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Die Erfindung betrifft ein Flügel-Überdachungssystem als bewegliches Sonnen-/Regenschutzsystem, welches aus zueinander beweglich montierten Stäben und aus Membranhäuten besteht und bei Krafteinwirkung auf den Hauptmast entlang seiner Bohrung eine eigenspezifische Bewegungsabfolge in seiner Gesamtheit auslöst.
Es handelt sich also um eine Erfindung auf dem Gebiet Bauingenieurwesen/Architektur.
Der bisherige Stand der Technik ermöglicht viele klapp-/falt-/schwenk-/gleitbare Sonnen-und Regenschutzobjekte. Die erfinderische Besonderheit des vorliegenden Flügel-Überdachungs- sytems besteht in der Art und Weise der Klappbarkeit (Ursache und Wirkung) und deren Automatismus Der Schliess-und öffnungsmechanismus von Flügelstäben wird mittels zweier Stützstäbe gesteuert, die ihrerseits eine kinematisch selbstauslösende Schwenkung zu dieser Funktion erfahren und zwei weitere Stützstäbe als zusätzliches Trägergerüst für die Membran mitführen. Das System bietet darüberhinaus eine modulare Anordnungsmöglichkeit für einen weiträumigen Sonnen-und Regenschutz und ist bei Bedarf offenbar, wobei sich bei stufenloser Beweglichkeit eine Vielfalt an Stellungsmöglichkeiten ergeben (Semiotik Flügelschlag).
Im zusammengeklappten Zustand schützt diese Funktion das System vor Windangriffen, besonders nach Einfahren der Membran (Schutzhaut) in die vorgesehenen Hohistäbe.
Die Erfindung soll nunmehr anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Fig. 1 zeigt mehrere, modular angeordnete, erfindungsgemässe Flügel-Überdachungssysteme in verschiedenen Ansichten mit und ohne Membran. Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Flügelüberdachungssystems. Fig. 3 zeigt im Detail die verschiedenen in Fig. 2 angedeuteten Gelenke. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Antrieb des Hauptmastes. Fig. 5 zeigt schematisch den Bewegungsablauf des Flügelüberdachungssystems in einer Seitenansicht. Fig. 6 zeigt den schematischen Bewegungsablauf in einer Rückansicht mit leicht erhöhten Perspektive.
In Fig. 1 ist das Flügel-Überdachungssystem mit und ohne Membran in einer (a) Frontalansicht (b) Aufsicht (c) Perspektive gezeigt. Figur 1 zeigt die Möglichkeit einer Anordnung der einzelnen Systeme, bzw. den Stand der stufenlosen Beweglichkeit Im Moment der vollen Ausbreitung der Flügelfläche und die damit einhergehende gegenseitige Berührung mit der gänzlichen Schliessung der Gesamtfläche aller Einheiten.
In der perspektivische Ansicht des Flügel-Überdachungssystems gemäss Fig. 2 erkennt man zwölf Einzelstäbe sowie acht unterschiedliche Gelenke bel insgesamt vierzehn Verbindungsstellen.
Dabei bezeichnet a einen Fahrmast b einen Stützmast c sechs Flügelrohre (drei je Systemseite) d sechs Stützrohre (drei je Systemseite)
1, 3, 7 Gelenke in einfacher und
2,4, 5,6, 8 Gelenke in zweifacher Ausführung je System
In Fig. 3 sind im Detail die Gelenke der Vorrichtung dargestellt.
Die acht Gelenktypen sind sog. Kardan- oder Kreuzgelenke verbunden mit einer Drehscheibe für eine ausreichende Beweglichkeit in die vorgegebenen Richtungswinkel (Gelenke 2-6 und 8) und einem Gleitlager (Gelenke 2 und 6) ; oder sie bestehen aus einer Bolzenlagerung (Gelenke 1 und 7). Das Bezugszeichen 9 zeigt den Schnitt durch zwei Flügelrohre zweier benachbarter Systeme in o. g. Schliessposition der Überdachungsflächen, mit Membran und Halterung, Regenablaufrinne und ausgleichendem Kautschuk-Stossdämpfer (auch Wasserablaufdichtung).
Der Antrieb besteht entweder wie im vorliegenden, in Fig. 4 gezeigten Fall aus Motor, axialem Kegellager, und Trapezspindel in einem Gehäuse, hier ein Rohr über das wiederum der Fahrmast als Hüllrohr durch Drehung der Spindel vertikal geführt wird und sich seinerseits in einem Hüllrohr als Schutzgewände gegen das Erdreich bewegt. Oder andererseits, um eine tiefere Bohrung in das Erdreich zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, mittels Hydraulik oder Pneumatik den Weg der Krafteinwirkung mit einen doppeltwirkenden Teleskopzylinder aufzunehmen.
Fig. 5 zeigt in einer seitlichen Ansicht schematisch die Bewegungsabfolge in acht Schritten.
Die Stellungen 1 und 8 entsprechen In Reihenfolge den Stellungen 4 und 1 aus Fig. 6. Es ist
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dies der Zustand kurz vor der maximal zusammengeklappten Form des Systems in den zwei möglichen Varianten. Stellungen 4 und 5 entsprechen den Stellungen 3 und 2 aus Fig. 6. Dies ist der Zustand der maximal aufgeklappten Form in zwei Varianten. Dabei entspricht Stellung 5 aus Fig. 5 und Stellung 2 aus Fig. 6 dem Zustand der Darstellung in Fig. 1.
Der Öffen- und Schliessvorgang lässt sich wie folgt beschreiben :
Der Fahrmast a (Fig. 2) ist höhenverstellbar und der einzige direkt aktivierte Stab, der in Abfolge simultan alle restlichen elf Stäbe und die vierzehn Gelenke indirekt in Bewegung versetzt. Seine maximale Ausfuhrhöhe führt zu Stellung 1 bzw. 4 (Fig. 6). Seine minimale Ausfuhrhöhe führt zu Stellung 8 bzw. 1 (Fig. 6) w. o. beschrieben. Er wird wie unter Fig. 4 erläutert betätigt und überträgt seine Kraft zuerst in das Gelenk 7B (Fig. 2) auf zwei direkt befestigte Flügelrohre. Diese sind ausserdem an einem zweiten Punkt über das gleiche Gelenk 7A an dem Stützmast b befestigt, der wiederum am Fusspunkt in einem Gelenk 1 gelagert ist.
Dessen Funktion besteht darin, das dritte Paar der Flügelrohre ebenfalls zu lagern (über Gelenk 3), jedoch an einem tiefer versetzten Punkt, d. h. die Flügelflächen verlaufen nicht in einer Ebene, sondern als hyperbolische Flächen zufolge der windschiefen Anordnung der Rohre. Diese gibt dem System die Fähigkeit der spezifischen Agilität und klappbaren Einheit. Während die am Fahr- und Stützmast direkt gelagerten Flügelrohre die restlichen vier über die Gelenke 8 und 5 antreiben, werden diese durch die Stützrohre d mit den Gelenken 4 gehalten und gleichzeitig durch einen selbsttätigen Mechanismus (Kinematik) in die geöffnete oder geschlossene Form geklappt.
Dabei bleiben die Gelenke 2 an der Gleithülse für den Fahrmast fix am Boden plaziert, die Gelenke 4 fixiert, und die Gelenke 6 an den Gleithülsen zu zwei Flügelrohre im fixen Abstand zu den Gelenken 4 plaziert. Beschriebene Gelenke sind mit gleicher Nummerierung in Fig. 3 ersichtlich.
Fig. 6 zeigt schematisch in einer Rückansicht mit leicht erhöhter Perspektive die vier Grundstellungen des Flügelüberdachungssystems.
Das Flügel-Überdachungssystem als frei stehende Sonnen- und Regenschutzvorrichtung ist in zwei Richtungen zusammenklappbar, wobei die dazwischenliegende Offnungspositionen die Schutzfunktion erfüllen. Die Beweglichkeit wird von mindestens zehn Stäben und zwölf Gelenken ausgeführt, wobei lediglich die Betätigung des Hauptstabes in Vertikairichtung die zusammenhängenden restlichen Stäbe bewegt und einen charakteristischen Flügelschlag-Mechanismus auslöst.
Während die Stellunge 1 und 4 die Zustände kurz vor den zwei möglichen geschlossenen Klappstellungen darstellen, indem der Hauptmast auf maximale oder minimale Länge fährt, zeigen die Stellungen 2 und 3 die weitestgeöffneten Stellungen in wahlweise zwei Varianten (entspricht Stellungen 5 und 4 in Fig. 5). Ermöglicht wird diese Agilität bei Betrachtung einer Systemhälfte durch die Anordnung der flügelflachetragenden Stäbe zu einem windschiefen Viereck mit voneinander versetzten Ansatzpunkten, und von einem Stützstab, der den Flügel durch kinematischen Einfluss in die stufenlose Palette der Stellungsmöglichkeiten führt.
Die befestigte Membran muss entweder eine besonders hohe Bruchdehnungszahl aufweisen oder gegen eine Überspannung ihrer Fläche rechtzeitig in die Flügelrohre eingezogen werden.
Letztgenannter Mechanismus ist bei grösseren Windstärken zum Schutz der Konstruktion vorzusehen.
Alternativen :
Im Falle einer Umkehrung der Gelenke 4 und 6 (Fig. 2) dahingehend, dass Gelenk 4 an einer Gleithülse und Gelenk 6 ohne Gleitlager fixiert sind, funktioniert die Klappbarkeit ebenso. Die Anzahl der Stäbe lässt sich unter Wegfall der zwei oberen Stützrohre einschliesslich Gelenke 6 und teilweise 4 minimieren, und zwar ohne Einschränkung der Funktionsfähigkeit. Damit werden auch die zwei kleineren Membrannebenhäute hinfällig. Die Fixierung der Hauptmembrane an das Funktionsgrundgerüst kann demzufolge entlang der Flügelrohre weitergeführt werden und von deren äusserstem Punkt ab frei verlaufend erst wieder im Bereich des Gelenks (5) befestigt werden. Der Einzug der Membrane bei grösseren Windstärken kann in wahlweise zwei verschiedenen Flügelrohren pro Systemseite erfolgen.
Die Längen der einzelnen Rohre sind in Grenzen variabel. Vorzugsweise sind die Längen so abgestimmt, dass die Flügelrohre in waagrechter, bzw. rechtwinkeliger Position zum benachbarten System stehen, wenn sie im Falle der maximal aufgeklappten Stellung eine kraftschlüssige Verbindung eingehen sollen. Die Regenwasserabführung verläuft in dieser Stellung in Richtung Stützmast b und in diesem hinab. Die flächenvergrössemde Wirkung auf die Membran versus Stellung 1
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(Fig. 5) erfordert eine sehr hohe Bruchdehnungszahl (Dehnbarkeit) bei gleichzeitiger Wasserundurchlässigkeit. Beide Eigenschaften der Membrane zugleich stellen einen Innovationsbedarf dar.
Bisherige Membrane wären überbeansprucht, und sind daher trotz optimaler Flächenabwicklung bei Stellungswechsel vorzeitig einzuziehen.
Die vorgelegte Konstruktion wurde in Form eines Modells erprobt, der TU Wien vorgestellt und als voll funktionsfähig bewertet, wie auch die Umsetzbarkeit in die Praxis bestätigt.