EP2844548A1 - Volumenelement - Google Patents

Volumenelement

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EP2844548A1
EP2844548A1 EP13719231.6A EP13719231A EP2844548A1 EP 2844548 A1 EP2844548 A1 EP 2844548A1 EP 13719231 A EP13719231 A EP 13719231A EP 2844548 A1 EP2844548 A1 EP 2844548A1
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EP
European Patent Office
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volume element
volume
chamber
inner chamber
chambers
Prior art date
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EP13719231.6A
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EP2844548B1 (de
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Stefan Klare
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Individual
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Publication of EP2844548A1 publication Critical patent/EP2844548A1/de
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Publication of EP2844548B1 publication Critical patent/EP2844548B1/de
Priority to HRP20171290TT priority patent/HRP20171290T1/hr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/58—Rafts, i.e. free floating waterborne vessels, of shallow draft, with little or no freeboard, and having a platform or floor for supporting a user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/50—Boards characterised by their constructional features
    • B63B32/53—Sectionalised boards, e.g. modular, dismountable or foldable boards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/50—Boards characterised by their constructional features
    • B63B32/51—Inflatable boards, e.g. drop-stitch inflatable boards
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/005—Girders or columns that are rollable, collapsible or otherwise adjustable in length or height

Definitions

  • the present invention relates to a volume element according to the preamble of claim 1.
  • volume element can be taken from US 2009/0049757 A1 as known.
  • the volume element is referred to there as a sandwich bar, which is inflatable with a gas.
  • the sandwich beam on a core with at least one inner chamber, which is inflatable with the gas.
  • the inner chamber is bounded by a material that is at least substantially limp.
  • a vacuum pocket is provided as at least one outer chamber, which is bounded by a material which is at least substantially limp, referred to as a bag material.
  • the outer chamber is fluidly separated from the inner chamber and surrounds the inner chamber on the outer circumference at least partially. It is provided a vacuum connection, via which the outer chamber is vacuumable.
  • a compression element is provided with two film webs, which are arranged in mutual overlap. By vacuuming the outer chamber, this is reduced, so that the film webs are pressed against each other. As a result, the film webs are clamped together by friction. To realize a particularly strong clamping of the film webs can the coefficient of friction between them can be increased by, for example, using particles.
  • this volume element in its inflated state has only insufficient rigidity and strength, in particular with respect to a compressive force load. This means that the volume element is very much deformed when it is loaded with compressive forces.
  • inflatable volume elements such as dinghies, life rafts or inflatable surfboards are known, which due to their inflatability have a low pack size and low weight, so that they can be transported very easily and space-saving.
  • various production methods for example by means of a drop-stitch method, a multiplicity of more or less complicated structures and geometries can be produced.
  • These volume elements have the property that they have a certain surface hardness at the corresponding internal pressure, but on the other hand have only a low rigidity.
  • the low stiffness which may also be referred to as a low area inertia element, is by design.
  • the internal pressure sets a flexible outer skin of the corresponding volume element under tension.
  • this tensile stress is increased on one side of the volume element, where it is reduced against the tension on the opposite side. If the bending moment is sufficiently high, then in certain areas the tensile stress is converted into compressive stress. However, since the flexible outer skin can absorb no or only very low compressive stresses, the volume element buckles.
  • volume element having the features of patent claim 1.
  • Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
  • a volume element has at least one inner chamber delimited by a material which is at least substantially limp in nature and which is inflatable with a gas.
  • the volume element comprises at least one, bounded by an at least substantially limp material limited outer chamber, which is fluidly separated from the at least one inner chamber and of which the inner chamber is at least partially surrounded on the outer peripheral side
  • granular matter is received in the outer chamber for receiving pressure forces acting on the volume element from the direction of the outer chamber.
  • the granular matter thus serves for targeted stiffening of the volume element, so that the volume element can also absorb relatively high compressive forces or compressive force loads, without resulting in an undesirable, initially described deformation of the volume element.
  • Such a compressive force load is absorbed and supported by the granular matter.
  • the granular matter forms at least one closed, i.e. uninterrupted layer, so that particles of granular matter support each other and can absorb pressure forces.
  • At least one first connection is provided, via which the gas, in particular air, can be introduced into the inner chamber.
  • at least one of the outer chamber associated, second connection is provided, via which the outer chamber is at least substantially evacuated.
  • the inner chamber is surrounded on the outer peripheral side at least predominantly by the outer chamber.
  • the inner chamber on an outer peripheral side surface, which at least one Most of it is surrounded by the outer chamber.
  • the outer chamber surrounds the inner chamber both on a first side of the volume element and on a second side of the volume element facing away from the first side, at least in regions, in particular at least predominantly.
  • granular matter is arranged in the outer chamber both on the first and on the second side of the volume element, so that the granular matter from different directions on the volume element acting compressive load can very well absorb and support.
  • At least a second, at least partially fluidly separated from the first outer chamber outer chamber is provided.
  • the inner chamber is at least partially surrounded by a first side of the volume element of one of the two outer chambers and on a side remote from the first side, second side of the volume element of the other outer chamber.
  • the volume element is stiffened particularly efficiently by the granular matter when the outer chamber has a volume which can be filled with the granular matter, the volume being completely, i. H. 100% filled with granular matter.
  • the fillable with the granular matter volume of the outer chamber refers to a maximum limp of the limp material, which can occupy the outer chamber by filling with the granular matter and which is to be filled with granular matter maximum, before it to damage or destruction For example, by tearing the outer chamber comes.
  • the outer chamber is complete, ie filled to 100% with the granular matter, so the limiting the outer chamber, pliable material can be very flat create the granular matter and pressurize them, for example, by evacuating the outer chamber with compressive forces, so that the volume element is then very stiff.
  • the inherently pliable material of the outer chamber and / or the inner chamber is substantially inelastic.
  • the pliable material although limp in itself, at least substantially does not stretch as a result of the inflation or filling with the granular matter, d. H. increases in its length or extent. This creates a very high level of robustness and stability.
  • the pliable material which is preferably impermeable to air, it is, for example, a fiber-reinforced plastic, in particular a fiber-reinforced elastomer, for. B. Hypalon.
  • the outer chamber is partially limited by the also the inner chamber at least partially delimiting, at least substantially flimsy material.
  • the outer chamber is partially also limited by pliable material through which the inner chamber is limited.
  • the volume element can thereby be produced with a low material requirement and thus cost. Furthermore, the volume element thereby has a very low weight and a small pack size.
  • the volume element has a particularly advantageous usability because it can be folded together in the deflated state of the inner chamber, in particular folded, and thus a small space requirement, d. H. has a small pack size. Furthermore, the volume element is very light in weight and as a result is very easy to transport. On the other hand, the volume element in the inflated state of the inner chamber has a very high rigidity, especially against compressive force loads.
  • the inner chamber is limited by a solid, which is formed from the inner chamber limiting, at least substantially limp material.
  • the outer chamber is bounded in part by the volume body and partly by a surface element which at least partially surrounds the outer circumference of the volume body and is bounded by the surface element delimiting the outer chamber and at least substantially limp material.
  • the volume element can be manufactured cost and weight.
  • the volume body and the surface element are connected to one another, so that undesired relative movements of the surface element to the volume body are avoided.
  • the volume element can be used particularly advantageously as a water sports device, in particular as a surfboard, floating island, air mattress or the like. This is the case, since the volume element due to its low construction requires space s, d. H. can be transported very compactly due to its small pack size in the deflated state of the inner chamber. Furthermore, it has a very high rigidity in the inflated state of the inner chamber, so that it fulfills its desired function very well despite the realization of the small pack size and does not deform even at low compressive force loads.
  • a particularly high rigidity and stability of the volume element can be achieved if the granular matter at least partially comprises a powder and / or sand and / or beads, in particular of inorganic silicates.
  • the beads may also be formed from expanded glass. Expanded glass is characterized in particular by its advantageous handling, since it has a relatively large grain size.
  • the inner chamber and the outer chamber preferably have different volumes. In other words, they are different the inner chamber and the outer chamber with respect to their respective volume from each other.
  • the gas inflatable volume of the inner chamber d. H.
  • the capacity or capacity of the inner chamber refers to a maximum limiter of the inner chamber associated, pliable material maximum volume which occupy the inner chamber and which can be inflated with the gas, without causing damage or destruction, for example by tearing the inner chamber comes.
  • the inner chamber is inflated with the gas, in particular air, to a predeterminable pressure, this also preferably causes the outer chamber to be clamped open.
  • ambient pressure prevails in the outer chamber, while in the inner chamber an overpressure prevails over the ambient pressure as the predeterminable pressure.
  • the ratio between the volume of the inner chamber and the volume of the outer chamber is preferably at least 70:30.
  • the volume of the inner chamber in the reference state is at least 7/3 times greater than that Volume of the outer chamber.
  • the ratio is 73:27. This leads to a particularly high rigidity of the volume element with simultaneous realization of a low weight and a small pack size.
  • the predeterminable pressure to which the inner chamber is inflated to establish the reference state it is in particular a pressure which leads to the formation of the maximum capacity of the inner chamber.
  • the inner chamber delimiting, pliable material is at least substantially inelastic, then, starting from the predeterminable pressure, a further pressure increase in the inner chamber does not result or no longer an increase in volume of the inner chamber, since the inner chamber limiting, pliable material does not stretch.
  • the predefinable pressure can be a maximum pressure to which the inner chamber can be inflated to the maximum, without damaging or destroying the inner chamber.
  • At least one second inner chamber and / or at least one second outer chamber is provided.
  • the at least two inner chambers and / or the at least two outer chambers can differ from one another, in particular with respect to the reference state, with respect to their respective volumes.
  • the volume element has at least one cross section in which the at least two inner chambers differ from one another with regard to their respective cross section and / or in which the at least two outer chambers differ from one another with regard to their respective cross section.
  • a main extension direction is provided, along which the inner chamber and the outer chamber have a respective main extension that is greater than respective extensions along respective directions that are perpendicular to each other and perpendicular to the respective main extension direction. This means that the inner chamber and the outer chamber are much longer than high and wide.
  • the drawing shows in: a schematic plan view of a volume element having a plurality of inner chambers and a plurality of outer chambers, the outer chambers being filled with granular matter for receiving pressure forces acting on the volume element from the direction of the outer chambers; a schematic cross-sectional view of an embodiment of the volume element of Figure 1 along a section line AA shown in Figure 1 ..; a schematic exploded view in a cross-sectional view of the volume element of Figure 2 to illustrate the production of the volume element.
  • a schematic cross-sectional view of another embodiment of the volume element of FIG. 2 a schematic cross-sectional view of another embodiment of the volume element of FIG. 4; a schematic cross-sectional view of another embodiment of the volume element of FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the volume element according to FIG. 6;
  • FIG. a schematic cross-sectional view of another embodiment of the volume element of FIG. 7;
  • 9 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the volume element.
  • Fig. 1 shows a volume element 10, which is presently designed as a water sports device in the form of an inflatable surfboard.
  • the volume element has a plurality of inner chambers 12, which are bounded by a non-elastic and non-elastic material.
  • the inner chambers 12 are inflatable with a gas, in particular air, so that an overpressure prevails in the inner chambers 12 relative to the ambient pressure. Therefore, the inner chambers 12 are also referred to as pressure chambers. In the present case, the inner chambers 12 are shown in their inflated state.
  • these can each have at least one connection.
  • the inner chambers 12 can be brought together to form a common connection to the inner chambers 12, via which the inner chambers 12 with the gas, in particular air, are inflatable.
  • the volume element 10 further comprises a plurality of outer chambers 14, which are bounded by an inherently limp and non-elastic material.
  • the outer chambers 14 can be vented or evacuated so that a negative pressure can be set in the outer chambers 14 relative to the ambient pressure.
  • the outer chambers 14, for example, at least one port through which they are evacuated.
  • the outer chambers 14 are joined together to form a common connection, via which the outer chambers 14 can be evacuated.
  • the inner chambers 12 are bounded by respective volume bodies 16, which are formed from the pliable and non-elastic material assigned to the inner chambers 12.
  • the outer chambers 14 are partially bounded by the volume body 16 and thus partially by the also the inner chambers 12 limiting, pliable material.
  • the outer chambers 14 are also partially bounded by a surface element 18, which from the outer chambers 14 bounding, limp and non-limiting elastic material is formed.
  • the surface element 18 surrounds the volume bodies 16 on a first side 20 of the volume element 10 and on a second side 22 of the volume element 10 facing away from the first side 20.
  • the outer chambers 14 are arranged both on the first side 20 and on the side 22 and surround the inner chambers 12 on both the first side 20 and the second side 22.
  • the surface element 18 may be formed in one piece.
  • the surface element 18 may also comprise a plurality, i. comprise at least two surface element parts, by means of which the outer chambers 14 are limited accordingly.
  • the pliable material bounding the inner chambers 12 is, for example, an air-impermeable fabric of a fiber-reinforced plastic, in particular of a fiber-reinforced elastomer.
  • the surface element 18 may be formed of an air-impermeable fabric, for example of a fiber-reinforced plastic.
  • Fig. 1 lines 24 are shown, which illustrate seams and / or adhesive beads, by means of which the surface element 18 is sewn or glued to the solid 16.
  • the central inner chamber 12 which is centered relative to the image plane of FIG. 2, is assigned a delimiting element 26, by means of which the central inner chamber 12 is divided into two sub-chambers 28, 30.
  • the outer chambers 14 serve to stiffen the structure of the volume element 10 and to produce a final desired shape of the volume element 10. For this purpose, they are filled with a preferably very light granules or powder and thus with a granular matter. If the outer chambers 14 are vacuumed, ie vented, then the outer chambers 14 are compressed by the higher ambient pressure and the pliable material attaches itself to the granular matter. The granular matter prevents collapse of the outer chambers 14. Friction between individual particles of granular matter in the outer chambers 14 prevents slippage or other relative movement of the particles relative to each other. As a result, the granular matter and above the outer chambers 14 are hardened. By this hardening of the outer chambers 14 hard, rigid and stable portions of the volume element 10 can be generated, which can absorb pressure forces and therefore stiffen the volume element 10.
  • the pliable material is not stretched during inflation of the inner chambers 12 and 14 when filling the outer chambers.
  • the inner chambers 12 can thus be inflated with an increase in volume of the inner chambers 12 to a pressure above which there is no increase in volume despite possibly further pressure increase in the inner chambers 12.
  • This pressure from which there is no increase in volume, is referred to as the reference pressure. If the inner chambers 12 are inflated to this reference pressure, while ambient pressure prevails in the outer chambers 14, this state of the volume element 10 is defined as the reference state.
  • the outer chambers 14 filled with the granular matter have a volume, since they are at least partially stretched by inflating the inner chambers 12.
  • the outer chambers 14 are preferably completely filled with the granular matter in this reference state.
  • the volume of the outer chambers 14 does not shrink during vacuuming or only very slightly, so that the surface element 18 can invest particularly well and in particular without wrinkles and wrinkles on the granular matter.
  • the respective volumes of the inner chambers 12 are summed up in the reference state, they have a first total volume. If, correspondingly, the respective volumes of the outer chambers 14 are summed up in the reference state, then these also have a second total volume.
  • the relationship between the first total volume and the second total volume is preferably at least 70:30.
  • the volume element 10 in the inflated state has a particularly high rigidity.
  • the pack size of the volume element 10 in its folded or collapsed state can thereby be kept particularly low.
  • the outer chambers 14 are flooded with air, which allows a relative displacement of the particles of granular matter.
  • the granular matter may include as particles microballoons or inflatable glass beads. These have a low bulk density and are high pressure resistant. Furthermore, other particulate materials such as sand, rice, coffee, etc. may be used.
  • Inflatable elements such as the volutes 16 have the property of seeking a round shape when subjected to an internal overpressure.
  • the delimiting element 26 for example by means of a drop-stitch method, however, other shapes can also be produced, which then have only some round shapes. This is particularly advantageous in the manufacture of inflatable surfboards, as these preferably have a flat or even surface on which a person can stand.
  • the volume element 10 may have a high flexural stiffness in the first partial regions, but high flexural elasticity in different second partial regions thereof.
  • the bending stiffness or the bending elasticity can be adjusted via the area ratio or volume ratio of inner chambers 12 to outer chambers 14. Based on a corresponding cross-section of the volume element 10, a very large area proportion of the inner chambers 12 leads to a bending-elastic structure compared to a smaller area proportion of the outer chambers 14. In contrast, if the area fraction of the outer chambers 14 is greater and the area proportion of the inner chambers 12 is lower, a rigid structure is created. Furthermore, the rigidity of the volume element 10 can be increased by the corresponding overpressure in FIG the inner chambers 12 and over the negative pressure in the outer chambers 14 can be adjusted.
  • the surface element 18 comprises surface element parts 32, 34, the surface element part 32 on the first side 20 and the surface element part 34 on the second side Page 22 is arranged.
  • the surface element parts 32, 34 are - as illustrated by the lines 24 - sewn to the solids 16 and / or glued.
  • the solids 16 are formed by two further surface elements 36, 38, which are formed, for example, as respective tissue layers. However, the fabric layers (surface elements 36, 38) are also glued together and / or sewn together.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the volume element 10, wherein a plurality of limiting elements 26 is provided.
  • the outer peripheral side, round shape of the volume body 16 can be kept small by the limiting elements 26.
  • the surface portion of the inner chambers 12 is substantially larger than shown in FIG. 2. Accordingly, the area ratio of the outer chambers 14 is smaller.
  • the surface portion of the outer chamber 14 is substantially larger than in accordance with FIG. 4.
  • the surface portion of the inner chambers 12 is smaller.
  • a relatively high bending stiffness of the volume element 10 is created.
  • volume element 10 shows a further embodiment of the volume element 10.
  • the surface portion of the inner chambers 12 on the second side 22 is greater than on the first side 20.
  • the volume element 10 is very rigid in one direction and in the corresponding opposite direction bending elastic.
  • the surface portion of the outer chambers 14 is greater than in lateral outer regions 42.
  • the volume element 10 partially has a high flexural rigidity and in some cases a relatively high flexural elasticity.
  • the bending stiffness as well as the bending elasticity of the volume element 10 can also be adjusted by a corresponding arrangement of the inner chambers 12 and the outer chambers 14 as well as by partial variation of the respective surface portions.
  • the volume element 10 has at least one cross section, the at least one cross section having at least two partial cross-sectional areas in which the respective area ratios between the inner chambers 12 and the outer chambers 14 differ from one another.
  • volume element 10 has a substantially square cross-section with rounded corners in its reference state.
  • the volume element 10 according to FIG. 9 is, for example, a table leg for a table.
  • inflatable, substantially rod-shaped structures can be represented by the volume element 10, which by the outer chambers 14 and in particular by the granular matter received in the outer chambers 14, a particularly high rigidity, especially against compressive force loads Having, however, by venting the inner chambers 12 and by folding or folding a very small pack size and thus have a low space requirement.
  • the volume element 10 which by the outer chambers 14 and in particular by the granular matter received in the outer chambers 14, a particularly high rigidity, especially against compressive force loads Having, however, by venting the inner chambers 12 and by folding or folding a very small pack size and thus have a low space requirement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Volumenelement (10), mit wenigstens einer von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material begrenzten Innenkammer (12), welche mit einem Gas aufblasbar ist, und mit wenigstens einer von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material begrenzten Außenkammer (14), welche von der wenigstens einen Innenkammer (12) fluidisch getrennt ist und von welcher die Innenkammer (12) außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgeben ist, wobei in der Außenkammer (14) granulare Materie zum Aufnehmen von auf das Volumenelement (10) aus Richtung der Außenkammer (14) wirkenden Druckkräften aufgenommen ist.

Description

Volumenelement
BESCHREIBUNG:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Volumenelement nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Ein solches Volumenelement ist der US 2009/0049757 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Volumenelement ist dort als Sandwich-Balken bezeichnet, welcher mit einem Gas aufblasbar ist. Dazu weist der Sandwich-Balken einen Kern mit wenigstens einer Innenkammer auf, die mit dem Gas aufblasbar ist. Die Innenkammer ist dabei von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material begrenzt.
Des Weiteren ist eine Vakuumtasche als wenigstens eine Außenkammer vorgesehen, welche von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material, welches als Sackmaterial bezeichnet ist, begrenzt ist. Die Außenkammer ist dabei von der Innenkammer fluidisch getrennt und umgibt die Innenkammer außenumfangsseitig zumindest bereichsweise. Es ist ein Vakuumanschluss vorgesehen, über welchen die Außenkammer vakuumierbar ist.
In der Außenkammer ist ein Kompressionselement mit zwei Folienbahnen vorgesehen, welche in gegenseitiger Überdeckung angeordnet sind. Durch Vakuumieren der Außenkammer wird diese verkleinert, so dass die Folienbahnen aufeinander gedrückt werden. Dadurch werden die Folienbahnen durch Reibung zusammengeklemmt. Zur Realisierung eines besonders starken Zusammenklemmens der Folienbahnen kann der Reibungskoeffizient zwischen ihnen vergrößert werden, indem beispielsweise Partikel verwendet werden.
Es hat sich gezeigt, dass dieses als Sandwich-Balken bezeichnete Volumenelement in seinem aufgeblasenen Zustand eine nur ungenügende Steifigkeit und Festigkeit insbesondere gegenüber einer Druckkraftbelastung aufweist. Dies bedeutet, dass das Volumenelement sehr stark verformt wird, wenn es mit Druckkräften belastet wird.
Ferner sind aus dem allgemeinen Stand der Technik aufblasbare Volumenelemente wie beispielsweise Schlauchboote, Rettungsinseln oder aufblasbare Surfbretter bekannt, welche aufgrund ihrer Aufblasbarkeit ein geringes Packmaß sowie ein geringes Gewicht aufweisen, so dass sie sehr einfach und Platz sparend transportiert werden können. Mittels verschiedener Herstellungsverfahren, beispielsweise mittels eines Drop-Stitch-Verfahrens, kann eine Vielzahl von mehr oder weniger komplizierten Strukturen und Geometrien hergestellt werden. Diese Volumenelemente haben die Eigenschaft, dass sie bei entsprechendem Innendruck zwar eine gewisse Oberflächenhärte aufweisen, andererseits aber nur eine geringe Steifigkeit besitzen. Die geringe Steifigkeit, die auch als ein zu geringes Flächenträgheitselement bezeichnet werden kann, ist konstruktionsbedingt. Durch den Innendruck wird eine flexible Außenhaut des entsprechenden Volumenelements unter Zugspannung gesetzt. Bei einer Biegebelastung des Volumenelements wird diese Zugspannung auf einer Seite des Volumenelements erhöht, wohin gegen die Zugspannung auf der Gegenseite herabgesetzt wird. Ist das Biegemoment ausreichend hoch, so geht in gewissen Bereichen die Zugspannung in Druckspannung über. Da die flexible Außenhaut jedoch keine bzw. nur sehr geringe Druckspannungen aufnehmen kann, kommt es zum Einknicken des Volumenelements.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Volumenelement der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Volumenelement eine erhöhte Steifigkeit insbesondere gegenüber einer Druckkraftbeanspruchung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Volumenelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Ein solches Volumenelement weist wenigstens eine, von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material begrenzte Innenkammer auf, welche mit einem Gas aufblasbar ist. Ferner umfasst das Volumenelement wenigstens eine, von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material begrenzte Außenkammer, welche von der wenigstens einen Innenkammer fluidisch getrennt ist und von welcher die Innenkammer außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgeben ist
Zur Realisierung einer höheren Steifigkeit des Volumenelements insbesondere gegenüber Druckkraftbelastungen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Außenkammer granuläre Materie zum Aufnehmen von auf das Volumenelement aus Richtung der Außenkammer wirkenden Druckkräften aufgenommen ist. Die granuläre Materie dient somit zum gezielten Versteifen des Volumenelements, so dass das Volumenelement auch relativ hohe Druckkräfte bzw. Druckkraftbelastungen aufnehmen kann, ohne dass es zu einer unerwünschten, eingangs geschilderten Verformung des Volumenelements kommt. Eine solche Druckkraftbelastung wird von der granulären Materie aufgenommen und abgestützt. Die granuläre Materie bildet zum Abstützen der Druckkraftbelastungen wenigstens eine geschlossene, d.h. unterbrechungsfreie Schicht, so dass sich Partikel der granulären Materie aneinander abstützen und Druckkräfte aufnehmen können.
Zum Aufblasen der Innenkammer ist wenigstens ein erster Anschluss vorgesehen, über welchen das Gas, insbesondere Luft, in die Innenkammer einbringbar ist. Vorzugsweise ist wenigstens ein der Außenkammer zugeordneter, zweiter Anschluss vorgesehen, über welchen die Außenkammer zumindest im Wesentlichen evakuierbar ist. Durch Evakuieren oder Entlüften der Außenkammer wird die Partikel umfassende, granuläre Materie mittels des die Außenkammer begrenzenden, biegeschlaffen Materials mit einer Druckkraft beaufschlagt, so dass sich die Partikel aneinander abstützen und so besonders vorteilhaft Druckkräfte aufnehmen können. Dies führt zu einer besonders hohen Steifigkeit und Stabilität des Volumenelements.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Innenkammer außenumfangsseitig zumindest überwiegend von der Außenkammer umgeben ist. Mit anderen Worten weist die Innenkammer eine außenumfangsseitige Fläche auf, welche zu einem wenigstens überwiegenden Teil von der Außenkammer umgeben ist. Dadurch ist eine besonders hohe Steifigkeit des Volumenelements geschaffen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umgibt die Außenkammer die Innenkammer sowohl auf einer ersten Seite des Volumenelements als auch auf einer der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Volumenelements zumindest bereichsweise, insbesondere zumindest überwiegend. Vorzugsweise ist dabei granuläre Materie in der Außenkammer sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Seite des Volumenelements angeordnet, so dass die granuläre Materie aus unterschiedlichen Richtungen auf das Volumenelement wirkende Druckkraftbelastung sehr günstig aufnehmen und abstützen kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine zweite, zumindest bereichsweise von der ersten Außenkammer fluidisch getrennte Außenkammer vorgesehen. Dabei ist die Innenkammer aus einer ersten Seite des Volumenelements von einer der zwei Außenkammern und auf einer der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Volumenelements von der anderen Außenkammer zumindest bereichsweise umgeben. Dadurch kann eine besonders hohe Steifigkeit des Volumenelements realisiert werden. Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass in beiden Außenkammern granuläre Materie zum Aufnehmen von Druckkräften vorgesehen ist. Das Volumenelement ist somit durch die granuläre Materie besonders effizient und effektiv ausgesteift.
Das Volumenelement ist durch die granuläre Materie besonders effizient ausgesteift, wenn die Außenkammer ein mit der granulären Materie füllbares Volumen aufweist, wobei das Volumen vollständig, d. h. zu 100 % mit der granulären Materie gefüllt ist. Das mit der granulären Materie füllbare Volumen der Außenkammer bezieht sich dabei auf ein von dem biegeschlaffen Material maximal begrenzbares Volumen, welches die Außenkammer durch Füllen mit der granulären Materie einnehmen kann und welches maximal mit granulärer Materie zu füllen ist, bevor es zu einer Beschädigung oder Zerstörung beispielsweise durch Reißen der Außenkammer kommt.
Ist die Außenkammer vollständig, d. h. zu 100% mit der granulären Materie befüllt, so kann sich das die Außenkammer begrenzende, biegeschlaffe Material sehr flächig an die granuläre Materie anlegen und diese beispielsweise durch Evakuieren der Außenkammer mit Druckkräften beaufschlagen, so dass das Volumenelement dann sehr steif ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das in sich biegeschlaffe Material der Außenkammer und/oder der Innenkammer im Wesentlichen unelastisch. Dies bedeutet, dass das biegeschlaffe Material zwar in sich biegeschlaff ist sich infolge des Aufblasens bzw. des Befüllens mit der granulären Materie jedoch zumindest im Wesentlichen nicht dehnt, d. h. sich in seiner Länge bzw. Erstreckung vergrößert. Dadurch ist eine sehr hohe Robustheit und Stabilität geschaffen. Bei dem biegeschlaffen Material, welches vorzugsweise luftundurchlässig ist, handelt es sich beispielsweise um einen faserverstärkten Kunststoff, insbesondere um einen faserverstärkten Elastomer, z. B. Hypalon.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Außenkammer teilweise durch das auch die Innenkammer wenigstens teilweise begrenzende, in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffe Material begrenzt. Mit anderen Worten wird die Außenkammer teilweise auch durch biegeschlaffes Material begrenzt, durch welches die Innenkammer begrenzt ist. Das Volumenelement kann hierdurch mit einem geringen Materialbedarf und somit kostengünstig hergestellt werden. Ferner weist das Volumenelement dadurch ein nur sehr geringes Gewicht sowie ein geringes Packmaß auf.
Das Volumenelement weist eine besonders vorteilhafte Verwendbarkeit auf, da es einerseits im unaufgeblasenen Zustand der Innenkammer zusammengelegt, insbesondere zusammengefaltet, werden kann und somit einen geringen Bauraumbedarf, d. h. ein geringes Packmaß aufweist. Ferner ist das Volumenelement hinsichtlich seines Gewichts sehr leicht und ist infolgedessen sehr einfach zu transportieren. Andererseits weist das Volumenelement im aufgeblasenen Zustand der Innenkammer eine sehr hohe Steifigkeit insbesondere gegenüber Druckkraftbelastungen auf.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Innenkammer durch einen Volumenkörper begrenzt ist, welcher aus dem die Innenkammer begrenzenden, in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material gebildet ist. Die Außenkammer ist dabei teilweise durch den Volumenkörper und teilweise durch ein den Volumenkörper außenumfangsseitig zumindest teilweise umgebendes und aus dem die Außenkammer begrenzenden, in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material gebildetes Flächenelement begrenzt. Somit kann das Volumenelement kosten- und gewichtsgünstig hergestellt werden.
Vorteilhafterweise sind der Volumenkörper und das Flächenelement miteinander verbunden, so dass unerwünschte Relativbewegungen des Flächenelements zum Volumenkörper vermieden sind.
Zur Realisierung einer gewichtsgünstigen und besonders festen Verbindung des Volumenkörpers mit dem Flächenelement sind diese vorzugsweise miteinander verklebt und/oder miteinander vernäht. Das Volumenelement ist besonders vorteilhaft verwendbar als Wassersportgerät, insbesondere als Surfbrett, Schwimminsel, Luftmatratze oder dergleichen. Dies ist der Fall, da das Volumenelement aufgrund seines geringen Bau räum bedarf s, d. h. aufgrund seines geringen Packmaßes im unaufgeblasenen Zustand der Innenkammer sehr platzsparend transportiert werden kann. Ferner weist es im aufgeblasenen Zustand der Innenkammer eine sehr hohe Steifigkeit auf, so dass es seine gewünschte Funktion trotz der Realisierung des geringen Packmaßes sehr gut erfüllt und sich nicht schon bei geringen Druckkraftbelastungen verformt.
Eine besonders hohe Steifigkeit und Stabilität des Volumenelements ist erreichbar, wenn die granuläre Materie zumindest teilweise ein Pulver und/oder Sand und/oder Kügelchen insbesondere aus anorganischen Silicaten umfasst. Alternativ oder zusätzlich können die Kügelchen auch aus Blähglas ausgebildet sein. Blähglas zeichnet sich insbesondere durch seine vorteilhafte Handhabung aus, da es eine relativ große Korngröße aufweist.
Bezogen auf das mit granulärer Materie füllbare oder gefüllte Volumen der Außenkammer und ein mit dem Gas maximal aufblasbares Fassungsvolumen oder Fassungsvermögen der Innenkammer weisen die Innenkammer und die Außenkammer vorzugsweise unterschiedliche Volumina auf. Mit anderen Worten unterscheiden sich die Innenkammer und die Außenkammer hinsichtlich ihres jeweiligen Volumens voneinander.
Das mit dem Gas aufblasbare Volumen der Innenkammer, d. h. das Fassungsvolumen oder Fassungsvermögen der Innenkammer bezieht sich dabei auf ein von dem der Innenkammer zugeordneten, biegeschlaffen Material maximal begrenzbares Volumen, welches die Innenkammer einnehmen und welches mit dem Gas aufgeblasen werden kann, ohne, dass es zu einer Beschädigung oder zu einer Zerstörung beispielsweise durch Reißen der Innenkammer kommt. Durch das Vorsehen der voneinander unterschiedlichen Volumina der Innenkammer und der Außenkammer können Eigenschaften des Volumenelements insbesondere hinsichtlich seiner Steifigkeit bedarfsgerecht eingestellt werden.
Wird die Innenkammer mit dem Gas, insbesondere Luft, auf einen vorgebbaren Druck aufgeblasen, so wird dadurch vorzugsweise auch ein Aufspannen der Außenkammer bewirkt. Dabei herrscht in der Außenkammer Umgebungsdruck, während in der Innenkammer gegenüber dem Umgebungsdruck ein Überdruck als der vorgebbare Druck herrscht. Bezogen auf diesen Zustand, welcher als Bezugszustand bezeichnet wird, beträgt das Verhältnis zwischen dem Volumen der Innenkammer und dem Volumen der Außenkammer vorzugsweise zumindest 70 : 30. Mit anderen Worten ist das Volumen der Innenkammer in dem Bezugszustand mindestens 7/3-mal größer als das Volumen der Außenkammer. Insbesondere beträgt das Verhältnis 73 : 27. Dies führt zu einer besonders hohen Steifigkeit des Volumenelements bei gleichzeitiger Realisierung eines geringen Gewichts und eines geringen Packmaßes.
Bei dem vorgebbaren Druck, auf welchen die Innenkammer zur Herstellung des Bezugszustands aufgeblasen wird, handelt es sich insbesondere um einen Druck, der zur Ausbildung des maximalen Fassungsvermögens bzw. Fassungsvolumens der Innenkammer führt. Mit anderen Worten, ist das die Innenkammer begrenzende, biegeschlaffe Material zumindest im Wesentlichen unelastisch, so führt ausgehend von dem vorgebbaren Druck eine weitere Druckerhöhung in der Innenkammer nicht bzw. nicht mehr zu einer Volumenvergrößerung der Innenkammer, da sich das die Innenkammer begrenzende, biegeschlaffe Material nicht dehnt.
Ist das biegeschlaffe Material elastisch, so kann der vorgebbare Druck ein Maximaldruck sein, auf welchen die Innenkammer maximal aufgeblasen werden kann, ohne dass es zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Innenkammer kommt.
Zur Realisierung einer besonders hohen Steifigkeit des Volumenelements ist vorteilhafterweise wenigstens eine zweite Innenkammer und/oder wenigstens eine zweite Außenkammer vorgesehen. Dabei können sich die wenigstens zwei Innenkammern und/oder die wenigstens zwei Außenkammern insbesondere bezogen auf den Bezugszustand hinsichtlich ihrer jeweiligen Volumina voneinander unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Volumenelement wenigstens einen Querschnitt aufweist, in welchem sich die wenigstens zwei Innenkammern hinsichtlich ihres jeweiligen Querschnitts voneinander unterscheiden und/oder in welchem sich die wenigstens zwei Außenkammern hinsichtlich ihres jeweiligen Querschnitts voneinander unterscheiden.
Vorzugsweise ist eine Haupterstreckungsrichtung vorgesehen, entlang welcher die Innenkammer und die Außenkammer eine jeweilige Haupterstreckung aufweisen, die größer ist als jeweilige Erstreckungen entlang jeweiliger, senkrecht zueinander und senkrecht zur jeweiligen Haupterstreckungsrichtung verlaufender Richtungen. Dies bedeutet, dass die Innenkammer und die Außenkammer wesentlich länger als hoch und breit sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in: eine schematische Draufsicht eines Volumenelements mit einer Mehrzahl von Innenkammern und einer Mehrzahl von Außenkammern, wobei die Außenkammern mit granulärer Materie zum Aufnehmen von auf das Volumenelement aus Richtung der Außenkammern wirkenden Druckkräften gefüllt sind; eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Volumenelements gemäß Fig. 1 entlang einer in Fig. 1 gezeigten Schnittlinie A-A; eine schematische Explosionsdarstellung in einer Querschnittsansicht des Volumenelements gemäß Fig. 2, um die Herstellung des Volumenelements zu veranschaulichen; eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Volumenelements gemäß Fig. 2; eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Volumenelements gemäß Fig. 4; eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Volumenelements gemäß Fig. 5; Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Volumenelements gemäß Fig. 6; eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Volumenelements gemäß Fig. 7; und Fig. 9 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Volumenelements.
Fig. 1 zeigt ein Volumenelement 10, welches vorliegend als Wassersportgerät in Form eines aufblasbaren Surfbretts ausgebildet ist. Wie in Zusammenschau mit Fig. 2 erkennbar ist, weist das Volumenelement eine Mehrzahl von Innenkammern 12 auf, welche von einem in sich biegeschlaffen und nicht-elastischen Material begrenzt sind. Die Innenkammern 12 sind mit einem Gas, insbesondere Luft, aufblasbar, so dass in den Innenkammern 12 gegenüber dem Umgebungsdruck ein Überdruck herrscht. Daher werden die Innenkammern 12 auch als Druckkammern bezeichnet. Vorliegend sind die Innenkammern 12 in ihrem aufgeblasenen Zustand gezeigt.
Zum Aufblasen der Innenkammern 12 können diese jeweils wenigstens einen Anschluss aufweisen. Alternativ können die Innenkammern 12 zu einem den Innenkammern 12 gemeinsamen Anschluss zusammengeführt sein, über welchen die Innenkammern 12 mit dem Gas, insbesondere Luft, aufblasbar sind.
Das Volumenelement 10 umfasst ferner eine Mehrzahl von Außenkammern 14, welche von einem in sich biegeschlaffen und nicht-elastischen Material begrenzt sind. Die Außenkammern 14 sind vorliegend entlüftbar bzw. evakuierbar, so dass in den Außenkammern 14 gegenüber dem Umgebungsdruck ein Unterdruck einstellbar ist. Dazu weisen die Außenkammern 14 beispielsweise wenigstens einen Anschluss auf, über welchen sie evakuierbar sind. Alternativ sind die Außenkammern 14 zu einem gemeinsamen Anschluss zusammengefügt, über welchen die Außenkammern 14 evakuierbar sind.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Innenkammern 12 durch jeweilige Volumenkörper 16 begrenzt, welche aus dem den Innenkammern 12 zugeordneten, biegeschlaffen und nicht-elastischen Material gebildet sind.
Die Außenkammern 14 sind teilweise durch die Volumenkörper 16 und somit teilweise durch das auch die Innenkammern 12 begrenzende, biegeschlaffe Material begrenzt. Die Außenkammern 14 sind ferner teilweise durch ein Flächenelement 18 begrenzt, welches aus dem die Außenkammern 14 begrenzenden, biegeschlaffen und nicht- elastischen Material gebildet ist. Das Flächenelement 18 umgibt dabei die Volumenkörper 16 auf einer ersten Seite 20 des Volumenelements 10 sowie auf einer der ersten Seite 20 abgewandten, zweiten Seite 22 des Volumenelements 10. Dadurch sind die Außenkammern 14 sowohl auf der ersten Seite 20 als auch auf der Seite 22 angeordnet und umgeben die Innenkammern 12 sowohl auf der ersten Seite 20 als auch auf der zweiten Seite 22.
Das Flächenelement 18 kann einstückig ausgebildet sein. Das Flächenelement 18 kann auch eine Mehrzahl, d.h. wenigstens zwei Flächenelementteile umfassen, mittels welchen die Außenkammern 14 entsprechend begrenzt sind.
Das die Innenkammern 12 begrenzende, biegeschlaffe Material ist beispielsweise ein luftundurchlässiges Gewebe aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Elastomer. Ebenso kann das Flächenelement 18 aus einem luftundurchlässigen Gewebe, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein.
In Fig. 1 sind Linien 24 dargestellt, welche Nähte und/oder Kleberaupen veranschaulichen, mittels welchen das Flächenelement 18 mit den Volumenkörpern 16 vernäht bzw. verklebt ist.
Der bezogen auf die Bildebene von Fig. 2 mittleren Innenkammer 12 ist ein Begrenzungselement 26 zugeordnet, mittels welchem die mittlere Innenkammer 12 in zwei Teilkammern 28, 30 unterteilt ist.
Die Außenkammern 14 dienen zur Versteifung der Struktur des Volumenelements 10 und zum Herstellen einer endgültig erwünschten Form des Volumenelements 10. Dazu sind sie mit einem vorzugsweise sehr leichten Granulat oder Pulver und somit mit einer granulären Materie befüllt. Werden die Außenkammern 14 vakuumiert, d.h. entlüftet, so werden die Außenkammern 14 durch den höheren Umgebungsdruck komprimiert und das biegeschlaffe Material legt sich an die granuläre Materie an. Die granuläre Materie verhindert dabei ein Zusammenfallen der Außenkammern 14. Reibung zwischen einzelnen Partikeln der granulären Materie in den Außenkammern 14 verhindert ein Verrutschen oder eine anderweitige Relativbewegung der Partikel relativ zueinander. Dadurch werden die granuläre Materie und darüber die Außenkammern 14 verhärtet. Durch dieses Verhärten der Außenkammern 14 können harte, steife und stabile Teilbereiche des Volumenelements 10 erzeugt werden, welche Druckkräfte aufnehmen können und das Volumenelement 10 daher versteifen.
Da das entsprechend, die Innenkammern 12 und die Außenkammern 14 begrenzende Material zwar biegeschlaff aber nicht-elastisch ist, wird das biegeschlaffe Material beim Aufblasen der Innenkammern 12 und beim Befüllen der Außenkammern 14 nicht gedehnt.
Ausgehend von einem nicht-aufgeblasenen, gefalteten bzw. zusammengelegten Zustand der Innenkammern 12 können die Innenkammern 12 somit unter Volumenvergrößerung der Innenkammern 12 bis auf einen Druck aufgeblasen werden, ab welchem es trotz gegebenenfalls weiterer Druckerhöhung in den Innenkammern 12 zu keiner Volumenvergrößerung mehr kommt. Dieser Druck, ab welchem es zu keiner Volumenvergrößerung mehr kommt, wird als Bezugsdruck bezeichnet. Werden die Innenkammern 12 auf diesen Bezugsdruck aufgeblasen, während in den Außenkammern 14 Umgebungsdruck herrscht, so wird dieser Zustand des Volumenelements 10 als Bezugszustand definiert.
In dem Bezugszustand weisen dabei die mit der granulären Materie gefüllten Außenkammern 14 ein Volumen auf, da sie zumindest teilweise durch Aufblasen der Innenkammern 12 aufgespannt werden. Die Außenkammern 14 sind in diesem Bezugszustand vorzugsweise vollständig mit der granulären Materie gefüllt. Hierdurch verkleinert sich das Volumen der Außenkammern 14 beim Vakuumieren nicht oder nur sehr geringfügig, so dass sich das Flächenelement 18 besonders gut und insbesondere ohne Knittern und Falten an die granuläre Materie anlegen kann.
Werden die jeweiligen Volumina der Innenkammern 12 im Bezugszustand aufsummiert, so weisen diese ein erstes Gesamtvolumen auf. Werden entsprechend die jeweiligen Volumina der Außenkammern 14 im Bezugszustand aufsummiert, so weisen auch diese ein zweites Gesamtvolumen auf. Das Verhältnis zwischen dem ersten Gesamtvolumen und dem zweiten Gesamtvolumen beträgt dabei vorzugsweise mindestens 70:30. Dadurch weist das Volumenelement 10 im aufgeblasenen Zustand eine besonders hohe Steifigkeit auf. Andererseits kann dadurch das Packmaß des Volumenelements 10 in seinem zusammengefalteten bzw. zusammengelegten Zustand besonders gering gehalten werden.
Um das Volumenelement 10 nach Gebrauch wieder in eine für den Transport günstige Form zu bringen, werden die Außenkammern 14 mit Luft geflutet, was ein relatives Verschieben der Partikel der granulären Materie ermöglicht.
Die granuläre Materie kann als Partikel Micro-Balloons bzw. Blähglaskügelchen umfassen. Diese weisen ein geringes Schüttgewicht auf und sind hochdruckfest. Ferner können auch andere Partikelmaterialien beispielsweise Sand, Reis, Kaffee etc. verwendet werden.
Aufblasbare Elemente wie die Volumenkörper 16 haben die Eigenschaft, eine runde Form anzustreben, wenn sie mit einem inneren Überdruck beaufschlagt werden. Durch das Einfügen des Begrenzungselements 26, beispielsweise mittels eines Drop-Stitch- Verfahrens, können allerdings auch andere Formen hergestellt werden, welche dann nur stellenweise runde Formen aufweisen. Dies ist insbesondere bei der Herstellung aufblasbarer Surfbretter von Vorteil, da diese vorzugsweise eine flache bzw. ebene Oberfläche, auf die sich eine Person stellen kann, aufweisen.
Je nach Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, dass das Volumenelement 10 in ersten Teilbereichen eine hohe Biegesteifigkeit, in davon unterschiedlichen, zweiten Teilbereichen jedoch eine hohe Biegeelastizität aufweist. Die Biegesteifigkeit bzw. die Biegeelastizität kann über das Flächenverhältnis bzw. Volumenverhältnis von Innenkammern 12 zu Außenkammern 14 eingestellt werden. Bezogen auf einen entsprechenden Querschnitt des Volumenelements 10 führt ein sehr großer Flächenanteil der Innenkammern 12 gegenüber einem geringeren Flächenanteil der Außenkammern 14 zu einer biegeelastischen Struktur. Ist der Flächenanteil der Außenkammern 14 demgegenüber größer und der Flächenanteil der Innenkammern 12 demgegenüber geringer, so ist eine biegesteife Struktur geschaffen. Des Weiteren kann die Steifigkeit des Volumenelements 10 über den entsprechenden Überdruck in den Innenkammern 12 bzw. über den Unterdruck in den Außenkammern 14 eingestellt werden.
Fig. 3 veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen des Volumenelements 10 gemäß Fig. 2. Wie anhand von Fig. 3 erkennbar ist, umfasst das Flächenelement 18 Flächenelementteile 32, 34, wobei das Flächenelementteil 32 auf der ersten Seite 20 und das Flächenelementteil 34 auf der zweiten Seite 22 angeordnet ist. Die Flächenelementteile 32, 34 sind - wie durch die Linien 24 veranschaulicht ist - mit den Volumenkörpern 16 vernäht und/oder verklebt.
Die Volumenkörper 16 sind durch zwei weitere Flächenelemente 36, 38 gebildet, welche beispielsweise als jeweilige Gewebeschichten ausgebildet sind. Die Gewebeschichten (Flächenelemente 36, 38) sind aber ebenso miteinander verklebt und/oder miteinander vernäht.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Volumenelements 10, wobei eine Mehrzahl von Begrenzungselementen 26 vorgesehen ist. Wie anhand eines Vergleichs mit dem Volumenelement 10 gemäß Fig. 2 erkennbar ist, kann durch die Begrenzungselemente 26 die außenumfangsseitige, rundliche Form der Volumenkörper 16 gering gehalten werden. Darüber hinaus ist der Flächenanteil der Innenkammern 12 wesentlich größer als gemäß Fig. 2. Entsprechend ist der Flächenanteil der Außenkammern 14 kleiner.
Gemäß Fig. 5 ist der Flächenanteil der Außenkammer 14 wesentlich größer als gemäß Fig. 4. Entsprechend ist der Flächenanteil der Innenkammern 12 geringer. Dadurch ist im Vergleich zu Fig. 4 eine relativ hohe Biegesteifigkeit des Volumenelements 10 geschaffen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Volumenelements 10. Der Flächenanteil der Innenkammern 12 auf der zweiten Seite 22 ist dabei größer als auf der erste Seite 20. Somit ist das Volumenelement 10 in eine Richtung sehr biegesteif und in die entsprechend entgegengesetzte Richtung biegeelastisch. Gemäß Fig. 7 ist in einem Mittenbereich 40 des Volumenelements 10 der Flächenanteil der Außenkammern 14 größer als in seitlichen Außenbereichen 42. Somit weist das Volumenelement 10 teilweise eine hohe Biegesteifigkeit und teilweise eine relativ hohe Biegeelastizität auf.
Anhand von Fig. 4 bis 7 ist somit erkennbar, dass die Biegesteifigkeit sowie die Biegeelastizität des Volumenelements 10 auch durch entsprechende Anordnung der Innenkammern 12 und der Außenkammern 14 sowie durch teilweise Variation der jeweiligen Flächenanteile eingestellt werden kann.
Fig. 8 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Biegesteifigkeit bedarfsgerecht einzustellen, so dass das Volumenelement 10 wenigstens einen Querschnitt aufweist, wobei der wenigstens eine Querschnitt zumindest zwei Teilquerschnittsbereiche aufweist, in denen sich die jeweiligen Flächenverhältnisse zwischen den Innenkammern 12 und den Außenkammern 14 voneinander unterscheiden.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Volumenelements 10. Das Volumenelement 10 weist in seinem Bezugszustand einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf. Bei dem Volumenelement 10 gemäß Fig. 9 handelt es sich beispielsweise um ein Tischbein für einen Tisch.
Wie anhand von Fig. 1 bis 9 erkennbar ist, können durch das Volumenelement 10 aufblasbare, im Wesentlichen stabförmige Strukturen dargestellt werden, welche durch die Außenkammern 14 und insbesondere durch die in den Außenkammern 14 aufgenommene, granuläre Materie eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere gegenüber Druckkraftbelastungen, aufweisen, jedoch durch Entlüften der Innenkammern 12 und durch Zusammenfalten bzw. Zusammenlegen ein sehr geringes Packmaß und somit einen geringen Bauraumbedarf aufweisen. Bezugszeichenliste
10 Volumenelement
12 Innenkammer
14 Außenkammern
16 Volumenkörper
18 Flächenelement
20 erste Seite
22 zweite Seite
24 Linie
26 Begrenzungselement
28 Teilkammer
30 Teilkammer
32 Flächenelementteil
34 Flächenelementteil
36 Flächenelement
38 Flächenelement
40 Mittenbereich
42 Außenbereich

Claims

Volumenelement ANSPRÜCHE:
1 . Volumenelement (10), mit wenigstens einer von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material begrenzten Innenkammer (12), welche mit einem Gas aufblasbar ist, und mit wenigstens einer von einem in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material begrenzten
Außenkammer (14), welche von der wenigstens einen Innenkammer (12) fluidisch getrennt ist und von welcher die Innenkammer (12)
außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgeben ist
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Außenkammer (14) granuläre Materie zum Aufnehmen von auf das Volumenelement (10) aus Richtung der Außenkammer (14) wirkenden Druckkräften aufgenommen ist.
2. Volumenelement (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenkammer (12) außenumfangsseitig zumindest überwiegend von der Außenkammer (14) umgeben ist.
3. Volumenelement (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenkammer (14) die Innenkammer (12) sowohl auf einer ersten Seite (20) des Volumenelements (10) als auch auf einer der ersten Seite (20) abgewandten, zweiten Seite (22) des Volumenelements (10) zumindest bereichsweise umgibt.
4. Volumenelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine zweite, zumindest bereichsweise von der ersten
Außenkammer (14) fluidisch getrennte Außenkammern (14) vorgesehen ist, wobei die Innenkammer (12) auf einer ersten Seite (20) des
Volumenelements (10) von einer der zwei Außenkammern (14) und auf einer der ersten Seite (20) abgewandten, zweiten Seite (22) des
Volumenelements (10) von der anderen Außenkammer (14) zumindest bereichsweise umgeben ist.
5. Volumenelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenkammer (14) ein mit der granulären Materie füllbares Volumen aufweist, welches vollständig mit der granulären Materie gefüllt ist.
6. Volumenelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das in sich biegeschlaffe Material im Wesentlichen unelastisch ist.
7. Volumenelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenkammer (14) teilweise durch das auch die Innenkammer (12) wenigstens teilweise begrenzende, in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffe Material begrenzt ist.
8. Volumenelement (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenkammer (12) durch einen Volumenkörper (16) begrenzt ist, welcher aus dem die Innenkammer (12) begrenzenden, in sich zumindest im
Wesentlichen biegeschlaffen Material gebildet ist, und dass die
Außenkammer (14) teilweise durch den Volumenkörper (16) und teilweise durch ein den Volumenkörper (16) außenumfangsseitig zumindest teilweise umgebendes und aus dem die Außenkammer (14) begrenzenden, in sich zumindest im Wesentlichen biegeschlaffen Material gebildetes
Flächenelement (18) begrenzt ist.
Volumenelement (10) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Volumenkörper (16) und das Flächenelement (18) miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt und/oder vernäht, sind.
Volumenelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Volumenelement (10) als Wassersportgerät, insbesondere als Surfbrett, Schwimminsel, Luftmatratze oder dergleichen ausgebildet ist.
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