DE102018204397A1

DE102018204397A1 - Plane zur Bespannung eines gestaltveränderlichen Bauelements

Info

Publication number: DE102018204397A1
Application number: DE102018204397.3A
Authority: DE
Inventors: Rainer Mugrauer; Elias Knubben
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Plane zur Bespannung eines gestaltveränderlichen Bauelements, mit einer dünnwandigen Decklage (22; 22; 42) und mit einer dünnwandigen Federlage (4; 24; 44), wobei die Decklage (22; 22; 42) aus einem flexiblen Material gebildet ist und die Federlage (4; 24; 44) zumindest bereichsweise überdeckt, wobei die Federlage (4; 24; 44) aus einem elastischen Material gebildet ist und eine Federfläche (20; 40; 60) bestimmt und in wenigstens einer Erstreckungsrichtung der Federfläche (20; 40; 60) zwischen einer minimalen Dehnungsstellung und einer maximalen Dehnungsstellung elastisch deformierbar ist, wobei die Decklage (22; 22; 42) eine Vielzahl von Koppelbereichen für eine Krafteinleitung auf die Federlage (4; 24; 44) aufweist und wobei zwischen den Koppelbereichen ausgebildete Decklagenbereiche in Abhängigkeit von der Dehnungsstellung der Federlage (4; 24; 44) unterschiedliche Abstände zur Federfläche (20; 40; 60) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Plane zur Bespannung eines gestaltveränderlichen Bauelements, beispielsweise eines Fluggeräts oder eines Mobilgebäudes, insbesondere eines Zelts. Alternativ kann die Plane auch zur Herstellung von Oberbekleidung oder zur Gebäudeeinrichtung, insbesondere als gestaltveränderliches Akustiksegel oder Sonnensegel, genutzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Plane bereitzustellen, die eine besonders große Gestaltveränderlichkeit gepaart mit einer hohen Festigkeit verwirklicht.
Diese Aufgabe wird für eine Plane der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei ist vorgesehen, dass die Plane eine dünnwandige Decklage und eine dünnwandige Federlage umfasst, wobei die Decklage aus einem flexiblen Material gebildet ist und die Federlage zumindest bereichsweise überdeckt, wobei die Federlage aus einem elastischen Material gebildet ist und eine Federfläche bestimmt und wobei die Federlage in wenigstens einer Erstreckungsrichtung der Federfläche zwischen einer minimalen Dehnungsstellung und einer maximalen Dehnungsstellung elastisch deformierbar ist, wobei die Decklage eine Vielzahl von Koppelbereichen für eine Krafteinleitung auf die Federlage aufweist und wobei zwischen den Koppelbereichen ausgebildete Decklagenbereiche in Abhängigkeit von der Dehnungsstellung der Federlage unterschiedliche Abstände zur Federfläche aufweisen.
Die Plane umfasst hierbei mit der Decklage und der Federlage zwei in ihren Eigenschaften unterschiedliche Komponenten, die in geeigneter Weise an den Koppelbereichen miteinander verbunden werden, um eine Kraftübertragung zwischen der Decklage und der Federlage zu gewährleisten und dadurch die gewünschten Deformationseigenschaften für die Plane bereitstellen zu können.
Hierzu ist die Decklage aus einem flexiblen Material gebildet, das ausgehend von einer ebenen Gestalt in wenigstens einer Raumrichtung gekrümmt werden kann und bei dieser Krümmung ein geringes Widerstandsmoment gegen Biegung aufweist. Für die Decklage ist es hingegen nicht zwingend notwendig, dass die dünnwandige Decklage ausgehend von einer Anordnung in einer Ebene, die auch als ebene Konfiguration bezeichnet wird, in wenigstens einer Raumrichtung gedehnt werden kann und hierbei eine elastische Deformation erfährt, die über eine Ausdehnung im geringen einstelligen Prozentbereich hinausgeht. Ein typisches Beispiele für ein flexibles Material ist Papier, das ausgehend von einer ebenen Konfigurationen mit geringen Kräften in einer Raumrichtung gekrümmt, insbesondere gewellt, werden kann und zudem ausgehend von der ebenen Konfigurationen zumindest nahezu keine elastische Längenausdehnung zulässt, also nur eine sehr geringe Längenelastizität aufweist. Andere Materialien aus natürlichen oder künstlichen Fasern oder Folien aus natürlichen oder künstlichen Rohstoffen können ebenfalls eine derartige Flexibilität aufweisen. Für die Funktion der Decklage bei der Verwendung für die Plane ist die vorstehend angeführte Flexibilität erforderlich.
Inwieweit die Decklage zusätzliche elastisch ausgebildet ist, also ausgehend von der ebenen Konfiguration in einem erheblichen Maß in wenigstens einer Raumrichtung gedehnt werden kann, ist für die Funktion der Plane nicht von erheblicher Bedeutung. Vielmehr ist es wichtig, dass die Decklage derart mit der Federlage an den Koppelbereichen verknüpft ist, dass die Decklage in der minimalen Dehnungsstellung der Federlage zumindest mit Teilbereichen, die sich zwischen den Koppelbereichen erstrecken und die als Decklagenbereiche bezeichnet werden, beabstandet zur Federlage angeordnet sind. Mit einer Annäherung an die maximale Dehnungsstellung der Federlage kann vorgesehen sein, dass die Decklagenbereiche sich an die Federlage annähern, ohne dass hierbei die Decklage elastisch gedehnt wird, sondern lediglich eine Krümmungsänderung, insbesondere eine Vergrößerung der Krümmungsradien, für die Decklagenbereiche eintritt.
Die Federfläche kann eben oder in einer Raumrichtung gekrümmt oder in zwei Raumrichtungen gekrümmt ausgebildet sein. Dabei ist die Federlage in wenigstens einer Erstreckungsrichtung der Federfläche zwischen einer minimalen Dehnungsstellung und einer maximalen Dehnungsstellung elastisch deformierbar. Vorzugsweise ist die Federlage aus einem elastischen Material gebildet, bei dem ausgehend von einer ebenen Konfiguration der Federlage eine elastische Dehnung in wenigstens einer Raumrichtung ermöglicht wird, durch die eine Vergrößerung der Ausdehnung der Federlage in dieser Raumrichtung im Bereich von 10 bis 1000 Prozent erfolgen kann.
Je nach Ausgestaltung ist die Federlage in genau einer Raumrichtung oder in zumindest zwei, insbesondere senkrecht zueinander ausgerichteten, von der Federfläche umfassten Raumrichtungen elastisch deformierbar. Beispielhaft kann die Federlage derart ausgebildet sein, dass sie in allen Raumrichtungen, die von der Federfläche umfasst sind, elastisch deformierbar ist, wobei es aufgrund der jeweiligen Ausgestaltung der Federlage eine oder mehrere Raumrichtungen geben kann, in denen eine größere Elastizität vorliegt als in anderen Raumrichtungen, die ebenfalls von der Federfläche umfasst sind.
Um nunmehr eine in der Praxis nutzbare Plane zu bilden, ist vorgesehen, die Decklage mit einer Vielzahl von Koppelbereichen in einer Weise mit der Federlage zu verknüpfen, dass einerseits eine Kraftübertragung zwischen der Federlage und der Decklage ermöglicht wird und andererseits eine elastische Deformation der Federlage zwischen einer minimalen Dehnungsstellung und einer maximalen Dehnungsstellung keine elastische Deformation der Decklage erfordert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Decklage und die Federlage derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch der Plane die auf die Plane einwirkenden Kräfte zumindest überwiegend von der Federlage aufgenommen werden und in eine elastische Deformation der Federlage umgesetzt werden. Sollte es aufgrund einer Überschreitung der für die Plane vorgesehenen Maximalkräfte zu einer lokalen Überlastung der Decklage und/oder der Federlage kommen, wird durch die bereichsweise Kopplung der Decklage an die Federlage eine Ausbreitung einer, insbesondere als Riss auftretenden, eventuellen Beschädigung der Plane im Idealfall am nächstgelegenen Koppelbereich aufgehalten. Somit ist die Gefahr einer vollständigen Beschädigung der Plane beispielsweise gegenüber einer einlagigen Folie deutlich reduziert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßig ist es, wenn die Federlage in zwei zueinander senkrechten Erstreckungsrichtungen der Federfläche jeweils zwischen einer minimalen Dehnungsstellung und einer maximalen Dehnungsstellung elastisch deformierbar ist und/oder wenn die Decklage mit einer geschlossenen Oberfläche ausgebildet ist. Eine in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen elastisch deformierbare Federfläche ermöglicht eine Verwendung der Plane für unterschiedliche Einsatzfälle, beispielsweise im Bereich der Bekleidung. Die Ausgestaltung der Decklage mit einer geschlossenen Oberfläche ermöglicht die Verwendung der Plane als Trennschicht gegenüber Flüssigkeiten und/oder Gasen, beispielsweise im Bereich von Mobilgebäuden wie Zelten, um Regen- und/oder Winddichtigkeit zu gewährleisten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstände der Decklagenbereiche von der Federfläche in der minimalen Dehnungsstellung der Federlage größer als in der maximalen Dehnungsstellung der Federlage sind. Dementsprechend kommt es bei einer Überführung der Federlage aus der minimalen Dehnungsstellung in die maximalen Dehnungsstellung zu einer Reduzierung der Abstände der Decklagenbereiche gegenüber der Federfläche, bis die Decklagenbereiche zumindest nahezu in Anlage an die Federlage kommen und die Decklage somit ihre maximale Ausdehnung erreicht, ohne dass hierzu eine elastische Deformation der Decklage im Sinne einer Längenänderung der Decklage erforderlich ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Federlage als Gewirke oder Gestrick oder Gewebe oder Vlies ausgebildet ist, das elastische Fasern umfasst, insbesondere aus elastischen Fasern gebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Koppelbereiche an Faserkreuzungspunkten der Federlage, insbesondere durch formschlüssige oder stoffschlüssige lokale Verbindung der Decklage mit den Faserkreuzungspunkten, ausgebildet sind. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Decklage mit Hilfe von formstabilen Ösen oder mit Hilfe von Fadenschlingen an den Faserkreuzungspunkten der Federlage festgelegt ist, um die gewünschte Kraftübertragung zwischen der Federlage und der Decklage zu ermöglichen. Durch die Verwendung von Ösen oder Fadenschlingen wird eine elastische Dehnung der Federlage nicht behindert, zudem ist eine elastische Deformation der Decklage nicht erforderlich, um eine Ausdehnung der Federlage aus der minimalen Dehnungsstellung in die maximale Dehnungsstellung zuzulassen. Beispielhaft kann vorgesehen sein, die Decklage in den Koppelbereichen lokal und lose mit den jeweiligen Fadenkreuzungspunkten der Federlage zu vernähen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Decklage unter Verwendung eines elastischen Klebstoffes mit den Faserkreuzungspunkten der Federlage verbunden wird und die dadurch ausgebildeten Koppelbereiche eine Kraftübertragung zwischen der Federlage und der Decklage ermöglichen, ohne dass hierfür eine elastische Deformation der Decklage im Sinne einer Längenänderung der Decklage erforderlich ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Federlage eine Vielzahl von Durchbrechungen aufweist und dass die Decklage einer Oberseite der Federlage zugeordnet ist, wobei einer Unterseite der Federlage eine Bodenlage aus einem flexiblen Material zugeordnet ist und wobei die Bodenlage und die Decklage im Bereich der Durchbrechungen, insbesondere formschlüssig oder stoffschlüssig, miteinander verbunden sind, um Koppelbereiche auszubilden. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Federlage in der Art eines Netzes mit einer Vielzahl von Knotenpunkten, an denen sich jeweils Fasern kreuzen, verwirklicht ist und abseits der Knotenpunkte und der Fasern eine Vielzahl von Durchbrechungen vorliegt, die von den elastischen Fasern der Federlage begrenzt sind. Um lokale Spannungsspitzen in der Decklage und der Bodenlage, insbesondere bei Erreichen der maximalen Dehnungsstellung für die Federlage, zu vermeiden, sind die Koppelbereiche zwischen der Decklage und der Bodenlage in den Durchbrechungen angeordnet. Somit ist die Federlage sandwichartig zwischen der Decklage und der Bodenlage aufgenommen, insbesondere eingeschlossen und damit bei entsprechender Ausgestaltung der Decklage und/oder der Bodenlage auch vor Umwelteinflüssen geschützt. Die Fasern der Federlage können in Abhängigkeit von der elastischen Dehnung der Federlage in Anlage zu den Koppelbereichen kommen und damit eine Krafteinleitung auf die Decklage und die Bodenlage bewirken. Durch diese Krafteinleitung kann Einfluss auf die Konfigurationen der Decklage und der Bodenlage genommen werden. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Decklage und die Bodenlage in einer minimalen Dehnungsstellung der Federlage stark gewellt sind und die Decklagenbereiche große Abstände von der Federlage einnehmen können, während in der maximalen Dehnungsstellung der Federlage eine Anlage der Decklagenbereiche und oder der korrespondierend ausgebildeten Bodenlagenbereiche an der Federlage eintritt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Flächenausdehnung der von der Decklage und der Bodenlage bestimmten Koppelbereiche kleiner als eine Flächenausdehnung der Durchbrechungen in der Federlage in der minimalen Dehnungsstellung ist. Hierdurch wird erreicht, dass bei einer Deformation der Plane ausgehend von der minimalen Dehnungsstellung zunächst eine elastische Deformation der Federlage erfolgen kann, ohne dass hierbei eine Änderung der Konfiguration für die Decklage und die Bodenlage stattfindet und ohne dass die elastische Dehnung der Fasern der Federlage eine elastische Deformation der Decklage und/oder der Bodenlage erfordern würde.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Decklage und/oder die Bodenlage aus einem, insbesondere elastischen, Material aus der Gruppe: Folie, insbesondere Kunststofffolie, Gewebe, Gewirk, Gestrick gebildet sind. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Aufgabe der Decklage und/oder der Bodenlage im Bereich der ästhetischen Anmutung und/oder im Bereich der Gewährleistung einer Abdichtfunktion für die Plane liegen, während die Federlage die Aufgabe hat, die Elastizitätseigenschaften der Plane zumindest im Wesentlichen zu bestimmen. Ferner kann der Federlage die Aufgabe zukommen, eine maximale Dehnfähigkeit der Plane zu begrenzen, ohne dass hierbei eine elastische Deformation der Decklage und/oder der Bodenlage erforderlich ist, die über die Änderung der Abstände für die Decklagenbereiche und die korrespondierenden Bodenlagebereiche gegenüber der Federlage hinausgeht. Entscheidend hierbei ist es, dass die Decklage flexibel ausgeführt sein muss, während es für die Funktion der Plane nur von untergeordneter Bedeutung ist, ob die Decklage zusätzlich noch elastisch deformierbar ist. Beispielhaft kann für eine Herstellung der Plane vorgesehen werden, dass die Federlage zunächst bis zu ihrer maximalen Dehnfähigkeit elastisch gedehnt wird und auf die ausgedehnte Federlage die Decklage aufgelegt wird, ohne dass diese äußeren Kräften ausgesetzt wird. Nach der Herstellung der Koppelbereiche wird die Federlage entspannt, wodurch die Decklage eine wellenförmige Konfiguration einnimmt. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Plane wird dann die Decklage stets nur soweit deformiert, dass ihre Flexibilitätseigenschaften genutzt werden, ohne dass ihre Elastizitätseigenschaften genutzt werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, die Decklage und die Federlage derart miteinander zu verarbeiten, dass bei einer Annäherung an die maximale Dehnfähigkeit der Federlage auch eine elastische Dehnung der Decklage eintritt, wobei diese elastische Dehnung der Decklage vorzugweise noch weit von einer maximalen elastischen Dehnfähigkeit der Decklage entfernt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Plane kann ein progressives Dehnverhalten der Plane erreicht werden.
Zweckmäßig ist es, wenn die Decklagenbereiche in der maximalen Dehnungsstellung der Federlage an der Federlage anliegen. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die Decklage und gegebenenfalls eine Bodenlage in der maximalen Dehnungsstellung der Federlage straff und faltenfrei an der Federlage anliegen und somit eine glatte Oberfläche für die Plane gewährleisten, was einerseits aus ästhetischen Gesichtspunkten vorteilhaft sein kann und andererseits bei einer Nutzung der Plane beispielsweise für eine Bespannung von mobilen Gebäuden wie Zelten oder Hallen oder für eine Bespannung von Regenschirmen oder ähnlichen technischen Einrichtungen von Vorteil sein kann. Beispielhaft gewährleistet eine glatte Oberfläche der Plane einen vorteilhaften Ablauf von Regenwasser von der Oberfläche der Plane, die insbesondere durch die Decklage gebildet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Federlage einen Elastizitätsmodul von weniger als 0,2 Gigapascal (GPa) aufweist und/oder von flexiblen Filamenten und/oder flexiblen Fasersträngen und/oder flexiblen Litzen durchsetzt ist, die einen Elastizitätsmodul von wenigstens 50 Gigapascal (GPa) aufweisen und die in der minimalen Dehnungsstellung gewellt in der Federlage angeordnet sind und die in der maximalen Dehnungsstellung gestreckt in der Federlage angeordnet sind. Die Aufgabe der flexiblen Filamente und/oder der flexiblen Faserstränge kann darin bestehen, eine elastische Dehnbarkeit der Federlage auf die maximale Dehnungsstellung zu begrenzen, selbst wenn die elastischen Fasern, die die Federlage bilden, noch weiter elastisch gedehnt werden könnten, um eine Überbeanspruchung der elastischen Fasern der Federlage zu vermeiden. Beispielsweise können die flexiblen Filamente oder Fasersträngen aus Fasern gebildet sein, die ausgehend von einer gestreckten Konfiguration keine nennenswerte elastische Dehnfähigkeit aufweisen, wie dies beispielsweise bei Kohlefasern oder Kevlarfasern der Fall ist. Mit Hilfe der flexiblen Litzen, bei denen es sich beispielsweise um dünne Drähte aus Kupfer oder anderen elektrisch leitenden Materialien handeln kann, ist ein Transport von Elektronen durch die Federlage möglich, um beispielsweise elektrisch mit der Federlage gekoppelte elektrische oder elektronische Verbraucher versorgen zu können und/oder mit der Federlage elektrisch verbundene Sensoren abfragen zu können. Bei einer derartigen Nutzung von flexiblen Litzen kann vorgesehen sein, dass die Litzen auch in der maximalen Dehnungsstellung der Federlage noch nicht vollständig gestreckt sind, um eine Überlastung der Litzen bei eventueller kurzfristiger Überschreitung der maximalen Dehnungsstellung für die Federlage zu vermeiden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

1 eine rein schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Plane in einer minimalen Dehnungsstellung, bei der eine als Gewebe ausgebildete Federlage zwischen einer Decklage und einer Bodenlage aufgenommen ist und Koppelbereiche zwischen der Decklage und der Bodenlage in Durchbrechungsbereichen der Federlage verwirklicht sind,
2 eine rein schematische Schnittdarstellung der Plane gemäß der 1 in der minimalen Dehnungsstellung,
3 eine rein schematische Schnittdarstellung der Plane in einer Dehnungsstellung vor Erreichen der maximalen Dehnungsstellung,
4 eine rein schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Plane, bei der eine Decklage an Knotenpunkten einer Federlage mit der Federlage stoffschlüssig verbunden ist,
5 eine rein schematische Schnittdarstellung der Plane gemäß der 4,
6 eine rein schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Plane, bei der die Decklage und die Federlage jeweils als geschlossene Folien ausgebildet sind und in Koppelbereichen stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die 5 eine maximale Dehnungsstellung repräsentiert,
7 eine rein schematische Schnittdarstellung der Plane gemäß der 6,
8 eine rein schematische Draufsicht auf die Plane gemäß der 6 in einer minimalen Dehnungsstellung, und
9 eine rein schematische Schnittdarstellung der Plane gemäß der 8.

Eine in den 1 bis 3 rein schematisch dargestellte erste Ausführungsform einer Plane 1 umfasst beispielhaft eine in den 2 und 3 erkennbare Decklage 2, eine rein exemplarisch als Gewebe aus elastischen Fäden 3 hergestellte Federlage 4 sowie eine Bodenlage 5. Die Decklage 2, die Federlage 4 und die Bodenlage 5 sind jeweils dünnwandig ausgeführt, weisen also in einer in den 2 und 3 eingezeichneten Raumrichtung 6 eine erheblich kleinere Erstreckung als in den Raumrichtungen 7 und 8 auf, wie sie in der 1 dargestellt sind.
Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass eine Dicke der Decklage 2, der Federlage 4 und der Bodenlage 5 im Bereich von wenigen 1/100-Millimetern bis wenigen Millimetern angesiedelt ist, während eine Erstreckung der Plane in den Raumrichtungen 7 und 8 gemäß der 1 im Bereich von Dezimetern bis Metern angesiedelt ist.
Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Decklage 2 und die Bodenlage 5 jeweils aus einer, insbesondere transparenten, Kunststofffolie hergestellt sind, wobei ein für diese Kunststofffolie gewähltes Kunststoffmaterial aufgrund der geringen Dicke der Decklage 2 und der Bodenlage 5 nur ein geringes Widerstandsmoment gegenüber Biegung aufweist, also mit geringem Kraftaufwand gekrümmt werden kann, wie dies exemplarisch in den 2 und 3 dargestellt ist. Demgegenüber ist eine Elastizität der Decklage 2 und der Bodenlage 5 relativ gering, was im Zusammenhang mit der Plane 1 bedeutet, dass die Decklage 2 und die Bodenlage 5 bei einer Anordnung in einer nicht näher dargestellten Ebene verglichen mit der Federlage 4 mit deutlich höheren Kräften beaufschlagt werden müssen, um eine elastische Längenänderung hervorzurufen, die erheblich kleiner ausfallen kann als eine elastische Lägenänderung für die Federlage 4.
Für die Deformierbarkeit der Plane 1 ist von Bedeutung, dass die Decklage 2 und die Bodenlage 5 bei einer Überführung der Plane 1 aus der der minimalen Deformationsstellung gemäß der 1 und 2 in eine (an die nicht dargestellte maximale Deformationsstellung angenäherte) Deformationsstellung gemäß der 3 und bis zur maximalen Dehnungsstellung lediglich eine Gestaltänderung erfahren, ohne dass hierbei eine elastische oder gar plastische Längenänderung für die Decklage 2 und die Bodenlage 5 eintritt. Durch die nachstehend näher beschriebene Krümmungsänderung für Decklagenbereiche 15 und Bodenlagenbereiche 16 findet zwar innerhalb der Decklage 2 bzw. der Bodenlage 5 ebenfalls eine mikroskopische elastische Deformation statt, die jedoch nicht mit einer makroskopischen Längenänderung der Decklage 2 bzw. der Bodenlage 5 einhergeht.
Beispielhaft ist das Kunststoffmaterial für die Decklage 2 und die Bodenlage 5 gasdicht und flüssigkeitsdicht ausgebildet, so dass bei einer Verwendung der Plane 1 beispielsweise als Außenhaut eines Mobilgebäudes, insbesondere eines Zeltes, zumindest bei üblichen Windgeschwindigkeiten und/oder üblicher Beregnung kein Teilchenstrom von Gasteilchen und/oder Flüssigkeitsteilchen durch die Plane 1 stattfindet.
Die Federlage 4 ist rein exemplarisch aus elastischen Fäden 3 hergestellt, die beispielhaft miteinander verwoben sind, wodurch sich die in der 1 erkennbare Gitterstruktur für die Federlage 4 ergibt. Dabei sind benachbarte Faserkreuzungspunkte 9 der elastischen Fasern 3 in den beiden Raumrichtungen 7 und 8 beispielhaft jeweils in identischer Teilung angeordnet, wobei die Darstellung der 1 und 2 eine minimale Dehnungsstellung für die Federlage 4 repräsentieren. Aufgrund der Ausgestaltung der Federlage 4 mit elastischen Fäden 3 und der in beiden Raumrichtungen 7 und 8 gleichmäßigen Teilung für die Faserkreuzungspunkte 9 weist die Federlage 4 in den Raumrichtungen 7 und 8 jeweils gleiche Deformationseigenschaften auf. Insbesondere wird die Federlage 4 bei Einleitung von äußeren Kräften in den beiden Raumrichtungen 7 und 8 jeweils in gleicher Weise proportional zu den Kräften elastisch deformiert.
Um bei einer elastischen Deformation der Federlage 4, die beispielsweise ausschließlich in der Raumrichtung 8 vorgenommen wird, einen möglichst geringen Widerstand der Plane 1 gegen diese Deformation erzielen zu können, ist die Federlage 4 schwimmend zwischen der Decklage 2 und der Bodenlage 5 aufgenommen. Dies bedeutet, dass in der minimalen Dehnungsstellung gemäß den 1 und 2 kein zwingender unmittelbarer Kontakt zwischen der Federlage 4 und der Decklage 2 sowie der Bodenlage 5 vorliegt.
Vielmehr ist vorgesehen, dass die zumindest weitgehend, insbesondere vollständig, entspannten Fäden 3 der Federlage 4 jeweils Durchbrechungen 10 begrenzen, die rein exemplarisch quadratisch ausgebildet sind und dass die Decklage 2 und die Bodenlage 5 im Bereich der Durchbrechungen 10 jeweils Koppelbereiche 11 ausbilden, die nur schematisch durch die Kreise in der 1 angedeutet sind.
In den Koppelbereichen 11 kann vorgesehen sein, dass die Decklage 2 stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen, mit der Bodenlage 5 punktuell verbunden ist. Dementsprechend tritt bei einer Dehnung der Plane 1 in wenigstens einer Raumrichtung 7, 8 eine Anlage der Fäden 3 der Federlage 4 an den jeweiligen Koppelbereichen 11 auf, wodurch eine Kraftübertragung zwischen der Federlage 4, der Decklage 2 und der Bodenlage 5 ermöglicht wird. Im Zuge dieser Kraftübertragung findet eine Veränderung einer Krümmung für Decklagenbereiche 15 und Bodenlagenbereiche 16 statt, die sich zwischen den Koppelbereichen 11 erstrecken und rein exemplarisch bogenförmig ausgebildet sind.
Im Zuge einer Veränderung der Ausdehnung für die Federlage 4 längs der Raumrichtung 8 ergibt sich ausgehend von der 2, in der eine minimale Dehnungsstellung der Federlage 4 gezeigt ist, bis in eine Dehnungsstellung gemäß der 3, die noch nicht die maximale Dehnungsstellung der Federlage 4 repräsentiert, eine Vergrößerung eines Krümmungsradius 17 für die Decklagenbereiche 5 und korrespondierend eines Krümmungsradius 18 für die Bodenlagenbereiche 16, die mit einer Abstandsveränderung zwischen dem jeweiligen Decklagenbereich 15 und der Federlage 4 bzw. dem Bodenlagenbereich 16 und der Federlage 4 einhergeht, wie dies ebenfalls aus den 2 und 3 entnommen werden kann.
Wahlweise kann vorgesehen werden, eine Krafteinleitung auf die Plane 1 ausschließlich über die elastischen Fäden 3 der Federlage 4 vorzunehmen, so dass eine Gestaltveränderung der Decklage 2 und der Bodenlage 5 erst dann eintritt, wenn die Fäden 3 in Anlage an die Koppelbereiche 11 gelangen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Plane 1 randseitig eingespannt ist und eine gleichzeitige Krafteinleitung auf die Decklage 2, die Federlage 4 und die Bodenlage 5 erfolgt. In diesem Fall tritt mit einer elastischen Längenausdehnung der Federlage 4 in wenigstens eine Raumrichtung auch eine Gestaltveränderung der Decklage 2 und der Bodenlage 5 ein.
Rein exemplarisch ist in der Plane 1 eine Litze 19 eingearbeitet, die aus einem flexiblen Material mit geringer Längenelastizität, beispielsweise einem Kupferdraht, hergestellt ist und die zur elektrischen Anbindung eines mit der Plane 1 gekoppelten, nicht näher dargestellten Verbrauchers an eine ebenfalls nicht dargestellte elektrische Energiequelle genutzt werden kann. Die Litze 19 ist rein exemplarisch weitgehend parallel zu einem der elastischen Fäden 3 in der Federlage 4 angeordnet, wobei die Litze 19 in der minimalen Dehnungsstellung gemäß der 1 und 2 abweichend von der geradlinigen Gestalt des Fadens 3 gewellt angeordnet ist. Bei einer elastischen Dehnung der Plane 1 längs der Raumrichtung 7 wird die Litze 19 aus der gewellten Konfiguration in eine nicht dargestellte, zumindest nahezu geradlinige Konfiguration überführt. Beispielhaft ist eine Länge der Litze 19 so gewählt, dass die Litze 19 in der nicht näher dargestellten maximalen Dehnungsstellung der Federlage 4 eine zumindest nahezu vollständig geradlinige Konfiguration einnimmt.
Ergänzend oder alternativ zu einer aus Kupferdraht hergestellten Litze 19 können in der Federlage 4 auch nicht näher dargestellte Filamente oder Fäden aus flexiblen Materialien eingearbeitet sein, die wie die Litze 19 eine zumindest nahezu vernachlässigbare elastische Längsdehnung aufweisen und beispielsweise aus Kohlefasern oder Kevlar hergestellt sind.
Derartige Filamente oder Fäden können beispielsweise für eine Begrenzung für der elastischen Deformation für die Federlage 4 eingesetzt werden, bevor eine Überbeanspruchung der Fäden 3 bei Annäherung an die maximale Dehnungsstellung eintritt.
Bei einer in den 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Plane 21 ist eine beispielhaft als Kunststofffolie ausgebildete, insbesondere winddichte und wasserdichte, Decklage 22 über Koppelbereiche 31 an eine Federlage 24 angekoppelt. Rein exemplarisch ist die Federlage 24 in gleicher Weise wie die Federlage 4 als Gewebe aus elastischen Fäden 23 gebildet, wobei Faserkreuzungspunkte 29 der Fäden 23 längs der Raumrichtungen 7 und 8 rein beispielhaft in gleicher Teilung angeordnet sind.
Abweichend von der Plane 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist bei der Plane 21 gemäß der zweiten Ausführungsform vorgesehen, Koppelbereiche 31 der Decklage 22 mit der Federlage 24 auszubilden, die in den Faserkreuzungspunkten 29 angesiedelt sind. Hierzu kann beispielsweise eine nicht näher dargestellte elastische Verklebung der Decklage 22 mit den Fäden 23 in den Faserkreuzungspunkten 29 vorgesehen sein. Ferner ist vorgesehen, dass die Decklage 22 in der minimalen Dehnungsstellung, wie sie in den 4 und 5 gezeigt ist, gekrümmte Decklagenbereiche 35 aufweist und dass bei einer elastischen Dehnung der Plane 21 in wenigstens eine der beiden Raumrichtungen 27 und 28 eine Abstandsverringerung zwischen den Decklagenbereichen 35 und der Federlage 24 stattfindet, durch die eine Krümmungsänderung für die Decklagenbereiche 35 eintritt.
Alternativ zu einer stoffschlüssigen Ankopplung der Decklage 22 mit den Koppelbereichen 31 an die Fadenkreuzungspunkte 29 kann auch vorgesehen werden, die Decklage 22 mit nicht näher dargestellten formstabilen Ösen oder durch ein loses Vernähen mit den Faserkreuzungspunkten 29 zu koppeln, ohne dass hierbei eine elastische Dehnungsbewegung der Fäden 23 der Federlage 24 behindert wird.
Bei einer in den 5 bis 8 dargestellten dritten Ausführungsform der Plane 41 ist eine Decklage 42 rein exemplarisch in gleicher Weise wie die Decklage 2 und die Decklage 22 aus einer flexiblen Kunststofffolie hergestellt. Abweichend von den Ausführungsformen der Planen 1 und 21 umfasst die Federlage 44 jedoch kein grobmaschiges Gewebe aus Fäden, wie dies bei der ersten Ausführungsform der Plane 1 und der zweiten Ausführungsform der Plane 21 der Fall ist. Vielmehr ist die Federlage 44 als engmaschiges Gewebe oder Gewirke oder Vlies aus einer Vielzahl von nicht näher dargestellten elastischen Fasern hergestellt.
Eine Kopplung zwischen der Decklage 42 und der Federlage 44 ist in Koppelbereichen 51 vorgesehen, die rein exemplarisch sowohl in einer Raumrichtung 47 als auch in einer Raumrichtung 48 in gleicher Teilung angeordnet sind. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Decklage 42 in den Koppelbereichen 51 mittels einer nicht näher dargestellten elastischen Klebeverbindung mit der Federlage 44 verbunden ist und in der minimalen Dehnungsstellung gemäß den 7 und 8 ein minimaler Krümmungsradius 57 für die Decklagenbereiche 55 vorliegt. Bei einer Überführung aus der minimalen Dehnungsstellung gemäß den 7 und 8 in die maximale Dehnungsstellung gemäß den 5 und 6 findet eine Vergrößerung des Krümmungsradius 57 für die Decklagenbereiche 55 statt, bis in der maximalen Dehnungsstellung eine bereichsweise parallele Ausrichtung zwischen der Decklage 42 mit ihren Decklagenbereichen 55 und der Federlage 44 vorliegt.
Für eine Herstellung der Planen 1, 21, 41 kann beispielsweise vorgesehen sein, die jeweilige Federlage 4, 24, 44 in der maximalen Dehnungsstellung in einer ebenen Konfiguration anzuordnen, wie dies durch die Federflächen 20, 40 und 60 angedeutet ist und anschließend die Decklage 2, 22, 42 und gegebenenfalls die Bodenlage 5 auf die Federlage 2, 22, 42 aufzulegen bzw. unterhalb der Federlage 2 anzuordnen. In einem nachfolgenden Schritt werden dann die jeweiligen Koppelbereiche 11, 31, 51 gemäß der jeweils gewählten Herstellungsweise, beispielsweise durch Verschweißen der Decklage 2 mit der Bodenlage 5 oder durch Verkleben der Decklage 22 mit den Faserkreuzungspunkten 29 der Federlage 22 oder durch Verkleben der Decklage 42 mit der Federlage 44 hergestellt. Anschließend kann die Federlage 4, 24, 44 entspann werden, wodurch die Decklage 2, 22, 42 die gewellte Gestalt einnimmt, wie sie in den 2, 3, 5 und 8 gezeigt ist.
Zur Klarstellung sei erwähnt, dass die Darstellungen der 1 bis 8 nur rein schematisch und keinesfalls maßstäblich sind.

Claims

Plane zur Bespannung eines gestaltveränderlichen Bauelements, mit einer dünnwandigen Decklage (22; 22; 42) und mit einer dünnwandigen Federlage (4; 24; 44), wobei die Decklage (22; 22; 42) aus einem flexiblen Material gebildet ist und die Federlage (4; 24; 44) zumindest bereichsweise überdeckt, wobei die Federlage (4; 24; 44) aus einem elastischen Material gebildet ist und eine Federfläche (20; 40; 60) bestimmt und in wenigstens einer Erstreckungsrichtung der Federfläche (20; 40; 60) zwischen einer minimalen Dehnungsstellung und einer maximalen Dehnungsstellung elastisch deformierbar ist, wobei die Decklage (22; 22; 42) eine Vielzahl von Koppelbereichen für eine Krafteinleitung auf die Federlage (4; 24; 44) aufweist und wobei zwischen den Koppelbereichen ausgebildete Decklagenbereiche in Abhängigkeit von der Dehnungsstellung der Federlage (4; 24; 44) unterschiedliche Abstände zur Federfläche (20; 40; 60) aufweisen.
Plane nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlage (4; 24; 44) in zwei zueinander senkrechten Erstreckungsrichtungen (7, 8; 27, 28; 47, 48) der Federfläche (20; 40; 60) jeweils zwischen einer minimalen Dehnungsstellung und einer maximalen Dehnungsstellung elastisch deformierbar ist und/oder dass die Decklage (22; 22; 42) mit einer geschlossenen Oberfläche ausgebildet ist.
Plane nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der Decklagenbereiche von der Federfläche (20; 40; 60) in der minimalen Dehnungsstellung der Federlage (4; 24; 44) größer als in der der maximalen Dehnungsstellung der Federlage sind.
Plane nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlage (4; 24; 44) als Gewirke oder Gestrick oder Gewebe oder Vlies ausgebildet ist, das elastische Fasern (3; 23) umfasst, insbesondere aus elastischen Fasern gebildet ist.
Plane nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelbereiche (11; 31; 51) an Faserkreuzungspunkten (9; 29) der Federlage (4; 24; 44), insbesondere durch formschlüssige oder stoffschlüssige lokale Verbindung der Decklage (22; 22; 42) mit den Faserkreuzungspunkten (9; 29), ausgebildet sind.
Plane nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlage (4) eine Vielzahl von Durchbrechungen (10) aufweist und dass die Decklage (2) einer Oberseite der Federlage (4) zugeordnet ist, wobei einer Unterseite der Federlage (4) eine Bodenlage (5) aus einem flexiblen Material zugeordnet ist und wobei die Bodenlage (5) und die Decklage (2) im Bereich der Durchbrechungen (10), insbesondere formschlüssig oder stoffschlüssig, miteinander verbunden sind, um Koppelbereiche (11) auszubilden.
Plane nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flächenausdehnung der von der Decklage (2) und der Bodenlage (5) bestimmten Koppelbereiche (11) kleiner als eine Flächenausdehnung der Durchbrechungen (10) in der Federlage (4) in der minimalen Dehnungsstellung ist.
Plane nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklage (2; 22; 42) und/oder die Bodenlage (5) aus einem, insbesondere elastischen, Material aus der Gruppe: Folie, insbesondere Kunststofffolie, Gewebe, Gewirk, Gestrick, gebildet sind.
Plane nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklagenbereiche (15; 35; 55) in der maximalen Dehnungsstellung der Federlage (4; 24; 44) an der Federlage (4; 24; 44) anliegen.
Plane nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlage (4; 24; 44) einen Elastizitätsmodul von weniger als 0,2 GPa aufweist und/oder von flexiblen Filamenten und/oder flexiblen Fasersträngen und/oder flexiblen Litzen (19) durchsetzt ist, die einen Elastizitätsmodul von wenigstens 50 GPa aufweisen und die in der minimalen Dehnungsstellung gewellt in der Federlage (4; 24; 44) angeordnet sind und die in der maximalen Dehnungsstellung gestreckt in der Federlage (4; 24; 44) angeordnet sind.