DE2201567A1

DE2201567A1 - Vorrichtung zur Daempfung von Wasserwellen und zur Steuerung und Verwendung von durch Wellen angeregte Wasserbewegungen

Info

Publication number: DE2201567A1
Application number: DE19722201567
Authority: DE
Inventors: Hammond Douglas Lynne
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-01-13
Publication date: 1972-08-24
Also published as: ZA717868B; GB1381295A; AU3748071A; CA955500A; ES398625A1; IL38324A; IL38324A0; IT948395B; AR195543A1; NL7200856A; DD96286A5; FR2131312A5; ES426345A1; GB1381296A; TR17531A; BR7108179D0; OA03936A; AU464626B2; BE777431A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22 /,, 983921/22,

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Wurι ich Lung zur Udiii/jfuny unn Uasytjrun i-l^n und zur SLouorun'] und l/onionciiing ν/απ -"lurch Wollen u

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Abuasserabfällo verschmutzt sind, und das Erzeugen elektrischer oder hydraulischer Leistung.

Uie ausgiebig darn Stand der Technik zu entnehmen ist, wurde eine groOe Vielfalt von UesJlenbrechervorrichtungen und ähnlichen Vorrichtungon vorgeschlagen, urn die Höhe von Wellen im Ozean und anderen Uasserkörpern zu dämpfen, um einen verhältnismäßig ruhigen Bereich zu schaffen zum Schütze der Strände und entlang der Küste angebrachter Einrichtungen! kleiner Schiffshäfen, Schiffsankerplätze, Hafen- und Flußeinfahrten und Kanäle und außerhalb der Küste angebrachter Ausbaggereinrichtungen, Grubeneinrichtungen und til- und Gasbohrungs- und Herstellungsarbeitsvorgängen und Einrichtungen. Die durch große Wellen ausgeübten Kräfte künnen ungeheuerlich sein, und oft können sie eine ausreichende Grüße aufweisen, um diese Schutzvorrichtungen schwer zu beschädigen und sogar zu zerstören, und es wurden von vielen namhaften Autoritäten eine große Zahl von Untersuchungen zu einem besseren Verständnis einer Zusammensetzung einer Uelle und darauf gerichtet, wie ihre Kräfte gesteuert uerden können. Aufgrund dieser Untersuchungen wurde bekannt, daß die meisten Ua3seruellen durch vom Uind induzierte Veränderungen entstehen, die der Oberfläche dieses äußerst plastischen, jedoch im wesentlichen stationären Fluids aufgezwungen werden, und durch diasa durch den Uind hervorgerufene Wirkung wird ein Uollenzug erzeugt, der in der windrichtung läuft. Unter der Überfläche führt der Uaaserknrpor selbst jedoch einfach örtLich oino allgemein kreisbahnförmigo Bewegung aus, die um eine verhältnismäßig stationäre Bezugsachse als Mittelpunkt erfolgt. Vernachlässigt man das mögliche Vorhandensein von Strömungen, die nicht auf diesem Phänomen beruhen, ao findet durch tiefe Uaaaeruellen inagesamt kein Fluidtransport statt, oder 03 ist hierzu kein Fluidtransport erforderlich.

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Demgemäß haben Anstrengungen auf diesem Gebiet von den ersten l/ersuchen, diese Kräfte durch Ualle aus Schotter oder anderem festen Naterinl zu bekämpfen, die auf dem Cleeresgrund ruhen und über die Uassoroberflache hinausragen, zu komplizierten Einrichtungen mit komplizierten, zugeordneten, sich bewegenden Teilen geführt, die auf die Uellengrüßen und Uellenf urrnen einstellbar sind. Obgleich die Literatur voll υηη Beispielen für diese V/ersuche ist, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, so haben sich nur uenige als ausreichend erfolgreich erwiesen, um ihre Anwendung zu garantieren, und soueit bekannt ist, hat sich keine dieser Einrichtungen als aus jeder Sicht, einschließlich der Festigkeit, der Erstellungskosten, der Aufrechterhaltung und der vielseitigen l/eruandbarkeit als vollständig zufriedenstellend erwiesen.

Ein anderes hiermit zusammenhängendes Problem ist das der Verschmutzung von Uassorkurpern durch Verunreinigungen, die van verschiedenen Quellen an das 'Jasser abgegeben werden, wie etwa ein AbwasserabfIuC, das heiße AbfalJ.wasser und andere Flüssigkeiten von Anlagen, die Dampf- oder Atomenergie erzeugen, Benzinraffinerien, chemische Anlagen usw., Rohöl von außerhalb der Küste angeordneten Ülbohrtürmen und Öltankern und Hüll, der von der sich ständig erhöhenden Schiffsflotte und von Vergnünungsfahrzeugen weggeworfen wird. Diese äuGorst unerwünschten Gegebenheiten haben in der ganzen uJelt, insbesondere in dicht besiedelten Gebinten in der Mühe von Stränden, Häfen und anderen an das fleer grenzenden und an andere uJasserkorper grenzenden Gegenden, in denen Verunreinigungen auftreten und in denen sich diese Verunreinigungen aufgrund der natürlichen Uellentätigkeit und der gegen diese Gegenden hinfliefiendan Strömungen ansammeln und bleiben, zu ernsten Befürchtungen geführt. Da es unwahrscheinlich ist, diese Praktiken vollständig zu unterbinden, so wurden und werden groBo Anstrengungen darauf verwandt, neue Verfahren und Vorrichtungen zu entwickeln, um die schwimmenden Verunreinigungen Z!jsariim3n zu halten und zu sammeln und um die anderen zu

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dispergieren. Bis jetzt arbeitet jedoch keines der bekannten Systeme oder l/erfahren vollständig zufriedenstellend.

Ein anderes Problem, das mit den Wellen und Strömungen in Uasserkörpern zusammenhängt ist das einer unerwünschten Erosion und einer entlang der Küste erfolgenden Bewegung von Sandbänken (Küstenbewegung), besonders jährend der stürmischen Uintermonate. Dieses Problem führt nicht nur zu der Entleerung oder dem Verlust von natürlichen Stränden, sondern trägt auch in starkem Maße zu der Ausbildung von Sand- oder anderen Bodenablagerungen in Kanälen, entlang den Landungsstegen und dergleichen bei.

Ein udteres Problem, das mit den Wellen und Strömungen in Uasserkörpern zusammenhängt, besteht in der unerwünschten Ausbildung von Sand- oder anderen Bodenablagerungen in Kanälen, Häfen und entlang Landungsstegen, wodurch der Zutritt zu diesen Gebieten verhindert wird. Der traditionelle Weg, um dieses Problem zu lösen, besteht darin, daß das im Uege liegende Material periodisch ausgebaggert wird, was einen kostenzehrenden und zeitraubenden Arbeitsvorgang bedeutet, was dennoch notwendig ist, wenn die Schiffahrt aufrechterhalten werden soll. Dieses Problem wird insbesondere dann schwierig und umfangreich bzw. teuer, wenn eine Ausbaggerung praktisch dauernd wegen konstanter, nachteiliger Strömungen durchgeführt werden muß, die eine Wanderung von Bodenmaterial bewirken.

Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Reihe von gebogenen, flügelähnlichen Anordnungen, die in den Ueg von anlaufenden Wellen gestellt werden, um ihre Höhe, ihre Geschwindigkeit und ihre Wellenlänge zu verringern und um die durch die Welle bewirkten Wasserbewegungen aus ihrer natürlichen Bahn herauszubringen, um Wasserströmungen und andere nützliche hydrodynamische Effekte zu erzeugen, wie etwa ein künstliches Abflachen, eine Teilimpulslöechung durch Phasenumkehr, eine Aufteilung des Hassentransporte, Wellen-

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reflektionen und Kombinationen hieraus. Diasa Anordnungen umfassan mahrare faste, gebogene Flügel, die im Abstand voneinander derart angebracht sind, daß sie etwa einem Gitter bzw. einem Rost gleichen, und sia sind antuader horizontal unter der mittleren Uasserlinia oder unter einem Winkel nach aufwärts geneigt angeordnet, uobei der obere Teil über die Wasseroberfläche hinausragt.

In der ersten oder unter der Wasseroberfläche liegenden Stellung uird durch die kombinierten hydrodynamischen Wirkungen dieser mit Flügeln ausgestatteten Anordnung eine beträchtliche Verringerung dar Höhe, der Geschwindigkeit und der Wellenlänge der ankommenden Uellen erreicht, die über diese Anordnung laufen und dia durch die Welle angeregten Wasserbeuegungen werden aus ihrer natürlichen Kreisbahn in eine verhältnismäßig gerade Strömung umgelenkt, deren Richtung durch die Krümmung der Flügel und die Lage bestimmt uird, in der diese Strömung aus der Anordnung austritt, Durch die zueite oder an der Oberfläche liegende Stellung dar gebogenen Flügel uird nine dynamisch aktivu Sperre für die anlaufenden Wellen erzeugt und es uird ein im uosontlichan völlig ruhiges Wasser auf dar uincJabgeuandtan Seite erhalten, während die Bauegung des Wassers unter der Oberfläche in eine Strömung dorsalben allgemeinen Art umgelenkt wird, wie bei dar vollständig untergetauchten Anordnung,

Die fjobogenen Flügel können auf verschiedüne Art&n angeordnet werden, um verschiedene Abstufungen der Wellendämpfung, dar Richtung und der Größe der Strömung und der abschließenden Funktion oder des Zwecks zu erreichen, für die die Anordnung verwandt uird. Zum Beispiel kann eine einzige Anordnung von goeignet geboganan Flügeln, das heißt aina Vielzahl von Flügeln, die entsprechend ainam Gitter angeordnet sind, sowohl als ein Wellenbrecher als auch ain Umlenker für die durch die Uelle erzeugten Uaseerbewegungan verwandt werden, und mit Hilfe einer doppalten Anordnung kann sehr erfolgreich aus den insgesamt

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vorhandenen Kräften eine starke Strömung erzeugt werden. Die durch die erfindungsgomäOen Anordnungen erzeugten Strömungen oder Ströme können für viele Zwecke verwandt werden, wie etwa das Verteilen von mit chemischen, Heiz-, Abwässer- usw. Abfällen verunreinigten Uassermengen, dia Versetzung von Boden-r material, um Schiffahrtsrinnen zu öffnen und aufrechtzuerhalten und um Auffüllsand für einen Strand von Ort zu Ort zu befördern, und wie etwa sogar die Erzeugung von elektrischer oder hydraulischer Energie. Zusätzlich zu ihrer Uallenbrecherfunktion können die an der Oberfläche angeordneten, gamäC der Erfindung ausgebildeten Anordnungen gleichfall:; als eine dynamische Sperre gegen die Ausbreitung von schwimmenden Verunreinigungen, wie etwa 01, feste Abfälle usw., verwandt werden und bei einer Ausführungsform einer solchen Sperre oder Barrierenanordnung wird gleichfalls wellenenergie dazu verwandt, die eingefangenen Verunreinigungen zu einem Sammelpunkt zu pumpen.

Die GröQe der gemäü der Erfindung ausgebildeten Anordnungen kann entsprechend den besonderen Notwendigkoi tfin verändert uerden. Ea wurde festgestellt, daß die Länge der Durchschnittswelle, die am häufigsten auftritt, eine äuCerst zufriedenstellende Richtlinie für die Größe der Anordnung ist. Zum Beispiel würde für die Verwendung bei "Musterwellen¹¹ von 60 m eine Anordnung mit einer Breite von 15 tu, einer Hoho von 3 m und oiner Länge parallel zu den anlaufenden Uullen von irgendeiner beliebigen gowünschton Abmessung sehr wirksam sein.

Die Erfindung umPaQt nicht nur einzelne Anordnuncjon odar Einheiten, sondern auch die Verwendung von mehreren Einheiten, die mit ihren Enden miteinander verbunden sind, um eine auacjotJehritö und durchgehende Anordnung von jeder gewünschten Länge herzustellen, um die gewünschten Wirkungen zu erreichen. Dio erfindungsgemäOen Anordnungen können von Pfeilern gehalten worden, die in den Grund des Uasaerkörpers eingetrieben uerden, oder von aufgebockten Stegen oder von Schuimmtanks oder anderen

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geeigneten Schuimmeinrichtungen in Verbindung mit bekannten Verankerungen.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsfcrmen erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Grundausführung der gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung mit einer einzigen Reihe von gebogenen Flügeln_f die durch mehrere querverlaufende Verstrebungen fast im Abstand voneinander angeordnet sind}

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei die Anordnung in einer Stellung unter der Wasseroberfläche angeordnet i3t| um die Höhe und die Intensität der anlaufenden Uellen zu verringern und um eine gemäßigte und verhältnismäßig flache, von der Küste ueggerichtete, Strömung zu erzeugen;

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht uie in Fig. 2, bei der die in Fig. 1 gezeigte Anordnung jedoch als ein Wellenbrecher an der Oberfläche angeordnet ist, um die einlaufenden Uellen erheblich zu dämpfen und um eine Strömung zu erzeugen, die diesen Uellen entgegen fließt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der mit gebogenen Flügeln ausgestatteten, in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung, bei der der letzte Flügel nach vorwärts unter den anderen Flügeln durchgeführt ist, um das zwischen den Flügeln ausfließende Wasser zu einem nach vorwärts gewandten Auslaß zu leiten;

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 2, in der die in Fig. 4 gezeigte Anordnung unter der Wasseroberfläche angeordnet ist;

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Fig. *6 eine ähnliche Ansicht uie in Fig. 3, in der die in

Fig. 4 gezeigte Anordnung in einer Oberflächeneinbaustellung angeordnet ist}

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer leicht abgewandelten Ausführungsform der in Fig. 4 gezeigten Anordnung, wobei diese vAusführungsform für eine Verwendung unter der Wasseroberfläche ausgestaltet ist und wobei der Uasserauslaßteil dieser Anordnung langgestreckt und gebogen ausgebildet ist, so daß die Rückströmung nach abwärts gerichtet ist;

Fig. θ eine Ansicht wie die Fig. 5, in der die Installation

der in Fig. 7 gezeigten Anordnung unter der Wasseroberfläche dargestellt ist;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsfortn der in Fig. 7 gezeigten Anordnung, wobei diese Ausführungsform gleichfalls für eine Verwendung unter der Wasseroberfläche^ausgestaltet ist, jedoch in der entgegengesetzten Richtung zu der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung, ausgerichtet ist;

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 9 gezeigten Anordnung, die in einer Stellung unter der Wasseroberfläche angeordnet ist;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer anderen abgewandelten Ausführungsform der in Fig. 4 gezeigten Anordnung, wobei bei dieser Ausführungsform der AuslaQteil gebogen ist, so daß'eine nach aufwärts gerichtete Rückatrömung erzeugt wird, wenn die Vorrichtung in ihrer Oberflächenstellung angeordnet wird;

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 11 gezeigten Anordnung, die in ihrer Oberflächenstellung angeordnet ist;

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Fig· 13 eine parepektiuisohe Ansicht einer anderen Anordnung, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung auegestaltet let, uobei diese Anordnung für eine Verwendung an der Oberfläche ausgestaltet ist, um verschüttetes Ql einzufangen und zu sammeln und um es in einen Aufnahmebehälter, wie etua ein Schiff oder einen Kahn, zu pumpen;

Fig· 14 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 13 gezeigten Anordnung, die in einer Qberflächenstellung angeordnet ist}

Fig· 15 eine schematische Draufsicht, in der eine Reihe der in Fig· 13 gezeigten Anordnungen gezeigt ist, die miteinander und mit einem Aufnahmekahn zum Sammeln von verschüttetem öl verbunden sind;

Fig· 16 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, uobei bei dieser Anordnung eine doppelte Reihe von gebogenen Flügeln angeordnet ist, um eine verhältnismäßig starke Rückstreuung zu erzeugen}

Fig· 17 eine Seitenansicht, in der schematisch die in Fig· 16 gezeigte Anordnung in einer unter der Wasseroberfläche eingebauten Stellung dargestellt ist)

Fig· 18 ein· perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der in Fig· 16 gezeigten Anordnung, bei der der Auslaßteil mit mehreren Auslaßöffnungen versehen ist, in denen durch Flügelschrauben angetriebene Energiegenerataren angeordnet sind;

Fig· 19 eine schematische Seitenansicht der in Fig· 1Θ gezeigten Anordnung, die in einer unter der wasseroberfläche liegenden Stellung angeordnet ist)

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Fig· 20 eine perspektivische Ansicht einer weiteren gemäß der Erfindung ausgebildeten Ausführungsform mit einer doppelten Reihe von Flügeln_f wobei diese Ausführungsform so ausgebildet ist, daß zwei entgegengesetzt zueinander gerichtete Strömungen erzeugt werden;

Fig. 21 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 20 gezeig-ten Anordnung, die in einer unter der Wasseroberfläche liegenden Stellung angeordnet ist;

Fig. 22 eine schematische Darstellung eines senkrechten Schnittes durch einen Uasserkörper mit Wellen, uobei in verschiedenen Tiefen die Rüster bzu. Formen der durch die Uellen induzierten Kreisbewegungen des Wassers dargestellt sind;

Fig. 23 eine echematische Darstellung*, in der die Beziehung zwischen den Quadranten dar .Wellenphase und den entsprechendenBewegungsvektoren des Uassers dargestellt ist?

Fig. 24 eine schematische Darstellung einer einfachen, periodischen tiefen Uaeeerwelle, in der ihre Hauptmerkmale einschlieOlich des relativen Phasenquadranten der Welle und der Beziehung des Phasenquadrantens zu ihrer Höhe dargestellt ist;

Fig. 25 eine schematische Darstellung einer einzigen Reihe von gebogenen Flügeln in einer Stellung unter der Wasseroberfläche, wobei durch l/ektorpfeilo ihre Eignung für eine doppeltgerichtete Wasserbeuegung angezeigt ist)

Fig. 26 sine Ansicht entsprechend der Fig. 25, in dor jedoch einseitig gebogene Flügel mit einor Hichtuirkung in oina einzige Richtung dargestellt sind;

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Fig. 27 eine Ansicht entsprechend der Fig. 26., in der nach aufwärts gerichtete, einseitig gebogene Flügel mit Eigenschaften zum Leiten in eine einzige Richtung dargestellt sind;

Fig. 28 eine schematische Draufsicht auf verschiedene Anordnungen von Vorrichtungen mit gebogenen Flügeln für verschiedene Zwecke;

Fig. 29 eine Ansicht entsprechend der Fig. 4 in ainern verkleinerten Maßstab, in der eine Anordnung dargestallt ist, die sehr ähnlich der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ist, die jedoch eine biagsamB Boden- oder Führungsplatte besitzt;

Fig. 30/ eine Ansicht ähnlich der Fig. 29, in der eine abgewandelte Ausführungsform des Aufhängungssystems für die biegsame Führungsplatte dargestellt ist; und

Fig. 31 eine schematische Seitenansicht einer Anordnung ähnlich der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Anordnung, wobei diese Anordnung in einer Stellung unter der wasseroberfläche angeordnet ist, und wobei anhand dieser Anordnung das Prinzip das nicht gleichförmigen Abstandes und der Bemessung der Flügel erläutert wird.

In den Fig. 1 bis 3 Z3t eine Grundausbildung einer Anordnung mit gebogenen Flügeln gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Flügel 32 in einer einzigen Reihe angeordnet sind und durch mehrere Verstrebungen 34 fest im Abstand parallel zueinander gehalten werden. Die Flügel 32 sind in Querrichtung gebogen, so daß ihr Führungskantenteil 32a allgemein aufwärts und gegen die anlaufenden Wellen 36 hin gerichtet 13t, wenn die Anordnung geeignet in einer Stellung unter der Wasseroberfläche (Fig. 2) in der Laufbahn der LJeIlBn angeordnet ist, d. h. so angeordnet ist, daß die Längsabmessung

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der Flügel allgemein senkrecht zu der Laufbahn der Wellen gerichtet ist, und wenn die Anordnung sich in dieser Stellung befindet, sind die hinteren bzw. nachlaufenden Kantenteile 32b der Flügel nach abuärts und gegen die Wellen hin gerichtet· Durch diese Krümmung und die Stellung der Flügel uird das Einfangen von Uasser, das durch die anlaufende Welle 36, die über die Anordnung 30 hinuegläuft, auf einer Bahn 38 (die durch die Pfeile angezeigt ist) in Bewegung versetzt worden ist, und das nachfolgende Austragen dieses Wassers als eine Rückströmung oder eine von der Küste weggerichtete Strömung 40 erleichtert·

Wenn sich die mit den gebogenen Flügeln ausgestattete Anordnung 30 in der in Fig. 2 angezeigten Stellung unter der Wasseroberfläche befindet, die vorzugsweise um annähernd das 1 i/2-fache der Höhe der anlaufenden Welle unter der mittleren Wasserlinie liegt, so wird durch das Hinweglaufen der einlaufenden Wellen über die Anordnung hinweg eine gemäßigte und verhältnismäßig flache Strömung 42 entgegen der Laufrichtung der Wellen erzeugt, und diese Gegenströmung 42 vereinigt sich mit der Hauptströmung 40, so daß insgesamt eine Verringerung der Geschwindigkeit der Wellen bewirkt wird. Wenn sich die Anordnung 30 in dieser Stellung befindet, dämpft sie gleichfalls die Höhe der anlaufenden Wellen, die über sie hinweglaufen um einen Faktor von annähernd 2 1/2, d. h. die Höhe der gedämpften Wellen beträgt

2 annähernd das τρ-fache der ungestörten,anlaufenden Wellen, oder in anderen Worten eine anlaufende Welle von 1,5 m Höhe wird zu einer gedämpften Welle von 0,60 m Höhe verringert.

Wenn sich diese mit den gebogenen Flügeln ausgestattete Anordnung 30 in ihrer in Fig. 3 dargestellten Oberflächenstellung befindet, d. h. wenn sie in einem Winkel so angeordnet ist, daß ihr hinterer Teil über und ihr vorderer Teil unter der mittleren Wasserlinie liegt, so eignet sich diese Anordnung in bemerkenswerter Weise für eine Dämpfung der einlaufenden Wellen, so daß ein Windschatten mit nur geringer Wellenaktivität erzeugt wird. In dieser Stellung wird durch die Anordnung 30 auch eine Gegenströmung 46 erzeugt, die sich mit der Strömung 48 von den

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Flügeln 32 vereinigt, und diese beiden Strömungen bilden zusammen eine gemäßigte Rückstreuung oder eine won der Küste weggerichtete Strömung 50, die den Uellen entgegen und gegen die Wasseroberfläche hin strömt.

Die mit den gebogenen Flügeln versehene Anordnung 30 kann in ihrer Stellung unter der Wasseroberfläche (Fig. 2) durch irgendwelche herkömmlichen Halterungssysteme befestigt werden, wie sie für van der Küste entferntliegende Anordnungen verwandt werden, wofür nicht nur das dargestellte, mit Hilfe von strammgespannten Seilen gehaltene Schwimmverankerungasystem mit Schwimmtanks und atrammgaspannten Verankerungsseilen 54 geeignet ist, sondern auch feststehende Rammpfähle, aufgebockte Stege, balkenförmige Schwimmsäule mit entsprechenden kettenförmigen Verankerungen und dergleichen. Für Einrichtungen an der Oberfläche (Fig. 3), sind feststehende Rammpfähle 56, Schuimmpfeiler oder andere stegförmige Halterungen sehr geeignet.

Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte, mit gebogenen Flügeln ausgestattete Anordnung 60 umfaßt eine einzige Reihe von gebogenen Flügeln 62, die ebenso wie die Flügel 32 der Anordnung 30 geformt sind, wobei sich jedoch der hintere Flügel 64 unter den Flügeln 62 her nach vorwärts erstreckt, so daß eine feste untere Platte 64a gebildet wird. Di· Flügel 62, 64 sind gleichfalls fast im Abstand voneinander und parallel zueinander an mehreren Vereteifungeeireben 66 befestigt, und diese Streben wirken mit der Bodenplatte 64a derart zusammen, daß ein Durchgang 68 gebildet wird, um die Wasserströmung von den Flügeln gegen das vordere Ende der Anordnung hin zu leiten«

Wenn die mit den gebogenen Flügeln versehene Anordnung 60 in einer Stellung unter der Wasseroberfläche (Fig. 5) angeordnet ist, so wirkt sie ale ein ausgezeichneter Wellenbrecher, der die anlaufnnden Wellen um einen Faktor 4 1/2 bis 5 dämpft. Die Wellen auf der Windschattenseite dar Anordnung 60 sind hei dieser unter der Wasseroberflächß angeordnoton Lage sehr glatt und

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regelmäOig_f ohne beträchtliche Harmonische· Eine schuache Sekündärströmung 70 wird erzeugt, wenn die anlaufenden Uellen über die unter der Uasseroberfläche angeordnete Anordnung 60 hinweglaufen, und diese Strömung vereinigt sich schließlich mit der Hauptrückströmung oder der von der Küste ueggerichte- * ten Strömung 72, die den Uellen entgegen und aufwärts gegen die Wasseroberfläche hin fließt·

Uenn die mit den gebogenen Flügeln versehene Anordnung 60 in eines Oberflächenstellung (Fig· 6) angeordnet uird, so bildet sie soLJohl eine physikalische Barriere bzw. Sperre für die anlaufenden Uellen als auch eine starke Rückströmung 74, Diese Rückströmung wirkt als eine dynamische Barriere für schwimmende Verunreinigungen und gleichfalls als eine Einrichtung! um schwimmende Verunreinigungen, wie etua verschüttetes Öl, gegen eine entfernt angeordnete Sammelvorrichtung hin zu "schwemmen".

Die mit den gebogenen Flügeln versehene Anordnung 60 kann in ihren beiden Funktionsstellungen in derselben Uaise befestigt werden uie die Anordnung 30«

Die in den Fig. 7 und θ dargestellte, mit gebogenen Flügeln versehene Anordnung 80 ist der in den Fig. 4 bis fi dargestellten Anordnung 60 sehr ähnlich, indem sie Flügel 82 von derselben Gestalt uie die Flügel 62 aufweist. Der Unterschied zwischen den beiden Anordnungen 60 und 80 besteht darin, daß die Anordnung 80 an dem vorderen und dem hinteren gebogenen Flügel 84 bzw« 86 langgestreckte nachlaufende Kantenteile 84a bzw. 86a und entsprechend langgestreckte Teile 88a der l/ersteifungsstreben 88 aufweist· Diese langgestreckten Teile 84a, 86a, 88a bilden gemeinsam eine Austrittsleitung 9O₁ die nach abwärts gebogen ist, wenn dia Anordnung 80 in einer Stellung unter der Uasseroberfläche (Fig· 8) angeordnet ist. Durch clioan nach abwärts gerichtete Form der Austrittsleitung 90 wird dia flückströmung oder von der Küste ueggerichtete Strömung 92 nach varwürts und abwärts gegen den Boden des Uasserkörpara hin (joLaitob, in dem die Anordnung 80 angebracht ist, wodurch

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eine von der Küste weggerichtete Bodenströmung erzeugt wird, die zum Verteilen des Ausflusses 94 aus chemischen Abfall- odor Abwasserleitungen verwandt werden kann·

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine mit gebogenen Flügeln versehene Anordnung 100, die so ausgebildet ist, daß sie die durch eine Uelle angeregten Uasserbewegungen einfängt und sie in eine zu der Küste hin gewandten Strömung 102 neu ausrichtet bzw· umlenkt, die aus der Anordnung abwärts und in derselben Richtung ausfließt wie die anlaufenden Wellen. Diese Anordnung 100 enthält mehrere, im Abstand voneinander, parallel zueinander angeordnete Flügel 104, die in einer einzigen Reihe angeordnet sind und in ihrer Lage durch eine ausreichende Zahl von Versteifungsstreben 106 gehalten werden· Die Flügel 104 sind mäßig in einer Querrichtung gekrümmt, so daß, wenn die Anordnung 100 in ihrer Unterwasserstellung (Fig· 10) angeordnet wird, ihre Führungskantenteile 104a sowohl aufwärts als auch gegen die anlaufenden Uellen hin gerichtet sind, und ihre hinteren, bzw· nachlaufenden Kantenteile 104b sind sowohl nach abwärts als auch von den anlaufenden Uellen weggerichtet, wobei die hinteren Kantenteile einen kleineren Winkel mit der Horizontalen bilden als die vorderen bzw, Führungskantenteile, Der vordere Flügel 10B erstreckt sich nach rückwärts, so daß unter den Flügeln 104 ein fester Boden 108a gebildet wird, und die hinteren, bzw. nachlaufenden Kantenteile 108b, 110a des vorderen und des hinteren Flügels 108, 110 sind langgezogen, so daß sie mit entsprechend langgezogenen Teilen 106a dar Streben 106 eine Auslaßleitung 112 bilden. Der Boden 108a und die Leitung 112 richten die von den Flügeln kommende Strömung nach abwärts und gegen das rückwärtige Ende der Anordnung hin, wo die Strömung als die gegen die Küste gerichtete Strömung 102 austritt.

Die mit gebogenen Flügeln versehene Anordnung 100 ist für eine Aufstellung in einer Unteruasserstellung, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, gedacht und es können Rammpfeiler, aufgebockte Stege, Schwimmstege, eine über Seile festgespannte Schwimmver-

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ankerung oder andere herkömmliche Trägersysteme vorgesehen werden, um die Anordnung 100 in ihrer Stellung zu halten·

Die Fig. .11 und 12 dienen dazu, eine weitere gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung mit einer einzigen Reihe von gebogenen Flügeln zu erläutern, wobei diese Anordnung 120 zur Anordnung in einer Oberflächenstellung bestimmt ist, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Die Flügel 122 besitzen dieselbe Gestalt, wie die Flügel 62 der Anordnung 60 (Fig. 4 bis 6) und der hintere Flügel 124 erstreckt eich gleichfalls unter den Flügeln 122 her, um einen festen Boden 124a zu bilden, genauso, wie es für den hinteren Flügel 64 der Anordnung 60 der Fall ist. Die Endkantenteile 124b, 126a des hinteren und des vorderen Flügels 124 bzu. 126 sind jedooh langgestreckt und nach aufwärts gebogen ausgebildet, so daß sie mit den in gleicher Ueise langgestreckten Teilen 130a der Abstandsstreben 130 eine nach aufwärts und vorwärts gerichtete Auslaßleitung 12Θ bilden. Die Verankerung oder anderweitige Befestigung der Anordnung 120 in ihrer Oberflächenstellung kann durch irgendeines der Systeme erfolgen, die oben im Zusammenhang mit einer Oberflächenstellung der oben beschriebenen Anordnungen 30 und 60 erwähnt wurden.

Die mit den gebogenen Flügeln versehene Anordnung 120 bildet an der Wasseroberfläche eine physikalische Barriere und erzeugt an der Wasseroberfläche eine starke Rückstreuung oder von der Küste weggerichtete Strömung. Diese Rückitrömung wirkt als eine dynamische Barriere für Oberflächenverunreinigungsn, wie etwa verschüttetes Öl, und kann dazu verwandt werden, die Verunreinigungen gegen einen entferntliegenden Sammelpunkt hin zu "schwemmen".

Die in den Fig. 13 bis 15 dargestellte mit gebogenen Flügeln versehene Anordnung 140 ist so ausgebildet, daß sie insbesondere drei kritische Steuerfunktionen für verschüttetes öl ausführt, nämlich daß das öl physikalisch in einem bezeichneten Bereich gehalten wird, daß das öl dynamisch mit Hilfe der erzeugten

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Qbarflächenatrömung gesammelt uird, die das öl gegen die Anordnung hin zieht und daß das öl zu einem Aufnahmebehälter gepumpt uird· Die Anordnung 140 besitzt eine verhältnismäßig kleine Größe im Vergleich zu den oben beschriebenen Anordnungen und sie ist nicht an einem Ort befestigt, sondern sie ist an einer geeigneten Schuimmv/orrichtung (nicht dargestellt) befestigt, uie etua untergetauchte Schwimm- oder Schuebetanks, und diese Anordnung ist entweder an der Stelle verankert oder an einem Schleppschiff oder einem anderen Behälter befestigt, so daß sie, sofern die Notwendigkeit besteht, leicht zu anderen Orten hin transportiert uerden kann»

Die Apordnung 140 umfaßt mehrere gebogene Primärflügel 142, die durch Endverstrebungen 144, 146 parallel und im Abstand voneinander gehalten werden, einen hinteren Flügel 148, der gleichfalls an den Endverstrebungan 144, 146 befestigt ist und eioh unter den und an den Flügeln 142 vorbei erstreckt, um eine feste Bodenplatte 148a zu bilden, und eine Rampe 150, die mit der Führungskette 152 der Anordnung 140 verbunden ist, und sich nach rückuärt» im Abstand von der Bodenplatte 14Ba gegen die Flügel 142 hin erstreckt· Die Krümmung der Flügel 142 und

ist dieselbe wie die der Flügel 62 bzw· 64 bei der mit gebogenen Flügeln versehenen Anordnung 60 (Fig· 4 bis 6) so daß, wenn iich die Anordnung 140 in ihrer Arbeitsstellung an der Wasseroberfläche befindet, uie es in den Fig· 13 und 14 dargestellt ist, die Lage der Flügel 142, 148 dieselbe iat wie bei den Flügeln 62, 64, wenn sioh die Anordnung 60 in ihrer Oberflächenstellung (Fig· 5) befindet·

Mehrere zweite Flügel 154 sind im Abstand voneinander zwischen der Bodenplatte 148a und der Rampe 150 über der Führungskante 152 der Anordnung 140 angeordnet, und diese Flügel sind alle aus einer ausgerichteten Stellung parallel zu den Uerstrebungswänden 144, 146 gegen eine der beiden Uarstrabungsuiinde hin gekrümmt, uobei alle Flügel in derselben Richtung gekrümmt bzw. gebogen ainri. Din Bodenplatte 14Ua 11 ml dia Rumps 150 bilden einu Sammallaitunij 1Π6, und in tion unturun Eruitolinri der Uor-

.M) 0 Ö J ü / 0 6 · ·

atrebungswände 144, 146 sind Abzugsöffnungen 15Θ vorgesehen. Uenn somit die Anordnung 140 in ihrer Arbeitsstellung an der Wasseroberfläche angeordnet ist, wie es am besten aus Fig. zu ersahen ist, so laufen die ankommenden Wellen die Rampe 150 hinauf, als uenn sie eine steil ansteigende Küste wäre, treten in die Durchgänge zwischen den Flügeln ein und werden nach abuärts in die Sammelleitung 156 hin umgelenkt, Uenn die ankommenden Wellen keine ausreichende Höhe aufweisen, damit ihr Kamm .beträchtlich über die obere Lippe 150a der Rampe 150 ansteigt, oder uenn die Anordnung bei ruhigem Uasser verwandt wird, so uird der obers Teil 150b der Rampe mit Hilfe eines Kurbel9ystems 160 um eine Achse X durch eine Gelenkwelle 162 nach aufwärts in die in Fig. 14 in gestrichelten Linien gezeigte Stellung geschwankt, so daß der Oberflächenteil des Wassers in die Sammelleitung 156 fließen kann. In beiden Fällen uird dementsprechend das Uasser oder ein anderes Fluid, uenn es abwärts in die Sammelleitung 156 fließt, durch die Flügel 154 in der durch die.Pfeile 157 angezeigten Richtung umgelenkt, so daß es durch die Austragsleitung 158 und sodann aus der Auslaßöffnung 159 in eine biegsame Leitung 164 abfließt, die

mit einem Sammelbehälter verbunden ist.

Die Anordnungen 140 können in Reihen angeordnet werden, wie es in Fig. 15 dargestellt ist, so daß sie einen genau definierten Sammelbereich bilden· Bei dieser Anordnung werden ihre Auslaßöffnungen in Reihe durch biegsame Rohre 164 miteinander verbunden, so daß eine durchgehende Austragsleitung gebildet wird, die mit einer Sammeleinrichtung 166, etwa einem Kabn 168 mit einer Pumpe 170 und einem Speichertank 172 verbunden ist« Damit kein verschüttetes Öl 174, wie es etwa an einer außerhalb der Küste angeordneten Bohrung 176 austreten kann, an den Anordnungen 140 vorbei entweicht, uird zwischen jeder Anordnung "in biegsamer Vorhang 170 vorgesehen, dar in Verbindung mit den Anordnungen von dem einen bis zu dem anderen Ende dor in Reihe angeordneten Anordnungen eine undurchlässige tlarrioro bildet,

1 I) 9 ü 1 5 / 0 8 i I

Uenn sich die Anordnung. 140 in ihrer Arbeitsstellung befindet, so steigt die Rampe 150 sanft gekrümmt von der Uasserlinie aus nach aufwärts hin an, so daß sie soweit wie möglich einem Strand mit einer Neigung von allgemein 1 bis 10 oder steiler gleicht. Diese Ausrichtung bzw. Formgebung gestattet eine optimale Erhaltung das Impulses des Uellenfluidsj der zur Ausführung des oben erwähnten Sammel- und Pumparbeitsvorganges verwandt wird.

Als eine Alternative zu dem Verschwenken des oberen Rampenteiles 150a nach aufwärts, wenn sehr kleine Wellen oder ruhiges Uasser auftreten, kann der auf die Anordnung 140 ausgeübte Zug erhöht werden, um die Anordnung um einen gewünschten Betrag in das Uasser abzusenken, so daß das Fluid in die Sammelleitung 156 gelangen kann· Weiterhin kann der Rampenteil 150a in einer anderen Weise als mit Hilfe des Kurbelsystems 160 angehoben werden, und er kann sogar so ausgebildet sein, daß er vollständig abnehmbar ist«

Die Fig. 16 und 17 zeigen einen Grundtyp einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung mit zwei Reihen von gsboganen Flügeln. Diese Anordnung 200 umfaßt eine obere Reihe von gebogenen Flügeln 202 und eine untere Reihe von Flügeln 204, die in derselben Form gebogen sind wie die Flügel 202, die jedoch in der Vorrichtung so ausgerichtet sind, als ob sie ein Spiegelbild der Flügel 202 wären· Die beiden Reihen werden mit Hilfe von Versteifungsntreben 206 spiegelbildlich zueinander befestigt, und die Führungskanten 208a, 210a des oberen hinteren Flügels 20Θ und des unteren hinteren Flügels 210 sind jeweils an einer Ablenkplatte 212 befestigt. Die hinteren Kantenteile bzw. die Ablaufkantenteile 208b, 210b der hinteren Flügel 208, 210 sind langgestreckt ausgebildet, so daß sie sich zwischen die Ablaufkanten der hintersten beiden Flügel in jeder Reihe erstrecken, so daß eine glatte Strömungsbahn für das Uasser gebildet wird,' das in die Anordnung an ihrem hinteren Teil eintritt.

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Die "Krümmung der Flügel 202, 204 ist die gleiche, uie die der Flügel 32 in der Anordnung 30 (Fig. 1 bis 3), und die Anordnung 200 soll entsprechend ihrer Ausgestaltung in einer Stellung unter der Uasseroberflache (Fig_e 17) angeordnet und dort in derselben Ueise uie die Anordnung 30 befestigt worden«

Uenn sich die Anordnung 200 in ihrer Stellung untor der Oberfläche befindet, erzeugt sie eine starke RUckströmung oder von der Küste ueggerichtete Strömung 212 und eine gemäßigte, tiefe induzierte Strömung 214. Die Anordnung 200 bewirkt eine Wellendämpfung von 3 bis 3 1/2. Die auf der uindabgeuandten Seite auftretenden Uellen sind komplex und enthalten eine verringerte Fundamentaluelle und mehrere kleine Harmonische. Obgleich die Anordnung 200 sehr zufriedenstellend als Wellenbrecher arbeitet, so besteht dennoch ihre wertvollste Funktion darin, ungewöhnlich starke, von der Küste ueggerichtete Oberflnchenströmungen zu erzeugen. Aus diesem Grunde ist sie äußerst geeignet, um erhitzte Abwässer aus einer Dampf- oder Atomenergieanlage und dergleichen zu verteilen.

Die Fig. 18 und 19 zeigen eine andere Art, in der die mit zwei Reihen von Flügeln versehene Anordnung 200 der Fig. 16 und 17 abgewandelt werden kann, um den Betrieb von durch Propeller angetriebene Energieerzeugungaeinrichtungen zu ermöglichen. Bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Ausführungsform 220 ist die Anordnung 200 dadurch abgeändert worden, daß eine Ummantelung 222 an den hinteren bzw. fiblaufkantenteilen des oberen und des unteren vorderen Flügels 224, 226 angebracht worden ist. In den Leitungen 232, die durch die Ummantelung 222 gebildet werden, aind geeignete durch Propeller bzw. Schaufelräder angetriebene Arbeitsleistungseinrichtungen 228 angeordnet,wie etwa elektrische Generatoren ader Uasssrpumpen, um die starke Rückströmung 230 vorteilhaft auszunutzen. Die 30 erzeugte elektrische Energie kann auf vielfache Ueise verwandt werden, und die Uasserpumpen können dazu benutzt werden, um einen unter Druck stehenden Fluidatrom zu erzeugen, um

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kleine Rinnen für die Schiffahrt freizuhalten oder um Auffüllsand für einen Strand von Ort zu Ort zu beuegent Die Anordnung 220 wird in einer Stellung unter der Oberfläche angeordnet und zu diesem Zweck in derselben Ueise befestigt uie die Anordnung 200.

Die Fig. 20 und 21 zeigen eine andere Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung mit zuei Reihen von gebogenen Flügeln, und diese Anordnung 240 ist zur l/oruandung in einer Stellung unter der Oberfläche gedacht, uie es in Fig_t 21 dargestellt ist. Die Flügel 242 in der oberen Reihe sind gebogen und in derselben Ueise ausgerichtet uie die Flügel 104 bei der Anordnung 100 mit einer einzigen Reihe von Flügeln (Fig. 9 und 10). Die Flügel 244 der unteren Reihe sind gleichfalls uie die Flügel 104 gebogen, und sie sind somit ebenso uia die Flügel 242 ausgebildet, jedoch sind sie nach aufwärts und vorwärts gerichtet, während die Flügel 242 nach abwärts und rückwärts gerichtet sind. Die obere und die untere Reihe sind durch eine mittlere feste Prallplatte 246 getrennt, und alle Flügel werden durch Versteifungsstreben 24B in ihrer Lage gehalten«

Uie aus Fig· 21 zu ersehen ist, werden durch die Anordnung 240 mit zuei Reihen von Flügeln zwei gemäßigte Strömungen unter der Oberfläche erzeugt, von denen die mit 250 bezeichnete Strömung den ankommenden Uellan entgegenläuft, während die andere mit 252 bezeichnete Strömung in dBr Richtung dieser Uellen fließt.

Die Hauptfunktion dieser Anordnung 240 besteht darin, die ankommenden Uellen zu dämpfen, und aus diesem Grunde ist diese Anordnung in der unter der Oberfläche liegenden Stellung mit Hilfe irgendeines der obenerwähnten V/arankerungssystemo befestigt.

Die oben beschriebenen Bodenplatten oder Platten der Auslaßleitung 64a, 86a, 108a, 124a, 148a und gleichfalls die Prallplatte 246 erfüllen mehrere kritische Funktionen wie etua:

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das rinnenförmige Abführen des periodischen Stromes \/on den Flügelauslässenj das rinnenförmige Weiterführen der Kreisbeuegungen der Wellen in die AuslaQleitung oder den Durchgangsbereich der Anordnung} intern diese Bewegungen kurzzeitig in die Auslässe der Flügel eintreten und teilweise den Impuls von. dem entgegengesetzten Strom während der anfänglichen Phase des Durchlaufens der Welle über die Anordnung hinweg löschen; und daß die unter der Oberfläche liegenden Teile als ein Reflektor für die ankommenden Wellen dienen. Diese Platten können entueder fest oder biegsam sein je nach der Verwendung, für die die Erfindung vorgesehen ist»

Wenn die Platte biegsam ist, so erfüllt sie nicht nur die oben genannten Funktionen sondern auch wenigstens die zusätzlichen Funktionen, daß sie als eine Energiespeichereinrichtung und als ein Phasenschieberelement in einer Reihe von komplexen hydrodynamischen Reaktionen dient» Entsprechend einer vereinfachten Analogie kann die gesamte Anordnung (Flügel und biegsame Platte) so angesehen werden, als wenn sie in einer Art wirken würde, die mit der einer aus vielen Elementen bestehenden komplexen Impedanz in einer elektrischen Energieübertragungsleitung vergleichbar ist« Bei dieser komplexen Impedanz wirkt die biegsame Platte als ein größeres kapazitives Element, in dem Energie gespeichert und durch das eine relative Phasenverschiebung eingeführt wird, so daß es einen beträchtlichen Anteil zu der Geeamtwirkungsweise der gesamten Anordnung beiträgt. Ausgehend von dieser Analogie wird deutlich, daß die geeigneten Energiespeicherungseigenachaften (Kapazität) der biegsamen Platte mit dem anfänglichen Energieeingang und den gesamten komplexen hydrodynamischen Reaktionen in Beziehung stehen, die durch die gesamte Anordnung erzeugt werden.

In der Praxis sollten die Biegungaeigenachaftnn der biegsamen Platte geeignet an die Energie und die Spektraleigen3chaften (d_a h,, die Periode, die Länge und die Höhe) dos Uellensystems, in dem diese verwandt werden soll, ebenso wie an die der besonderen Anordnung eigenen komplexen Impedanzeigenschaften an-

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gepaßt werden, so daß ein optimaler Gesamtbetrieb (Breitbandbetrieb) verwirklicht werden kann« Zum Beispiel würde für den Fall eines Uellenspektrums, das durch Uellen mit kurzer Wellenlänge und verhältnismäßig geringer Höhe gekennzeichnet ist, vorzugsweise eine ziemlich biegsame Platte verwandt werden, so daß diese geeignet auf die verhältnismäßig niedrigen Energiehöhen reagiert. Andererseits uürde, uenn Uellen mit einer langen Wellenlänge und großer Höhe vorhanden sind, vorzugsweise eine verhältnismäßig steifere Platte verwandt werden, die geeignet auf die vorhandenen höheren Energiepegol reagiert.

Die Platte verbiegt sich entsprechend den natürlichen periodischen Kräften, die durch die ankommenden Dellen erzeugt werden. Die Art, in der die Energie des ankommenden Uellensystems auf die biegsame Platte übertragen wird, ist im wesentlichen wie folgt: Uenn sich der Kamm der Uelle der senkrechten Ebene nähert, die mit der hinteren Kante oder der Austrittskante der Platte zusammenfällt, so verläuft die entsprechende unter der Oberfläche stattfindende Kreisbewegung des Wassers im wesentlichen horizontal und bewegt sich in die Auslaßleitung· In diesem Bereich wird die unter der Oberfläche stattfindende Kreisbewegung durch die Auslaßleitung in einen sich nicht kreisförmig bewegenden, in eine Richtung gerichteten Strom umgeformt, der in der Leitung bzw, dem Rohr weiterläuft. In dieser Leitung geschehen mit dem Strom zwei Dinge; ein begrenzter Teil des Stromes läuft aufwärts als Rückstrom durch die Flügel, und der verbleibende Teil wird in dynamischen Druck umgesetzt» Der gesamte Strom fließt aufgrund des hohen Widerstandes der Flügelauslässe für einen Rückstrom nicht durch die Flügel; folglich tritt der Impuls des verbleibenden Teiles als dynamischer Druck auf. Durch diesen Druck wird eine Auslenkung der Platte und folglich eine Speicherung an Energie und flnid bewirkt.

Die durch die biegsame Platte gespeicherte Energie wird im wesentlichen in der folgenden Weise wieder abgegeben. Wenn der Kamm der Welle über die Flügeloinlässe hinweg fortschreitet, findet ein Fluidstrom durch die Flügel hinab in dia Aualaßlei,-

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tung statt. Durch den aus den Flügelauslässen austretenden Strom wird das in der Austrittsloitung vorhandene Fluid nach ausuärts in Bewegung gesetzt, und es findet eine hiermit in Verbindung stehende Verringerung des Leitungsdruckes statt, uodurch die ausgelenkte Platte wieder in ihre neutrale Lage zurückkehren kann. Bei diesem Vorgang gibt die Platte ihre gespeicherte Energie und das gespeicherte Fluid an diesen ausfließenden Strom ab, uodurch das Volumen und die Geschwindigkeit des aus der AuslaQleitung austretenden Stromes vergrößert wird·

Figur 29 zeigt eine gemäß der Erfindung ausgebildete Ausführungsform, bei der eine biegsame Austrittsleitungsplatte verwandt wird. DiRse Anordnung 500 ist der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Anordnung 60 äußerst ähnlich und umfaßt eine einzige Reihe von gebogenen Flügeln 502, die durch mehrere Versteifungsstrebsn 504 in einer im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten Stellung gehalten werden. Mehrere biegsame Austrittsleitungsplatten 506 sind an ihren Führungskanten 506L, etwa mit Gelenken bzw« Scharnieren 50B, mit der hinteren Kante oder der Austrittskante 502RT des hinteren Flügels 5Q2R verbunden, und ihre hinteren Kanten 506T sind frei an dem vorderen Flügel 502F, etwa mit Hilfe von Schwingen 510, aufgehängt, die verschwenkbar mit Auslegern 512, die an dem Flügel 502F befestigt sind, und 514 verbunden sind, die an den Platten 506 befestigt sind. Somit können sioh die Platten 506 frei in Bezug auf die übrige Anordnung 500, entsprechend den Kräften verbiegen, die auf sie durch ankommende Wellen ausgeübt werden« Bei der besonderen Ausführungsform wird der Widerstand gegen diese Ausbiegung durch die physikalischen Eigenschaften der Platte selbst bestimmt.

In Fig. 30 ist eine andere Auaführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine biegsame Boden- oder Austrittsleitungsplatte verwandt wird. Diese Anordnung 520 ist im wesentlichen genauso wie die Anordnung 500 in Fig. 29 ausgebildet, indem sie eine einzige Reihe von gebogenen Flügeln 522 aufweist,

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die durch mehrere l/arstaifungsatraban 524 in einer festen Stellung im Abstand voneinander und parallel zueinander gehalten werden, und es sind mehrere biegsame Austrittsleitungsplatten 526 vorgesehen die an ihren vorderen Kanten bzw, Führungskanten 526L, etwa durch Gelenke bzu. Scharniere 528 an der hinteren Kante 522RT des hinteren Flügels 522R befestigt sind. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die hinteren Kanten 526T der biegsamen Platten 526 an dem vorderen Flügel 522F mit Hilfe von biegsamen Freiträgarn 530 aufgehängt, die fest mit Auslegern 532, die an dem Flügel 522F befestigt sind, und verschuenkbar mit Auslegern 538 varbunden sind, die an den Platten 526 befestigt sind. Die Freiträger 530 dienen nicht nur dazu, die biegsamen Platten 526 an dar Flügalanordnung aufzuhängen,sondern auch dazu, entweder den Biogungsuidarstand der Platten 526 zu erhöhen oder, falls diese Platten nur einen geringen oder keinen Biegungsuiderstand besitzen, den erforderlichen Biogungsuiderstand durch den Understand dor Freiträger gegen eine Biogung zu schaffen» DomgemäG arbeitet die Anordnung 520 in ähnlicher Ueise uie die Anordnung 500,

Natürlich können die Platten 506 und 526 aus einem Stück mit den hinteren Flügeln 502R bzu. 522R ausgebildet sain, anstatt sie als getrennte Elemente auszubilden, die geeignet hiermit durch bewegliche Einrichtungen, uie sie z. B. in den Fig» 29 und 30 dargestellt sind, verbunden sind. Darüberhinaus können andere als die in den Fig. 29 und 30 gezeigten Einrichtungen verwandt uerden, um die biegsamen Austrittsleitungsplatten mit der Flügelreihe zu verbinden, solange die Funktionen dieser Platten erhalten bleiben.

Obgleich bei den vorhergehenden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung Anordnungen dargestellt uorden sind, bei denen die Flügel in ihren Reihen in gleichförmigen Abstand voneinander angeordnet sind und eine gleichförmige Größe aufweisen, so soll dennoch darauf hingewiesen werden, daß diese Flügel auch in einem nichtgleichförmigen Abstand voneinander angeordnet und eine nichtgleichförmige Größe besitzen können.

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- Im -

Es wurde festgestellt, daß, uenn die Flügel in dieser Ueise gleichförmig im Abstand voneinander angeordnet und gleichförmig groQ ausgebildet sind, die Verteilung der potentiellen Energie entlang der Reihe, uie sie durch die Lage des Uellenkammes dargestellt wird, wann die Uelle über die Reihe hinueg läuft, ungleichförmig ist. Insbesondere ist die Uellenhöhe in der Nähe des ersten Auftraffpunktes größer als normal, und diese Höhe verringert sich ungleichförmig, uenn die Uelle über die Reihe hinueg ueiterläuft. Dieses Phänomen zeigt den hohen Stromungsuiderstand in dem Teil der Flügelreiho in der Nähe des ersten Auftreffpunktes, Die funktionolle bzu, betriebsmäßige Bedeutung dieses Phänomens besteht darin, daß hierdurch angezeigt uird, daß über die Kapazität bzu. das Fassungsvermögen der Durchgänge zwischen den Flügeln hinausgehende Energie auf die Reihe auftrifft und dnshalb über diese hinueggaleitet uird, uas hinuiaderum die gesamte Arbeitsleistung der Anordnung herabsetzt.

Um dieses Problem einer übermäßigen Energieübertragung zu verringern oder auszuschalten uird eine ungleichförmige Flügelreihe verwandt, d, h. eine Reihe, in der der Abstand und die Größe der Flügel ungleichförmig sind, um einen gleichförmigeren Gradienten der potentiellen Energie über die Einlaßseite der Reihenanordnung hinueg zu erhalten. Anders ausgedrückt erhält man einen wirksameren Fluidstrom nach abuärts zuischan den Flügeln_f uenn diese größenmäOig so bemessen und im Bezug auf das l/olumen und die Geschwindigkeit des Stromes so im Abstand voneinander angeordnet sind, daß der Uiderstandskoeffizient für den Strom über alle Flügel im uesentlichen gleich ist. Hieraus folgt somit, da sich sowohl das l/olumen al3 auch die Geschwindigkeit über die Flügelreiha hinweg in Richtung der Uellenfortachreitungarichtung verringert, daO die Durchgänge zwischen den Flügeln in ihrer Größe und in ihrem Abstand in derselben Richtung verringert warden sollten, um im wesentlichen gleiche und minimale Strömungsuiderstandakoeffizienten zu erhalten. Hierdurch erhält man das optimale potentielle

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StrömungsaufnahmevGrmögen für jeden Durchgang in der Reihe und somit eine optimale Gesarntarbeitsleistung für die gesamte Anordnung.

Uie in Fig. 31.schematisch dargestellt ist, verringert sich die Größe der Flügel und ihr gegenseitiger Abstand in der Richtung der Uellenfortschreitungsrichtungi uie es gleichfalls für den geometrischen Ort der Uellenamplitude oder der Amplitudenlinip der Fall ist. Das Fluidvolumen, das durch den Durchgang zwischen zwei gegebenen Flügeln hindurch strömtj ist in diesem Falle allgemein proportional zu der Höhe des geometrischen Ortes der Uellenamplitude über dem Durchgangi da sich die Fläche bzw. der Bereich zwischen den Flügeln mit dem Gradienten des geometrischen Ortes der Uellenamplitude ändert. Deshalb ist die Durchflußgeschuindigkeit zwischen allen Flügeln im wesentlichen gleich. Da die Durchgänge zwischen allen Flügeln dieselbe geometrische Form und dasselbe Verhältnis aufweisen, sind die sich ergebenden Strömungsuiderstandskoeffizienten dieser Durchgänge gleichfalls im wesentlichen gleich. Daraus dürfte hervorgehen, daß die gesamte Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Anordnungen dadurch erhöht wird, daß das oben aufgezeigte Prinzip einer ungleichförmigen Formgebung bzu. Anordnung angewandt wird.

Praktische Überlegungen zeigen allgemein, daß sich unter der Oberfläche installierte Anordnungen, die gemäß dem Prinzip dar vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, bestens für Neeresgewässer eignen, in denen üblicherweise große Uellan auftceten, was darauf beruht, daß dieee Anordnungen van den sehr hohen Massentransportenergien der Oberflächenuellen abgeschirmt sind. Andererseits zeigen diese selben praktischen Überlegungen allgemein, daß sich an der Oberfläche angeordnete Anordnungen besonders für Inlandgeuäseer eignen, wo üblicherweise verhältnismäßig kleine Uellen auftreten. Es soll jedoch klargestellt werden, daß, sofern dies gewünscht wird, in Meeresgewässern Oberflächenanordnungen und in Inlandgewässern unter der Oberfläche angeordnete Anordnungen verwandt werden können.

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Figur 28 faßt schamatisch die oben erwähnten Hauptmeeresanuendungen zusammen. Bei einer derartigen Anwendung ist ein unter dor Oberfläche angeordneter Wellenbrecher 400 vorgesehen, der so angeordnet ist, daß or einen Küstenbereich 402 und eine Hafeneinfahrt 404 schützt, wobei dieser Wellenbrecher aus einer Vielzahl von einzelnen, mit gebogenen Flügeln versehenen Anordnungen besteht, die geeignet an ihren Enden miteinander vorbunden 3ind, Hit 406 ist eine Energiegeuinnungsanlage, eino Abuasserbahandlungsanlage oder irgendeine andere Fabrik bezeichnet, die durch ein Abflußrohr 408 schädliche Verunreinigungen in den nahegelegenen Uasserkörper abführt. In diesem Fallp kann eine Einrichtung 410 verwandt warden, dia aus mehreren,mit gebogenen Flügeln versehenen Anordnungen besteht, wie otua solchen Anordnungen, wie sie in den Fig, 7, 8, 16 und 17 dargestellt sind, um Oberflächen oder Grundströmungan zu arzaugen, durch die diese abgeführten Verunreinigungen verteilt werden.

Die Quadrate 412 stellen verschiedene Arten von ablandig ausgeführten Arbeitsvorgängen dar, uie etwa das Bohren nach und Fördern von Öl mit Hilfe einer Ölbohrung, Ausbagger-, Abbau- und Bergungsvorgänge, das Löschen von Ladung und das Arbeiten mit zugeordneten kleinen Schiffen, Diese Arbeitsvorgänge können gegen schädliche Einflüsse der vorherrschenden Uellen durch eine untergetauchte Uellenbrechereinrichtung 414, ähnlich der bei 400 gezeigten Einrichtung, geschützt werden» Eine andere Einrichtung 416 mit mehreren Anordnungen, uie sie in den Fig. 13 und 14 dargestellt sind, kann so angeordnet werden, daß sie Oberflächanverunreinigungen, wie etwa verschüttetes öl, da9 von Arbeitsvorgängen bei 412 herrührt, abfängt, aufnimmt und sammelt,

Uie bei 41B dargestellt ist, können die gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnungen euch dazu verwandt werden, einen künstlichen Hafenbereich 420 zu schaffen, um verschiedene Arten von Hafenainrichtungen, wie etwa Landungsstege 422, an einzelnen Punkten angebrachte Verankerungen 424 und viele andere Einrichtungen und Tätigkeiten zu schützen, wie sie in Hafenbe-

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reichen auftreten.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß ähnliche Einrichtungen für die Lösung vergleichbarer Probleme in Binnengewässern geeignet wären· Oarüberhinaus kann die Erosion von Deichen und Dämmen bzu, von Uferböschungen entlang den Flüseeni Kanälen uau. faktisch durch Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnungen ausgeschaltet werden· Ein anderer bedeutsamer Vorteil dieser Anordnungen besteht darin, daß sie schwimmend verankert uerden können, so daß sie bei großen jahreszeitlich bedingten Änderungen der Uasaarhöhe, etua in Staubecken, Flüssen und dergleichen, steigen und fallen·

Ein üeiterer l/orteil der Erfindung besteht darin, daß diese gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnungen leicht mit Hilfe von auf Bootsuerften üblichen Konstruktionstechniken hergestellt uerden können, indem in der Schiffahrt Übliche Baumaterialien und Schutzbearbeitungen angewandt uerden· Daraus dürfte hervorgehen, daß diese Anordnungen in beträchtlich weniger Zeit und mit beträchtlich geringeren Kosten hergestellt uerden können als die bisher bekannten Wellenbrecher und Wellenbreoherähnlichen Vorrichtungen·

Ein weiterer, sich aus der Erfindung ergebender Vorteil besteht darin, daß sich die Anordnungen aufgrund ihrer allgemeinen Ausgestaltung selbst als Schwimm- und Schwebeeinrichtungen eignen, die schnell mit herkömmlichen Schlappvorrichtungen und Verfahren an den für die Installation vorgesehenen Ort transportiert werden können.

Theorio der yirkunnswelsai

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Anordnungen und der bei ihrer Verwendung erhaltenen Ergebnisse wird besser anhand dar Betrachtung der Fig. 22 bis 27 und der folgenden Beschreibung verständlich. Uie durch zahlreiche Abhandlungen, uie etwa der Arbeit von Robert L. Ulegel "Oceanographical Engineering", veröffentlicht 1964 von der Prentioe-Hall, Ine,, Englauood

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Cliffs, Neu Oersey, USA, festgestellt wird, werden die Uasseruellen und der Seegang, soueit sie Schiffe an der Oberfläche beeinflussen, allgemein von ihren Eigenschafton her betrachtet, die an der Grenzschicht zur Luft hin, d, h. an dar Wasseroberfläche sichtbar sind. Die meisten Uallen entstehen durch eine * durch dan Uind hervorgerufene Deformation de3 Wassers, das in sich selbst im uesentlichen stationär ist* Anders ausgedrückt läuft die Welle durch das Uasser, uährend das Uasser sich selbst lediglich örtlich zyklisch beuegt und periodisch in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt, wobei souohl in als auch antgegen der Richtung, in der die Uella läuft nur ein geringer oder kein Gesamtfluidtransport auftritt, abgesehen von dem Fluidtransport, der durch andere Kräfte, uie etua durch Strömungen, den Uind, beuirkt uird·

Dieses l/erhalten des Wassers unter der Oberfläche uird als Tailchankreisbeuagung bezeichnet, und diese Bewagung ueist allgemein eine Kreiaform in Tiefen auf, die größer als 1/2 Wellenlänge sind» Dies ist in Fig. 22 schamatisch durch die Kreise der Spalte 1 dargestallt, uobai diese Kreise die Kreisbahnen der Uaseertailchen darstellen, dia diese Beuegung ausführen· An der Oberfläche ist dar Durchmesser dar Kreisbahnen dieser Uassarteilchan gleich dar Uallanhöha, d, h. gleich dem Abstand H1 (Fig· 22) zwischen den Linien der Wellenberge und der Wellentäler.

Wagen dem komplexen Beuegungsschama und dem Krüfteaustausch, dar gleichzeitig entlang dar Wallanbahn in dem Uasser stattfindet nimmt die GrÖGe das Durchmessers dar Kreisbewegung der Waaearteilchan exponentiell mit zunehmander Tiefe ab, d. h. um einen Faktor von fünfzig Prozent, bei jeder Tiefenzunahma, die gleich ainam Neuntal dar Wallenlänge ist, uie es schematisch in Fig. 22 durch die eine Kreisbahn darstellenden Kreise der Spalte 1 dargestellt ist. Daraus uird deutlich, daU dor Hauptteil dar durch das l/orbeilaufen einer UbIIs in dem Uasserkörpar hervorgarufanon Beuegung, Geschwindigkeit und Energie in dar Nähe der Oberfläche konzentriert ist, d, h« fünfzig

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Prozent sind in einer Tiefe von einem Neuntel- der Wellenlänge, fünfundsiobzig Prozent in einer Tiefe vnn zuei Neuntel der Wellenlänge usu.

In dar Zuischenzone (Fig. 22), in der die Uassertiefe geringer als 1/2 Wellenlänge der in dem tiefen Wasser vorhandenen Uellenlänge uird, uerden sowohl die Wellenbewegung als auch die Uassorbeunguny beträchtlich verändert^ und diese Wirkungen nehmen in darn P¹IaCe zu, uie sich die Tiefe gegen die 3eichte Uasserzone hin verringert, die auf der linken Seite der Fig. 22 dargestellt ist. In der Tiefuasserzone uird die .Große der Wellen- und der Fluidbeuegung im wesentlichen nicht durch Wechselwirkungen mit dem Meeresboden beeinträchtigt, weshalb diese Bewegungen über lange Entfernungen hin verhältnismäßig konstant bleiben. In der Zwischenzone übt der Meeresboden einen Einfluß auf die Wellenbewegung aus, wodurch erhöhte Energieverluste verursacht uerden, die ihrerseits zu einer verringerten Wellengeschwindigkeit und Wellenlänge, einer vergrößerten Wellenhb'he und entsprechenden Änderungen in der Kreisbahnbewegung des Wassers führen. Weiterhin wird in der Zuischenzone die Bowegung der Wasserteilchen zunehmend elliptisch, wenn sich die Tiefe verringert, uobei die lange Achse der Ellipse horizontal ausgerichtet ist« Wie aus Fig. 22 hervorgeht, uerden diese Ellipsen größer, uenn sich die Wassertiefe verringert, und ihre relative Dämpfung als eine Funktion dar Tiefe uird beträchtlich verringert, was bedeutet, daß in den seichteren Tiefen die Wasserbeuegung in der Nähe des Grundes nahezu ebensogroß ist ui8 an der Oberfläche. Dieses besondere Naturphänomen führt zu hohen Fluidgeschuindigkeiten und vergrößerten Verschiebungen, die, wenn sie durch die gemäß der Erfindung ausgebildeten, mit gebogenen Flügeln versehenen Anordnungen geeignet umgelenkt uerden, sine große Energiequelle bilden, die zum Teil für einige dar nutzbringenden Wirkungen verantwortlich ist, die durch die Erfindung erhalten uerden. Wenn die Welle in den seichten Wasserbereich gelangt, d. h. den Bereich, in dem die Wassertiefe H2 allgemein gleich, jedoch nicht grüßer als die Höhe H3 der Wolle selbst ist, so ,

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uird die Ualle in sich unstabil und ändert sich ν/αη einer Dünung in eine Brecherualle.

Das Verhalten einer Welle und des Fluids in der Zuischenzone ist für die vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung, da eine der, Hauptuirkungen der erfindungsgemäßen Anordnungen darin besteht, Wellen mit einem Bereich verringerter Tiefe zu bilden, wodurch hydrodynamische Reaktionen erzeugt uerden, die im wesentlichen den Reaktionen gleich sind, die in der Natur bei ähnlichen Tiefen auftreten.

Wie oben bereits erläutert wurde, fallen die verschiedenen Ausführungsformen und Anwendungen das erfindungsgemäßen Prinzips eines Umlenkflügels in zuei allgemeine Kategorien, nämlich 1. solche, die im wesentlichen an dfar Wasseroberfläche angeordnet sind und aufgrund einer direkten Wechselwirkung mit der Oberflächenwelle und der aufgrund der Uelle erzeugten, in der Nähe der Oberfläche stattfindenden Fluidbewegungen wirken, und 2. solche, die so angeordnet sind, daß sie zu allen Zeiten vollständig untergetaucht sind und folglich aufgrund einer Kombination von direkten Wechselwirkungen mit den unter der Oberfläche stattfindenden Fluidbewegungen und einer indirekten Wechselwirkung mit den Oberflächenwellen wirken. In den beiden oben genannten allgemeinen Kategorien ist das zugrundeliegende Arbeitsprinzip dasselbe, d. h. auf die durch eine Welle angeregten natürlichen Fluidbauegungsn wirken die Umlenkflügel ein und bewirken, daß diese Bewegungen in neuen und verschiedenen vorbestimmten Richtungen verlaufen, so daß spezifische hydrodynamische Wirkungen erzeugt werden. Abgesehen von dieser funktioneilen Gleichheit bestehen zwischen diesen beiden Kategorien beträchtliche Unterschiede in Bezug auf die dynamische Beziehung, die zwischen den Fluidbewegungen und den Flügeln auftritt· Um diese Unterschiede klarzustellen, soll im folgenden die Arbeite- bzw. Betriebsbasis für jede Kategorie beschrieben werden.

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Im Falle von Oberflächananusndungan ist die allgemeine Beziehung zwischen den Uellen- und Fluidbeuagungen und dar Erfindung so, daß eine starke Ähnlichkeit mit dam Phänomen vorhanden ist, das auftritt) wann Uallen auf eine steile Naturküste auftreffen· Ausgehend von dieser vertrauten Analogie wird deutlich, daß man eine winkelförmige Anordnung von Umlenkflügeln so anordnen könnte, daß sich Teile über und unter die Wasseroberfläche erstracken, und daß diese Vorrichtung die Uellen- und Fluidbeuegungen auffangen uürde und daß diese Anordnung einen aufeinanderfolgenden periodischen Auftreffen der Uellen und das Fluids ausgesetzt wäre.

Uenn man ueiterhin die Umlenkflügel so ausgestaltet, daß sie die auftreffenden Uellen- und Fluidbauegungen einfangen und neu auerichten, so wird deutlich, daß diese Flügel einer intermittierenden Reihe von Uellen- und Fluidimpulsen ausgesetzt sind, die in einer Richtung wirken· In diesem Sinne wird es leicht verständlich, daß die hydrodynamischen Beziehungen zwischen den Flügeln und den Uellen- und Fluidimpulaen im wesentlichen gleich denen sind, die auftreten würden, wenn die Fluidbeuegung souohl kontinuierlich wäre, als auch in einer Richtung erfolgen würde« Insgesamt kann gesagt werden, daß diese Wechselwirkungen einfach, klassisch und in eich einleuchtend sind·

Uendet man sich nunmehr dem Fall einer Anordnung unter der Oberfläche zu, so sind die Wechselwirkungen, die auftreten, kompliziert, und sie sind bei weitem nicht ohne weiteres verständlich· Ih diesem Falle wird die gesamte Anordnung oder Reihe von Umlenkflügeln vollständig in einen Fluidkö'rper untergetaucht, in dem kontinuierliche, periodische Schuingunganouegungen stattfinden· Als Folge hiervon ist die gesamte Anordnung kontinuierlichen, in oine Vielzahl von Richtungen gerichteten Fluidbewegungen ausgesetzt, deren Richtung und Größe sich nicht nur mit der Zeit periodisch ändert, sondern sich auch über die Breite der Einrichtung ändert,was auf der

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Richtungsveränderlichkeit der Fluidbewegungen, entsprechend der Phasenänderung beruht, uenn die Uelle über die Einrichtung hinueg läuft·

Um diese komplizierten Phänomene und Beziehungen zu verstehen, soll die Aufmerksamkeit auf die Fig. 23 bis 27 und die folgende Beschreibung gerichtet uerden.

Figur 24 zeigt eine einfache periodische Tiefuasseruelle und erläutert ihre prinzipiellen Merkmale. In dieser Figur ist die Üelle so dargestellt, als würde sie sich won rechts nach links beuegen und als uürde die Kreisbahnbouegunrj der Uasserteilchen in ihrer natürlichen Gegenuhrzeigerrichtung stattfinden. Die Richtung und die GröOe der Kreisbahnbauegunrj der Uaeserteilchen wird in Bezug auf die Phasenquadranten der Oberflächenuelle, die durch die römischen Zahlen I bis IW bezeichnet sind, durch die Pfeile 300 angezeigt. Die Pfeile bezeichnen die augenblicklichen Bewegungsvektoron an den Grenzen der Grundquadranten und gleichfalls an den f'Uttelpunkton der Quadranten» Diese Darstellung des öeuegunrjsvektors ist symbolisch in der Fig. 23 herausgezeichnet.

Die Fig. 23 gibt eine vereinfachte Darstellung der Beziehung zwischen den Uellenphasenquadranten I bis 117 und den entsprochenden Beuegungsvektoren 302 der Uasserteilchen. Diese l/aktor-Phasebeziehungen sind in den Fig. 25 bis 27 dargestellt, um die aktiven Phaaenelemente in den verschiedenen Ausgestaltungen, uie sie in diesen Figuren dargestellt sind, aufzuzeigen.

Figur 25 zeigt die Art, in der das Prinzip der gebogenen Flügel auf physikalische Ausführungsformen angewandt uerden kann» um die Fluidbeuegungen in den gewünschten Quadranten wahlweise aufzufangen und um den aufgefangenen Strom wahlweise in geuünsohte neue Richtungen umzulenken.

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Die Fig. 26 und 27 zeigen Formen von gebogenen Flügeln, dia dia grundlegende Besonderheit·aufweisen, daß sie die natürlichen Kreisbahnbewegungen des Fluids auffangen und in eine naua Richtung umlenken, wozu das zusätzliche Merkmal kommt, daß der Anordnung aus sich heraus eine Richtungs- (odar Uellenpha3an-) Vorwahl eigen ist, durch die ein reiner periodischer Strom oder eine periodische Strömung erzeugt wird, die wirksam in eine Richtung gerichtet ist. Diese Eigentümlichkeit, zur Ausrichtung des Stromes in eine Richtung rührt von einer geeigneten Kombination dar Flügelabstända und der relativen FlügaleinlaDuinkal und den Ausgestaltungen an den oberen und unteren Stirnflächen her, so daß dar Grad, in dem das sich bewegende Fluid aufgefangen wird und die Leichtigkeit, mit der das sich bewegende Fluid eintreten kann, in einer Richtung durch große Zugangsbereiche und Eintrittswinkel, die zueckmäßigerweise in der Richtung der Hauptfluidbawegung geneigt sind, vergrößert wird, und daß auf der gegenüberliegenden Seite ein verhältnismäßig großer Widerstand für Gegenbewegungen des Fluids geschaffen wird, indem kleinere Einlaßbereiche und EintrittBuinkel vorgesehen warden, rlia go go gen die entgegengesetzten Fluiribauegungen hin geneigt sind^»daß für den Zugang dieser Bewegungen ein entsprechender Widerstand gebildet wird. Das Gesamtergebnis dieser konvergierenden Flügelanordnung besteht darin, daß die Fluidbewegungen in äußerst wirksamer Weise aufgefangen und mit einem geringen Widerstand in dia bevorzugte Richtung umgelenkt werden, und daß sich hierausfolgand ein Strom mit höherer Geschwindigkeit in einer vorbestimmten neuen Richtung ergibt, was insgesamt zu einem periodischen, in einer Richtung gerichteten Strom oder einer Strömung, führt.

Die zurückgebogenen gestrichelten Linien verdeutlichen die Tatsache, daß ein kleiner, vorübergehender Gegenstrom auftritt, der durch die Uidarstandseigenschaften der mit Flügel versehenen Bereiche mit kleinem Uinkelverhältnis und verringerten Durchgangsflächen bzw. Durchgangsbareichan verringert wird. Dieser vorübergehende Gegenstrom wandert nicht wirklich in den gegen-

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überliagenden Bereich, sondern diesem Geganstrom wird durch die Fluidbeuegungen in der folgenden Uellenphase entgegengewirkt, und er wird umgekehrt« Deshalb erzeugen diese Formen bzw· Ausgestaltungen aufgrund der oben angeführten Flügeleigenschaften und in Verbindung mit der natürlichen Phaaenuelle (oder zeitabhängigen Uelle) und den durch die Uelle in Gang gesetzten Fluidbeuegungen reine (oder im Mittel wirksame) Fluidbeuegungen, die am StromauslaO in eine Richtung gerichtet sind, obgleich der sich ergebende Strom periodisch pulsiert·

Bisher wurde die Erörterung der Wechselwirkungseigenschaften der in einen Fluidkörper untergetauchten Flügelanordnungen, auf die periodische Schuingungsbewegungen einwirken, die durch natürliche, vom Uind erzeugte Wellen hervorgerufen warden, absichtlich auf solche einfachen natürlichen Phänomene und künstlich hervorgerufenen Wirkungen bzu. Wechselwirkungen beschränkt, die für einen Fachmann auf dem Gebiet der Hydrodynamik leicht erkennbar und einleuchtend sind. Die Gesamtuirksamkeit dieser mit Flügeln versehenen Anordnungen beruht jedoch nur zum Teil auf diesen offensichtlicheren Wirkungen· Untersuchungen an einem maGstabgetreuen Modall haben gezeigt, daß andere bedeutsame hydrodynamische Effekte, die weniger optisch direkt in Erscheinung treten, durch diese mit Flügeln ausgestatteten Anordnungen erzeugt werden, und daß diese Effekte zu einem erheblichen Teil zu der Gesamtwirksamkeit dieser Anordnungen beitragen.

Kurz gesagt ergeben sich vier weniger offensichtliche Wechselwirkungen. Die erste besteht in einem "künstlichen Abflachungs"· Effekt, bei dem, gemäß dem beobachteten Naturverhalten, die Wellen mit dem -künstlichen, unter der Oberfläche angeordneten Körper aus gebogenen Flügeln in etwa derselben Weise in Wechselwirkung tritt, als ob diese plötzlich auf eine natürliche seichte Untiefe oder ein Riff auftreffen würden, d. h. als ob sie derart beeinflußt werden, daß sie ihre Höhe, ihre Länge und ihre Geschwindigkeit verringern und dazu neigen, in

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ein System von vielen Uellanamplitudan mit einem komplexen Wellenaystem aua verschiedenen Harmonischen zu zerfallen· Die zweite Wechselwirkung besteht in einer induzierten Phaaenlöaohung dea Fluidbeuegungsimpulses, die durch ein wechsalseitiges Gegeneinander hervorgerufen uird, das aua dam Zusammentreffen von im wesentlichen sich in Phase befindenden Uaasarbeuegungen resultiert, wenn diese durch die Umlenkflügelanordnung umgelenkt worden sind. Der dritte Effekt besteht in einer Ablenkung des Plasssnfluidtransports von seiner natürlichen Bestimmung weg_f wodurch das Uellansystem auf der uindabgewandten Seite eines Hauptteiles seines Aufrechterhaltungsimpul-•as beraubt wird und gleichzeitig (in manchen Fällen) eine von der Küste weggeriohtete Oberflächenatrömung erzeugt wird| durch die die Geschwindigkeit und die Energie der anlaufenden Wellen verringert wird, bevor aie die Anordnung der Umlenkflügel erreichen· Oar vierte Effekt besteht in einer Wellenreflektion, bei dar wesentliche Teile der ankommenden Uellenenergien gegen ihre ablandige Entstehungequelle hin reflektiert werden» was auf den tatsächlichen oder virtuellen Vorhandensein von undurchlässigen Oberflächen beruht, die bestimmte Sektor-Phasenbeatandteile dar duroh die Welle hervorgerufenen Wasserbewegungen reflektieren.

Sowohl aufgrund der theoretischen und empirischen Kenntnissa und der tatsächlichen Modellversuche kann mit Sicherheit gesagt werden, daß durch die oben beschriebenen Anordnungen aus gebogenen Flügeln eine Reihe von komplexen und aus vielen Komponenten bestehenden dynamischen Reaktionen hervorgerufen uird, die in ihrer Gesamtheit zu den oben aufgezeigten nützlichen und verwertbaren Wirkungen führen·

2 Ü 9 0 i S / (j S β β

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Dämpfung von Uasseruellen und zur Steuerung und Verwertung der durch eine UqIIq hervorgerufenen Uasser.-beuegungen_f gekennzeichnet durch eine Anordnung (30) aus langgestreckten, festen, in Querrichtung gebogenen Flügeln (32a), die im Abstand voneinander, parallel zueinander und in einer allgemein in derselben Ebene liegenden Anordnung aneinander befestigt sind, uobei die Biegung aneinahdergrenzender Flügel in derselben Richtung ausgerichtet ist} und durch Einrichtungen (34), um die Flügel in einer festen Lage in dieser Anordnung zu befestigen, uobei diese Vorrichtung, wenn 3ib in dem !Jasser in einer Oberflächenatellung oder .in einer Stellung unter der Oberfläche in der Bahn der ankommenden Uollon angeordnet ist, so uirkt'f daß sie die Höhe, die Geschuindigkeit, die Länge und die Periode dieser Wellen verringert und durch die Uelle hervorgerufene Uasserbeuegungen abfängt, sie aus ihrer natürlichen Bahn ablenkt und Uasserströmungen und andere nützliche hydrodynamische Uirkungen erzeugt·

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η - ζ e i c h η et , daO die Flügel (502, 522) ungleichförmig im Abstand voneinander angeordnet sind,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daO die Flügel (502, 522) nine ungleichförmige HrüQe aufweisen·

4t Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch rjokeinnzeichnat, daß aneinanderyrenzende Flü.jtiL (64, 02, 104, 122, 142, 2Ü2, 242) oinon konver-)Lnrnnrk»ri Durchgang bililan, der die abgefangenen, durch iiiU'i lht L la harvnrgarufenan Uaiiancbouanunyon mit j Ich r>.i>>t un l n.-.n -:h limn igt«

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5, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Konvergenzverhältnis des Durchganges optimale Ergebnisse bei minimalen Energieverlusten erhalten uerden_e

6, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daü aneinandergrenzende Flügel einen gebogenen Durchgang bilden, der den Strom der abgefangenen, durch eine Uelle hervorgerufenen Uasserbeuegungen in eine gewünschte neue Richtung umlenkt,

7, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß lediglich eine einzige Reihe von Flügeln vorgesehen ist«

B, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßleitung (68, 90, 112, 128) vorgesehen ist, die das zwischen den Flügeln austretende Uasser einschließt und leitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k β η η zeichnat, daß ein Teil der Austrittsleitung durch eine undurchlässige Leitungsplatte (64a, 86a, 108a, 124a, 148a, 246) gebildet wird, die sich unter den Flügeln her erstreckt,

10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsplatte steif ausgebildet ist,

11, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsplatte biegsam ausgebildet ist.

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12» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsleitung einen Auslaß aufweist, der gerichtet ist, so daß die Anfangsrichtung des aus dem Auslaß als eine Strömung ausfließenden Uassers vorbestimmt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserströmung allgemein nach aufwärts gerichtet ist, wenn die Vorrichtung in einer Betriebsstellung installiert ist*

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die· Wasserströmung allgemein horizontal gerichtet ist, uenn die Vorrichtung in einer Betriebsstellung installiert ist,

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserströmung allgemein abwärts gerichtet ist, uenn die Vorrichtung in einer Betriebsstellung installiert ist,

16. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Sammelleitung (159), die so angeordnet ist, daß sie den Auslaß aus der Flügelreihe sammelt und diesen Auslaß auf eine allgemein abwärts und seitlich verlaufenden Bahn leitet, uenn die Vorrichtung in ihrer Betriebsstellung ausgerichtet ist, und durch mehrere gebogene Ablenkflügel (154), die in der Sammelleitung angeordnet sind, um den Auslaß von einer Abwärtsbewegung in eine seitliche Bewegung umzulenken.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch wenigstens eine biegsame Fluidleitung (164), die mit der Sammelleitung in Verbindung steht, um den Auslaß aus der Sammelleitung zu einer Sammelvorrichtung zu befördern.

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18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17» gekennzeichnet durch eine Rampe (150), die sich gegen die Flügelreihe hin erstreckt und in der Nähe der Flügelreihe endet, uobei diese Rampe so angeordnet ist, daQ sie die ankommenden Uellen und die durch eine Uelle hervorgerufenen Uasserbeuegungen abfängt und in die Flügelreihe (142) hinein leitet, uenn die Vorrichtung in ihrer Betriebsstellung ausgerichtet ist·

19« Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe einen beueglichen Abschnitt (150b) aufweist, um die Länge der Rampe, gemessen in der Bewegungsrichtung, der über die Rampe laufenden Uellen und durch eine Uelle hervorgerufenen Uasserbeuegungen zu verändern·

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Einrichtungen (160), um den beueglichen Abschnitt zu bewegen·

21· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, . gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Reihe won gebogenen Flügeln (202, 204} 224, 226} 242, 244), die im Abstand voneinander, winkelig und sanduiohförmig aneinander befestigt lind«

22, Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Aueströmungen aus beiden Reihen (202, 204} 224, 226) sich vereinigen, um einen gemeinsamen, aus der Vorrichtung ausfliaOenden Auefluß zu bilden·

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmung von der er3ten Heiho (242) aus dar Vorrichtunn in oinnr Richtung ausstrünit, die alLtjj.nain ontrjegen<ju;ietzt zu der Richtung dur Ausströmung vnn rlur zunitnn ilaihi? (244) iut, und tlaü

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die Reihen durch eine undurchlässige Sperre (246) voneinander getrennt sind·

24, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch eine Ummantelung (222), die wenigstens eine Auslaßleitung (232) bildet, um den UasserausfluQ aus den Flügeln zu einer durch Schaufeln angetriebenen Maschine (228) zu befördern.

25, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruchs, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56), um die Flügalanordnung in einer Betriebsstellung in einem Uasserkörper zu befestigen,

26, Vorrichtung nach einem dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichne.t , daß mehrere Anordnungen (14O) zur Dämpfung der Uasseruellen und zur Steuerung und zur Nutzbarmachung der von einer Uelle hervorgerufenen Bewegungen mit ihren Enden aneinander befestigt sind, so daß eine Reihe gebildet uird,

27, Verfahren zur Dämpfung von Uasseruellen und zur Steuerung und Nutzbarmachung der von einer L/elle hervorgerufenen Uasaerbeuegungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Uellen und dia durch eine Uelle hervorgerufenen Uasserbeuegungen eingefangen uerden, daQ diese Uellen und die Bewegungen in einen Fluidatrom umgeuandelt werden, daß dieser Fluidatrom auf einer gebogenen Bahn geführt uird, die von der natürlichen Beuegungsbahn dieser Uellen und Bewegungen verschieden ist, und daß der Fluidstrom als ein freier Strom in einer vorbestimmten Richtung ausströmen gelassen uird.

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