-
Verfahren zur Herstellung von Schalenkörpern
-
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Schalenkörpern aus einem selbsthärtenden Material.
-
Es sind solche Verfahren bekannt, bei denen das selbsthärtende Material
beispielsweise in Form von glasfaserverstärkten Polyestermatten auf eine dem herzustellenden
Schalenkörper entsprechende feste Matrizen-oder Patrizenform aufgebracht und nach
dem Erstarren des Materials von der Form abgenommen werden.
-
Diese bekannten Verfahren sind an die Verwendung einer festen Matrizen-
oder Patrizenform gebunden. Die Herstellllng der Schalenkörper ist daher im allgemeinen
ortsgebunden, so dass sich für grossflächige Schalenkörper Transportprobleme ergeben.
-
Die Verwendung der festen Formen macht diese bekannten Herstellungsverfahren
kostspielig, so dass sie nur bei der Herstellung grösserer Stückzahlen des gleichen
Schalenkörpers
rentabel sind.
-
Diese Verfahren werden daher in der Praxis auch nur bei verhältnismässig
kleinflächigen Schalenkörpern verwendet, die in grösseren Stückzahlen hergestellt
werden, z.B. bei Bootskörpern für Sportboote, Autokarosserieteilen, Badewannen usw.
-
Bei der Herstellung grossflächiger Schalenkörper für Bauwerke und
dergl. ist es daher üblich, die Scbienkörper in einzelne Segmente unterteilt herzustellen.
-
Dies hat den Nachteil, dass die einzelnen Segmente anschliessend in
aufwendiger Weise zusammengebaut werden müssen und ausserdem zwischen den Segmenten
Fugen entstehen.
-
Weiter ist es bekannt, grossflächige Schalenkörper aus Beton alter
dergL an Ort und Stelle in einem Stück herzustellen. Dazu ist jedoch eine aufwendige
und kostspielige Schalung notwendig, die aus vielen Einzelteilen zusammengebaut
wird. Aufgrund des beim Auffüllen oder Ausgiessen der Schalung auftretenden hohen
Druckes müssen hohe Anforderungen an diese Schalung gestellt werden, die die hohen
Kosten verursachen. Ausserdem werden solche Schalungen immer kostspieliger, äe mehr
die Form des herzustelenden Schalenkörpers an die im Hinblick auf Statik, Aerodynamik
oder dergl. ideale Form angenähert werden soll. In der Regel werden daher aus Kostengründen
nur Schalenkörper mit ebenen Wänden und Flächen gebaut und gefertigt.
-
Schliesslich ist bei den bekannten Verfahren auch bei kleinflächigen
Schalenkörpern eine Unterteilung in einzelne Segmente immer dann notwendig, wenn
ein mehr oder weniger geschlossener Schalenkörper hergestellt werden soll, da nur
auf diese Weise der fertiggestellte Schalenkörper aus der Matrizenform bzw. die
Patlizenform aus dem fertiggestellten Schalenkörper herausgenommen werden kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
von Schalenkörpern aus einem selbsthärtendem Material zu schaffen,das in schneller,
einfacher und billiger Weise die Herstellung von Schalenkörpern beliebiger Grösse
ermöglicht, wobei insbesondere auch sehr grossflächige Schalenkörper in einem Stück
unmittelbar am Verwendungsort hergestellt werden können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Folie
mittels eines tragenden Madiums in die Form des herzustellenden Schalenkörpers gebracht
und in dieser Form gehalten und mit dem selbsthärtenden Material beschichtet wird,
welches dann erhärtet.
-
Verschiedene Ausführungsformen und Anwendungsfälle des Verfahrens
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
-
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine Folie mittels eines
tragenden Mediums, beispielsweise Druckluft oder Wasser, in der Form des herzustelienden
Schalenkörpers gehalten. Bei Verwendung einer aufbasbaren und von Druckluft getragenen
Folie ist es sehr einfach möglich, gleichmässig gewölbte Formen herzustellen, so
dass auch z.B. statisch und strömungstechnisch ideale Formen besonders leicht erreicht
werden können.
-
Auf die Folie wird zunächst eine nur sehr dünne Beschichtung aus einem
selbsthärtenden Material aufgebracht. Da die erste Beschichtung nur dünn ist, ist
nur eine sehr gerhge Tragkraft der Folie notwendig.
-
Diese geringe Tragkraft ist auch bei einer dünnen Folie und einem
nur geringen Druck des die Folie tragenden Mediums ohne weiteres zu erreichen, da
sich das Gewicht der Beschichtung gleichmässig über die gesamte Folienfläche verteilt.
-
Ist zum Aufbringen der ersten Beschichtung z.B. bei grossflächigen
ebenen wassergetragenen Folie ein Begehen der Folie erforderlich, so können hilfsweise
Platten auf die Folie aufgelegt werden, die gegebenenfalls auch miteinander verbunden
werden können.
-
Sobald diese erste dünne Beschichtung erstarrt und ausgehärtet ist,
wird die Beschichtung selbsttragend, so dass die Folie vollständig entlastet wird
und entfernt werden kann.
-
Es lassen sich dann auf diese erste tragende Beschichtung fortschreitend
weitere Schichten aus geeignetem Material aufbringen, die zu einer Verstärkung des
Schalenkörpers bis zu der gewünschten Tragkraft führen.
-
In diese Verstärkungslagen können zusätzlich Armierungen aus Stahl
oder ähnlichem Material eingebracht werden, so dass åede gewünschte Festigkeit und
Tragkraft des Schalenkörpers erhalten werden kann. Nach ausreichender Verstärkung
der Beschichtung können auch schwere Bauelemente wie Bruchsteine, Platten, Ziegelsteine
und ähnliches aufgebracht werden, die anschliessend verfugt oder in anderer Weise
behandelt werden können.
-
Da für die erste Beschichtung nur eine geringe Tragkraft notwendig
ist, kann eine verhältnismässig dünne Folie verwendet werden, die auch für sehr
grossflächige Schalenkörper nur ein verhältnismässig geringes Gewicht besitzt. Ausserdem
kann diese Folie auf verhältnismässig kleinen Raum zusammengefaltet werden. Dadurch
ist es möglich, die Folie an jedem beliebigen Ort einzusetzen, und sehr grossflächige
Schalenkörper können unmittelbar am Verwendungsort in einem Stück hergestellt werden.
Es treten somit keine Transportprobleme auf und eine Unterteilung grossflächiger
Schalenkörper in einzelne Segmente ist nicht notwendig.
-
Da geeignete Formen der Folie relativ einfach und billig herzustellen
sind, ist das erfindungsgemässe Verfahren auch für solche Fälle interessant, bei
denen nur ein einziger oder einige wenige gleiche Schalenkörper hergestellt werden.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die tragende Folie nach dem
Erstarren der Beschichtung ohne weiteres auch durch eine relativ kleine Öffnung
aus dem Inneren eines geschlossenen Schalenkörpers herausgezogen werden kann, sobald
die die Folie tragende Druckluft wegfällt. Auch geschlossene Schalenkörper können
daher ohne eine Unterteilung in einzelne Segmente hergestellt werden.
-
Als tragendes Medium wird vorzugsweise Druckluft verwendet. Die Folie
wird dabei als aufblasbarer Hohlkörper ausgebildet, der entweder allseitig geschlossen
ist oder mit seiner offenen Seite dichtend auf dem Untergrund aufsitzt.
-
Ein solcher gesdlossener Hohlkörper kann sowohl von seiner Aussenseite
als auch von seiner Innenseite beschichtet werden. Bei einer Beschichtung von aussen
wird der Folien-Hohlkörper nach dem Erstarren der Beschichtung aus dem Inneren herausgezogen.
Bei einer Beschichtung von Innen kann die Folie nach dem Erstarren der Beschichtung
von
der Aussenseite des hergestellten Schalenkörpers abgezogen werden oder, falls sich
dies als wirtschaftlicher erweist, auch als Aussenhülle auf dem hergestellten Schalenkörper
belassen werden.
-
Die Verwendung von Druckluft als tragendes Medium eignet sich vorzugsweise
für aufblasbare Folien-Hoh.Körper und somit für die Herstellung von mehr oder weniger
stark gewölbten Schalenkörpern.
-
Für die Herstellung ebener Schalenkörper eignet sich vorzugsweise
Wasser als tragendes Medium.
-
Dazu wird eine Folie gewünschter Grösse auf eine Wasseroberfläche
gebracht, wobei lediglich der Rand der Folie durch eine geeignete schwimmfähige
Umrandung, beispielsweise Luftschläuche getragen werden muss, un ein Eindringen
von Wasser auf die Folienoberfläche zu verhindern. Diese ebene Folie wird nun beschichtet,
wobei ebenfalls die gewünschte Stabilität und Tragfähigkeit des so hergestellten
ebenen Schalenkörpers durch Aufbringen zusätzlicher Verstärkungslagen und Armierungen
erzielt werden kann.
-
Als Folie für das erfindungsgemässe Verfahren kann jedes Mdærial verwendet
werden, das eine ausrelchende Reissfestigkeit
aufweist und für
das tragende Medium zumindest so undurchlässig ist, dass es von diesem Medium getragen
werden kann. So können beispielsweise Kunststoffolien und Folien aus künstlichem
oder natürlichem Kautschuk verwendet werden. Weiter kann ein entsprechend imprägniertes
oder beschichtetes Textilgewebe verwendet werden. Bei der Verwendung von Wasser
als tragendem Medium ist dabei selbstverständlich Wasserd.ichtigkeit des Gewebes
Voraussetzung. Bei der Verwendung von Druckluft als tragendem Medium ist es weiter
auch möglich, ein ausreichend starkes Papier, evtl.
-
ein beschichtetes Papier als Folie zu verwenden. Schliesslich kann
in diesem Fall beispielsweise auch Fallschirmseide oder ein ähnliches Material mit
einer gewissen Luftdurchlässigkeit verwendet werden, sofern durch ständige Luftzufuhr
ein ausreichender Überdruck wter der Folie aufrechterhalten werden kann.
-
Bei der Verwendung eines Gewebes als Folienmaterial besteht auch die
Möglichkeit, die durch das tragende Medium in der gewünschten Form gehaltene Folie
mit einem selbsthärtenden Material zu beschichten, welches dieses Gewebe durchtränkt,
so dass das Gewebe selbst nach dem Aushärten der Beschichtung die erste tragende
Schale des herzustellenden Schalenkörpers bildet. In diesen Fällen ist selbstverständlich
eine Wiederverwendung der Folie zur Herstellung weiterer Schalenkörper nicht möglich.
-
Als Material für die erste auf die Folie aufzubrillgende Beschichtung
eignet sich jedes selbsthärtende Material, das nach dem Aushärten eine ausreichende
Festigkeit aufweist. Dies kann beispielsweise ein selbsthärtender Kunststoff sein.
Weiter können Gips, Zement, Mörtel- oder Betonmischungen verwendet werden.
-
Wesentlich ist es dabei, dass das verwendete Material in einer geeigneten
Konsistenz aufgebracht wird, die einerseits ein einfaches und gleichmässiges Beschichten
erlaubt und andererseits nicht zu dünnflüssig ist, so dass das Material nicht von
evtl. geneigten Flächen der Folie vor dem Erhärten abfliesst.
-
Um ein Abfliessen des Materials zu verhindern und ein besseres Zusammenhalten
und eine bessere Stabilität der Beschichtung zu erreichen, kann in die Beschichtung
ein Gewebe aus textilen Fasern, Jutefasern oder de.
-
eingebracht werden. Ebenso kann ein grobmaschiges Netz in die Beschichtung
eingebracht werden.
-
Das Aufbringen der Beschichtung kann durch Aufspritzen des flüssigen
Beschichtungsmaterials erfolgen. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für die
Herstellung grossflächiger Schalenkörper und insbesondere in den Fällen, in denen
die Folie keine oder nur eine geringe Neigung aufweist. Soll ein Gewebe oder dergl.
zur erfestigung der Beschichtung eingebracht werden, so werden die Gewebebahnen
oder -matten oder dergl. vor die
Aufspritzen des selbsthärtenden
Materials auf die Folie aufgelegt.
-
Es ist auch möglich, die Beschichtung in der Weise aufzubringen, dass
mit dem selbsthärtenden Material getränkte Gewebebahnen oder -matten auf die Folie
aufgelegt werden. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung kleinerer
Schalenkörper und, da ein Abfliessen des selbsthärtenden Materials nicht möglich
ist, für die Fälle, bei denen die Folie starke Neigungswinkel aufweist.
-
Sobald die in dieser Weise aufgebrachte erste Beschichtung erhärtet
ist, übernimmt diese Beschichtung die tragende Funktion der Folie. Die Folie kann
daher entfernt werden, falls sie zur Herstellung weiterer gleicher Schalenkörper
benötigt wird.
-
Auf die nun bereits tragende erste Beschichtung, die allerdings in
der Regel nur eine geringe Tragkraft hat, werden anschliessend je nach Bedarf weitere
Verstärkungslagen aufgebracht. Mit dem Aufbringen weiterer Verstärkungslagen nimmt
die Festigkeit und Tragfähigkeit des Schalenkörpers fortschreitend zu.
-
Als Material für die zusätzlichen Verstärkungslagen können
im
wesentlichen die gleichen selbsthärtenden Materialien verwendet werden, die auch
für die erste Beschichtung verwendet werden. Kunststoffe werden aus Kostengründen
als Material im allgemeinen nur bei kleineren Schalenkörpern verwendet werden. Bei
grossflächigen Schalenkörpern werden dagegen Zement und Beton bevorzugt.
-
Selbstverständlich kann auch bei grossflächigen Schalenkörpern für
manche Anwendungsfälle Kunststoff als Material verwendet werden, z.B. wenn die hohe
Festigkeit und das geringe Gewicht von faserverstärkten Kunststoffen ausgenützt
werden soll.
-
In die zusätzlich aufgebrachten Verstärkungslagen können zusätzlich
im Bedarfsfalle Stahlarmierungen oder dergl.
-
eingebracht werden, so dass freitragende Schalenkörper sehr hohe Tragkraft
erhalten werden können.
-
Weiter ist es möglich zusätzliche wärmeisolierende Schichten beim
Aufbau des Schalenkörpers auf der ersten Beschichtung aufzubringe. Dazu könen beispielsweise
Platten aus geschäumtem Polyurethan oder ähnlichen Kunststoffen aufgebracht und
mit weiteren Schichten aus selbsthärtendem Material abgedeckt werden.
-
Ebenso ist es möglich, feuchtigkeitsdichte Schichten beim Aufbau des
Schalenkörpers vorzusehen. Diese Schichten können beispelsweise aus Kunststoffolien
oder flüssig aufgetragenen Kunststoffschichten bestehen, die zwischen dem Aufbringen
der einzelnen Verstärkungslagen aufgebracht werden. Ebenso kann eine wasserabweisende
Lackierung auf der Oberfläche des fertigen Schalenkörpers aufgetragen werden.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Anwendungsbeispiele
näher erläutert. Aus diesen Anwendungsbeispielen gehen weitere Merkmale und Vorteile
des erfindungsgemässen Verfahrens hervor.
-
I. Herstellung von Gebäuden und Überdachungen Nach dem erfindungsgemässen
Verfahren ist es möglich, freitragende gewölbte Schalenkörper herzustellen. Solche
Schalenkörper können als Gebäudeaussenschale oder als Überdachung verwendet werden.
-
Zu diesem Zweck wird aus dem Folienmaterial beispielsweise ein Hohlkörper
hergestellt, wie er in Fig. 1 perspektivisch in einem Vertikalschnitt dargestellt
ist. Der Hohlkörperbesteht aus einer Folie 10 in Form eines Rund- oder Tonnengewölbes.
Die gewölbte Folie 10 kann beispielsweise aus einzelnen Segmenten zusammen geklebt
oder in einem geigneten Ziehverfahren hergestellt sein. An der Unterseite ist die
gewölbte Folie 10 durch eine ebene Folie 12 abgeschlossen. Der von den Folien 10
und 12 gebildete Hohlkörper ist mittels eines Ventils aufblasbar. Ringsumlaufend
ist an der Verbindungstelle der Folien 10 und 12 ein starker aufblasbarer Schlauch
14 angeordnet. Der Schlauch 14 gibt dem Folienhohlkörper die notwendige Standfestigkeit,
was insbesondere notwendig ist, da sich die Bodenfolie 12 beim Aufblasen des Hohlkörpers
zwangsläufig nach unten auswölbt.
-
Nach dem Aufblasen des Hohlkörpers lo, 12 wird die gewölbte Folie
10 in der vorstehend beschriebenen Weise beschichtet. Nach dem Erhärten bildet die
erste Beschichtung einen freitragenden gewölbten Schalenkörper, dessen Form, der
gewölbten Folie 1o entspricht.
-
Es kann nun die Luft aus dem Hohlkörper 10, 12 sowie dem Schlauch
14 abgelassen werden und der gesamte Folien-Hohlkörper kann aus dem Inneren des
Schalenkörpers durch eine freibleibende Öffnung herausgezogen werden.
-
Es können nun auf die erstarrte erste Beschichtung weitere Verstärkungslagen
aufgebracht werden. Da die Verstärkungslagen vom unteren Rand her beginnend über
der ersten Beschichtung aufgebaut werden, nimmt die Tragkraft des Schalenkörpers
mit zunehmender Dicke ständig zu. Zusätzlich können zwischen die Verstärkungslagen
in der oben beschriebenen Weise wärmeisolierende Schichten und feuchtigkeitsundurchlässige
Schichten eingebracht werden.
-
Auf diese Weise wird eine Gebäudeaussenschale 16 hergestellt, wie
sie in Fig. 1b gezeigt ist. In dieser Gebäudeschale 16 sind bei der l schichtung
bereits geeignete Öffnungen ausgespart, beispielsweise eine Türöffnung 18, durch
welche auch der Folien-Hohlkörper heraus gezogen wird, sowie Fensteröffnungen 20.
-
Dieses Anwendungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens eignet
sich besonders zur HerstelluRg kleiner Gebäude. Dies können beispielsweise kleine
Garten-oder Wochenendhäuser, Geräteschuppen, Garagen oder dergl. sein. Auch zur
Herstellung der Aussenschale kleinerer Wohnhäuser eignet sich dieses Verfahren.
-
Sollen grössere Gebäude hergestellt werden, wird anstelle des in Fig.
1a dargestellten Folien-Hohlkörpers ein abgewandelter Hohlkörper in Form der bekannten
Traglufthallen verwendet. Dieser Hohlkörper ist an seiner Unterseite nicht durch
eine Folie 12 verschlo;ssen. Stattdessen ist der ringsumlaufende Schlauch 14 mit
Wasser, Sand o.dergl. gefüllt, so dass er dichtend auf dem Untergrund z.B.dem Erdboden
aufsitzt. Da die Dichtwirkung dabei selbstverständlich geringer ist als bei dem
vollständig geschlossenen Hohlkörper der Fig. 1a, muss durch ständige Druckluftzufuhr
der Überdruck in dem Hohkörper aufrechterhalten werden.
-
Mit diesem Folien-Hohlkörper nach Art einer Traglufthalle lassen sich
wesentlich grössere freitragende Gebäudeaussenschalen herstellen. Es können auf
diese Weise grosse Wohngebäude, Werkshallen, Sporthallen, Flugzeughangars und dergl.
hergestellt werden.
-
Dieses Verfahren zur Herstellung von Gebäuden bietet wesentliche Vorteile.
-
Die Gebäudeaussenschale kann sehr schnell und sehr billig errichtet
werden. Dies ist interessant für die Verwendung als Geräteschuppen, Garage und dergl.
-
Eine ausserordentliche Bedeutung kann dieses Verfahren insbesondere
in Katastrophenfällen wie z.B. bei Erdbeben gewinnen, da in kürzester Zeit Behelfsunterkünfte
in grosser Zahl err-ichtet werden können, die zunächst lediglich aus einer in der
beschriebenen Weise hergestellten Gebäudeaussenschale bestehen müssen. Diese Behelfsunterkünfte
bieten eine wesentlich grössere Stabilität, einen wesentlich grösseren Schutz und
eine wesentlich bessere Wärmeisolierung als die üblicherweise in solchen Fällen
verwendeten Zelte. Ausserdem können diese Gebäudeaussenschalen im Inneren ausgebaut
und zu komfortablen Dauerwohnungen umgewandelt werden.
-
Ebenso können solche gewölbten Gebäudeaussenschalen als äusserst billige
und schnell zu erreichende Unterkünfte zur Sanierung der Slums in den überbevölkerten
Städten der dritten Welt verwendet werden.
-
Weiter können nach diesem Verfahren in äusserst vorteilhafter Weise
Grossgewächshäuser errichtet werden. Dazu wird auf einen Folien-Hohlkörper nach
Art einer Traglufthalle keine geschlossene Beschichtung aufgebracht, sondern es
werden nach dem besciebenen Verfahren nur einzelne
rippenartige
Bahnen aufgebracht, die durch Verstärkungslagen soweit verdickt werden, bis ein
dem Folien-Hohlkörper entsprechendes tragendes Gerippe entstanden ist. In die zwischen
den einzelnen Rippen freibleibenden Räume können lichtdurchlässige Scheiben eingesetzt
werden oder es wird auch in diesen Zwischenräumen auf die Folie eine Beschichtung
aufgebracht, die aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht und nur eine geringe
Dicke aufweisen muss, da sie keine tragende Funktion zu erfüllen hat.
-
Bei der Erstellung von Wohngebäuden, Werkshallen oder dergl. nach
dem beschriebenen Verfahren bietet sich ausserdem der Vorteil, dass im Gegensatz
zu herkömmlichen Bauverfahren zunächst in sehr kurzer Zeit die vollständige geschlossene
Gebäudeaussenschale errichtet wird. Mit dem Innenausbau kann daher sofort nach Fertigstellung
der ersten tragenden Beschichtung und Entfernung des Folien-Hohlkörpers begonnen
werden. Der Innenausbau kann dabei unabhängig von Wetter und Witterungseinflüssen
durchgeführt werden. Dies führt zu einer erheblichen Verkürzung der Bauzeit, zum
Wegfall teurer Schlechtwetter- oder Winterbaumassnahmen und damit zu einer Rationalisierung
und Verbiltigung sowie zur Einsparung von saisonbedingten Arbeitslosengeldern.
-
II. Herstellung von freitragenden Bogenkonstruktionen Nach dem erfindungsgemässen
Verfahren können auch freitragende Bogenkonstruktionen errichtet werden.
-
Dazu kann ein Folien-Hohlkörper in Form eines Tonnengewölbes verwendet
werden, der beispielsweise ebenfalls nach Art einer Traglufthalle ausgebildet ist.
Ein solcher Folien-Hohlkörper ist in Fig. 2a dargestellt. Der Hohlkörper besteht
aus einer tonnenförmig gewölbten Folie 22, die an ihrer Unterseite offen ist. Rings
um den unteren Rand ist die Folie 22 mit einem umlaufenden Schlauch 24 verbunden,
der mit Wasser oder Sand oder dergl. gefüllt oder sonstwie dichtend am Untergrund
fixiert wird. Die Folie 22 kann dann nach Art einer Traglufthalle mit Druckluft
aufgeblasen werden.
-
In dem mittleren, im wesentlichen zylindrischen Teil des von der Folie
22 gebildeten Hohlkörpers wird auf die Folie 22 in der oben beschriebenen Weise
eine Beschichtungsbahn 26 aufgebracht. Sobald die ersten Beschichtungsbahnen 26
ausgehärtet sind, kann der Folien-Hohlkörper 22 entfernt werden. Auf die Beschichtung
26 werden dann weitere Verstärkungslagen aufgebracht, die insbesondere mit Stahlarmierungen
versehen werden.
-
Auf diese Weise kann eine tragende Bogenkonstruktion z.B. für den
Brückenbau hergestellt werden, wie in Fig. 2b gezeigt ist. Es muss auf die tragende
Bogen konstruktion 26 nur noch eine geeignete Fahrbahn 28 aufgebracht werden.
-
Ebenso ist es möglich, zur Errichtung einer solchen tragenden Bogenkonstruktion
anstelle des Folien-Hohlkörpers 22 der Fig. 2a und b einen Folien-Hohlkörper zu
verwenden, wie er geschnitten in Fig. 2c dargestellt ist. Dieser Folien-Hohlkörper
besteht aus mehreren parallel zueinander angeordneten und miteinander verbundenen
Folienschläuchen 30, die bogenförmig gekriinrnt sind. Nach dem Aufblasen der Schläuche
30 wird auf diese eine erste Beschichtung 32 aufgebracht. Nach dem Erstarren dieser
Beschichtung 32 können die Schläuche 30 durch Ablassen der Luft entfernt werden.
Es können dann sukzessive weitere Verstärkungslagen und Armierungen 34 auf diese
erste tragende Schicht 32 aufgebracht werden.
-
Selbstverständlich kann die Breite dieser gfindungsgemäss hergestellten
tragenden Bogenkonstruktion beliebig vergrössert werden, so dass auf diese Weise
nicht nur Brückenkonstruktionen erstellt werden können sondern auch grossflächige
Überdachungen. Es kann auch daran gedacht werden, ganze Täler auf diese Weise zu
überdachen, so dass verdeckte militärische Anlagen errichtet werden können.
-
III. Herstellung von Tanks und Schwimmkörpern Ein weiteres Anwendungsgebiet
der Erfindung besteht in der Herstellung von geschlossenen Schalenkörpern, die beispielsweise
als Tank und/oder Schwimmkörper verwendet werden können.
-
Zur Herstellung eines solchen Schalenkörpers wird ein geschlossener
runder oder walzenförmiger Folien-Hohlkörper verwendet, der mittels Druckluft aufgeblasen
wird.
-
Zur Herstellung kleinerer hohler Schalenkörper wird ein solcher walzenförmiger
Folien-Hohlkörper in erfindungsgemässer Weise auf der Aussenseite beschichtet, wie
in Fig. 3a im Querschnitt dargestellt ist.
-
Der walzenförmige Folien-Hohlkörper 36 wird aufgeblasen und um seine
Längsachse drehbar gelagert. Dazu kann er beispielsweise auf Walzen 38 gelagert
sein, die beispielsweise auch luftgefüllte Schlauchwalzen sein können.
-
Auf die Aussenseite des Folien-Hohlkörpers 36 wird auf der Oberseite
eine erste Beschichtung 40 aufgebracht, wobei beispielsweise bei der mit 42 bezeichneten
Mantellinie begonnen wird. Mit Fortschreiten dez Beschichtung wird der walzenförmige
Folien-HoNkörper in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung gedreht.
-
Es kann somit der Folien-Hohlkörper 36 stets an seiner Oberseite beschichtet
werden, während der bereits erhärtete Anfang der Beschichtung nach unten zu den
Walzen 38 gelangt.
-
Nachdem der Mantelmit der ersten Beschichtung 4o über den gesamten
Umfang des Folien-Hohlkörpers 36 geschlossen ist, kann dieser Hohlkörper 36 durch
eine entsprechende Öffnung herau:;gezogen werden. Anschliessend können in gleicher
Weise weitere Verstärkungslagen auf den Aussenumfang der Beschichtung 4o aufgebracht
werden.
-
Anstelle einer Lagerung auf drehbaren Walzen 38 kann der aufgeblasene
Folien-Hohlkörper 36 auch auf dem Wasser schwimmend beschichtet werden. Dabei muss
allerdings durch geeignete Massnahmen dafür gesorgt werden, dass sich der walzenförmige
Körper nicht aufgrund des Gewichtes der an seiner Oberseite aufgebrachten Beschichtung
4o unkontrolliert dreht.
-
Eine Abwandlung des in Fig. 3a dargestellten Anwendungsfalles zeigt
Fig. 3b ebenfalls im Querschnitt.
-
Bei diesem Beispiel wird zunächst nach dem erfindungsgemässen Verfahren
eine der Länge des herzustellenden Tanks entsprechende wannenförmige Schale 39 gefertigt
und beispielsweise auf einen Sockel 37 gesetzt. In diese Wanne wird der Folien-Hohlkörper
36 eingelegt und auf seiner Oberseite beschichtet und mit entsprechenden Verstärkungslagen
und Isolationsschichten versehen, bis ein vollständiger oberer Schalenkörper 41
hergestellt ist. An der Stossfuge der unteren Schale 39 und der oberen Schale 41
überlappt zweckmässigerweise die obere Schale 41 den Rand der unteren Schale 39,
um eine feste und dichte Verbindung beider Teilschalen zu erhalten.
-
Sollen nach dem erfindungsgemässen Verfahren Tanks oder Schwimmkörper
mit grossem Durchmesser hergestellt werden, so ist auch eine Beschichtung des runden
oder walzenförmigen Folien-Hohlkörpers von der Innenseite möglich. In diesem Fall
wird in dem Folien-Hohlkörper durch ständig zugeführte Druckluft ein geringer Überdruck
aufrechterhalten, so dass das Innere des Folien-Hohlkörpers zum Aufbringen der Beschichtung
begangen und die notwendigen Geräte eingebracht werden können.
-
Da sich bei dieser Anwendungsform die tragende Folie auf der Aussenseite
des fetiggestellten walzenförmigen Schalenkörpers befindet, ist ein Entfernen der
Folie
nicht in der einfachen Weise möglich, wie dies bei einer
Beschichtung von aussen der Fall ist. Soll der Folien-Hohlkörper weiter verwendet
werden, so muss er von der Aussenseite des fertiggestellten Schalenkörpers abgezogen
werden. Es ist auch möglich, die Folie auf der Aussenseite des fertiggestellten
Schalenkörpers zu belassen, was in machen Fällen aus Kostengründen günstiger ist.
Ausserdem hat die auf der Aussenseite verbleibende Folie eine zusätzliche Funktion
als wasserabweisende Schicht.
-
In Fig. 3c ist ein Anwendungsbeispiel zur Herstellung eines unterrdischen
Tanks nach dem erfindungsgemässen Verfahren dargestellt.
-
Es wird zunächst eine der vorgesehenen Tankgrösse entsprechende Grube
44 ausgehoben. Der wannenförmige Grund 46 der Grube wird mit einer Folie 48 ausgelegt.
-
Diese Folie 48 wird in der erfindungsgemässen Weise beschichtet. Auf
die erste Beschichtung werden die zusätzlichen Verstärkungslagen in der erforderlichen
Anzahl aufgetragen, wobei insbesondere flüssigkeitsdichte Schichten vorgesehen werden.
Nachdem auf diese Weise ein wannenförmiger Schalenkörper 50 der erforderlichen Wandstärke
und Dichtigkeit hergestellt ist, wird in diesen wannenförmigen Schalenkörper 50
ein walzenförmiger Folien-Hohlkörper 52 eingelegt, der die Grösse des herzustellenden
Tanks aufweist. Nun wird auf der Oberseite dieses Folien-Hohlkörpers 52 eine erste
Beschichtung aufgebracht, auf welche weitere
Verstärkungslagen
und Isolationsschichten aufgebaut werden, welche mit dem unteren Schalenkörper 50
verbunden werden, bis ein dem wannenförmigen Schalenkörper 50 im Aufbau entsprechender
oberer Schalenkörper 54 fertiggestellt ist. Die Fuge zwischen den Schalenkörpern
50 und 54 muss dann nur noch ausgegossen und abgedichtet werden, um den geschlossenen
Tank fertigzustellen.
-
In dieser Weise erfindungsgemäss hergestellte geschlossene Schalenkörper
könnenfür die vielfältigsten Zwecke verwendet werden. Sie können insbesondere als
Flüssigkeitstanks verwendet werden. In solchen mit Wasser gefüllten und gut wärmeisolierten
Tanks kann auch die -aus Sonnen- und Windenergie gewonnene Wärme gespeichert und
zur gleichmässigen Heizung und Warmwasserversorgung genutzt werden. Ebenso können
solche geschlossenen Schalenkörper als Schwimmkörper beispielsweise als Pontons
zum Tragen von Behelfsbrücken, Landungsstegen, Schwimmdocks und dergl. verwendet
werden.
-
Ein weiterer Anwendungsfall besteht in der Möglichkeit, solche Schwimmkörper
ringförmig als Schutzgürtel um eine Bohrinsel im Ozean anzuordnen. Ein solcher Schutzgürtel
dient
einmal als Wellenbrecher, so dass ein geschütztes Anlegen der Schiffe an der Bohrinsel
im Schutze dieses Gürtels möglich ist. Der Schutzgürtel ist zu diesem Zweck mit
einer Einfahrt versehen. Im Falle des Austretens von Öl kann die Einfahrt verschlossen
werden, so dass das austretende Öl in diesem Schutzgürtel zurückgehalten wird und
dort abgepumpt werden kann. SchlEsslich können die Schwimmkörper eines solchen Schutzgürtels
auch teilweise mit dem geförderten Öl gefüllt und als Speichertanks verwendet werden.
-
IV Herstellung von schwimmenden Plattformen Bei den bisher beschriebenen
Anwendungsbeispielen wurde Luft als tragendes Medium für die zu beschichtende Folie
verwendet. Eine weitere vielfältige Anwendungsmöglichkeit ergibt sich bei der Verwendung
von Wasser als tragendes Medium. Es können auf diese Weise schwimmende Plattformen
grosser Fläche und hoher Tragfähigkeit in äusserst einfacher Weise hergestellt werden.
-
Zu diesem Zweck wird, wie in Fig. 4a in teilweise geschnittener perspektivischer
Darstellung gezeigt ist, eine ebene Folie 56 der gewünschten Grösse auf eine Wasserfläche
58 gelegt. In diesem Falle muss selbstverständlich eine wasserdichte Folie verwendet
werden.
-
Der Rand 60 der Folie wird ringsum durch Schwimmkörper hochgehalten,
an denen die Folie auch befestigt sein kann. Als Beispiel ist in Fig. 4a für einen
solchen Schwimmkörper ein geschlossener luftgefüllter Schlauch 62 dargestellt.
-
Die Folie wird nun in der oben beschriebenen erfindungsgemässen Weise
beschichtet. Nach Er.isvren der ersten Beschichtung ergibt sich bereits eine tragfähige
Fläche, auf die nun weitere Verstärkungslagen aufgebracht werden können. Die Folie
56 und die Schwimmkörper 62 können dann unter der so hergestellten Plattform 64
weggezogen werden. Selbstverständlich ist es bei einer solchen schwimmenden Plattform
notwendig, auch wasserdichte Schichten beim Aufbau des Schalenkörpers vorzusehen.
Ebenso kann es notwendig oder zweckmässig sein, wärmeisolierende Schichten und solche
aus Materialien, die leichter als Wasser sind, vorzusehen.
-
Da der Rand der Folie 56 durch die Schwimmkörper 62 angehoben ist,
ergibt sich, dass der als schwimmende Plattform dienende in dieser Weise hergestellte
Schalenkörper 64 einen nach oben gebogenen Rand 66 aufweist, wie Fig. 4b zeigt,
in der schematisch eine in dieser Weise hergestellte schwimmende Plattform dargestellt
ist. Aufgrund dieses nach oben gebogenen Randes 66 weist die schwimmende Plattform
die Form eines überdimensionalen Seerosenblattes auf. Die Tragkraft einer solchen
schwimmenden Plattform ist sehr hoch und nimmt aufgrund der Wasserverdrängung mit
zunehmender Fläche
der Plattform zu. Weiter kann die Tragfähigkeit
durch die Höhe des Randes 66 vergrössert werden.
-
Wie in Fig. 4b in der linken Hälfte aufgeschnitten dargestellt ist,
können zusätzlich auf dem flachen Schalenkörper 64 Hohlkörper 68 angebracht sein,
die fest mit dem Schalenkörper 64 und gegebenenfalls fest untereinander verbunden
sind. Über diese Hohlkörper 68 wird eine weitere Beschichtung 70 aufgebracht, so
dass die gewünschte Oberflächeneigenschaft erhalten wird.
-
Die Hohlkörper 68, die einen ausreichenden Auftrieb besitzen, machen
die schwimmende Plattform unsinkbar.
-
Die durch die Hohlkörper 68 erzielte zellenförmige Unterteilung sorgt
ausserdem dafür, dass auch bei einer Beschädigung einzelner Hohlkörper 68 die Unsinkbarkeit
erhalten bleibt. Selbstverständlich können anstelle von Hohlkörpern 68 auch entsprechende
leichte Körper aus Schaumstoff oder dergl. verwendet werden und ebenso ist es möglich,
den gesamten von dem flachen Schalenkörper 64 und dem Rand 66 gebildeten Raum mit
einem solchen Schaumstoff auszuschäumen.
-
Bei der Herstellung grossflächiger Plattformen rach diesem Verfahren
kann es unter Umständen zwecksbssig sein, auf die Folie vor dem Aufbringen der ersten
Beschichtung grossflächige Platten aufzubringen, um ein
Betreten
der Folie zum Aufbringen der ersten Beschichtung zu ermöglichen. Solche Platten
können in einer oder mehreren Lagen lediglich aufgelegt oder auch miteinander verbunden
werden. Im letzteren Falle dienen diese Platten gleichzeitig als Verstärkung und
Versteifung der Plattform.
-
Bei kleineren Flächen der herzustellenden Plattform sind solche Platten
nicht erforderlich, da die erste Beschichtung von ausserhalb des Randes auf die
Folie aufgespritzt oder aufgetragen werden kann.
-
Bei der Herstellung solcher schwimmender Plattformen ist es in der
Regel zweckmässig, auch Stahlarmierungen in dem Schalenkörper vorzusehen. Solche
Stahlarmierungen erhöhen die örtliche Belastbarkeit der Plattform während die gesamte
Tragkraft der Plattform durch ihre Fläche um die Höhe des Randes bestimmt wird.
-
Für die erfindungsgemäss herstellbaren schwimmenden Plattformen gibt
es zahllose Verwendungsmöglichkeiten.
-
Die Plattformen können in kleinen Abmessungen als schwimmende Inseln
für Vergnügungsparks, Bootsverleihe oder als Tragfläche für Hausboote oder ähnliches
verwendet werden.
-
Ebenso können solche Tragflächen als Basis fiL Seezeichen, Leuchttürme,
Funkstationen, Wetterstationen und dergl. auf See eingesetzt werden, wozu ausserdem
auf die schwimmende Plattform eine geschlossene gewölbte Schale aufgesetzt werden
kann, die nach dem als Anwendungsbeispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt
wird.
-
Bei sehr grossflächiger Ausgestaltung der Plattform kann diese als
tragender Untergrund für ganze Wohnsiedlungen verwendet werden, so dass in dicht
bevölkerten Gebieten ein Ausweichen der Stadtbebauung auf das Meer möglich ist.
-
Weiter können solche Plattformen als Start- und Randes bahnen für
Flugzeuge verwendet werden oder sogar zu vollständigen Militärstützpunkten ausgebaut
werden.
-
Auf diese Weise können solche Militärstützpunkte schwim mend uns somit
transportfähig hergestellt werden, was bisher nur durch ausserordentlich aufwendige
und räumlich dennoch sehr beschränkte Flugzeugträger möglich war.
-
Bei sehr grossflächigen Plattformen dieser Art ist unter Umständen
ein Einpumpen von Luft in das tragende Wasser unter der Plattform zur Erhaltung
des Sauerstoffhaushaltes und des ökologischen Gleichgewichts im Wasser zseckmässig.
-
Es kann auch daran gedacht werden, solche schwimmenden Plattformen
als Start- und Landebahnen für Flugzeuge auf natürlichen oder künstlich angelegten
Seen im Festland einzusetzen. Dies bietet den Vorteil, dass die Landebahnen durch
Drehung der Plattform stets nach der jeweils herrschenden Windrichtung ausgerichtet
werden können.
-
Schliesslich können auf solchen auf dem Meer schwimmenden Plattformen
auch Sonnen- und Windkraftwerke, Anlagen zur Trinkwassergewinnung aus dem Meer mittels
Sonnenstrahlung, Wäremepumpen zur Energiegewinnung oder ähnliches aufgebaut werden.
-
Bei solchen schwimmfähigen Plattformen ist es weiter möglich, diese
am Rand mit einer nach unten gerichteten Schürze zu versehen, so dass durch ein
geeignetes Geiiäse ein Luftpolster unter der Plattform erzeugt werden kann, so dass
diese nach Art eines Luftkissen-Bootes mit geringer Antriebskraft transportiert
werden kann.
-
In geeigneter Form ausgeführt eignen sich solche schwimmenden Plattformen
auch als Grosstransportträger z.B.
-
für Erdöl oder für Trinkwasser aus den Gletschern der Erdpole und
aus Eisbergen.
-
Schliesslich kann nach dem beschriebenen.erfahren auch mittels zweier
konzentrisch angeordneter Schlauchringe und einer zwischen diesen aufgelegten Folienbahn
eine ringförmige schwimmende Plattform hergestellt werden. Eine solche ringförmige
Plattform könnte beispiel8-weise auch als Schutzgürtel für Bohrturm oder dergl verwendet
werden, wie dies anhand des AnwendungsWeispiels III bereits erläutert wurde.
-
Werden anstelle des in Fig. 4a dargestellten einen Schlauchringes
meherere nebeneinander angeordnete Schlauchringe verwendet, so kann auf diesen Schlauchringen
eine provisorische Arbeitsplattform aufgebaut werden, die für das Aufbringen der
ersten Beschichtungen auf die von den Schlauchringen gehaltene Folie hilfreich ist.
-
V. Herstellung von Flugkörpern Das erfindungsgemässe Verfahren eignet
sich auch zur Herstellung von Grossluftschiffen.
-
Die Verwendung von Grossluftschiffen für den Lastentransport tritt
in jüngster Zeit wieder verstärkt in den Vordergrund der Diskussion. Solche Grossluftschiffe
eigenen sich zum Transport schwerer Lasten, für die ein Transport mit Flugzeugen
zu kostspielig und ein Transport
per Schiff zu langsam ist.
-
Der Herstellung sehr grossvoluniger Luftschiffe, die den transport
schwerer Lasten erst rentabel machen, sieden bisher die hohen Kosten entgegen die
insbesondere durch das notwendige tragende Gerippe verursacht werden.
-
Hier betet das erfindungsgemässe Verfahren Abhilfe.
-
Es kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren auf die aUle des aufgeblasenen
Luftschiffes eine Beschichtung aus selbsthärtendem Material aufgebracht werden.
Dazu wird zweckmässigerweise ein faserverstärkter Kunststoff verwendet, da dieses
Material bei geringem Gewicht die maximale Festigkeit liefert. Diese Beschichtung
übernimmt die tragende Funkt ion des sonst notwendigen Gerippes und kann ausserddem
auch selbst die Punktion der das Gas oder die Heissluft aufnehmenden HüBe übernehmen.
-
Sind zusätzlich noch Verstärkungsrippen notwendig, z.B.
-
zum Tragen der Lastgondel, so können nach dem erfindungsgemässen Verfahren
auf die erste Beschichtung weitere rippenförmige Verstärkungslagen aufgebracht werden.
Dazu können beispielsweise an der Innenseite der ersten tragenden Beschichtung aufblasbare
Folienschläuche angeordnet werden, die in erfindungsgemässer Weise mit einer Beschichtung
versehen werden. Nach dem Entfernen dieser Schläuche ergeben sich auf diese Weise
Hohlrippen, die
eine besonders hohe Steifigkeit bewirken. Da diese
Hohlrippen auf der Innenseite des Luftschiffskörpers angeordnet sind, beeinträchtigen
sie die aerodynaisohen Eigenschafen des Liiftschiffes nicht.
-
Auch die zum Herstellen solcher Grossiuftschiffe erforderlichen grossen
Hallen können nach den erfindungagemässen Verfahren hergestellt werden, wie im AnwenduRgsbeispiel
I beschrieben wurde. Werden diese grossen EEllen schliesslich noch auf schwimmenden
Plattformen angeordnet, wie sie im Anwendungsbeispiel IV beschrieben wurde so ergeben
sich schwimmende Hallen, die nach der Windrichtung ausgerichtet werden können, was
notwendig ist, um diese grossen Flugkörper aus den Hallen manövrieren zu können.
-
Bei allen Anwendungsformen ist es entscheidend, dass auf die mediengetragene
Folie zunächst nur eine dünne und somit leichte Beschichtung aufgebracht wird. Die
Folie muss daher nur eine verhältnismässig geringe Tragkraft aufweisen und der Druck
des tragenden Mediums kann ziemlich gering sein. Nach dem Härten der ersten dünnen
Beschichtung übernimmt diese die tragende Funktion für die weiter aufzubringenden
Verstärkungslagen. Die Verstärkungslagen können sukzessive aufgebracht werden, wobei
mit zunehmender Dicke und
damit zunehmendem Gewicht des Schalenkörpers
die Tragfähigkeit stark zunimmt, so dass eine hohe statische Festigkeit des Schalenkörpers
erreicht wird.