(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気によって膨張可能である可撓性材料の気密な長い中空体（１）を備え、少なくとも１つの圧力ロッド（２）および少なくとも一対の引張り要素（４）をさらに備えた空気的構造要素において、
少なくとも一つの圧力ロッド（２）が表面の線に沿って中空体（１）上に載置しかつスリーブ型要素（１３，１６）により変位および座屈に対して固定され、
少なくとも一対の引張り要素（４）が少なくとも一つの圧力ロッド（２）の両端において固定され、その目的のため圧力ロッド（２）が圧力ロッド（２）および引張り要素（４）を相互に積極的に係合するための結節（３）を有し、
少なくとも二つの引張り要素（４）がそれぞれ中空体（１）の周りに反対回転するネジの形式で載置されかつ圧力ロッド（２）の反対側の中空体（１）の表面の線（７）上で互いに交差し、
結節（３）が支持圧力を受けるように設計されている
ことを特徴とする前記空気的構造要素。
【請求項２】
中空体（１）が気密積層引張り織物を有しかつ膨張、収縮のための少なくとも一つの弁（６）を有することを特徴とする請求項１に記載された空気的構造要素。
【請求項３】
中空体（１）が外側スキン（１０）を形成する引張り織物を有し、
エラストマの気密管（１１）が設けられかつ外側スキン内に挿入されかつ膨張、収縮のための少なくとも一つの弁（６）を有する
ことを特徴とする請求項１に記載された空気的構造要素。
【請求項４】
それが、中空体（１）の表面の線に沿って延びる、少なくとも一つの部片を有する正確に一つの圧力ロッド（２）を有し、
その両端に結節（３）が横方向のかつ中空体（１）の縦軸線を通って直角の支持力受入れのために設計されている
ことを特徴とする請求項２または３に記載された空気的構造要素。
【請求項５】
正確に一対の引張り要素（４）が設けられかつ積極的係合によって圧力ロッド（２）に接合され、それにより引張り要素（４）はそれぞれ中空体（１）の周りに全回路数を反対方向に描くことを特徴とする請求項４に記載された空気的構造要素。
【請求項６】
引張り要素（４）がそれぞれ中空体（１）の周りに一つの回路を描くことを特徴とする請求項５に記載された空気的構造要素。
【請求項７】
正確に二対の引張り要素（４）が設けられかつ圧力ロッド（２）との積極的係合によって結節（３）に接合され、それにより引張り要素（４）の各対は中空体（１）の周りに全回路数を描くことを特徴とする請求項４に記載された空気的構造要素。
【請求項８】
一対の引張り要素（４）が正確に一つの回路を描き、引張り要素（４）の他の対が、中空体（１）の周りに、正確に二つの回路を描くことを特徴とする請求項７に記載された空気的構造要素。
【請求項９】
二対以上の引張り要素（４）が設けられかつ積極的係合によって結節（３）に接合され、それにより各対の引張り要素（４）が中空体（１）の周りに全回路数を描くことを特徴とする請求項４に記載された空気的構造要素。
【請求項１０】
正確に二つの圧力ロッド（２）が設けられかつ座屈に対して中空体（１）の二つの反対側の表面の線に沿って固定され、
結節（３）はそれらが各圧力ロッド（２）を積極的係合によってそれらと関連する引張り要素（４）の対と接合しかつ横方向支持力を受けるのに適しそれによりこれらの支持力が圧力ロッド（２）と中空体（１）の縦軸線が存在する平面（Ｅ）に直角であるように設計される
ことを特徴とする請求項２または３に記載された空気的構造要素。
【請求項１１】
中空体（１）が本質的に円筒形の形状を有することを特徴とする請求項１０に記載された空気的構造要素。
【請求項１２】
中空体（１）が本質的に円環形の形状を有することを特徴とする請求項１０に記載された空気的構造要素。
【請求項１３】
中空体（１）が少なくとも一側において円錐形に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載された空気的構造要素。
【請求項１４】
各圧力ロッド（２）に対して正確に一対の引張り要素（４）が設けられかつ関連する圧力ロッド（２）と積極的係合によって結節（３）に接合され、それにより引張り要素（４）はそれぞれ中空体（１）の周りの全回路数を描くことを特徴とする請求項１１または１２もしくは１３に記載された空気的構造要素。
【請求項１５】
各圧力ロッド（２）に対して一対以上の引張り要素（４）が設けられかつ関連する結節（３）に積極的係合によって結合され、それにより各対の引張り要素（４）が中空体（１）の周りに全回路数を描くことを特徴とする請求項１１または１２もしくは１３に記載された空気的構造要素。
【請求項１６】
正確に４つの圧力ロッド（２）が設けられかつ９０°だけ互いに離れて載置する表面の線に沿って中空体（１）に座屈に対して固定され、
少なくとも一対の引張り要素（４）が圧力ロッド（２）当たりに設けられかつこの圧力ロッド（２）の結節（３）に積極的係合によって結合され、
各対の引張り要素（４）が中空体（１）の周りに全巻き数を有し、
結節（３）も中空体（１）に軸線方向に延びる力を受入れるように設計されている
ことを特徴とする請求項２または３に記載された空気的構造要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載された空気的構造要素に関するものである。
【０００２】
中空体に形成された膨張可能な管の形式のいくつかの空気的構造要素が、たとえばＵＳ３８９４３０７（Ｄ１）、ＵＳ４７１２３３５（Ｄ２）、ＵＳ５７３５０８３（Ｄ３）、およびＦＲ２７４２３７３（Ｄ４）から公知になっている。もしそのような要素が横方向に負荷されるならば、処理されるべき目的は、要素が圧壊することなく、主として引張りおよび剪断力を抑制し得ることに存在する。解決法は主として引張り力を抑制し得るＤ３およびＤ４から公知であるが、Ｄ１およびＤ２においても解決法が剪断力を抑制することに対してさらに公開されている。
【０００３】
Ｄ２において、剪断力は、二つの別々に建設された橋台の間に、たとえば鉄筋コンクリートから緊張して保持される、多数の炭素繊維ロッドによって抑制されている。そこに記載された要素の空気的部分は、主としい横方向の座屈に対して圧力ロッドを安定化することのみの目的を有する
【０００４】
Ｄ１において記載された要素のいくつかは、橋に一緒に互いに平行に接合されている。引張り力は別々に下方に導かれるケーブルによって抑制され、要素の橋板による剪断力は、相対的に連続的に設定する。各要素自体は、ここでは、空気的要素に平行に延びる別の二つのケーブルに座屈に対して固定されている。
【０００５】
本発明にもっとも近い文書Ｄ１、Ｄ２において、実際に引張りならびに剪断要素を有する装置が記載されているが、しかしながら、生産においてまた適用においてきわめて高価である。これを離れて、個々の空気的要素は引張りおよび剪断要素の間の分離のホルダとしてだけ適用され、他の軽い要素によるこの機能に置換可能である。本発明の目的は、簡単かつ価格相当に製造可能であり、屋根および橋のような複雑な構造的要素および建造物に容易に組立て可能であり、その建立もきわめて迅速に達成可能である、引張りおよび剪断要素を備えた空気的構造要素の製造を含んでいる。
【０００６】
この目的の処理は、その本質的特徴に関連する請求項１の特徴部分において、また別の有利な特徴は下記の請求項において与えられる。
【０００７】
図１は本発明構想の第１実施例の略図である。ここに示された要素は、可撓性かつ気密材料から製造される、長さＬの、圧縮空気によって膨張される、縦軸線Ａを備えた、長い、本質的に円筒形の中空体１を有する。その上側に軸線方向力によって打撃可能な圧力ロッド２が取付けられている。その端部は結節３として形成され、その上に二つの引張り要素４がいずれの場合にも固定されている。中空体１の軸線方向端部は、いずれの場合にもキャップ５を支持し、たとえばこれらのキャップ５の一つは中空体１を膨張、収縮するための弁を設けられている。
【０００８】
二つの引張り要素４は、反対の巻き方向のたとえば一回のそれぞれ一定のピッチのねじの形式で中空体１を囲んでいる。したがってそれらは圧力ロッド２の反対側の表面の線７の中心の位置８において互いに交差する。圧力ロッド２および表面の線７は、いずれも対称面Ｅの平面上に存在し、それらは同様に中空体１の縦軸線参照符号Ａを含んでいる。圧力ロッド２は中空体１上に、たとえば中空体１に緩んだ状態においてそれが図３ａ，ｂに示されたように押されうるように、取付けられている。このようにして、横方向の座屈に対して固定されている。結節３の種々の型の構造が公知であり、建設技術者にはなじみがあり、そこでそれらの説明は省略可能である。
【０００９】
図２は、図１ａ，ｂによる要素の負荷の例を示す。対称平面Ｅ内に存在する力Ｆm は圧力ロッド２の中心に作用する。これは結節３に支持されている。要素の自重を無視すると、支持圧力は各結節３に作用する。専門家に公知であるように、純圧力ＦS が圧力ロッド２の両方の結節３から加えられ、純引張り力ＦZ が引張り要素４に加えられ、それにより、対称平面Ｅに垂直な、これらの引張り力のベクトル成分はつねにゼロに釣合うが、しかしながら、対称平面Ｅに垂直な要素に対する大きいこわさおよび座屈抵抗を生ずる。そのような要素の限界負荷は、引張り要素４の引張りによって生じた中空体１の表面圧力（Ｎ／ｍ2 ）が、中空体１に作用する過大圧力Ｐより小さくなければならないことにおいて得られる。
【００１０】
図３ａ，ｂ，ｃは、中空体１のある構造的詳細図である。図３ａによる断面図において、中空体１は機能を分離して表示され、たとえば織成された繊維からなる外側スキン１０は、力および引張り負荷を受ける。内部においてそれは、スキン１０によって画定されかつ形状を維持される、適当なエラストマの気密管をしゃ蔽している。たとえば、連続的または断続的の、スキン１０に縫い付けられたスリーブ１２，１３が存在する。スリーブ１３は圧力ロッド２を受入れ、スリーブ１２はここでは平らなリボンとして示された、引張り要素４を受入れている。
【００１１】
図３ｂによる説明において、スキン１０および管１１は、加圧体１４と指示されかつたとえば、公知の方法で縫い付けられ、密封され、溶着されまたは接着されたプラスチック材料の積層された織物を有する、機能的存在を形成している。スリーブ１２，１３の変形として、加圧体１４はいくつかのループ１５，１６を支持し、それにより簡単なループ１５が引張り要素４に対して設けられ、その位置は測地線のようなその特徴によって画定されるが、しかしながら圧力ロッド２に対するループ１６は、いわゆるキャプスタンループとして製造され、該ループは圧力ロッドを一回周回する。加圧体１４の緩んだ状態において、ループ１６は自由であり、圧力ロッド２は一層の混乱なしに押されることができる。加圧体１４の作動状態において、それらはしかしながら圧力ロッド２の周りに密接し、それにより横方向座屈を抑制する。要素上に設置される要求に従って、使用される材料が広い範囲から適合可能である。一層簡単な用途に対して、ポリエステルコードのような織物材料および引張り要素４および中空体１ｋ被覆用織物は、完全に十分でありまた価格相当である。圧力ロッド２自体に対して、たとえば竹のロッドのような簡単な材料が使用可能である。圧力ロッド２がスリーブ１３によって横方向座屈に対してよく固定されるため、圧力ロッド２は突合わせ接合された個々の部片から一緒にすることもできる。
【００１２】
しかしながら、大きい負荷に対して、アラミド繊維の繊維材料、および圧力ロッド２に対して適当なマトリックスの炭素繊維を使用する複合材料が設けられることができる。
【００１３】
図３ａ，ｂ，ｃに示された実施例は、それらの特徴に限定されず、これらの細部の解決を任される専門家は、一層多くの解決法を有するであろう。
【００１４】
図１ａ，ｂ，２の空気的構造要素の第１実施例は、好ましくは、要素の中心における点負荷に対してまたは均一に分布される負荷に対して適している。もし負荷分布を他の荷適用位置に対して最善にしようとするならば、引張り要素４の数は増加することができる。このことは図４ａ〜ｅによって示されている。
【００１５】
図４ａは中空体１を発展させた図１ａ，ｂおよび２の実施例を示す。図４ｂにおいて、各引張り要素４は中空体１の周りの２回の完全な回転を描き、また圧力ロット２に対してＬ／２においても固定されている。もし本発明による要素が支持ビームまたはそれに対応する要素として適用されるならば、図４ｂの実施例に従って支持はＬ／２において必要である。それによりこの実施例はＬの半分以上に亘って図４ａの実施例に対応する。
【００１６】
図４ｃによる実施例は、引張り要素４に関連して図４ａおよびｂの実施例の重ね合わせである。中空体１が図４ａにおけるように引張り要素４によりＬ／２において支持されているため、中央支持は必要がない。さらにＬ／２における点負荷に対する選択も見られない
【００１７】
図４ｄによる実施例において、３対の引張り要素４が適用され、要素はそれにより線負荷に適している。引張り要素４が交差する位置８において、それらは運動に対して相互に固定される。図４ｅは互いに平行な引張り要素４の２対の平行な適用を示している。圧力ロッド２の端部に終わらない引張り要素４は、結節要素にも固定されている。この実施例はまたＬ／２における点負荷に対する選択を示している。
【００１８】
非円筒形中空体１の形状の実施例が、図５，６に示されている。図５の実施例は円環状中空体１を有し、関連する圧力ロッド２はたとえば円弧状である。
【００１９】
図６による実施例は、たとえば円弧状表面の線を備えた二重円錐である。明らかに、切頭円錐として形成された中空体１は、本発明の構想に含まれる。
【００２０】
図５，６による実施例の引張り要素は、図１，２と同様に配置されている。明らかに、ここに適用される、図４ａ〜ｅによるすべての実施例は、本発明に従って同様なものである。
【００２１】
図７は、図１，２のような本発明による空気的構造要素の実施例の図である。いくつかの、たとえば５つのそのような要素が橋１８に一緒に接合されている。この橋１８の各端部に、ヨーク１９が橋の一側においてすべての結節３を一緒に接合し、加えられる力ＦA を要素に指向している。ヨーク１９は図７において透明に示され、そのようなヨーク１９の構造は専門家には公知であるため、技術的詳細は削除されている。
【００２２】
中空体１、圧力ロッド２および引張り要素４を有する要素上には、たとえば木の板２０がそれらに対して直角に、かつ互いにまた圧力ロッド２に対して公知の方法で載置されている。橋１８の図示されない他端は、同様に建設されている。明らかに、穿孔された鋼または他の適当な形状または材料のような、他の公知の型のデッキカバーが、橋に対して可能である。
【００２３】
同様に、それらが普通の技術であるため、図示されないものは、弁６および中空体１の同時かつ均等膨張のための必要なマニホルドである。
【００２４】
図８は本発明構想の別の実施例の図である。図８ａは側面図、図８ｂは平面図、そして図８ｃは断面図を示す。種々の製造変形を含む中空体１は、図１による実施例と同様に製造される。しかしながら、図８による実施例は側面に取付けられた２つの圧力ロッド２を有する。各圧力ッド２は、圧力ロッドと引張り要素４の積極的係合のため、端部にそれぞれ結節３を支持している。たとえ中空体１の同じ直径によってその有効高さが減少されるとしても、しかしながら同時に（符号２２で示された）図８による要素が正負の曲げモーメントを受ける位置にある。減少した最大負荷容量は、もし要すれば、明らかに中空体１の大きい直径の選択によって補償されることができる。中空体１への圧力ッド２の固定は、図１，２による第１実施例におけるのと類似または均等の手段を使用して実施される。そうでなければ、引張り要素に関する図４ａ〜ｅにおける説明は、図８による実施例に対しても適用される。
【００２５】
図９において、実施例は図８による要素２２の組合わせを示している。そのような要素２２の多様性は、互いに隣接して配置される。各圧力ロッド２は、２つの隣接する要素２２の、図９におけるベクトル矢印（負荷力ＦL ）の方向に要素２２の負荷から生ずる圧力を受入れる。圧力ロッド２の受入れのため、２つ隣接する中空体１の壁は、縫成、接着または溶着により、２つの表面の線に沿って一緒に接合され、それにより縦方向に延びるボケット２１が発生する。中空体１の膨張により、ボケット２１内に押された最初に緩んでいた圧力ロッド２は、中空体１の間に挟まれ、両方向の座屈に対して固定される。そのような配置により、大きいスパン幅の軽量の屋根を創造することが可能であり、そのことはさらに雪負荷ならびに上昇風力が耐えうる大きい利点を有する。
【００２６】
本発明の構想には、さらに、図８による２つの圧力ロッド２を備えた図５，６に示された実施例を得ることも含まれている。さらに、図５および８によるそのような変形要素は、図９により一緒に接合可能である。凸状アーチ屋根がそれにより実現可能であり、図５および８による要素の湾曲半径を変化することおよびそれらの長さの変更により、丸屋根が創造可能である。
【００２７】
図１０は本発明構想の別の実施例を示す。ここに、４つの圧力ロッド２が円筒形中空体１の周りに規定の間隔で配置されている。各圧力ロッド２はこれも各端部に結節３を有し、その中にたとえばそれぞれの場合２つの引張り要素４が固定されている。明瞭のため、図１０において圧力ロッド２と関連する各対の引張り要素は、同じ記号を与えられている。圧力ロッド２は、円筒形中空体１の方位角の方向の座屈に対して、また（図３によるスリーブ１３と同様の）スリーブによって外方の半径方向の座屈に対して、さらに中空体１の過大な圧力によって半径方向内方の座屈に対して固定されている。このようにして、きわめて軽くかつ軸線方向に負荷し得る要素が発生する。適当なかつ周知の手段によって。すべての４つの圧力ロッドにおける軸線方向圧力負荷が均等に分配されることを確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  側面図における空気的構造要素の第１実施例の略図。
【図１ｂ】  斜視図における図１ａの主題。
【図２】  力の略図。
【図３ａ，ｂ，ｃ】  第１実施例の構造的詳細図。
【図４ａ〜ｅ】  発展における引張り要素の種々の配置。
【図５】  第２実施例．
【図６】  第３実施例．
【図７】  第１実施例の応用の例。
【図８ａ，ｂ，ｃ】  ３面図における第４実施例．
【図９】  図８による要素の組合わせの例．
【図１０】  第５実施例．
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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