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Einrichtung zur künstlichen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse bei Wasserbauten
Im Wasserbau ist man bestrebt, günstige, laminarähnliche Strömungsverhältnisse zu schaffen, weil dann der Abfluss erleichtert wird, die Kolke vermindert werden, die hydraulische Leistungsfähigkeit steigt. usw. Diesem Ziel dient vor allem eine zweckmässige Formgebung.
Häufig ist es jedoch nicht möglich, durch die Formgebung allein den wechselnden Betriebszuständen
Rechnung zu tragen. Auch aus wirtschaftlichen Gründen kann man genötigt sein, von der idealen Formge- bung der Bauten abzuweichen und muss dann eine Reihe von Nachteilen, wie z. B. das Auftreten von Tot- räumen und Wirbelzonen, grösseren Kolken, Unterdruckerscheinungen, Schwingungen usf. in Kauf neh- men. Es wäre daher in vielen Fällen eine zumindest zeitweise in Wirksamkeit zu setzende Einrichtung zur
Verbesserung der Strömungsverhältnisse erwünscht, besonders dann, wenn die Abhilfemassnahme keine grossen Umbauten erfordert.
In der Flugtechnik sind in letzter Zeit verschiedene Methoden entwickelt worden, um die Luftströ- mung in einem gewünschten Sinn zu beeinflussen. Dazu gehört das Absaugen und die Beschleunigung der
Grenzschichte, wodurch der Strömungswiderstand vermindert wird.
Gemäss vorliegender Erfindung werden nun im Wasserbau Massnahmen vorgeschlagen, die ebenfalls eine künstliche Beeinflussung der Strömungsverhältnisse ermöglichen. Sie können ebenso bei Neubauten wie bei bestehenden Anlagen Verwendung finden und dauernd oder nur zeitweise wirksam, allenfalls auch regelbar sein.
Es handelt sich hier um eine Einrichtung, die aus mindestens einem, allenfalls im massgebenden Querschnitt und hinsichtlich des anzuwendenden Druckes oder Soges regulierfähigen Korrektionskanal besteht, welcher auch als Spalt oder Schlitz usf. ausgebildet sein kann.
Mit Hilfe eines solchen Korrektionskanales für Wasser oder ein Wasserluftgemisch, können nun eine ganze Reihe von Mängeln der Strömungsverhältnisse behoben werden, von denen im folgenden einige charakteristische Beispiele angeführt werden :
So ist z. B. erwünscht, die ober-und unterwasserseitigen Auskolkungen zu ermässigen, die an den Grenzen zwischen Sektionen mit verschiedenen Strömungsverhältnissen und daher ungleichen hydraulischen Belastungen entstehen.
Ein Korrektionskanal kann hier Abhilfe schaffen, insbesondere dann, wenn der Einlauf dieses Kanales oberwasserseitig an der richtigen Stelle angeordnet und das untere Ende zweckentspre- chend ausgebildet wird (Neigung der Sohle unter einem spitzen Winkel gegen die Horizontale, Keilschwelle, gezahnte Endschwelle usf.)
In einem anderen Fall kann es sich etwa darum handeln, den Durchflussstrahl im Grundriss zum Anliegen an einen Pfeiler oder eine Wand zu bringen und dadurch die Seitenkontraktion oder die Kolke zu verringern, die Drücke des Strahles auf die Unterlage zu verändern, allenfalls auch die hydraulische Kapazität zu erhöhen. In allen diesen Fällen ist eine Korrektion durch Änderung der bestehenden Strömungsund Druckverhältnisse mit Hilfe eines oder mehrerer Korrektionskanäle möglich.
Schliesslich sei erwähnt, dass mit derartigen Einrichtungen auch das Auftreten des Wechselsprunges oder die Unterdrückung von Schwingungen erwirkt werden kann.
Die gegenständliche Erfindung sieht daher eine Einrichtung zur künstlichen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse bei Wasserbauten, Brückenpfeilern, Ufermauem u. dgl. vor, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens aus einem allenfalls regelbaren Kanal besteht, der innerhalb der genannten Bauteile verlaufend, aus dem Oberwasserbereich kommend, unterhalb des Unterwasserspiegels mündet.
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Zeichnungführungsbeispielen erläutert.
In den Fig. 1 und 2 wird gezeigt, wie ober-und unterwasserseitig von Wehrpfeilern auftretende Kolke ermässigt werden können. Fig. 1 stellt einen Vertikalschnitt, Fig. 2 den Grundriss vor. Der Korrektionskanal ist mit 1, der Schieber mit 2, der oberwasserseitige bzw. unterwasserseitige Kolk vor und hinter dem Pfeiler ohne Abhilfemassnahme mit 4 bzw. 5 nach Wirksamwerden der neuartigen Einrichtung mit 6 bzw.
7 bezeichnet.
Die Fig. 3 stellt den Grundriss eines Wehrfeldes mit den beiden angrenzenden Pfeilern vor. Der Ka- nul l besteht hier aus mehreren Schlitzen, die in einen Schacht 8 munden, aus welchem das Wasser abgesogen wird. Die ursprüngliche Durchflussbreite ist mit 9, die Durchflussbreite infolge Wirksamkeit der erfindungsgemässen Einrichtung ist mit 10 beschrieben. Zufolge der vergrösserten Durchflussbreite werden sowohl die hydraulische Kapazität, als auch die unterwasserseitigen Kolke 5 günstig beeinflusst.
Fig. 4 und Fig. 5 lassen erkennen, in welcher Weise die in den seitlichen Begrenzungen eines Wehrfeldes vorhandenen Spiralströmungen 11, die zu den Randkolken führen, mit der Einrichtung 1 weggeblasen werden können.
Fig. 6 und 7 versinnbildlichen das Zustandekommen eines Wechselsprunges 12 durch Injizierung von Druckwasser mit Hilfe des Kanales 1. Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt, Fig. 7 der dazugehörige Grundriss.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur künstlichen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse bei Wasserbauten, Brückenpfeilern, Utermauern Uo dglc, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens aus einem, allenfalls regel- baren, Kanal besteht, der innerhalb der genannten Bauteile verlaufend, aus dem Oberwasserbereich kommend, unterhalb des Unterwasserspiegels mündet.