Transactions in Bionic Patents, Vol. 10: Polstoffe. Fluidmechanisch wirksames Fasergewirke mit heterogenem, anisotropem Faserflor


Wissenschaftlicher Aufsatz, 2015

25 Seiten

Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor)


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Leseprobe

Transactions in Bionic Patents

Traktat über die Beiträge zu den "Transactions in Bionic Patents”

Die ’’Transactions in Bionic Patents” bilden eine Sammlung von Schriften zu Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen im Themenfeld Biologie & Technik die in loser Reihenfolge und Terminus erscheint.

Gegenstand der Beiträge zu den Schriften der ”Transactions in Bionic Patents” sind Gestaltungsfragen und die kritische Auseinandersetzung mit aktuellen Themen der Bionik, also Technik nach Vorbildern aus der belebten und unbelebten Natur und ihre patentrelevante Umsetzung.

Mit den ”Transactions in Bionic Patents” soll der Fortschritt auf dem Gebiet der angewandten Bionik dadurch gefördert werden, dass die dargestellten Patente und Gebrauchsmuster frei von Rechten Dritter und mit ausdrücklicher Genehmigung der Patentanmelder und Inhaber dem Leser dieser Schriften zur Nutzung verfügbar werden.

Gleichzeitig wird ein tieferes Verständnis der Bionik innerhalb des Fachs und der Öffentlichkeit her- und ein rezentes Problemfeld wirklichkeitsnah und verständlich dargestellt. Als Übergeordneter Aspekt gilt es, Lösungswege der Übertragung biologischer Phänomene zu untersuchen, auszuleuchten und Fragestellungen die im Zusammenhang stehen mit Natur und Technik nachzugehen sowie Forschung und Ausentwicklung zum Thema anzustoßen Die Beiträge zur Schriftensammlung ”Transactions in Bionic Patents” sind in deutscher Sprache verfasst. Dem Text kann eine teilweise oder vollständige Übersetzung in englischer Sprache beigestellt werden; Art, Umfang, Anordnung und Organisation der Textteile sind dem Autor überlassen und frei. Die englische Fassung soll den Umfang der deutschen Fassung nicht überschreiten.

In einer Ausgabe der Schriftensammlung ”Transactions in Bionic Patents” soll nur ein Werk platziert werden. Der Text kann durch Abbildungen ergänzt werden; die Bildrechte und andere Urheberrechte sind dabei zu achten.

Die jeweiligen Gebrauchsmuster- oder Patentschriften sind dem Anhang beigefügt.

M. Dienst, Berlin.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

INTRO

Biologie. Der europäische Biber {Castor fiber) hat eine spindelförmige Körperkontur mit einer Körperlänge von bis zu 1.4 [m]. Das Tier kann bis zu 20 Jahre alt werden. Sein Schweif {Kelle) ist unbehaart, von einer lederartigen schuppigen Haut bedeckt und horizontal abgeplattet. Die Kelle ist oberflächenstrukturiert; vermutlich extrem widerstandsarm, füge ich halbwissend hinzu. Die direkte Beobachtung und Anschauung von Bibern ist in unseren Breiten theoretisch oft und vielerorts gegeben, sagt das Netz; erste qualitative Informationen sollten also zugänglich sein. Dem ist aber nicht so.

Der Berliner Zoo ist wunderschön und eigentlich immer sein Eintrittsgeld wert. Auch ohne Knut. Aber gerade das Bibergehege ist grottig. Selbst als genügsamer Betrachter und geduldiger Beobachter lerne ich hier im Berliner Zoo nichts über das Schwimmen der Biber. Das ist schade; also schaue ich mir die freifliegen Vögel an. Aber das bringt mich an diesem Tag auch nicht weiter. Wo sonst aber finde ich einen Bieber in Berlin? Nirgendwo, vermute ich. So grausam ist die Großstadt manchmal.

In freier Wildbahn gibt es in Berlin immerhin Biberratten {Myocastor coypus, auch Nutria genannt, Coypu oder Wasserratte bzw. Biberratte) weiß meine Tochter Jana aus der Ferne zu berichten. Die ursprüngliche Heimat der Nutria ist das subtropische und gemäßigte Südamerika. Obwohl an Rumpfkörperlänge kleiner als ein Biber, waren die Felle sehr begehrt. Sind es vielleicht heute noch, wer weiß. Auf der Bauchseite besitzt ein Biberpelz ca. 23.000, auf dem Rücken etwa 10.000 Haare pro cm2. Über der dichten Unterwolle bilden die längeren Grannenhaare eine robuste Oberflächenstruktur aus, die dem Tier mechanischen Schutz bietet und eventuell auch strömungsmechanische Besonder­heiten aufweist. Das wird an anderer Stelle zu untersuchen sein. Im 19. Jahrhundert stand die Biberratte in Amerika kurz vor der Ausrottung. Nach dem Zusammenbruch des Pelzmarktes im 20. Jahrhundert wurden Nutria in Europa ausgewildert. Nutria sind aus ökologischer Sicht unbedenklich, denn anders als frei lebende Biber richten sie in Kulturlandschaften keinerlei Flurschäden an. Die genügsamen, robusten Tiere bilden heute im gemäßigten Mitteleuropa wieder genügend reiche Populationen. Die erwachsenen Nutria werden bis zu zehn Kilogramm schwer und sind mit einer maximalen Körperrumpflänge L< 1.1[m] ein Stück kleiner als der europäische Biber. Das Verhältnis von Körperlänge (65 [cm]) zu Schwanz (30-45 [cm]) ist bei der Biberratte extremer als beim europäischen Biber. Deshalb, so meinen wir, sind Nutria für unsere Argumentation äußerst attraktiv. Und greifbar; vor der Haustüre quasi.

Technische Beschreibung

Fluidmechanisch wirksames Fasergewirke mit heterogenem, anisotropem Faserflor und elastischen Untergewebe zum reversiblen Anfügen an technische Oberflächen

Die Erfindung betrifft die technische Lehre über ein matrixge­bundenes Fasergewirke mit heterogenem Faserflor zum Anfügen an technische Oberflächen. Die Ausrichtung des Faserflors ist nichtisotrop. Das matrixgebundene Fasergewirke ist in Segmenten ausgeführt und auf ein elastisches Membranuntergewebe stoff­schlüssig nichtreversibel gefügt. Der Erfindung liegt die Idee einer räumlichen Struktur aus Fasergewirke und einem Faserflor zu Grunde, die eine Schar unterschiedlicher Typen von Florfasern enthält. Die unterschiedlichen Typen von Florfasern bilden ein heterogenes räumliches Muster aus und besitzen im Betrieb voraussagbare Merkmale, insbesondere fluidmeschnische Eigen­schaften. Die Geometrie und Häufigkeit des Vorkommens der unterschiedlichen Fasertypen wird durch eine technische Lehre beschrieben. Die Anmontage des Fasergewirkes mit heterogenem Faserflor erfolgt mittels eines textilen Haftverschlusses reversibel auf einer technischen Oberfläche. Als technische Oberflächen kommen Oberflächen fluidmechanisch wirksamer Tragflügel von Kraft- oder Arbeitsmaschinen, Leit- und Steuerflächen im Bereich des Unterwasserschiffes von Seefahrzeugen oder andere fluid­mechanisch wirksame Oberflächen in Betracht.

Stand der Wissenschaft und Technik.

Matrix und Flor. Fasergewirke werden durch Weben hergestellt. Die Basis des Gewirkes bildet eine Gewebematrix in der Art eines textilen Flächengebildes. Bei der Herstellung von Fasergewirken werden in die Gewebematrix Schuss- oder Kettfäden eingear­beitet. Nach Stand der Technik sind entweder Verknotungen üblich (beim Knüpfen von Teppich) oder das Einnadeln zusätzlicher Fasern, die Schlaufen bilden (bei Webpelz oder Samt). Die Schlaufen werden in einem nachfolgenden Ferti­gungsschritt aufgeschnitten und ergeben den charakteristischen Faserflor. In die Gewebematrix (Gewirke) kann eine zusätzliche Leimung eingebracht werden. Beispiele für textile Halbfertigwaren sind Polstoffe wie Samt, Kunstfell und synthetischer Pelz. Grundbegriffe der Textilien regelt die Deutsche Norm DIN 60 000 Teil1 [1], Grundbegriffe der Gewirke, Gestricke und Polstoffe behandelt DIN 62055 [6].

Es ist nicht Stand der Technik und der Wissenschaft Fasergewirke verbunden mit Faserflor auf technische Oberflächen, beispiels- Fluidmechanisch wirksames Fasergewirke mit heterogenem,
anisotropem Faserflor und elastischen Untergewebe zum reversiblen
Anfügen an technische Oberflächen weise Tragflügel aufzubringen mit dem Ziel, die Strömungs­eigenschaften der Bauteile zu verbessern.

Textiler Haftverschluss. Ein Hakenverschluss ist ein textiler Haftverschluss, bestehend aus zwei textilen Flächengebilden, bei denen der eine Gewebeteil (Hakenteil) im Grund-gewebe verankerte hakenförmige Haftelemente und der andere Gewebe­teil (Schlingenteil) im Grundgewebe verankerte Schlingen besitzt. Aufbau, Werkstoff, Maße und physikalische Eigenschaften regelt die Deutsche Norm DIN 3415, Teil1 [2]. Textile Haftverschlüsse bilden formschlüssig reversible Verbindungen aus.

Biologie, Pelz. Aus der Beobachtung schwimmender Säugetiere ist bekannt, dass sich in Fahrt oder beim Manövrieren in Ablöse­gebieten der (dann meist turbulenten) Außenströmung das Fell (Pelz) lokal und sektoral aufrichten kann. Der Stand der Wissenschaft, theoretische Untersuchungen, Beobachtungen und Laborexperimente legen die Vermutung nahe, dass dieses lokale Aufsteilen des Fells in der Wirkungsweise einer (ebenfalls lokalen) Rückströmbremse funktioniert und so den Ablösepunkt weiter stromabwärts verlagert, oder sogar ein Abreißen der Strömung verhindert. Vergleichbare Strömungsphänomene wurden am biologischen Vogelgefieder Untersucht. Übertragungen auf Technik sind Stand der Wissenschaft und der Technik [7].

[...]

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Details

Titel
Transactions in Bionic Patents, Vol. 10: Polstoffe. Fluidmechanisch wirksames Fasergewirke mit heterogenem, anisotropem Faserflor
Autor
Jahr
2015
Seiten
25
Katalognummer
V303779
ISBN (eBook)
9783668021792
ISBN (Buch)
9783668021808
Dateigröße
1014 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Bionik, Biber, künstliches Fell, Polstoffe, adaptive Oberflächen
Arbeit zitieren
Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor), 2015, Transactions in Bionic Patents, Vol. 10: Polstoffe. Fluidmechanisch wirksames Fasergewirke mit heterogenem, anisotropem Faserflor, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/303779

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