im Wesentlichen über seine Länge erstreckendes Druckglied (96) und ein ebenfalls im Wesentlichen über seine Länge sich erstreckendes Zugglied (98) betriebsfähig voneinander im Abstand hält, wobei in Endbereichen des Druckglieds (96) und des Zugglieds (98) in Krafteinleitungspunkten (95, 97) Kräfte in diese eingeleitet werden und wobei zwischen dem Druckglied (96) und dem Zugglied (98) Verbindungselemente (93, 94) vorgesehen sind, die ebenfalls in Krafteinleitungspunkten Kräfte in das Druckglied (96) und das Zugglied (98) einleiten, wobei ferner der pneumatische Körper sich zwischen benachbarten Krafteinleitungspunkten erstreckende Ausformungen aufweist, die nach aussen über eine gerade Verbindung zwischen den benachbarten Krafteinleitungspunkten hinausragen. Dadurch wird eine unerwünschte Verkrümmung des Trägers unter Betriebsdruck, aber ohne Betriebslast, vermieden.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Träger nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 10.

[0002] Pneumatische Träger der genannten Art sind bekannt und basieren auf einer zylindrischen Grundform gemäss der WO 01/73 245. Diese Grundform ist unter anderem weiterentwickelt worden zu einem spindelförmigen Träger gemäss der WO 2005/007 991.

[0003] Vorteilhaft an solchen pneumatischen Trägern ist ihr geringes Gewicht sowie das äusserst kleine Transportvolumen, da der aufblasbare Körper zu zusammenfaltbar ist und die Zugglieder als Seile ausgebildet werden können. Ein Nachteil solcher pneumatischer Träger besteht darin, dass diese zwar hohe Flächenlasten tragen können, also für viele Einsatzzwecke geeignet sind, aber im Vergleich zur möglichen Flächenlast nur limitiert für asymmetrische Lasten geeignet sind, was insbesondere den Einsatz als Brücke hindert, da eine über eine Brücke rollende Achse, etwa eines LKW, diesbezüglich einen besonders ungünstigen Fall darstellt.

[0004] Ein weiterer Nachteil von solchen pneumatischen Trägern besteht darin, dass die aufblasbaren Körper im Betriebszustand verletzlich sind.

[0005] Die Fig. 1a bis 1d zeigen beispielhaft und schematisch pneumatische Träger gemäss dem Stand der Technik, die der Anschaulichkeit wegen mit übertriebener Dicke dargestellt sind. Fig. 1a zeigt einen pneumatischen Träger 1 gemäss der WO 2005/042 880 mit einem Druckglied 2, einem Zugglied 3 und einem gestrichelt dargestellten, zwischen Druckglied 2 und Zugglied 3 angeordneten aufblasbaren pneumatischen Körper 4, der auf Betriebsdruck aufgeblasen ist und so das Druckglied 2 und das Zugglied 3 auf Abstand hält.

[0006] Bevorzugt besteht der pneumatische Körper 4 aus einem gasdichten, flexiblen, im Wesentlichen nicht dehnbaren Material, das eine für den Transport zusammenlegbare Hülle bildet, die unter Betriebsdruck eine auf den jeweiligen pneumatischen Träger abgestimmte Form einnimmt.

[0007] Der Träger 1 ist an seinen Enden 6, 7 über Auflager 8, 9 abgestützt, dort sind auch das Druckglied 2 und das Zugglied 3 über einen Knoten 10, 11 mit einander verbunden. Eine schematisch angedeutete Beplankung 12 erlaubt hier, den Träger 1 als Brücke zu benutzen.

[0008] Das folgende Gedankenmodell kann die Funktionsweise des Trägers erläutern: [0009] Wirkt eine Last 13 auf die Beplankung 11 und damit auf das Druckglied 2, wird dieses durch den unter Betriebsdruck stehenden, aufgeblasenen Körper 4 getragen, welcher aber seinerseits auf dem Zugglied 3 ruht, das damit die Last 13 tatsächlich trägt. Dadurch hat das Zugglied 3 das Bestreben, nach unten auszuweichen, was aber nicht möglich ist, da das Druckglied 2 die gemeinsamen Endknoten 10 und 11, damit auch die Enden des Zugglieds 3 auf Distanz hält. Mit Endknoten 10, 11 werden diejenigen Bereiche bezeichnet, in welchen das Druckglied 2 und das Zugglied 3 betriebsfähig mit einander verbunden sind. Durch die Endknoten 10, 11 wird Kraft des Druckglieds 2 in das Zugglied 3, und umgekehrt auch Kraft vom Zugglied 3 in das Druckglied 2 übertragen. Die Endknoten 10, 11 stellen deshalb Krafteinleitungspunkte für beide, das Druckglied 2 und das Zugglied 3 dar.

[0010] Es ergibt sich, dass das Zugglied 3 im Wesentlichen nur auf axialen Zug und das Druckglied 2 im Wesentlichen nur auf axialen Druck beansprucht ist, sodass das Zugglied 3 als Seil und das Druckglied 2 als dünner Stab ausgebildet werden kann. Ein unter Druck stehender dünner Stab ist jedoch knickgefährdet, mit der Folge, dass die Knickgrenze des Druckglieds 2 die Belastbarkeit des Trägers 1 determiniert.

[0011] Im Fall einer Flächenlast, die sich symmetrisch über die Länge des Trägers verteilt, wie dies etwa bei Dachstrukturen der Fall ist, ergibt sich eine reduzierte Knickgefahr, da ein Ausknicken in einer Richtung gegen den Lastangriff durch die Last selbst vermindert, und in Lastrichtung ein Ausknicken durch die Auflage des Druckglieds auf dem pneumatischen Körper 4 gehindert wird.

[0012] Im Fall einer asymmetrischen Last ist es aber so, dass das Druckglied am Ort der Last 12 vermehrt in den Körper 4 einsinkt, und sich dafür an anderer Stelle emporwölbt, mit einer Tendenz, sich über die Auflagefläche auf dem Körper 4 hinaus zu wölben und damit von dieser abzuheben, was eine erhöhte Knickgefahr und damit relevant reduzierte Belastbarkeit des Trägers 1 zur Folge hat.

[0013] Deshalb werden bevorzugt vertikal (d.h. in Lastrichtung und senkrecht zur Längsachse des Trägers 1) Verbindungselemente angeordnet, ausgebildet als reine Zugglieder 14, welche das Druckglied 2 mit dem Zugglied 3 verbinden. Die Zugglieder 14 sind geeignet, bei einer asymmetrischen Last in einem gewissen Mass zu verhindern, dass sich das Druckglied 2 an einem nicht belasteten Ort vom Körper 4 abhebt und damit knickt. Der horizontale Abstand der Zugglieder 14 ist vom Fachmann im Hinblick auf den konkreten Fall zu optimieren.

[0014] Die Verbindungsstellen zwischen den Zuggliedern 14 und dem Druckglied 2 sowie auch dem Zugglied 3 stellen wiederum Krafteinleitungspunkte für diese Elemente dar.

[0015] Fig. 1b zeigt einen pneumatischen Träger 15 gemäss der WO 2015/176 192 der ebenfalls auf Auflagern 16, 17 ruht und zwei als rampenförmige Schwellen 18, 19 ausgebildete Endknoten und drei pneumatische Segmente 20 bis 22 aufweist, wobei jedes der pneumatischen Segmente ein beispielsweise als Druckstab ausgebildetes Druckglied 23 bis 25, ein hier beispielsweise als Zugstab ausgebildetes (ein Zugseil wäre ebenfalls möglich) Zugglied 26 bis 28 und einen pneumatischen Körper 29 bis 31 aufweist, wobei wiederum jeder pneumatische Körper 29 bis 31 durch seinen Betriebsdruck das jeweils zugeordnete Druckglied 23 bis 25 und das jeweils zugeordnete Zugglied 26 bis 28 betriebsfähig auf Abstand hält. Durch zwei lückenlos durch jedes Segment 20 bis 22 (und damit lückenlos durch den durch die gezeigte Anordnung gebildeten pneumatischen Träger 15) im Winkel von bevorzugt 45° zick-zack förmig verlaufende Verbindungselemente 32, 33 wird eine Struktur gebildet, die besonders für asymmetrische Lasten geeignet und steif ist, d.h. sich unter Betriebslast beispielsweise gegenüber dem Träger von Fig. 1 a aus der geraden (unbelasteten) Soll-Lage nur noch unwesentlich gegen unten durchbiegt.

[0016] Auch hier bilden die Verbindungsstellen der Knoten 18, 19 mit dem jeweiligen Druckglied 23, 25, Zugglied 26, 28 und die Verbindungsstellen der Druckglieder 23 bis 25 sowie der Zugglieder 26 bis 28 mit den Verbindungselementen 32, 33 Krafteinleitungspunkte in den Druckgliedern 23 bis 25 und in den Zuggliedern 26 bis 28.

[0017] Fig. 1c zeigt einen Träger 40, ebenfalls gemäss der WO 2015/176 192, der analog zum Träger 15 gemäss Fig. 1b aufgebaut ist, hier vier pneumatische Segmente 41 bis 44 aufweist und einen modifizierten Längsquerschnitt, d.h. eine nur leicht konvexe Oberseite und eine stark konvexe Unterseite besitzt.

[0018] Fig. 1d zeigt einen Träger 45, mit ebenfalls mehreren pneumatischen Segmenten 46 bis 50, mit einem weiter modifizierten Längsquerschnitt derart, dass er in der Art eines Gewölbes belastbar ist.

[0019] Den Trägern 1 15, 40, 45 ist der Vorteil gemeinsam, dass sie zerlegt leicht transportiert und vor Ort montiert werden können, indem die Endknoten, Druckglieder, Zugglieder und eventuelle Verbindungselemente montiert, dann die pneumatischen Körper aufgeblasen und unter Betriebsdruck gesetzt werden. Nachteilig ist, dass sich die Träger 1,15, 40, 45 während dem Druckaufbau zunehmend verkrümmen und schliesslich, unter Betriebsdruck, aber lastfrei, eine bogenförmig verkrümmte Lage einnehmen, und erst unter einer Last ihre in den Fig. 1a bis 1d gezeigte, gestreckte Soll-Lage einnehmen und sich schliesslich unter der Betriebslast im Fall eines Trägers in der Art des in Fig. 1a gezeigten Trägers 15 stark und im Fall eines in der Art der in den Fig. 1b bis 1d gezeigten Träger 15, 40, 45 nur noch reduziert durchbiegen.

[0020] Die Verkrümmung (d.h. die beim aufblasen der pneumatischen Körper 4 und 29-31 noch ohne Last sich ergebende, unerwünschte Deformation) erfolgt dabei in Richtung der stärkeren Krümmung des Druckglieds bzw. des Zugglieds, sodass die Träger der Fig. 1a, 1b und 1d ohne Last nach oben und der Träger gemäss Fig. 1c nach unten verkrümmt sind. Dadurch verschieben sich die Endknoten im lastfreien Zustand entsprechend gegeneinander, was unerwünscht ist.

[0021] In den Fig. 1e bis 1h ist schematisch die Verkrümmung der Träger 1,15, 40 und 45 anhand deren Längsmittellinien schematisch dargestellt, wobei die gestrichelt dargestellten Längsmittellinien 55 bis 58 der Soll-Lage entsprechen, wie diese in den Fig. 1a bis 1d dargestellt ist. Extrapoliert und nur qualitativ sind die ausgezogene Mittellinien 59 bis 62 entsprechend der tatsächlichen Lage unter Betriebsdruck, aber lastfrei, (d.h. entsprechend der Verkrümmung) dargestellt. Die strichpunktierte Längsmittellinien 58 bis 61 entsprechen der tatsächlichen Lage unter Betriebsdruck und Betriebslast, d.h. der Lastdeformation, wobei der Einfachheit halber jeweils eine zur Entlastung der Figur nicht dargestellte, in der Mitte des Trägers 1, 15, 40 und 45 angreifende Last angenommen ist.

[0022] Aus Fig. 1e ist ersichtlich, dass der in Fig. 1a dargestellte pneumatische Träger 1 eine vergleichsweise grosse Verkrümmung und zudem eine vergleichsweise grosse Durchbiegung unter Last zeigt. Die gesamte Verschiebung der Längsmittellinie ist für viele Anwendungen zu gross.

[0023] Aus Fig. 1f ist ersichtlich, dass der in Fig. 1b dargestellte pneumatische Träger 15 eine mittlere Verkrümmung und zudem eine nur kleine, unwesentliche Durchbiegung unter Last zeigt. Die nur mittlere Krümmung ist darauf zurückzuführen, dass das mittlere Segment 21 (Fig. 1b) zu seiner Längsmittellinie symmetrisch ist, sich also im Wesentlichen nicht verkrümmt (bis auf eine Asymmetrie, die beispielsweise von Fertigungstoleranzen herrührt).

[0024] Aus Fig. 1g ist ersichtlich, dass der in Fig. 1c dargestellte pneumatische Träger 40 eine vergleichsweise grosse Verkrümmung nach unten und zudem eine vergleichsweise grosse Durchbiegung unter Last zeigt.

[0025] Aus Fig. 1f ist ersichtlich, dass der in Fig. 1d dargestellte pneumatische Träger 451 eine vergleichsweise grosse Verkrümmung, aber geringe Durchbiegung unter Last zeigt.

[0026] Aus Fig. 1h sind die oben diskutierten Verhältnisse für einen Träger gemäss Fig. 1d ersichtlich.

[0027] Je nach Einsatzzweck spielen Verkrümmung bzw. Durchbiegung eine Rolle oder nicht - ungünstig ist die Verkrümmung beispielsweise im Fall einer Brücke, welche möglichst biegesteif sein soll. So ist es besonders nachteilig, wenn eine Brücke, gebildet aus Trägern gemäss Fig. 1 b zwar ausserordentlich biegesteif und damit für ihren Einsatz besonders geeignet wäre, aber aufgrund der Verkrümmung an den Enden steil zu befahren ist und dann bis zu ihrer Soll-Lage (Linie 18 von Fig. 1 f) sich schwammig/nachgiebig verhält. Der Vorteil der Biegesteife kommt so nur reduziert zur Geltung.

[0028] Analog, je nach Einsatzzweck, gilt dies auch für andere pneumatische Träger, beispielsweise gemäss den Fig. 1a bis 1h.

[0029] Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen pneumatischen Träger zu schaffen, der das Phänomen der Verkrümmung nur reduziert zeigt oder vermeidet.

[0030] Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen pneumatischen Träger zu schaffen, der unabhängig vom Phänomen der Verkrümmung eine Belastbarkeit auch bei der Verletzung des pneumatischen Körpers mit einhergehendem Druckverlust behält.

[0031] Die Aufgabe im Hinblick auf eine aufrecht zu erhaltende Belastbarkeit wird gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0032] Dadurch, dass der pneumatische Körper pneumatische Querfaserdruckplatten aufweist, kann er leicht aus zahlreichen Segmenten zusammengesetzt werden, derart, dass beim Verlust der Funktionsfähigkeit eines oder mehrerer Segmente der Träger nach wie vor tragfähig und damit einsatzfähig verbleibt.

[0033] Die Erfindung wird anhand der Figuren noch nachstehend noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1a bis 1d schematisch pneumatische Träger gemäss dem Stand der Technik,

Fig. 1e bis 1h schematisch die Verkrümmung der pneumatischen Träger unter lastfreiem Betriebsdruck, unter Betriebsdruck und Betriebslast sowie in einer Soll-Lage ohne Verkrümmung,

Fig. 2 schematisch einen erfindungsgemäss ausgebildeten pneumatischen Träger,

Fig. 3a schematische einen erfindungsgemäss ausgebildeten pneumatischen Träger, der gegen Druckverlust im pneumatischen Körper gesichert ist,

Fig. 3b den Träger von Fig. 3a im Querschnitt

Fig. 3c eine Ausführungsform des Trägers von Fig. 3a im Querschnitt, und

Fig. 4 schematisch einen Ausschnitt aus dem Träger von Fig. 3a am Ort eines zwischen zwei Ausformungen gelegenen Krafteinleitungspunkts.

[0034] Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführungsform eines pneumatischen Trägers 70, der anlag zum drei Segmente 20 bis 22 aufweisenden Träger 15 von Fig. 1b aufgebaut ist. Ersichtlich sind die Segmente 71 bis 73, wobei die Segmente 71 und 73 modifiziert sind und das Segment 72 in seinem Aufbau dem Segment 21 des Trägers 15 (Fig. 1b) entspricht.

[0035] Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass grundsätzlich jede Art eines pneumatischen Trägers erfindungsgemäss abgewandelt werden kann, sofern und soweit er das Phänomen der Verkrümmung aufweist.

[0036] Dargestellt sind die Druckstäbe 74 bis 76 sowie die als Zugseile 77, 79 ausgebildeten Zugelemente sowie der Zugstab 78 der Segmente 71 bis 73. Ebenso dargestellt sind die gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1b unveränderten Verbindungselemente 33, 34, welche den pneumatischen Träger 70 im Fall der Betriebslast versteifen. Ebenfalls unverändert gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1b ist der pneumatische Körper 81, während die pneumatischen Körper 80, 82 gemäss der nachstehenden Beschreibung erfindungsgemäss modifiziert sind.

[0037] Die Fig. 2 zeigt weiter die in den Segmenten 71,73 vorhandenen Krafteinleitungspunkte 83, 84 und 85, wobei die Krafteinleitungspunkte 83 das Verbindungselement 33, die Schwelle 18 und das Zugseil 77 mit einander verbinden und damit die entsprechenden Kräfte in das Zugseil 77 einleiten. Die Krafteinleitungspunkte 85 verbinden den Zugstab 78, das Verbindungselement 33 oder 34 und das Zugseil 77, wodurch die entsprechenden Kräfte in das Zugseil 77 eingeleitet werden. Die Krafteinleitungspunkte 84 verbinden das Zugseil 77 mit den Verbindungselementen 32, 33 und leiten die entsprechenden Kräfte in das Zugseil 77 ein. Zwischen benachbarten Krafteinleitungspunkten 83, 84 bzw. 84, 84 und 84, 85 sind in den pneumatischen Körpern 80, 82 Ausformungen 86 bis 89 vorgesehen, die gemäss der Ausführungsform von Fig. 2 auf der Seite des Zugglieds vorgesehen sind.

[0038] Durch diese Ausformungen 86 bis 89 ergibt sich erfindungsgemäss in den pneumatischen Körpern 80, 82 durch den Betriebsdruck ein Kräftegleichgewicht, bei welchem eine Verformung des pneumatischen Körpers durch den Betriebsdruck - im Gegensatz zum Stand der Technik - im Wesentlichen entfällt. Dabei sind die Ausformungen 86 bis 89 vorteilhafterweise, und bevorzugt wie in der Fig. 2 gezeigt, bogenförmig, ganz bevorzugt kreisbogenförmig, ausgebildet und erstrecken sich von einem Krafteinleitungspunkt 83 bis 85 zum benachbarten Krafteinleitungspunkt 84.

[0039] Dabei weisen die Ausformungen 86 bis 89 weiter bevorzugt eine Höhe über der Verbindungslinie zwischen den sie begrenzenden Krafteinleitungspunkten 83 bis 85 von 10 bis 15% des Abstands dieser Krafteinleitungspunkte 83 bis 85 auf. Die Anmelderin hat gefunden, dass solche eine Höhe die unerwünschte Verkrümmung bereits wirksam vermindert.

[0040] Schliesslich ist weiter bevorzugt das Zugglied 77, 79 mit dem pneumatischen Körper80, 82 nur am Ort der Krafteinleitungspunkte 83 bis 85 wirkverbunden, sodass sich das Zugglied zwischen den Krafteinleitungspunkten 83 bis 85 gerade erstrecken kann und nicht der Kontur des pneumatischen Körpers 80, 82 bzw. der Kontur der Ausformungen 86 bis 89 folgen muss, was unter Betriebsdruck zu einer Verkürzung des Abstands der Krafteinleitungspunkte 83, 85 führt, und dann zu einer komplizierteren Auslegung des ganzen Segments 71,73 in Bezug auf den Druckstab 74, 76, den Druckköper 80, 82, das Zugseil 77, 79 und die Kontur der Ausformungen 86 bis 89 führt, welche nur sehr aufwendig zu berechnen ist und deshalb durch Versuche mit ermittelt werden müsste.

[0041] Damit ergibt sich, dass gemäss der in der Figur gezeigten bevorzugten Ausführungsform ein pneumatischer Träger, (mit einem oder mehreren in Längsrichtung asymmetrischem pneumatischem Körpern) bei welchem unter Betriebsdruck, aber lastfrei, dessen das Druckglied aufweisende Seite wenigstens teilweise bogenförmig gekrümmt und dessen das Zugglied aufweisende Seite derart ausgebildet ist, dass dessen Krafteinleitungspunkte im Wesentlichen auf einer Geraden liegen.

[0042] An dieser Stelle sei angemerkt, dass natürlich die Konfiguration des pneumatischen Trägers gemäss Fig. 2 abgewandelt werden kann, beispielsweise, indem das mittlere Segment weggelassen wird, sodass die das Druckglied aufweisende Seite durchgehend bogenförmig gekrümmt ist. Die Anmelderin hat in einer Simulation die Verkrümmung eines 38 m langen pneumatischen Trägers für eine Betriebslast von 4,5 t mit durchgehend bogenförmigem Druckglied und geradem Zugglied bestimmt (solch eine Konfiguration sollte günstig im Gelände besonders aufzubauen sein, da das Zugglied bzw. die Unterseite des pneumatischen Trägers dann auf dem Boden aufliegt). Die Verkrümmung führt jedoch zu einem «Buckel» des Trägers mit einer Höhe von ca. 1 Meter, wobei sich das Zugglied in der Mitte des Trägers etwa gleich hoch vom Boden abhebt. Der erfindungsgemäss mit Ausformungen versehene pneumatische Träger mit sonst gleicher Konfiguration wie der Träger des Stands der Technik war jedoch im Wesentlichen frei von der Verkrümmung, welche nur noch im Bereich von ca. 10 cm lag.

[0043] Zusammenfassend ergibt sich erfindungsgemäss ein pneumatischer Träger mit einem (oder mehreren) pneumatisch unter Druck setzbaren pneumatischen Körper, der unter Betriebsdruck ein sich im Wesentlichen über seine Länge erstreckendes Druckglied und ein ebenfalls im Wesentlichen über seine Länge sich erstreckendes Zugglied betriebsfähig voneinander im Abstand hält, wobei in Endbereichen des Druckglieds und des Zugglieds in Krafteinleitungspunkten Kräfte in diese eingeleitet werden und wobei zwischen dem Druckglied und dem Zugglied Verbindungselemente vorgesehen sind, die ebenfalls in Krafteinleitungspunkten Kräfte in das Druckglied und das Zugglied einleiten, wobei der pneumatische Körper sich zwischen benachbarten Krafteinleitungspunkten erstreckende Ausformungen aufweist, die nach aussen über eine gerade Verbindung zwischen den benachbarten Krafteinleitungspunkten hinausragen.

[0044] Wie oben bereits erwähnt weist bevorzugt der pneumatische Träger eine flexible Hülle (nämlich den pneumatischen Körper-oder, im Fall von mehreren Segmenten, mehrere pneumatischen Körper mit mehreren flexiblen Hüllen) auf, deren Schnittmuster die Form des Trägers unter Betriebsdruck bestimmt, derart, dass sich die Ausformungen in vorbestimmter Kontur ausbilden.

[0045] Da bevorzugt im pneumatischen Träger wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen ist, das sich zick-zack förmig durchgehend durch die ganze Länge des pneumatischen Körpers hindurch erstreckt, und das besonders bevorzugt wie oben erwähnt in einem Winkel von 45° gegenüber der vorgesehenen Lastrichtung verläuft (im Fall einer Brücke also 45° zur Horizontalen). Deshalb weisen die benachbarten Krafteinleitungspunkte verschiedenen Abstand zu einander auf, wenn der Abstand von Druckglied und Zugglied ändert, wie dies aus der Ausführungsform gemäss Fig. 2 in den Segmenten 71, 73 bzw. allgemein bei über eine Länge asymmetrisch ausgebildeten Druckkörpern der Fall ist. Dadurch wiederum haben die Ausformungen 86 bis 89 unterschiedliche Höhe, da bevorzugt diese Höhe im Verhältnis zum Abstand der zugeordneten Krafteinleitungspunkte bestimmt wird.

[0046] Die Höhe der Ausformungen wird, da die Rechnung dazu komplex ist, besonders einfach iterativ bestimmt: In einen ersten Schritt wird die Höhe auf 10 bis 15% des Abstands der zugeordneten (d.h. benachbarten) Krafteinleitungspunkte bestimmt. Danach kann der pneumatische Träger noch eine unerwünschte Restverkrümmung aufweisen, sodass in einem zweiten Schritt die Höhe der Ausformungen um 30-50% weiter erhöht wird (bei einer anfänglichen 10% Erhöhung würde die resultierende Höhe dann zwischen 13 und 15% des Abstands der benachbarten Krafteinleitungspunkte liegen). Dieses iterative Verfahren konvergiert bei den meisten Konfigurationen eines vom Fachmann für den konkreten Fall festzulegenden pneumatischen Trägers sehr schnell, kann aber ohne weiteres fortgesetzt werden bis die Verkrümmung im Wesentlichen entfällt bzw. für den vorgesehenen Verwendungszweck des Trägers keine weitere Verbesserung eintritt.

[0047] Im Einzelnen ergibt sich, dass erfindungsgemäss ein Verfahren vorgesehen ist, bei welchem bevorzugt in einem pneumatischen Träger bogenförmige, bevorzugt kreisbogenförmige, Ausformungen vorgesehen werden, deren Höhe 10 bis 15% des Abstands der zugeordneten Krafteinleitungspunkte beträgt.

[0048] Damit ist die Struktur eines erfindungsgemässen pneumatischen Trägers bevorzugt derart ausgebildet, dass eine (oder mehrere) Ausformungen eine Höhe über der Verbindungslinie zwischen den sie begrenzenden Krafteinleitungspunkten von 10 bis 15% des Abstands dieser Krafteinleitungspunkte aufweist.

[0049] Danach wird für den Fall der Anwendung des iterativen Verfahrens der erfindungsgemäss konzipierte pneumatische Träger gebaut und der pneumatische Körper des Trägers auf Betriebsdruck gebracht und überprüft, ob eine gegenüber der vorgesehenen Form fortbestehende Verkrümmung des Trägers vorhanden ist, und im positiven Fall die Höhe ausgewählter Ausformungen um 30-50% erhöht. Üblicherweise wird der Fachmann alle Ausformungen gleichmässig erhöhen, kann aber bei besonderer Form des betroffenen pneumatischen Körpers beispielsweise durch Versuche nur ausgewählte Ausformungen verändern).

[0050] Schliesslich kann, wenn für den vorgesehenen Verwendungszweck des pneumatischen Trägers erwünscht, das iterative Verfahren fortgesetzt werden, d.h. iterativ die Höhe der Ausformungen so lange erhöht werden, bis eine weitere Erhöhung keine weitere Verbesserung der Krümmung des unbelasteten Trägers ergibt.

[0051] Im Ergebnis ist erfindungsgemäss ein Verfahren zum Herstellen eines pneumatischen Trägers bereit gestellt, bei welchem vorab die im Betrieb vorgesehene Form des pneumatischen Trägers und der Ort der Krafteinleitungspunkte und dann die unter Betriebsdruck aber ohne Betriebslast zu erwartende Verkrümmung bestimmt wird, und dann Ausformungen an der Krümmungsinnenseite des pneumatischen Träges vorgesehen werden, die sich von Krafteinleitungspunkt zu Krafteinleitungspunkt über eine Verbindungslinie zwischen zugeordneten Krafteinleitungspunkten nach aussen erstrecken.

[0052] Fig. 3a zeigt die rechte Hälfte eines Trägers 90, mit einem rechten Endknoten 91 und der Symmetrielinie 92, welche die rechte Hälfte begrenzt (die linke Hälfte ist, der Symmetrielinie entsprechend, zur rechten Hälfte symmetrisch ausgebildet).

[0053] Der Grundaufbau des Trägers 90 ist analog zum Träger 70 (Fig. 2), kann jedoch auch einem Träger gemäss der Fig. 1a bis 1d oder ähnlichen pneumatischen Trägern entsprechen. Im Unterschied zum Träger 70 sind beim Träger 90 zwei Verbindungselemente 93, 94 vorgesehen, wobei je eines an einer der Aussenseiten des Trägers 90 entlang verlaufen. Dabei verdeckt das in Blickrichtung auf die Fig. 3a sichtbare Verbindungselement 93 das hinter diesem, auf der anderen Seite des Trägers 90 liegende Verbindungselement 94. Die Verbindungselemente laufen zick-zack förmig dem Träger 90 entlang und sind an Krafteinleitungspunkten 95 im Druckglied 96 und Krafteinleitungspunkten 97 am Zugglied 98 wirkverbunden. Ausformungen 99 befinden sich auf der Seite des Zugglieds 98.

[0054] Erfindungsgemäss weist der zwischen dem Druckglied 96 und dem Zugglied 98 angeordnete, diese auf Distanz haltende, pneumatisch unter Druck setzbare Körper pneumatische Faserdruckplatten 100 auf. Solche Faserdruckplatten sind pneumatische, d.h. aufblasbare, flache Körper, mit einer äusseren Form ähnlich einer Luftmatratze, wobei im Inneren zwischen dem Bodenteil der Hülle und dem Deckteil der Hülle Fasern angeordnet sind, welche Bodenteil und Deckteil verbinden, sodass die plattenförmige Kontur der Faserdruckplatten 100 auch unter Betriebsdruck erhalten bleibt. Solche pneumatische Faserdruckplatten sind als «Drop Stitch» Körper dem Fachmann bekannt.

[0055] In der Figur ist der ganze pneumatisch unter Druck setzbare Körper des Trägers 90 aus aufeinandergeschichteten pneumatische Faserdruckplatten 100 gebildet, die in Schichten angeordnet sind, wobei bevorzugt die Schichten jeweils aus mehreren, hintereinander angeordneten und aneinander anstossenden Faserdruckplatten 100 bestehen, die gegenüber einer angrenzenden Schicht versetzt angeordnet sind. In der Figur sind am linken Ende, bei der Symmetrielinie 92, zur Verdeutlichung der Schichtung einige Faserdruckplatten 100 weggelassen (die natürlich in einer betriebsfähigen Ausbildung des Trägers 100 vorhanden sein müssen).

[0056] Die Verwendung solcher Faserdruckplatten 100 ist vorteilhaft, da die einzelnen Druckplatten luftdicht sind, ein Reservegebläse kann entfallen. Versagt eine solche Faserdruckplatte, beispielsweise durch Verletzung von aussen, wird die Tragfähigkeit des Trägers 90 nur minimal reduziert. Eine ausgefallene Faserdruckplatte 100 kann leicht ersetzt werden. Die Faserdruckplatten 100 können beliebig dimensioniert, d.h. auf einen für den konkreten Fall individuell ausgebildeten Träger 90 zugeschnitten werden. Gleichzeitig aber können die Faserdruckplatten, dem Lego-System entsprechend, von standardisierter Grösse sein und für verschiedenste Träger verwendet werden. Die gewisse Eigensteifigkeit von Faserdruckplatten 100 vergrössert die Eigensteifigkeit des Trägers 100. Logistik und Handling des Trägers 90 werden einfacher: der im Fall von grossen pneumatischen Trägeren äusserst unhandliche pneumatische Körper besteht aus einer Anzahl einzeln mit einem Gewicht von einigen Kilogramm leicht handhabbaren Faserdruckplatten 100. Da die Faserdruckplatten 100 eine Breite aufweisen, können im Fall der Brücke auf der Oberseite des pneumatischen Trägers 90 einfach Fahrbahnplatten aufgelegt werden. Ebenso können hier untere ausgeformte Faserdruckplatten 101, deren Kontur den Ausformungen 99 entspricht, einfach auf ihre flexiblen Tragglieder aufgelegt werden (s. dazu die Beschreibung der Fig. 3b und 3c). Schliesslich bilden sich durch die Schichtung mit Faserdruckplatten 100 vertikale Aussenwände des pneumatischen Trägers 90, sodass auf einfache Weise mehrere Träger 90 neben einander positioniert werden können, beispielsweise im Fall einer Brücke. Wichtig ist auch, dass in diesem Fall der ganze Träger 90 (der eine Länge von beispielsweise 10m, 20m, 30m oder auch 40m erreichen oder überschreiten kann) dank der leichten und vergleichsweise kleine Dimensionen aufweisenden Einzelkomponenten ohne jegliche Maschinen (Kran, Hubstapler etc.) aufgestellt werden kann.

[0057] Bei einer in der Figur nicht dargestellten Ausführungsform wird der pneumatisch unter Druck setzbare Körper nicht vollständig durch solche pneumatischen Faserdruckplatten gebildet, sondern nur teilweise. Die Faserdruckplatten sind dann beispielsweise an verletzungsgefährlichen Bereichen des pneumatischen Trägers angeordnet, beispielsweise dort, wo eine Last angreift oder die Oberfläche des Trägers sonst wie exponiert ist.

[0058] Es ergibt sich damit erfindungsgemäss ein pneumatischer Träger mit einem pneumatisch unter Druck setzbaren Körper, der unter Betriebsdruck ein sich im Wesentlichen über seine Länge erstreckendes Druckglied und ein ebenfalls im Wesentlichen über seine Länge sich erstreckendes Zugglied betriebsfähig voneinander im Abstand hält, wobei das Druckglied und das Zugglied endseitig in Verbindungskonten miteinander verbunden sind, und wobei am Druckglied und am Zugglied Verbindungspunkte für wenigstens ein sich zwischen dem Druckglied und dem Zugglied erstreckendes, zugbelastbares Verbindungselement vorgesehen sind, wobei weiter der pneumatisch unter Druck setzbare Körper pneumatische Faserdruckplatten aufweist.

[0059] Fig. 3b zeigt den Träger 90 im Querschnitt am Ort eines Krafteinleitungspunkts 97. Dargestellt sind übereinandergeschichtete pneumatische Faserplatten 100, mit einer hier untersten Faserplatte 101, die den Ausformungen für verminderte Krümmung des Trägers 90 entsprechend ausgeformt ist. Weiter ersichtlich ist das (nun im Querschnitt ersichtlich) als Fahrbahnplatte ausgebildete Druckglied 96, ebenso eine Reihe von Zuggliedern 97, die an der Unterseite der Faserdruckplatten 101 entlang laufen, sodass die Faserdruckplatten 101 mit ihren Ausformungen auf den parallel zu einander angeordneten (beispielsweise aus Drahtseilen bestehenden) Zuggliedern 97 ruhen.

[0060] Querstäbe 105 bilden endseitig die Krafteinleitungspunkte 97, an welche die Verbindungselemente 97 angreifen, gleichzeitig auch flexible Tragglieder 106 für die untersten Faserdruckplatten 105, die auf den flexiblen Traggliedern 106 aufliegen.

[0061] Fig. 3c zeigt zwei nebeneinander angeordnete Träger 90 im Querschnitt, wobei beispielsweise jeder Träger 90 als Fahrbahn für eine Seite eines Fahrzeugs dienen kann.

[0062] Fig. 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus dem Träger von Fig. 3a am Ort eines zwischen zwei Ausformungen 99 gelegenen Krafteinleitungspunkts 97. Ersichtlich ist der Verlauf der flexiblen Tragglieder 106, der Kontur der pneumatischen Faserdruckplatten 101 nach, und der Verlauf der Verbindungselemente 93, 94.

[0063] Ein erfindungsgemässer, pneumatische Faserdruckplatten aufweisender Träger, beispielsweise ein Träger gemäss Fig. 3, kann nun derart ausgebildet werden, dass durch die Verbindungselemente 93, 94 (oder die Verbindungselemente gemäss den Fig. 1a bis 2) bei Betriebsdruck des pneumatisch unter Druck setzbaren Körpers die vollständige Expansion der Faserdruckplatten nicht möglich ist-diese bleiben dann unter der durch die Fasern ermöglichten, maximalen Dicke. Mit anderen Worten besteht dann eine Expansionsreserve, die beim Ausfall einer Faserdruckplatte im Stapel (über die Höhe des pneumatischen Trägers gesehen) sich automatisch aktiviert: die ausgefallene Faserdruckplatte verliert dann ihre Dicke bzw. Höhe, worauf die übrigen Faserdruckplatten automatisch weiter expandieren und den Dicken - bzw. Höhenverlust so automatisch kompensieren. Bei dieser Auslegung behält der pneumatische Träger seine volle Funktionsfähigkeit, obschon sein pneumatisch unter Druck setzbarer Körper verletzt und teilweise funktionsunfähig geworden ist.

[0064] Es ergibt sich so bevorzugt ein pneumatischer Träger bei dem das wenigstens eine Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass die pneumatischen Querfaserdruckplatten unter ihrer maximalen, querfaserbedingten Dicke bleiben.

[0065] Weiter bevorzugt sind dann das wenigstens eine Verbindungselement und der über die Höhe des pneumatischen Körpers reichenden Schichten von pneumatischen Querfaserdruckplatten derart ausgebildet, dass unter Betriebsdruck der Querfaserdruckplatten, aber bei Druckverlust in einer der Querfaserdruckplatten mit dadurch verbundener Expansion anderer Querfaserdruckplatten die Expansion die Höhe des pneumatischen Körpers im Wesentlichen konstant hält.

[0066] Weiter bevorzugt ergibt ruhen pneumatischen Querfaserdruckplatten mit Ausformungen auf flexiblen Traggliedern, die bevorzugt als Bänder ausgebildet sind, und wobei diese Bänder an am Ort der Krafteinleitungspunkte vorgesehenen Querträgern angreifen, die ihrerseits mit dem mindestens einen Verbindungselement betriebsfähig verbunden sind.

Claims (10)

1. Patentansprüche

   1. Pneumatischer Träger mit einem pneumatisch unter Druck setzbaren Körper, der unter Betriebsdruck ein sich im Wesentlichen über seine Länge erstreckendes Druckglied und ein ebenfalls im Wesentlichen über seine Länge sich erstreckendes Zugglied betriebsfähig voneinander im Abstand hält, wobei das Druckglied und das Zugglied endseitig in Verbindungskonten miteinander verbunden sind, und wobei am Druckglied und am Zugglied Verbindungspunkte für wenigstens ein sich zwischen dem Druckglied und dem Zugglied erstreckendes, zugbelastbares Verbindungselement vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatisch unter Druck setzbare Körper pneumatische Querfaserdruckplatten aufweist.
2. 2. Pneumatischer Träger nach Anspruch 1, wobei sich das Verbindungselement zwischen dem Druckglied und dem Zugglied zick-zack förmig über jeweils mehrere Verbindungspunkte sowohl im Bereich des Druckglieds als auch im Bereich des Zugglieds hin erstreckt, und wobei bevorzugt an jeder der Aussenseiten des pneumatischen Trägers wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen ist.
3. 3. Pneumatischer Träger nach Anspruch 2, wobei wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen ist, das sich zick-zack förmig durchgehend über die ganze Länge des pneumatischen Körpers erstreckt.
4. 4. Pneumatischer Träger nach Anspruch 1, wobei das Druckglied und das Zugglied über ihre Länge angeordnete Krafteinleitungspunkte aufweisen, in welche Kräfte durch das wenigstens eine Verbindungselement in diese eingeleitet werden, und wobei der pneumatische Körper sich zwischen benachbarten Krafteinleitungspunkten erstreckende Ausformungen aufweist, die nach aussen über eine gerade Verbindung zwischen den benachbarten Krafteinleitungspunkten hinausragen, wobei bevorzugt die Ausformungen auf der Seite des Zugglieds vorgesehen sind.
5. 5. Pneumatischer Träger nach Anspruch 4, wobei die Ausformungen durch pneumatische Querfaserdruckplatten gebildet werden, die über ihre Querfasern derart ausgebildet sind, dass ihre Aussenseiten unter Betriebsdruck die Ausformungen bilden.
6. 6. Pneumatischer Träger nach Anspruch 1, wobei der pneumatisch unter Druck setzbare Körper aus aufeinandergeschichteten pneumatische Querfaserdruckplatten besteht, dabei bevorzugt die Schichten jeweils aus mehreren, hintereinander angeordneten und aneinander anstossenden Querfaserdruckplatten bestehen, die gegenüber einer angrenzenden Schicht versetzt angeordnet sind.
7. 7. Pneumatischer Träger nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass die pneumatischen Querfaserdruckplatten unter ihrer maximalen, querfaserbedingten Dicke bleiben.
8. 8. Pneumatischer Träger nach Anspruch 7, wobei das wenigstens eine Verbindungselement und der über die Höhe des pneumatischen Körpers reichenden Schichten von pneumatischen Querfaserdruckplatten derart ausgebildet sind, dass unter Betriebsdruck der Querfaserdruckplatten, aber bei Druckverlust in einer der Querfaserdruckplatten mit dadurch verbundener Expansion anderer Querfaserdruckplatten die Expansion die Höhe des pneumatischen Körpers im Wesentlichen konstant hält.
9. 9. Pneumatischer Träger nach Anspruch 5, wobei pneumatischen Querfaserdruckplatten mit Ausformungen auf flexiblen Triaggliedern ruhen, die bevorzugt als Bänder ausgebildet sind, und wobei diese Bänder an am Ort der Krafteinleitungspunkte vorgesehenen Querträgern angreifen, die ihrerseits mit dem mindestens einen Verbindungselement betriebsfähig verbunden sind.
10. 10. Pneumatischer Träger nach Anspruch 4, wobei auf der Seite der Ausformungen vorgesehene Druck- oder Zugglied an den Ausformungen anliegt, aber über den Krafteinleitungspunkten zwischen benachbarten Ausformungen hinweg läuft.