DE102016007623A1

DE102016007623A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen stehenden Welle mit Hilfe eines variablen Einbaus in einem fließenden Gewässer

Info

Publication number: DE102016007623A1
Application number: DE102016007623.2A
Authority: DE
Inventors: Robert Meier-Staude; Wolfrik Fischer; Philipp Altenhöfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2017-01-26

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen stehenden Welle in einem Fließgewässer mit Hilfe eines variablen Einbaus zum Surfen, gekennzeichnet durch eine keilförmige Vorrichtung als Einbau, der am Boden des Fließgewässers in Fließrichtung verankerbar ist und in seinen Abmessungen so an die Strömungsparameter des Fließwassers angepaßt ist, daß durch das auf die keilförmige Vorrichtung als Einbau auflaufende Fließwasser die stehende Welle ausgebildet wird, indem eine schießende oder strömende Wasserschicht durch den Einbau in Form eines keilförmigen, stabilen Körpers mit wenigstens einer auf seiner Oberfläche befestigten elastischen umlenkenden Lamelle, so daß ein vertikaler dynamischer Wasserdruck in der stehenden Welle erzeugt wird, auf dem der Surfer abgleiten kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur nahezu verlustfreien Erzeugung einer stehenden Welle in einer schießenden oder strömenden Wasserschicht eines fließenden Gewässers zu Surfzwecken mit Hilfe eines am Boden des fließenden Gewässers verankerten Wellenerzeugungskörpers.
Das Surfen in fließenden Gewässern ist heutzutage ein beliebter Freizeitsport für alle Altersgruppen, den insbesondere Jugendliche betreiben. Dabei bewegt sich der Surfer auf einer schießenden oder strömenden Wasserschicht des Gewässers, beispielsweise eines Wildbaches, und versucht, mit seinem Board auf einer Wasserwelle zu reiten, die mehr oder weniger stationär in dem Gewässer durch beispielsweise dessen Bodenstruktur erzeugt wird, wobei sich das Verfahren die Erscheinung zunutze macht, daß die Wasserschicht aufgrund der am Boden des Fließgewässers befindlichen Strukturen so umlenkt wird, daß ein vertikaler dynamischer Wasserdruck erzeugt wird, auf dem der Surfer abgleiten kann.
Aus dem DE 103 80 812 B4 ist bekannt, in einem Fließgewässer ein annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnetes Querbauwerk zu verwenden, mit dem das Wasser gestaut und der Abfluß von einer strömenden in eine schießende Fließbewegung übergeführt wird, und zwar mit Hilfe einer Leitrampe, auf der das stromabwärts gegen einen Wellenerzeugungskörper schießt, der in einem Winkel von 30° bis 55° zur Fließrichtung schräggestellt ist, nachdem er einen wannenförmigen Übergangsbereich durchquert hat.
Hierbei gibt der Wellenerzeugungskörper durch Verändern seiner Gestalt die Form der Welle vor und hat nahezu die gleiche Höhe wie die Welle selbst, eine Umkehr der Fließrichtung der Welle wird nicht ermöglicht.
Eine andere aus der DE 10 2004 016 750 A1 bekannte Vorrichtung zur Erzeugung einer stehenden Welle in einem Fließgewässer ist eine Schwelle oder ein Wehr, das in das sich bewegende Gewässer eingesetzt werden kann, um dieses aufzustauen, wobei eine Folie zur Abdeckung des Profils der Stauelemente dient. Somit betrifft diese bekannte Vorrichtung nur ein flexibles Wehr, das theoretisch einfach im Flußlauf zu montieren ist. Dabei wird angestrebt, die erforderliche Wasserdruckhöhe in einem Flußlauf/Fließgewässer zu erzeugen und nicht etwa die Erzeugung der Welle selbst.
Somit ist davon auszugehen, daß eine Vorrichtung zur Erzeugung einer künstlichen, stehenden Welle in einem Fließgewässer zum Surfen, mit Hilfe eines Einbaus, bereits bekannt ist.
Die bekannten Vorrichtungen sind aber nicht in der Lage, in einem Fließgewässer eine Wasserschicht entgegen der Strömungsrichtung des Gewässers umzulenken, wobei diese Wasserschicht auf einem mitdrehenden Wasserwirbel aufliegt, der die Funktion eines verlustfreien oder nahezu verlustfreien Kissens übernimmt und somit eine stehende Welle bildet.
Hieraus ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die darin bestehen soll, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu schaffen, die den obigen Nachteil beseitigen und im übrigen eine nur minimale Wassermenge und eine nur minimale Stufenhöhe für die Erzeugung der stehenden Welle benötigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Vorrichtung zur Erzeugung einer künstlichen, stehenden Welle in einem Fließgewässer zum Surfen mit Hilfe eines variablen Einbaus, der am Boden des Fließgewässers verankert ist und einen in Fließrichtung keilförmigen Körper vor, daß der keilförmige Körper als Unterbau ausgebildet ist, auf dem wenigstens eine elastische umlenkende Lamelle befestigt ist, die in Fließrichtung konkav nach oben gerichtet ist, so daß sie das auf die umlenkende Lamelle auflaufende Fließwasser ablenkt und in Fließrichtung nach dem keilförmigen Körper, hinter der umlenkenden Lamelle einen Wasserwirbel erzeugt, wobei der Unterbau mit der elastischen umlenkenden Lamelle in den Abmessungen so an die Strömungsparameter des Fließwassers angepaßt ist, daß ein vertikaler dynamischer Wasserdruck in der stehenden Welle erzeugt wird, auf dem der Surfer abgleiten kann.
Die als Lamelle bezeichnete Auflage auf dem Unterbau kann beispielsweise aus Polypropylen bestehen und auch mehrere nebeneinander liegende Segmente aufweisen, während der keilförmige Unterbau beispielsweise aus Holz, Kunststoff, Metall oder anderen festen Materialien bestehen kann, die sich auf dem Boden des Fließgewässers gut verankern lassen.
Darüber hinaus hat es sich bewährt, die keilförmige Vorrichtung, insbesondere aber den Unterbau dieser Vorrichtung durch hydraulische und/oder pneumatische Mittel höhen- und/oder seitenverstellbar zu machen, insbesondere an eine Pumpeneinrichtung anzuschließen, um die Festigkeit des Unterbaus und dessen keilförmige Neigung an die Strömungsparameter des Fließwassers, beispielsweise Wasserdruck und Fließgeschwindigkeit anpassen zu können. In diesem Zusammenhang ist auch eine mehr oder weniger automatische Steuerung der genannten Parameter möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht des Einbaus, bestehend aus Unterbau und Lamelle, und
2 eine schematische Querschnittsansicht der Wasserschicht des Fließgewässers mit dem Einbau am Fließgewässerboden, wobei die tabellenartigen Skalenwerte links unten den Wasserdruck erkennen lassen, auf dem der Surfer im Bereich der auf dem Unterbau aufliegenden Lamelle abgleiten kann.
Die in 1 gezeigte schematische Querschnittsansicht ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur nahezu verlustfreien Erzeugung einer stehenden Welle zum Surfen in einer schießenden oder fließenden Wasserströmung eines fließenden Gewässers mit Hilfe eines Einbaus 1, bestehend aus einem keilförmigen oder nahezu keilförmigen Körper 4 in Form eines festen Unterbaus mit einer elastischen umlenkenden Lamelle 3, der auf dem Boden 5 des in 2 gezeigten Fließgewässers 6 bei 7 befestigt ist.
Der keilförmige Körper 4 besteht aus einem festen Material, beispielsweise Holz oder Kunststoff, und ist auf seiner in Fließrichtung A ausgerichteten keilförmigen Oberfläche mit wenigstens einer umlenkenden Lamelle 3 versehen, die konkav gewölbt ist, und zwar derart, daß ihr unteres, vorderes Ende 8, das ebenfalls am Boden 5 des Fließgewässers 6 angeordnet ist, das in Richtung A strömende Wasser aufnimmt und über die konkave Oberfläche der umlenkenden Lamelle 3 zum vorderen, nach oben ragenden Ende 9 der Lamelle führt, wo sich eine stehende Welle bildet, indem das nach oben gelenkte Wasser eine Wasserwalze bildet, auf der ein Surfer abgleiten kann, d. h. sich entgegen der Fließrichtung A der Wasserschicht 2 bewegen kann, wobei die Bewegungsrichtung des Surfers quer zur Strömungsrichtung des Wassers verläuft.
Der Einbau 1, der wenigstens eine, in der Regel aber mehrere nebeneinander liegende, speziell geformte umlenkende Lamellen 3 mit besonderen mechanischen Eigenschaften aufweist, die dem Wasserdruck standhalten, aber durch einen speziell geformten Unterbau an die Strömungsbedingungen angepaßt werden können, ist durch die in 1 eingezeichneten Parameter R1, R2, H, HS, L_1, L_2, L_3, D und T gekennzeichnet, die wie folgt definiert sind:

R1: = Krümmungsradius der umlenkenden Lamelle
R2: = Krümmungsradius des Unterbaus
H: = Höhe der umlenkenden Lamelle bzw. vertikaler Abstand des oberen Lamellenendes vom Boden des Fließgewässers
HS: = Höhe des Berührungspunktes zwischen Oberfläche Lamelle und Unterbau
L_1: = axialer Abstand zwischen Lamellenanfang und Unterbau
L_2: = axialer Abstand zwischen Beginn Unterbau und Berührungspunkt
L_3: = Länge des Unterbaus
D: = Dicke der umlenkenden Lamelle
T: = Mittelpunktabstand des Krümmungsradius R2 vom Boden des Fließgewässers

Die umlenkende Lamelle 3 ist Bestandteil des Einbaus 1 und ruht auf dem am Boden des Fließgewässers befestigten Unterbau, auf dessen konkav nach oben in einem Krümmungsradius R2 gewölbter Oberfläche sie sicher befestigt ist, wobei die umlenkende Lamelle 3 mit ihrem oberen Ende 9 aufgrund ihrer konkaven Krümmung über die Oberfläche des Unterbaus hinausragt, so daß das obere Lamellenende auch vom Boden des Fließgewässers einen Abstand hat. Im einzelnen ergibt sich, wie aus 1 ersichtlich, daß zwischen dem Lamellenanfang am Boden des Fließgewässers und dem Beginn des Unterbaus am Boden des Fließgewässers ein axialer Abstand L1 vorhanden ist, während zwischen dem Beginn des Unterbaus 4 und dem Berührungspunkt der umlenkenden Lamelle auf der Oberfläche des Unterbaus ein axialer Abstand L2 gegeben ist.
Die Dicke D der umlenkenden Lamelle 3 hängt von dem Lamellenmaterial ab und liegt im allgemeinen zwischen 10 und 30 mm.
Wie erwähnt, kann die umlenkende Lamelle 3 aus einer, zwei oder beliebig vielen nebeneinander liegenden Segmenten zusammengesetzt sein und aus geeignetem elastischen Material bestehen, wobei sich vor allem Polypropylen bewährt hat. Die umlenkende Lamelle ist mit dem Unterbau fest verbunden, beispielsweise verschraubt. Der Unterbau kann variabel gestaltet werden, wird hier jedoch allgemein als keilförmig bezeichnet.
Die durch die wenigstens eine Lamelle 3 umgelenkte Wasserschicht 2 liegt, wie bei B und C in 2 angedeutet, auf einem mitdrehenden Wasserwirbel W, der die Funktion eines verlustfreien Kissens übernimmt.
Das Verfahren ist durch den nahezu verlustfreien Aufbau insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß eine minimale Wassermenge und eine minimale Stufenhöhe für die Erzeugung einer stehenden Welle benötigt werden, so daß die Einbausituation in das Flußbett sich kostengünstig gestaltet.
Die keilförmige Vorrichtung mit ihrem Unterbau könnte auch hydraulisch oder pneumatisch bezüglich ihrer Größe und ihres Innendruckes verändert und damit an sich ändernde Anforderungen und Umstände angepaßt werden, und zwar beispielsweise mit Hilfe einer angeschlossenen Pumpeneinrichtung. Eine solche Pumpeneinrichtung läßt sich auch in Abhängigkeit von den Strömungsparametern des Fließwassers, wie beispielsweise Wasserdruck und Fließgeschwindigkeit, steuern.
Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß immer eine optimale stehende Welle mit optimalem vertikalen dynamischen Wasserdruck zur Verfügung steht. Dieser vertikale dynamische Wasserdruck in der stehenden Welle ist in 2 mit y-Impuls AV bezeichnet und zahlenmäßig sowie optisch dargestellt. Er liegt vorteilhafterweise bei 2000 Pa im Bereich der stehenden Welle, auf der der Surfer (S) abgleitet. Wie ersichtlich, ist der versuchsweise gemessene vertikale dynamische Wasserdruck im tragfähigen Bereich der Wasserströmung am höchsten und sinkt dann mit dem ablaufenden Fließwasser rasch ab.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10380812 B4 [0003]
DE 102004016750 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung einer künstlichen, stehenden Welle in einem Fließgewässer zum Surfen, mit Hilfe eines variablen Einbaus, der am Boden des Fließgewässers verankerbar ist und einen in Fließrichtung keilförmigen Körper bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Körper (4) als Unterbau ausgebildet ist, auf dem wenigstens eine elastische umlenkenden Lamelle (3) befestigt ist, die in Fließrichtung konkav nach oben gerichtet ist, so daß sie das auf die Lamelle (3) auflaufende Fließwasser (6) ablenkt und in Fließrichtung nach dem keilförmigen Körper (4) hinter der Lamelle (3) einen Wasserwirbel (W) erzeugt, auf dem die stehende Welle liegt, wobei der Unterbau mit der elastischen Lamelle (3) in den Abmessungen so an die Strömungsparameter des Fließwassers (6) angepaßt ist, daß ein vertikaler dynamischer Wasserdruck in der stehenden Welle erzeugt wird, auf dem der Surfer abgleiten kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische umlenkende Lamelle (3) aus mehreren nebeneinander liegenden Segmenten besteht, und der keilförmige Körper (4) des stabilen Unterbaus eine nach oben gewölbte, konvexe Oberfläche aufweist, auf der die konkav gewölbte umlenkende Lamelle (3) befestigt ist, wobei das obere Lamellenende (9) von der Oberfläche des Unterbaus (4) einen veritkalen Abstand (H) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L_3) des Unterbaus in Fließrichtung größer ist als die Länge der umlenkenden Lamelle (3) zwischen ihrem hinteren Ende (8) und ihrem in Fließrichtung vorderen Ende (9).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Körper (4) des Unterbaus aus festen Materialien oder einem oder mehreren Kunststoffmaterialien oder aus einer Kombination derselben besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Körper (4) des Unterbaus pneumatisch und/oder hydraulisch mit einer angeschlossenen Pumpeinrichtung in seiner Form und Festigkeit veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung durch eine Regelvorrichtung in Abhängigkeit von den Strömungsparametern des Fließwassers, wie beispielsweise Wasserdruck, Fließgeschwindigkeit, steuerbar ist.
Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen, stehenden Welle in einem Fließgewässer zum Surfen mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der stehenden Welle in dem Fließgewässer das Fließwasser in Strömungsrichtung auf einen am Boden des Fließwassers angebrachten Unterbau in Form eines Einbaus in Form eines in Fließrichtung keilförmigen Körpers mit einer auf dessen Oberfläche angebrachten, konkav nach oben gebogenen umlenkenden Lamelle geleitet wird, die einen Wasserwirbel erzeugt, der in Gegenfließrichtung zur Bildung einer Wasserwalze als stehende Welle umlenkt wird, wobei in der stehenden Welle ein vertikaler dynamischer Wasserdruck erzeugt wird, auf dem der Surfer abgleiten kann, wobei der vertikale dynamische Wasserdruck y-Impuls AV vorteilhafterweise über 2000 Pa beträgt.