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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft das Gebiet von Schwimmlernhilfen und Kinder-Bade- und Freizeitartikeln. Schwimmsitze sind floßartige, meist quadratisch oder ringförmig gestaltete Schwimmkörper für die sitzende Körperaufnahme im Wasser, in die Kleinkinder gesetzt werden, um so sicher auf dem Wasser gehalten zu werden. Kinder sollen sich auf diese Weise mit dem Wasser und der Bewegung im Wasser vertraut machen, auch wenn sie noch nicht schwimmen können. Zusätzlich zum Gewöhnungs- und Lerneffekt ist der Spaß am Wasser ein Nutzungsziel.
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Stand der Technik und Problem
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Schwimmsitze für Kleinkinder müssen gemäß DIN-EN 13138-3 ein hohes Maß an Schwimmstabilität aufweisen. Nach einer einseitigen Neigung (Kenterung) um einen Winkel von 85° für den Schwimmkörper muss sich der Schwimmsitz mit dem Testdummy (10) so wiederaufrichten, dass sich die Atemwege des Benutzers (Test-Dummy, markiertes Atemwegs-Dreieck) oberhalb der Wasseroberfläche befinden. Die Anforderung gilt für alle vier Seiten des Schwimmsitz'.
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Dieser Anforderung wird nach dem Stand der Technik dadurch entsprochen, dass Schwimmsitze als allseits symmetrische Schwimmkörperstrukturen um die Mittelachse der Körperöffnung (2) für den Benutzer (Lastzentrum) herum konstruiert werden. Die Wiederaufrichtung erfolgt durch eine Schwenkbewegung um die Körper-Querachse des Benutzers (Test-Dummy, 10), wobei die aufrichtenden Kräfte aus dem Auftrieb der eingetauchten Volumina (Front, Seiten, Heck) des Schwimmkörpers resultieren. D. h., das Gewicht des Benutzers (Test-Dummy), insbesondere die überproportional schwere Kopf/Schulter-Sektion muss durch ein hinreichend starkes Drehmoment aus dem Wasser gehoben werden, wobei mit zunehmendem Höhengewinn die Gewichtskräfte des Dummys wegen der abnehmenden Verdrängung der benannten Körpersektion zunehmen.
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Die Folge sind extrem große Schwimmsitzformate, ca. 70 × 70 cm bei 130 mm Aufblaskammerdurchmesser, mit eben so großen allseitigen Verdrängungs- bzw. Auftriebsvolumina (s. Zeichnung 1, Bezugszeichen 8). Die notwendige Größe solcher konventionellen (8) Schwimmsitze führt bei Feststoffkonstruktionen zu problematischem Transport- und Handhabungsvolumen. Nachteilig für Aufblaskonstruktionen wie für Feststoffkonstruktionen dieser Art und Größe gilt: Die Fülle des das Kind umgebenden Materials reduziert die eigentliche Wassererfahrung gegen Null. Kein Zugang zum Wasser (6) nur zu dicht umschlingenden Kunststoff! Also gerade keine Wassererfahrung!
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Ein weiteres Problem besteht dann, das Konstruktionen nach diesem Stand der Technik einem vollständigem Umschlagen des Schwimmsitzes, z. B. durch eine brechende Welle, nicht gewachsen sind, da sich nach der Vollkenterung ein neuer stabiler, nun aber negativer Schwimmzustand ergibt, bei dem der Benutzer nur noch ins tiefe Wasser „ausgeworfen” werden, nicht aber aus dieser Lage wieder aufgerichtet werden kann. Das Ertrinkungsrisiko steigt. Konstruktionen mit Selbstaufrichtungskapazität im Sinne der DIN-EN 13138-3, Leistungsstufe III (Halten des Test-Dummys (10) und Wiederaufrichten aus Kopfüberlage) sind bei konventioneller Auftriebsverteilung (8) nicht möglich.
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Zum Stand der Technik gehört auch
EP 1 614 618 A1 . Der Zeichnungssatz zu
EP 1 614 618 A1 enthält auf den Seiten 26f und 70f Darstellungen von Schwimmsitzen, die eine außermittige, nach hinten versetzte Sitzposition zeigen. Rein bildlich entsteht eine Ähnlichkeit zum hier vorgelegten Antrag eines Schwimmsitzes mit asymmetrischer Auftriebsverteilung und rotatorischen Wiederaufrichtvermögen, bei dem die Sitzposition so nach hinten verschoben ist, dass es zu einer gezielten und durch Formgebung verstärkten Auftriebsasymmetrie kommt, aus der bei Kenterung ein wiederaufrichtendes Drehmoment abgeleitet wird. In völligem Gegensatz zu dieser Anmeldung ist einseitige Sitzposition in
EP 1 614 618 A1 jedoch nicht mit einer Auftriebsasymmetrie gleichzusetzten. In der Beschreibung, Zeilen 50/55, wird dahingehend verdeutlicht, dass, Zitat: „... Die Auftriebsverteilung in Relation zur Position des Benutzers ist harmonisiert (annähernde Äquivalenz der Volumina)....”.
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Weiterhin sind im Gegensatz zur eingereichten Erfindung, die u. a. auf einer Minimierung der Seitenvolumina beruht, dieselben in
EP 1 614 618 A1 maximiert: Zitat, Beschreibung, Zeilen 35f: „... Die Nebeneinander-Anordnung der Luftkammern führt bei gleicher Innenweite zu einer Verbreiterung des Schwimmkörpers. Dieser Umstand kommt jedoch der statischen Schwimmstabilität zu Gute....”. Den Umständen entsprechend kann es dabei nur um die seitliche Stabilität gehen, – Rotation um die Körperlängsachse wird verhindert. Konsequenterweise enthalten auch die Ansprüche zu
EP 1 614 618 A1 keinerlei Erwähnung hinsichtlich einer asymmetrischen, funktional orientierten Auftriebsverteilung. Die gesamte Problematik des Wiederaufrichtens ist überhaupt nicht Gegenstand dieses Patents. Die Schlüsselbegriffe: Rotation”, „rotatorisches Wiederaufrichten”, „Körperlängsachse”, „Auftriebsasymmetrie”, „Drehmoment”, „Verdrängung” kommen im gesamten Text nicht vor. Ein weiterer Beleg für die rein zufällige und bloß visuelle Ähnlichkeit.
EP 1 614 618 A1 ist nicht neuheitsschädlich.
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Verbesserung und Neuigkeitswert der Erfindung
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Wird die Auftriebsverteilung statt symmetrisch um die Körperöffnung (2) bzw. das Lastzentrum „L” herum jedoch asymmetrisch vorgenommen, also mehr Front- als Rückenauftrieb und minimierter Seitenauftrieb, wird bei der einseitigen Neigung (Kenterung nach vorne und zu den Seiten) aus der mühsam schwenkenden Aufrichtbewegung um die Körperquerachse eine leichtgängige um die Körperlängsachse rotierende Drehbewegung, die den Schwimmsitz mit dem Benutzer zwangsweise in eine sichere Rückenlage dreht, bei der gemäß der Erfindung die Atemwege aus dem Wasser gedreht werden und der Kopf angehoben wird. Die Körperlängsachse ist in dieser sicheren Endposition um ca. 10° zu den Füßen hin geneigt.
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Die Front- und Seitenvolumina sind im vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen erheblich reduziert, weil zum Einen die rotatorische Aufrichtung/Drehung weit geringere Drehmomente erfordert und zum Anderen die Seitenvolumina auf das für die statische Schwimmstabilität im aufrechten Schwimmzustand erforderliche Minimum beschränkt sein müssen, um die Rotationsbewegung nicht zu behindern. Bei seitlichen Neigung wirkt das eingetauchte größere seitliche Frontvolumen der Fläche B; L; D; H im Vergleich zu dem aus der Fläche L; A; F; D weiterhin rotierend bis in die Rückenlage in welcher der Rotationsvorgang zum Stillstand kommt (s. Zeichnung 2, Ansicht B) und in die stabile Endlage übergeht. Mit der Rotationsbewegung verbunden ist ein kontinuierliches „Auftauchen” bereits gedrehter Teile des Schwimmkörpers. Sie werden damit für die weitere Drehung wirkungslos. Asymmetrie des Auftriebs ist also eine notwendige, aber noch keine hinreichende Bedingung für das rotatorische Wiederaufrichten. Die Formgebung des Schwimmkörpers muss daher so gewählt werden, dass trotz der genannten Abschwächung des initialen wiederaufrichtenden Drehmoments ein hinreichend starkes Drehmoment zur Erreichung der Rücken-Endlage verbleibt. Bei Anordnung der Auftriebs-Asymmetrie in der Ebene (gleichbleibende Dicke) eignen sich Grundformen wie Trapez, abgestumpfte Parabel, Glockenkurve, U-Form mit Frontverbreiterung etc.. Bei Auftriebsanordnung in der Vertikalen (Variation der Schwimmkörperdicke) gilt prinzipiell das Gleiche, das Formenspektrum erweitert sich jedoch, weil die Dickenvariation (z. B. lokal konzentrierte Zusatzauftriebskörper oder regelrechte Verdrängungsausleger, Pos. 3; 4; 11; 11a) extrem starke Verdrängung/Drehmomente erzeugen.
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Das rückseitige Volumen kann ebenfalls vergleichsweise gering ausgeführt werden, weil aufgrund der Rückenlage das Gesicht, bzw. die Atemwege des Benutzers bereits aus dem Wasser gedreht sind.
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Vorteilhaft für eine stabile und sichere Endlage sind zwei weitere neue Konstruktionsmerkmale:
- a) – die Absenkung der Sitzposition in den Auftriebskörper hinein
- b) – eine schiffsrumpfförmige Verjüngung der Hecksektion (V-Spant).
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a) reduziert das negative Drehmoment der über die Oberkante ragenden Kopflast bei Rückenlage, b) begünstigt eine stabile, nahezu mittige Endlage ohne größere Seitenneigung des Kopfes.
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Schwimmsitze nach diesem Konstruktionsprinzip weisen Größenverhältnisse von ca. 45 × 55 × 10 cm auf. Es kommt zu genereller Materialeinsparung. Schwimmsitze aus Schaumstoff werden sinnvoll, die materialbedingt wiederum Sicherheits- und Nutzungsvorteile bieten.
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Anmerkung: Die Aufrichtung durch Rotation kann auch mit weitaus geringeren Volumina bzw. Drehmomenten erreicht werden als es die Zeichnungen erkennen lassen. Da die hier behandelten Schwimmsitze neben den normativen Anforderungen hinsichtlich des dynamischen Wiederaufrichtens aber auch Anforderungen an die statische Schwimmstabilität zu erfüllen haben sind dafür größere Dimensionen (Volumina) erforderlich. Die statische Schwimmstabilität diktiert bei Schwimmsitzen gemäß der Erfindung die minimale Größe!
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Mit dieser konstruktiven Verbesserung gemäß der vorgelegten Erfindung können bereits alle sicherheitstechnischen Anforderungen an das Wiederaufrichten nach Kenterung (ca. 90° Neigung) abgedeckt werden.
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Sequenzen des Aufrichtvorgangs:
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- a) – Ausgangslage, aufrecht
- b) – Prüftechnisch erzwungene Vorwärtsneigung um 90°, Gerät taucht bis ca. Mitte Körperöffnung (2) ein
- c) – Auftriebskräfte erzeugen Kombination aus Aufwärtskraft und Drehmoment in die Seitenlage
- d) – der im Vergleich zum Heckauftrieb größere Frontauftrieb dreht System in die Rückenlage
- e) – Heckauftrieb hebt Kopf sicher aus dem Wasser, Atemwege frei, Sicherheitsnorm erfüllt!
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Anmerkung: Die hier aus analytischen Gründen in einzelne Sequenzen unterteilten Bewegungsabläufe finden in der Praxis kontinuierlich und sekundenschnell statt. Der Benutzer verbleibt am Ende in einer auf dem Rücken liegenden, etwa um 10° zum Fußende geneigten, sicheren Schwimmposition.
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Ein weiterer Nutzungsvorteil lässt sich aus den vergleichsweise nur noch geringen erforderlichen Volumina ziehen: In die Frontsektion, dicht vor der Brust des Benutzers kann ein Wasserbecken (6) oder Durchbruch (6) vorgesehen werden, der dem Benutzer den Zugang zum Wasser ermöglicht.
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Zusatzauftriebskörper (3; 4)
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Wird am Heck des Schwimmsitzes ein räumlich konzentrierter, nicht über die volle Breite reichender und direkt hinter der Körperöffnung (2) positionierter Zusatz-Austriebskörper (3) angebracht, wirkt dieser der Rotationsbewegung über die Front-/Seitenlage nicht nennenswert entgegen (weil kaum eingetaucht), kommt aber nach der Drehung in die Rückenlage dem Rückenauftriebsvolumen voll zugute. Das rotatorische Aufrichten um die Körperlängsachse, Drehung der Atemwege aus dem Wasser, wird nun ergänzt durch ein schwenkendes Aufrichten um die Körper-Querachse. Schwimmsitz/Benutzer richten sich in die vertikale Ausgangsposition auf. Volumen und Form des kleinen Zusatzauftriebskörpers (3) sind dabei so gestaltet, dass das der Rotation in die Rückenlage entgegenwirkende Drehmoment minimiert ist, der Volumenzuwachs nach Rotation, also voll eingetaucht, aber ausreicht, den Heckauftrieb bis zum schwenkenden Aufrichten zu ergänzen. Es handelt sich dabei um eine zeitliche Asymmetrie” der Art, dass während des Gesamtsequenz des Aufrichtvorgangs jeweils verschiedene Auftriebsvolumina nacheinander zur Wirkung kommen.
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Mit dieser weiteren, auf gezielter Asymmetrie beruhender konstruktiven Maßnahme, gemäß der vorgelegten Erfindung kann die rotatorische Wiederaufrichtung aus ca. 90° Neigung auf dem Weg über die Rückenlage mit einer schwenkenden Wiederaufrichtung zurück in die in die Ausgangslage kombiniert werden.
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Sequenzen des Aufrichtvorgangs:
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- a) – Ausgangslage, aufrecht
- b) – Prüftechnisch erzwungene Vorwärtsneigung um 90°, Gerät taucht bis ca. Mitte Körperöffnung (2) ein;
- c) – Auftriebskräfte erzeugen Kombination aus Aufwärtskraft und Drehmoment in die Seitenlage, der Auftrieb des kleinen Zusatzkörpers ist in dieser Sequenz noch marginal
- d) – der im Vergleich zum Heckauftrieb größere Frontauftrieb dreht System in die Rückenlage
- e) – Anhebung des Kopfes in eine sichere Schwimmposition mit den Atemwegen klar über Wasser (Sicherheitsnorm erfüllt!)
- f) – Bei Bedarf: Heckauftrieb verstärkt durch den Auftrieb des nun voll eingetauchten kleinen Zusatzkörpers richten den Schwimmsitz wieder in die Ausgangslage auf.
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1.3.2 Auftriebsausleger
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Zusatzauftriebskörper und Auftriebsausleger erweitern die Asymmetrie durch Ungleichverteilung in der Ebene (Längsstreckung) um eine Asymmetrie nach oben und/oder unten, also in der Vertikalen. „Auftriebsausleger” kommen bei Aufblaskonstruktionen mit asymmetrischer Auftriebsverteilung zur Anwendung.
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Auftriebsausleger sind an Luftkammern angesetzte und mit ihr drucktechnisch unmittelbar verbundene kleine, lokale Erweiterungen (ähnlich Ausstülpungen) geeigneter Form, Lage und Größe (siehe Zeichnung 5, Pos. 11a). Der Luftstrom erfolgt durch eine kleine Überströmöffnung in der ansonsten unveränderten Luftkammerhülle. Im vorliegenden Fall (Zeichnung 5) handelt es sich um einen an der Vorderseite der dargestellten Schwimmsitz-Innenkomponente nach unten und an deren Rückseite nach oben positionierten Ausleger.
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Im Falle des Auftriebsauslegers nach unten kann der Schwimmkörper eine (Teil)Symmetrie in der Horizontalen aufweisen (Gleichheit der Flächen vor und hinter der Körperöffnung), stellt bezogen auf Volumen und Drehmoment die Asymmetrie in der dritten Dimension aber wieder her (siehe Zeichnung 5). Im Gegensatz zum Zusatzauftriebskörper (3; 4), der Auftrieb erst im Fall der Kenterung erzeugt, ist der Auftriebsausleger nach unten im Normalgebrauch wirksam. Er bewirkt bei Kippung des Geräts nach vom das rotierende Drehmoment um die Körperlängsachse. Die schwenkende, aufrichtende Wirkung ist vernachlässigbar, weil der Widerstand (Gegendrehmoment) um die Körperquerachse deutlich größer ist als das Gegendrehmoment um die Körperlängsachse. Rotation in die Rückenlage geht vor Schwenkung in die Ausgangslage. Bei Kippung in die Seitenlage dominiert das Rotationsmoment noch stärker.
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Neben der rotatorischen Funktion sind die Auftriebsausleger im aufrechten Schwimmzustand, also dem Normalbetrieb ein Mittel, Auftrieb konzentriert an ausgewählten Laststellen zu erhöhen, ohne die horizontalen und insbesondere die nach oben gerichteten (Blickbarriere) Abmessungen, wie sie etwa durch bloße Vergrößerung des Front-Durchmessers entstehen, zu erhöhen. Da das Volumen oberhalb der Wasserfläche wirkungslos ist wird dabei nur lästige und wirkungslose Volumina aufgebaut.
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Der obere Auftriebsausleger im Rückenbereich der dargestellten Schwimmsitzkomponente (Zeichnung 5) wird erst in der Rückenlage wirksam und hebt den Kopf des Benutzers.
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Wiederaufrichten aus Überkopflage (180°-Kenterung)
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Für das Wiederaufrichten aus einer 180° Vollkenterung (Umschlag in die stabile kopfüber Negativ-Schwimmlage) reichen die o. g. Maßnahmen jedoch noch nicht aus. Es bedarf einer weiteren starken Asymmetrie in der Auftriebsverteilung durch die die stabile Negativ-Schwimmlage in eine labile Negativschwimmlage überführt wird. Weiterhin verfügt ein Schwimmsitz gemäß Level III der DIN-EN 13138-31)1)
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- Leistungsstufe I: Testdummy fällt bei Vollkenterung aus dem Sitz. Wird gerettet? Leistungsstufe II: Testdummy fällt aus dem Sitz; wird aber durch körpergebundenen Reserveauftriebskörper außerhalb des Schwimmsitzes wieder an die Wasseroberfläche zurück gebracht. Atemwege über Wassert Leistungsstufe III: Testdummy wird im Schwimmsitz gehalten, System richtet sich aus jeder Lage selbsttätig wieder auf. Rückhaltesystem ist Bestandteil des Schwimmsitz'.
notwendigerweise über ein Körperrückhaltesystem für den Benutzer, um dessen Herausgleiten aus dem Schwimmsitz bei Vollkenterung zu verhindern.
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Die aus einer Vollkenterung resultierende stabile kopfüber Negativlage muss konstruktiv so destabilisiert werden, dass eine Anfangsschräglage unter den gegebenen Gewichts- und Auftriebsverhältnissen das weitere Umgeschlagenen des Geräts in die Seitenlage erzwingt: Aus dieser erfolgt dann wieder der oben beschriebene rotatorische Wiederaufrichtvorgang. Dazu wird gemäß Erfindung ein das Kopfgewicht des Benutzers (über)kompensierendes Volumen (4) auf der Oberseite des Schwimmsitzes angebracht und zusätzlich die nun zur Unterseite umgeschlagene ehemalige Oberseite des Schwimmsitzes in ihrer volumenmäßigen rechts/links Verteilung (9) asymmetrisch gestaltet. Zur zweidimensionalen Asymmetrie in Längsrichtung des Schwimmsitz kommt bei dieser Variante also eine zusätzliche Rechts/Links-Asymmetrie sowie eine starke vertikale Asymmetrie der Auftriebsvolumina. Im Wasser, 180° gekentert, entsteht so eine konstruktiv erzwungene instabile Negativlage, die zur gewollten Kenterung in die Seitenlage führt.
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Ergebnis: Die stabile Negativ-Schwimmlage nach Vollkenterung, bei der der Kopf unter Wasser einen negativ stabilisierenden Einfluss ausübt – wie der Ballastkiel einer Segelyacht –, wird durch diese weitergehenden vertikalen Volumen-Asymmetrien aufgehoben. Aus der so erzeugten anfänglichen „Schieflage” (s. Zeichnung 4a, Ansicht D) können die Gewichtskräfte oberhalb der Wasserlinie die Rückstellung in die Seitenlage vollenden aus der heraus dann wieder die rotatorische Aufrichtung, siehe 1.3 in die Rückenlage erfolgt (s. Zeichnung 4, Ansicht „Rückenlage”).
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Die Form des großen Zusatzauftriebskörpers 4 (siehe Zeichnung 4a) ist so gestaltet, dass dieser unter Wasser mit seinem vollen Volumen Auftrieb erzeugt (Kompensation des Kopfgewichts), in der Seitenlage weitgehend unwirksam ist und in der Rückenlage wieder das schwenkende Aufrichten in die vertikale Ausgangslage unterstützt.
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Schwimmsitze, die dem Anforderungsniveau III der Sicherheitsnorm entsprechen, werden auf Grundlage dieser dreidimensionalen und allseitigen asymmetrischen Auftriebsverteilung erstmals möglich. Sinnvoll sind Hybrid-Bauweisen, die Feststoffauftrieb mit Auftrieb aus Aufblaskörpern paltzsparend kombinieren. Der Rückenauftriebskörper, 4, kann multifunktional auch als Kopfstütze/Rückenlehne ausgeführt und genutzt werden.
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Bei kleinformatigen Auftriebskörpern, wie der in den Zeichnungen 5 und 6 dargestellten Schwimmsitz-Innenkomponente eines 2-Luftkammer-Schwimmsitz, wirkt das beschriebene wederaufrichtprinzip aus Überkopf-Lage auch ohne den das Kopfgewicht kompensierenden großen Auftriebskörper. Aufgrund der geringen Abmessungen nach Ausfall der Außenkomponente und der technisch bedingten nie exakt vertikalen Ausbalancierung des Benutzers (Test-Dummy) fehle kleinen Auftriebskörpern die hydrostatische Formstabilität um eine stabile Negativ-Schwimmlage auszubilden. Die Über-Kopf-Schwimmlage ist hier per se instabil.
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Sequenzen des Aufrichtvorgangs:
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- a) – Ausgangslage, aufrecht
- b) – Prüftechnisch erzwungene Vollkenterung um 180°, Gerät nimmt Negativlage (Überkopflage) ein
- c) – Zusatzauftriebskörper (4) erzeugt Auftriebskräfte die das Gewicht der unter Wasser befindlichen Körperteile überkompensieren, die Hecksektion wird leicht angehoben, geneigt, es entsteht eine instabile Negativlage
- d) – die Rechts/Links-Asymmetrie der Frontsektion verstärkt die „Schieflage”, das Gewicht der über Wasser befindlichen Körperteile erzeugt ein kippendes Drehmoment in die Seitenlage
- e) – der im Vergleich zum Heckauftrieb größere Frontauftrieb dreht System in die Rückenlage, (s. Z 4) der Auftrieb des konischen großen Zusatzkörpers ist in dieser Sequenz noch gering
- f) – Heckauftrieb verstärkt durch den Auftrieb des nun voll eingetauchten großen Zusatzkörpers richten den Schwimmsitz wieder in die Ausgangslage auf (Zeichnung 4, Ansicht C).
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Form und Material
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Gemessen am Einfluss der gezielten Asymmetrie haben Material und Form keinen gravierenden Einfluss auf die Leistung von Produkten gemäß der Erfindung. Dennoch gibt es unterstützende Nebeneffekte. So ist Schaumstoff ein sehr detailliert gestaltungsfähiges und gleichzeitig vergleichsweise festes Material und damit nützlich für die das neue Konstruktionsprinzip. Gleiches gilt für die Formgebung, bei der sich bestimmte Grundformen als vorteilhaft erwiesen haben. Schaumstoff eignet sich als Material für Schwimmsitze gerade aufgrund der Erfindung, weil zahlreiche Nutzungs- und Sicherheitsvorteile nicht durch extreme Volumina konterkariert werden, sondern durch das Rotationsprinzip mit relativ kleinen Abmessungen einhergehen.
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Die Formgebung des Schwimmsitz' im Umriss kann so gewählt werden, dass sie die aus Asymmetrie und gezielter Instabilität resultierende Bewegungsdynamik zusätzlich unterstützt. In der gewollten Endlage – also nach den Rotationsbewegungen – jedoch eine sichere und stabile Schwimmposition mit den Atemwegen über Wasser eingenommen wird. Als am besten geeignet dafür haben sich trapezförmige bzw. trapezähnliche Umrisse (7) erwiesen. Die Trapezform unterstützt die sowohl bei der frontalen wie bei der seitlichen Krängung die Rotation in die Rückenlage (siehe Zeichnung 4) sowie eine weitgehend zentrierte und stabile Endlage.
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Um bei Minimierung der Dimensionen (Verpackungsgröße!) nach der Rotation auch noch die schwenkende Wiederaufrichtung aus der Rückenlage heraus zu bewirken, kann die in dieser Sektion auftriebsarme Trapezform (7) durch den unter ... beschriebenen Zusatzauftriebskörper (2; separierbar) unterstützt werden.
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Trotz der sehr bewährten Trapezform (7) sind andere Umrissformen, z. B. Recheckform, möglich. Sinnvoll können auch Formkombinationen sein, also eine Rechteckform mit trapezförmig gestalteter Hecksektion.
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Für Feststoffkonstruktionen sind es halbharte, geschlossenzellige Schäume mit sehr geringem Raumgewicht z. B. Polyethylenschaum mit RG </= 35 g/dm3). Auch tiefgezogene Kunststoffhohlkörper („Hartplastik”) kommen in Frage. Eine weitere Verringerung des Transportvolumens gestatten Hybrid-Konstruktionen die aus einer Schaumstoffkernzelle und einem umgebenden Aufblaskörper bestehen.
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Das Prinzip der asymmetrischen Auftriebsverteilung und der rotatorischen Wiederaufrichtung um die Körperlängsachse ist uneingeschränkt auch auf Aufblaskörper anwendbar. Als Materialien kommen für Aufblaskonstruktionen (Zeichnung 5) die üblichen Kunststofffolien zur Anwendung.
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Wichtig bleibt festzuhalten, dass das Konstruktionsprinzip gemäß Erfindung materialunabhängig ist.
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Dimensionierung
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Maße, Volumina, Drehmomente etc. lassen sich nicht allgemeingültig angeben. Standard für richtige Dimensionierung ist die Einhaltung der durch die europäische Sicherheitsnorm EN 13138-3 gesetzten Anforderungen. Da Schwimmsitze in Benutzer-Gewichtsklassen eingeteilt sind, variieren alle quantitativen Festlegungen mit der jeweiligen Zielgruppe, also deren anthropometrischer Körperdaten. Die aus den Zeichnungen ableitbaren Größenverhältnisse entsprechen vorhandenen Prototypen für die Körpergewichtklasse bis 11 kg. Für Schwimmsitze gilt auch ein hohes Maß an Wechselwirkung der einzelnen Parameter untereinander. Dominant ist die Sitzhöhe, d. h. die Körper-Schwerpunktlage. Maße und Auftriebskräfte, die für eine sichere Funktion bei tiefer Sitzposition ausreichen, werden bei hoher Sitzposition versagen. Wird auf den integrierten Planschpool (Zugang zum Wasser) Wert gelegt, verlängert sich die Frontsektion deutlich über das für die bloße Rotation erforderliche Maß hinaus. Insofern kann auch bei den Ansprüchen quantitativ immer nur auf Notwendigkeiten und Erfordernisse für Momente und Größen verwiesen werden, die sich wiederum aus der Norm ableiten. Zu beachten ist auch, dass in vielen Fallen nicht Maße oder Volumina an sich relevant sind, sondern nur die in der jeweils erzwungenen Schwimmlage eingetauchten, d. h. Auftrieb und damit Kräfte und Drehmomente erzeugenden Sektionen.
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Zeichnungen
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Die Zeichnung 1 und 1a stellen einen möglichen Schwimmsitz aus Schaumstoff ohne den „Zusatzauftriebskörper, klein” (3) beispielhaft dar. Der Zusatzauftriebskörper, 3, ist optional. Er steigert die Wiederaufrichtleistung des Geräts nach Rotation in die Rückenlage, ist aber nicht erforderlich um eine sichere Endlage zu erzielen bzw. die Sicherheitsnorm DIN EN 13138-3 zu erfüllen.
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Die Zeichnungen 2; 2a; 3 und 3a stellen Varianten des Kernbeispiels aus Zeichnung 1 dar. Damit wird belegt, dass und wie das neue Konstruktionsprinzip auch auf Schwimmsitze der Aufblastechnik und Hybridkonstruktionen übertragbar ist.
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Zeichnung 4 zeigt einen möglichen Schaumstoff-Schwimmsitz, der die Asymmetrie der Volumenanordnung aus der Ebene in die 3. Dimension erweitert. Solche Konstruktionen sind geeignet, um 180° gekenterte Schwimmsitze wieder aufzurichten (Leistungsstufe III der Norm).
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Zeichnung 5 zeigt die Innen-Komponente eines beliebigen aufblasbaren 2-Luftkammer-Schwimmsitz', die nach Ausfall der umgebenden Außenkammer rotatorisch aufrichtet.
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Definition: Auftrieb ist die vertikal nach oben gerichtete Kraft die ein eingetauchtes Volumen durch Verdrängung der Flüssigkeit erzeugt.
