Velomobildesign

Entwurfsprinzipien für Schaummatten-Verkleidungen

Das Konstruktionsprinzip

Bei meinen Verkleidungen strebe ich an, möglichst wenig starre Elemente zu verbauen. Denn diese können zerbrechen. Dagegen geben elastische Elemente unter Last nach.

Die Verkleidung muss natürlich dennoch steif genug sein, um allen Belastungen standzuhalten. Die stärksten Belastungen entstehen durch Windeinfluss. Dabei ist es jedoch keineswegs erforderlich, dass sich die Verkleidung im Wind keinen Millimeter weit verbiegen darf. Vielmehr sollte sie in den kritischen Bereichen Füsse und Kopf/Oberkörper besonders verstärkt, ansonsten aber nachgiebig sein.

Ein weiteres Prinzip leitet sich aus der Art der Oberflächenbehandlung ab: Ich überziehe meine Verkleidungen mit einer schützenden Stoffschicht, die flächig mit dem Schaummattenmaterial verklebt wird. Der Stoff ist aber nicht beliebig dehnbar und so ergeben sich Probleme bei allzu runden Verkleidungsformen.

Dabei muss unterschieden werden zwischen einfach gebogenen Flächen und kugeligen Flächen. Kugelige Flächen bedeuten immer, dass man den Stoff einschneiden und wieder zusammenfügen muss, wie z.B. bei einem Heissluftballon. Diese Nähte kann man mit viel Arbeit schön gestalten. Man sollte sich aber vorher überlegen, wo sie am wenigsten stören oder vielleicht sogar als Gestaltungsmittel eingesetzt werden können.

Um solche Probleme zu minimieren sollte versucht werden, die Verkleidung möglichst aus einfach gebogenen Flächen zusammenzusetzen. Hier ein Beispiel:


Der vordere Teil besteht aus zwei einfach gebogenen Flächen. Dadurch ergibt sich die Öffnung über dem Bug. Diese kann man als Designelement nutzen. Z.B. für einen Lufteinlass, Lampen, Blinker oder einfach eine farblich abgesetzte Fläche.

Wird diese Fläche nun mit Stoff überzogen, so erhält man nur eine einzige kurze Naht ganz vorne am Bug.

Formgebung

Die Verkleidungsform muss natürlich jeder selbst nach seinem Geschmack finden. Hier sei nur angemerkt, dass kompakte Formen viel einfacher zu realisieren sind als langgestreckte. Eine Kugel, die rundum geschlossen ist, hat die optimalen Eigenschaften, die wir uns für unsere Verkleidung wünschen: Ohne zusätzliche Versteifungen hält sie ihre eigene Form und findet sie auch wieder, wenn sie mal gewaltsam eingedellt wurde.

Bei einer realen Verkleidung sieht das schon anders aus. In den meisten Fällen sind diese unten schonmal offen, also bestenfalls Halbkugeln. Dann sind sie auch noch mehr oder weniger langgestreckt. Also halbe Eier oder Zigarren. All diese Formabweichungen von der Kugel müssen durch zusätzliche Versteifungsmassnahmen ausgeglichen werden.

Versteifungen

Einfaches Spiel hatte Harald Winkler mit seinen Meuffel-Rennverkleidungen: Er passte sie sich hauteng um die Schultern an und hielt sie so in ihrer Form. Ein Bügel vorne reichte und die Verkleidung war fertig ausgestattet. Bei einer Alltagsverkleidung finde ich das jedenfalls zu beengt.
Neben dem Schutz der Oberfläche hat der Überzug mit Stoff noch einen zweiten Zweck: Er verstärkt die Verkleidung. Das ergibt sowas wie eine Sandwich-Bauweise, bei der ein weicher Kern von einer festen Oberflächenbeplankung umschlossen ist. Surfbretter sind so aufgebaut.

Schon bei einseitigem Stoffüberzug wird die Verkleidung steifer. An kritischen Stellen kann das aber mit einem Überzug auch der Innenseite sehr gesteigert werden. Das habe ich bei der 'Nase' ausprobiert:



Die nächste Möglichkeit, eine Schaummattenfläche zu versteifen, ist es, von innen eine zweite Lage Schaummatte hineinzukleben. Dabei müssen die Klebeflächen vorher angeschliffen werden, da sonst das Pattex auf den geschlossenporigen Oberflächen nicht optimal hält.
So lassen sich auch gewölbte Flächen fixieren, indem die beiden Matten in gebogener Position miteinander verklebt werden. Sie bleiben dann weitgehend in dieser gewölbten Haltung. Auch das habe ich bei der 'Nase' so gemacht. Die ausserdem noch eingebauten Hohlkammern geben zusätzliche Stabilität.

Sehr viel Stabilität kann man durch den Einsatz von Rohren erreichen. Zu viel ist hier aber wieder ungünstig. Auch auf die Art der Rohre kommt es an.
Gerne verwende ich Kunststoff-Leerrohre, wie sie in Beton eingegossen werden: Sie haben eine glatte Oberfläche, sind sehr zäh und leicht, nur 100g pro Meter.
Um die Steifigkeit der Kunstoffrohre zu erhöhen schiebe ich manchmal Kohlefaserrohre ein. Dadurch kann man prima Bauteile erstellen, die unter einer gewissen Vorspannung stehen.
Hier ein Beispielfoto, es werden Kunststoffrohre, Kohlefaserrohre und Stahlrohre miteinander kombiniert:


Absolut starr sind dagegen Alurohre. Daraus habe ich bei der Forelle das gesamte Grundgerüst gebaut und das war ein Fehler. Ständig verbog sich da was und musste nachgebogen werden. Die Dauerhaltbarkeit ist auch begrenzt.


Gut einsetzbar sind Alurohre aber auf Teilstücken um die Verkleidung in eine bestimmte Form zu zwingen. Dafür eignen sich auch Aluflachprofile sehr gut, die dann einfach auf die Matte geklebt werden.
Mehrere starre Teile (Aluteile, Stahlteile...) dürfen nicht starr miteinander verbunden werden. Das rappelt sich mit der Zeit kaputt. Viel besser ist es, die Teile nur mit der Schaummatte zu verbinden. Dabei baue ich sie so ein, dass sie austauschbar sind. Dazu lege ich sie in Schaumstoffrohre, wie sie zur Wärmeisolierung von Wasserleitungen verwendet werden. Diese Schaumstoffrohre verklebe ich dann mit der Verkleidung. Hier ein Beispiel aus meiner Swift-Verkleidung:

Dieses Bild steht auf dem Kopf, das Innenleben der Verkleidung ist so wahrscheinlich besser zu erkennen. Der Blick geht von vorne/unten in die Verkleidung:

1: Seitliche Verstärkungsmatten
2: Verstärkungen aus Plexiglas, die den langgestreckten hinteren Verkleidungsteil aussteifen.
3: In diesem Schaumstoffrohr ist ein Alurohr 12x1 eingelegt (herausnehmbar), das den Bereich um die Frontscheibe verstärkt.
4: Verstärkungsbügel aus 16x1er Stahlrohr, herausnehmbar. Den könnte ich auch mal gegen einen Alubügel austauschen.
5: In diesen Schaumstoffrohren liegen die Kunststoffrohre (herausziehbar). Sie bilden später den Luftkanal.
6: Der vordere Verkleidungsträger aus 12x1er Stahlrohr. Er hat noch zwei Rohrstücke nach oben hin angelötet. Über alle 4 Enden des Bügles sind Kunststoffrohre gestülpt.
7: Diese Schaumstoffrohre tragen die Hauptlast des langen Hecks. Hier sind Kunststoffrohre mit eingeschobenen 8mm-Kohlefaserrohren eingesetzt, alles herausziehbar.

Wie man sieht, sind die starren Alu- und Stahlrohrteile möglichst klein gehalten und elastisch mit dem Schaumstoff verbunden. Diese Haube wiegt bis hierhin 3,3kg und ist bis auf den langgestreckten hinteren Teil schon ausreichend steif. Das Plexiglas ist zwar nur 0,8mm dick, aber verhältnismässig schwer. Bei einer weniger langgestreckten Form (siehe oben 'Formgebung') wäre es nicht nötig gewesen.

Mehr ist zum Aufbau einer Verkleidung erst mal nicht zu sagen. Alles andere sind Phantasie, Formgefühl und eigene Versuche.