NO770147L - Oppbl}sbar konstruksjon. - Google Patents

Description

Oppblåsbare strukturer.

Den foreliggende oppfinnelse- vedrører oppblåsbare strukturer utført i mykt og formbart materiale og som i oppblåst tilstand under lett overtrykk kan anvendes som et skur f.eks. til lager, magasiner, atelier, gymnastikksaler, svømmebassenger og lignende.

Sliké strukturer har lenge vært kjent og hatt stor anvendelse på grunn av at de tar liten plass i sammen-foldet tilstand, noe som gjør det lett å demontere og tran-sportere dem fra et punkt til et annet.

Disse kjente strukturer har allikevel alle ulemper, idet de består av flere atskilte elementer som danner den tredimensjonale form, hvis dimensjoner tilsvarer det endelige volum på den oppblåste struktur. En slik tek-nikk krever en rekke kompliserte forarbeider, tegninger, utskjæringer og montering av disse elementene.

Videre er den oppblåste struktur underkastet meget høye spenninger, noe som fører til at strukturen lett kan ødelegges og som man forsøker å kompensere ved å ta opp de nevnte spenninger ved hjelp av et mykt metallnett som om-slutter strukturen og som er forankret i jorden under strukturens periferi. Dette nettet er imidlertid av samme grunn meget vanskelig å fremstille.

Oppfinnelsen eliminerer disse ulempene på grunn av et fundamentalt vidt forskjellig konsept med hensyn til elementene som danner strukturen. Ifølge oppfinnelsen består strukturen av en myk, stort sett plan plate hvor dimen-sjonene i utbrettet tilstand er større enn grunnflaten på den oppblåste struktur, hevningen av den sentrale sone i denne platen under oppblåsningstrykket fører til at om kretsen rundt den nevnte platen trekker seg sammen inntil den faller sammen med omkretsen på den oppblåste struktur og på dette punkt forankres omkretsen til bakken og denne forankring utføres ved hjelp av kabler som på den annen side går sammen mot den øvre del av strukturen for å kompensere forskjellen i overflate på platen etter oppblåsning ved at der skapes en avrundet form.

Strukturen ifølge oppfinnelsen kan anta alle avrundede geometriske former . Ifølge en utførelse er platen rund, og etter oppblåsningen avtar omkretsen proporsjonalt med høyden. I en variant av denne utførelsen er den sentrale sone konkav og forankringskablene er ført tilbake til grunnflaten for å redusere den totale høyde på den oppblåste struktur, uten å modifisere den dekkende overflate. Man kan beskrive oppfinnelsen méd referanse til de ved-heftede tegninger, som illustrerer flere utførelser og hvor: Fig, 1 viser hvorledes en. sirkulær plate går over til å bli en oppblåst kulestruktur,

fig . 2 illustrerer forsterkning av den struktur av den type man finner i fig. 1 ved hjelp av radiale kabler,

fig. 3 viser en detalj ved forankringen av kablene i fig. 1 i den sentrale sone i strukturen ,

fig. 4 er et snitt som viser en variant av strukturen i fig. 2, og

fig, 5 er et tilsvarende snitt av området som er vist i fig, 3 i varianten man finner i fig. 4,

fig. 6 viser sammensetningen av toppstykkene som gjør det mulig med en radial deformereing av platene,

fig. 7a og 7b illustrerer deformeringsforløpet for stoffstykkene,

fig, 8a og 6b viser fremstillingen av to plater som skal danne ei struktur med dobbelt vegg ifølge en av oppfinnelsens utførelser,

fig*9 yiser et horisontalt snitt av en cél av strukturen med dobbelt vegg oppblåst og

fig, 10 viser et snitt gjennom den sentrale del av strukturen utstyrt med innretninger for regulering av trykket.

På fig. 1 og 2 ser man at oppfinnelsen består av at man med utgangspunkt i en sirkelformet myk plate med omkretsen blåser opp denne platen for å få den til å anta en kuleform , hvor omkretsen ved bakken er en sirkel med lengden L2og høyden h. Det er lett å fastslå forholdet mellom h og L~hvis man betrakter vinkelen QC som definerer åpningen på det kuleformede segment med omkretsen kan man:

= —^(uttrykt i radianer)

Når er definert slik, kan man uttrykke forholdet mellom h og L2slik:

Det er lett å bestemme hvor langt platen trekkes tilbake i retningen F-^, eller hvor langt den hever seg i retning F2.

I praksis vil ikke den oppblåste struktur være strengt kuleformet men ha det utseende som benevnes en vanndråpe; men det er underforstått at oppfinnelsen dekker alle tilsvarende eller analoge former og likeledes den mulig-het at omkretsen ved gulvflaten ikke er helt sirkulær men f.e&s. formet som en ellipse.

I alle disse tilfeller er det praktisk talt ingen deformering eller strekking i materialet i platen, noe som ellers eliminerer alle muligheter for at strukturen lett kan ødelegges og platen går simpelthen over fra å være plan til å være oppblåst dvs. fra to til tre dimensjoner.

To utførelser av oppfinnelsen er vist i fig. 2

og 3. I disse figurene har man vist en struktur med kuleform som består av en plate 1 som er forankret langs omkretsen 2 med kabler 3, og som i den andre enden er festet til en ring 5. Festepunktet er benevnt 4 : På grunn av disse kablene vil overskuddet av overflaten i platen som oppstår bli kompensert: Forskjellen i radius mellom den konkave del med de bueformede avrundinger hvor kabelen går, og den konvekse del tilsvarer en lett strekking av platen som er desto vik-tigere når kurven er uttalt.

I fi,g. 4 og 5 har man kompensert høyden h

S.om er meget viktig ved å føre sammen endene 4 på kabelen

3 ikke bare i en ring 5 men i et konisk forbindelsesfelt 6 som selv er forankret til bakken ved barduner 7 som er festet i en betongblokk 8,

Ved siden av å redusere høyden ved å føre Veggen tilbake mot bakken, gjør det mulig å føre bort vann som kan tas opp gjennom en ledning 9, Videre vil belastningen på kablene bli delt på to.

De oppblåste strukturer ifølge oppfinnelsen' kan selvsagt anta en. hvilken som helst form som passer for deres formål, forutsatt at de oppfyller de betingelser som er definert ovenfor.

Ikke desto mindre vil et antall forbedringer

i detaljene lette strukturenes anvendelse i praksis. For det første selv om det ifølge oppfinnelsen slik den er be-skrevet foran, praktisk talt ikke er noen deformering eller strekking av materialet i den plane platen bår den blåses opp, vil materialet i praksis i disse begrensede soner hvor strømningene er store underkastes belastninger son kan for-årsake en viss strekning på 1 til 10%, avhengig av antallet krumninger og kabler.

Men hvis stoffet som anvendes underkastes på-kjenninger i. samme retning som renningen, eller i samme retning som ilegget, vil motstanden mot strekking være meget liten, hoe som representerer en risiko for strekking i de sonene hvor kablene passerer, særlig der hvor krumningene er store. For å eliminere denne risikoen vil man ifølge oppfinnelsen fremstille en plate ved å sette sammen stykkene på en slik måte at diagonalen i stoffet går i samme retning som radius på platen. Belastningene vil derfor forbedre seg langs stoffets diagonal og trådene kan ved å ijli i forhold til hverandre gjøre det mulig med en deformering av stoffet, som en radial forlengelse.

For det annet har oppfinnelsen likeledes innretninger for å sikre termisk isolering av det indre av strukturen. Man vet at en viktig ulempe ved denne type struktur er den dårlige termiske isolering som ofte kan være lik null. Vanlige innretninger for å få en god isolering er selvsagt å utføre struktur med dobbelt vegg, men problenet oppstår ved å knytte sammen to plater som begge har de karakteristiske trekk ved oppfinnelsen. Oppfinnelsen har løst detteproblemet. Ifølge oppfinnelsen plaseres to identiske plater ovenfor hverandre og man skaper mellom de to plater en forskjell i omkrets slik at den øverste platen er høyere enn den nederste.platen.

Ifølge en første utførelse er den nederste platen sammensatt av identiske sektorer som mellom seg har en åp-ning som er noe mindre enn 360°/N, hvor N er antall sektorer og man får derfor en sirkulær plate som er lett konisk med en omkrets som er mindre enn på den øvre platen.

De to platene blåses deretter opp på samme måte som for en enkelt plate og bue krumningene i den doble veggen skapes likeledes av kabler og platene er skilt ved en forskjellig krumning langs hver buekrumning. Ved en annen utførelse Øker man hele omkretsen og derved overflaten på den øverste platen uten å berøre den nederste platen. Dette kan f.eks. gjøres ved å sette den øverste platen sammen av identiske sektorer som har en vidde på mer enn 360°N hvor N er antall sektorer. Platen som er fremstilt slik er nød-vendigvis bølget eller plissert langs et visst antall radier noe som gjør det mulig å få den til å tilpasse seg defor-meringer,under oppblåsingen.

For å holde de to platene oppblåst vil ifølge oppfinnelsen en del av overtrykket som skapes i det indre i strukturen overføres til sonen mellom de to platene ved hjelp av et system av justerbare ventiler. Et annet system av justerbare ventiler sørger av sikkerhetsmessige grunner for at overtrykk som er for stort eller som er kommet på

ved et uhell, slippes ut. Som man ser av figurene 7a og 7b vil et stoff som man anvender for å fremstille strukturen ifølge oppfinnelsen bestå av renning 111 og ilegg 112 som ved hjelp av vevning er plasert i rett vinkel i forhold til hverandre. Dersom man pålegger et strekk F^:i retning av renningen eller i retning av ilegget, vil deformeringen av stoffet nødvendigvis være begrenset av forlengelseskoeffi-

sient 111 og 112 som når det gjelder tråder av syntetisk mateiale er relativt liten.

Dette har som resultat at hvis den sirkulære platen 43 i en oppblåsbar struktur ifølge oppfinnelsen er sammensatt av sektorer hvor trådene 111 og 112 henholdsvis er plasert i retning av konsentriske sirkler eller radier for denne platen 113, vil den mulige forlengelse og deformering av disse fibrene være relativt liten, noe som fører til en risiko for sprekking, spesielt i den sone hvor de bueformede avrundinger dannes mellom de.kabler som begrenser sektorene.

Hvis man derimot som illustrert i fig. 6 lar stoffstykkene 114 som utgjør sektorene 115 hvor sektorene er festet langs radien 116 være orientert diagonalt i forhold til retningen på sirkelradien 113, får man den konfigura-sjon som er vist i fig. 7b, og når man får en radial belast-ning på en av disse sektorer vil belastningen i forhold til trådene 111 og 112 skje i retning av pilén F^, dvs. diagonalt. I dette tilfelle glir trådene 111 og 112 i forhold til hverandre og trådkvadratet som er vist i fig. 7a får denne form som er vist i fig. 7b, hvor trådene 111 og 112" ikke lenger står i rett vinkel i forhold til hverandre , men danner spisse vinkler med en diagonaldeformer-ing som resultat.

Konsekvensen av deformeringen av kvadratet i

fig. 7a til fig. 7b, under belastninger i retning F^ dvs. i radial retning under oppblåsning av strukturen, og den tilsvarende dannelse av buefoxmede, avrundede elementer i hver av sektorene 115 er at materialet som danner strukturen deformeres i den ønskéde retning, uten at eier dannes sprekker i disse sonene eller belastninger som risikerer at slike sprekker oppstår.

Ifølge oppfinnelsen består strukturen med

dobbélt vegg opprinnelig av to like sirkulære plater 10

og 11, san vist i fig. 8a. For at platen 11 skal kunne plaseres under platen 10, er <åt nødvendig at den får en omkrets som er mindre enn omkretsen for platén 10. For å oppnå

dette setter man platene 11 sammen av sektorer 115 som er

like, men som har en bredde som er noe mindre enn 360°/N hvor N er antall sektorer og man får derved en plate 11 som i flat tilstand mangler en sektor 12 , og når de to kantene på denne sektor festes i 13 som illustrert i fig. 8b, får platen 11 en svak konisk form (dette er ikke vist på fig. 8b, men man har tvertimot overdrevet den koniske form. for lettere å gjøre ebskrivelsen fors tåelig.

På denne måten er omkretsen av elementet 11 vesentlig mindre enn elementet 10, slik at etter op<p>blås-ningen som man ser på fig. 9, vil elementene 10 og 11 tilpasse seg til hverandre og danne en dobbelt vegg hvor de avrundede, bueformede elementer 14 som begrenses av kablene 15 danner en struktur som tilsvarer den som opprinnelig er beskrvet for oppfinnelsen, hvor hver vegg har avrundede , bueformede elementer som består av fragmenter av platene 10:0og 11 . Siden elementet 11 har mindre omkrets enn elementet 10, vil krumningen for elementet 11 være noe mindre enn for elementet 10, noe som fører til den nevnte geometri for de avrundede bueformede delelementer i platene. For å opprettholde det indre trykki strukturen ved dobbelt vegg 10 oll, blåser man på kjent måte inn en gass under trykk i strukturen, men for at ikke den dobbelt-veggede strukturen skal få en unormal form er det, om nødvendig, at det er et visst trykk mellom platene 10 og 11. Men trykket mellom disse platene bør være noe mindre enn trykket i strukturen og for å oppnå dette innføres et ventilsystem som er illustrert i fig.10.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse har røret 20 i fig. 10 som tilsvarer elementet 6 i fig. 5, to kraver 21 og 22, som er festet til omkretsen av de to platene 10 og 11, som skjematisk er vist på tegningen.

For å for trekk i sinen Z, mellom platene 10 og 11, fører ventilen 23 som styres f.eks. ved hjelp av fjærer 24, eventuelt ved hjelp av sin vekt, en del av overtrekket i den indre aone Z2til sone Z^. På denne måte vil de to platene vil de to platene begge ha et overtrykk i forhold til det indre og man risikerer ikke at de"flyter" ut i forhold til hverandre.

For å hindre at trykket ikke heves på et unormalt nivå, mellom platene, på grunn av eventuell feil i vnnentilen 23, eller et brudd i platen 10, tillater en annen vevéntil 25 som styres av en fjær 26 luften å gå ut hvis trykket går over en viss verdi.

Forskjellige innretninger gjør strukturene med dobbelt vegg ifølge oppfinnelsen anvendelige for et stort antall formål, som er nevnte i innledningen i den foreliggende oppfinnelse.

Claims (8)

1. Oppblåsbar struktur som er sammensatt av myke elementer som er festet til hverandre og forankret i bakken, for å fremstille et hulrom som holdes oppblåst av et lett indre overtrykk, karakterisert ved at sammenstillingen av de myke elementene før oppblåsingen har form av en kontinuerlig plan plate, som stort sett er sirkelformet og som har en omkrets som er større enn omkretsen på den oppblåste struktur, hvor oppblåsningen av denne platen samtidig frembringer en sammentrekning av omkretsen ved bakken, og en hevning av den sentrale sonen uten strekning av materialet i platene og hvor forskjellen i overflate for den myke platen kompenseres ved at der skapes bueformede avrundinger ved hjelp av kabler som er forankret i bakken i den ene enden og festet til et felles element i den sentrale sonen i strukturen i den andre enden.

2. Struktur ifølge krav 1, karakterisert ved at den oppblåste struktur i sin helhet er konveks og at sammenknytnings elementet mellom kabelendene er en ring.

3. Struktur ifølge krav 1, karakterisert ved at den oppblåste struktur er konkav i den sentrale sone, og at forbindelsesleddet er en mansjett som er forankret til bakken ved barduner som er festet til en betongblokk plasert i sentrum av strukturens omkrets.

4. Oppblåsbar struktur ifølge hvilke som helst av kravene ltil 3, karakterisert ved at de vevede stoff.stykkene som utgjør den oppblåsbare platen

er plasert på en slik måte at diagonalen i vevningen stort sett har den samme retning som radien i platen, slik at man kan få en radial deformering av denne i de soner som underkastes belastninger under oppblåsningen.

5. Oppblåsbar struktur ifølge krav 1, karakterisert ved at man for å få en termisk isolering av det indre av den oppblåsbare struktur utfører denne med dobbelt vegg og ved at man for fremstilling av denne veggen plaserer to identiske plater ovenfor hverandre og at man mellom disse platene skaper en forskjellig omkrets slik at overflaten på den øverste platen er større enn på den nederste platen.

6. Oppblåsbar struktur ifølge krav 5, karakterisert ved at man for å tilveiebringe denne forskjell i omkrets utfører den ene av de to platene ved å sette sammen identiske sektorer som hver har en vidde som er mindreoenn eller som er større enn 360°/N, hvor N er antall sektorer, for henholdsvis å tilveiebringe en nedre plate som er lett konisk eller en øvre plate som er lett bølget, for anvendelse i den ene eller den andre av de utførelser som er nevnt foran.

7. Struktur ifølge hvilke som helst av kravene 5 og 6, karakterisert ved at man for å holde de to platene som utgjør den doble veggen passende oppblåst fører en del av overtrykket som skapes i det indre av strukturen over i en sone mellom de to platene ved hjelp av et ventilsystem.

8. Struktur ifølge krav 7, karakterisert ved at man i tillegg har ventiler som av sikkerhetsmesssige grunner tillater et tilfeldig overtrykk mellom platene å unnslippe mot luft,