DE2248260A1 - Dynamischer wellenbrecher - Google Patents

Description

• Beschreibung der Erfindung "Dynamischer Wellenbrecher" l.Kurze, allgemeine Beschreibung, der Erfindung ad des Problems 9 das durch die Erfindung gelost werden soll.
• Meereswellen und -ströme verursachen häufig erhebliche bis katastrophale Schaden an naturlichen Küsten wie auch an Küstenbauwerken.
• Ein grosser Teil der Schäden erfolgt in Form von Erosion und Versandung. Die Erosion ist gekennzeichnet durch Entfernung von Material, einschliesslich Strandsand, während die Versandung die Zufuhr von Material an unerwunschten Stellen bezeichnet9 z.B. in Schiffahrtsrinnen. Schäden aus Erosion und Versandung sind auch bekannt als Schäden der Sandwanderung.
• 2.Bisherige Einrichtungen zum Schutze der Kasten vor Erosion und Versandung bestehen vornehmlich aus Beststehenden ("statischen") Formen von Wellenbrechern und Bauwerken wie Buhnen, Parallelwerken, Deichen und anderen Bodenbefestigungen Buhnen werden etwa normal zur Küste angelegt, vornehmlich aus Stein oder Eisenblechen. Einer ihrer wesentlichen Effekte ist, einen Strom9 wie den Küstenstrom, abzulenken. Sie beeinflussen vor allem die Richtung der horizontalen Komponente der Wasserteilchenbewegung, nicht die vertikale. Der erosive Sedimenttransport ist auf geh alten nur bis zum Augenblick, in dem sich ein neues Gleichgewicht zwischen Strom und Wassertiefe eingestellt hat. Wirtschaftliche Erwägungen setzen gew8hnlich enge Grenzen für dfe seewärtige Verlängerung der Buhnen.
• Parallelwerke reduzieren sehr effektiv die Wellenhöhe, sind aber begrenzt in ihrer Anwendung an Stellen, an denen sie nicht mit Strbmungen in Konflikt geraten. Unerwdnschte Nebenfolgen kennen sonst Versandung sein in lee des Bauwerkes und Auskolkung an seinen Randern.
• Deiche und andere Formen der Künstlichen Uferbefestigung haben keinen schutzenden Einfluss auf den ihnen vorgelagerten Strand.
• Ihre Hauptaufgabe ist der Schutz des eingedeichten Hinterlandes.
• Befestigung des Seebodens mit Geröllen, Matten oder Kunststoff-Rasen, sog. künstlichem Seegras, sichern den Untergrund bis zu einem gewissen Grade vor Erosion. Ihre grbsste Wirkung bezieht sich auf Schaden durch laminar strömendes Wasser im Gegensatz zu turbulentem Wasser in Brandungsgebieten. In Brandungsgebieten Können diese Befestigungen unterwaschen oder ausgewaschen werden, oder; wetn ihre Verankerung schwersten Ansprechen widersteht, können sie bei durchschnittlichen Bedingungen durch Versandung relativ schnell ihre Wirksamkeit verlieren.
• Schwimmende Festkorper, wie Boote, Pontons, R6hrensysteme, setzen der Wasserbewegung ebenfalls einen Widerstand entgegen und können, bei geeigneeen Dimensionen, als Wellendämpfer angesprochen werden.
• Um flächenhaft wirkungsvoll zu sein, müssen diese Körper wegen ihrer Starrheit erheblich grosse, der Wellenlänge entsprechende Abmessungen haben. Wirkungsvolle und wirtschaftliche System zum Küstenschutz sind nicht bekannt.
• 3.Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren grossflächiger Wellendampfung mittels des "Dynamischen Wellenbrechers". Der dynamische Wellenbrecher besteht aus kunstlichen Flüssen in und nahe der natürlichen Brandungszone. Im allgemeinen werden die Flosse am Meeresboden verankert, doch sie können im tiefen Wasser auch mittels Driftanker belassen werden.
• Der Zweck der Flosse ist, Wellenenergie nahe der Grenze Wasser/Luft zu absorbieren, die Wellenh6he kunstlich zu dämpfen und Wellenerzeugung durch Wind zu reduzieren. Dabei bleiben Strömungen9 besonders Gezeitenstrdme, Bodenströme und wellenerzeugte Strome unbeeinflusst in ihrer ursprünglichen Richtung. Die einzelnen Flbsse werden aus kûnstlichen Produkten (im wesentlichen Kunststoff oder Gummi) hergestellt, können leicht in Position gebracht werden und lassen sich, wenn erforderlich9 leicht ersetzen dank der neuartigen Verankerung.
• 4.Das neue Verfahren der Verhütung von Schäden durch Erosion und Versandung leitet sich einmal von der Beobachtung ab, dass erst eine Kombination von Wellen und Strömungen die wesentlichsten Schaden hervorruft; zum andern ist es eine Immitation des Effektes von Eis auf die Meeresoberfläche (Dämpfung der Wellen) mit der Folge, dass ein wesentlicher Teil der Wellenenergie nicht mehr verfügbar ist, Sediment von Meeresboden abzuheben und in die Zone wirkungsvoller Ströme einzuführen. Der dynamische Wellenbrecher reduziert die Vertikalkomponente der Wasserteilchenbewegung, ohne die Richtung der Horizontalkomponente zu beeinflussen. Die Starke des Küstenstromes (littoral Drift) und anderer Flachwasserströme, die von der Wellenhohe abhängen, wird auch reduziert.
• Der dynamische Wellenbrecher in Form künstlicher F18sse, die dem Naturmodell von Seeis (Muschels bis Eisschollen) nachgebildet sind, reagiert primär nur nahe der Wasser/Luft Grenze. Er vergrössert quasi die Viskosität des Wassers an der Oberfläche.
• 5.Detaillierte Beschreibung des dynamischne Wellenbrechers.
• Der dynamische Wellenbrecher besteht aus vielfacher Wiederholung der Grundeinheit. Die Grundeinheit besteht aus einem Floss (1), Halteseilen (2)', Kupplung (3> und Anker (4), siehe beigefügte Skizze.
• Die Flösse sind aus Xunststofr hergestellt, oder aus Kombinationen von Kunststoff und Metall9 Gummi oder anderen Materialien, die auch der Verstärkung, Verankerung und Gewichtskontrolle dienen.
• Die Kombination kann auch Luft einschliessen, wie z. B. in pneumatischen Systemen. Die Flösse konnen solide oder durchlöcherte bis kavernose Form haben, schammartig sein oder aus Lockergut bestehen, das durch einen netzartigen Mantel zusammengehalten wird, somit Formen des Eises vom Muscheis bis zur Scholle simulierend.
• Nach Installation soll die Dichte des Flosses nur etwas geringer sein als die des Meerwassers (etwa Dichte von Seeis, 0,9 glem3).
• Die Abmessungen der Flösse richten sich nach Wellenhohe und -periode und nach Handlichkeit. Bei Dicken zwischen 0,1 m und l,o m und Flächen von 1 m2 ois 5 m2 erreichen sie Gewichte von mehreren Tonnen.
• In einem Alternativfall können die Kunststoff-Flösse auf- und untergliedert werden in Streifen oder Stråhnen. Die Form dieser Streifen ist linsenförmig oder brettförmig mit einem Querschnitt von 3 cm2 bis 20 cm2 bei Langen von 1 m bis 2 m. Je nach Art des verwandten Kunststoffes kann dem Produkt mehr oder weniger Elastizität verliehen werden, die Bewegung der Streifen gegeneinander erlaubt an Verbindungsstellen. Bei Befestigung des einen Endes an der Kupplung - wahrend die andern Enden frei driften - nehmen die Flösse die dendritische Form von Seetangen an Diese Form kann vornehmlich in eisgefhrdeten Jahreszeiten und Gegenden zur Verfügung stehen Die Halteseile (2) bestehen aus Kunstfaser oder Kunstfaserkombinationen von einer Dichte geringer als Wasser Sie verbinden Floss und Anker, gewöhnlich über Kreuzgelenke oder Kupplungen, die freies Rotieren erlauben.
• Die Kupplungen (3) sind Unterwasserflösse mit positivem Auftrieb aus Kunststoff oder anderm Material. Sie vermindern den Zug an den Halteseilen nahe beim Floss durch gleichmässige Spannung am Unterwasserfloss. Die Kupplungen erleichtern das Aussetzens Einbringen oder Wechseln der Flösse während der Wartung und dienen als Anzeiger fAr die Anker.
• Die Anker (4) bestehen aus einer mehrere Meter langen Röhre aus Kunststoff oder Metall mit einem grossen Gewinde ("Schraubpfahl") oder Spreizblättern am Fussende und einer Vorrichtung zum Festmachen der Halteseile am Kopfende. Die Anker bleiben nach dem Setzen im Boden. Die Form der Anker setzt dem unbeabsichtigten Auftreiben unüberwindliche Schwierigkeiten entgegen.
• 6.Wirkungsweise des dynamischen Wellenbrechers.
• Im Einsatz des dynamischen Wellenbrechers wird Wellenenergie gebraucht, um die Flosse zu heben Dabei verrichtet nicht nur die Welle als Einheit Arbeit, sondern die Welle wird aufgegliedert in kleinere Elemente, und die Bewegung der Wasserteilchen leistet Arbeit an Teilen der Flösse. Die hierbei aufgewandte Energie ist nicht mehr verfügbar, Sediment teilchen vom Boden zu losen.
• strömungen9 dagegen, fliessen frei zwischen den Halteseilen ohne Abienkung oder wesentliche Verengung des Querschnitts, d. h. ohne durch der dynamischen Wellenbrecher beschleunigt zu werden. Die Sandwanderung wird reduziert, voraussagbar und regelbar.
• 7.Patentansprüche.
• 1. Gegenstand der Erfindung ist der "dynamische Wellenbrecher", dadurch gekennzeichnet dass eine grossflächige Anordnung von Flüssen in und/oder nahe der Brandungszone vor der zu schützenden Kiste verankert wird.

Claims (1)

1. 2.Gegenstand der Erfindung ist der "dynamische Wellenbrecher" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüsse aus Kunststoff, Gummi oder Kombinationen von Baumaterialien mit einer mittleren Dichte von etwa 0,9 g/cm3 bestehen, 3.Gegenstand der Erfindung ist der "dynamische Wellenbrecher' nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flosse aus

   Lockergut bestehen, das durch einen netzartigen Mantel zusammengehalten wird.

   4.Gegenstand der Erfindung ist der "dynamische Wellenbrecher" nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flösse aus Streifen bestehen, die einseitig befestigt und mit dem andern Ende frei beweglich sind.

   5.Gegenstand der Erfindung ist der "dynamische Wellenbrecher" nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verankerung der Flüsse besondere Anker in den Boden eingelassen werden, die ungewolltes Auftreiben verhindern, wie Schraubpfähle, 6.Gegenstand der Erfindung ist der "dynamische Wellenbrecher" nach Anspruch 1 bis 5, , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Floss und Anker aus Halteseilen oder Ketten von Natur-oder Kunstfasern besteht 7.Gegenstand der Erfindung ist der "dynamische Wellenbrecher" nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Floss und Anker über eine Kupplung erfolgen kann, die aus einem Auftriebskörper besteht.

   L e e r s e i t e