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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur künstlichen Auslösung von Lawinen, mit wenigstens einem auf einem Traggestell gelagerten, um eine waagrechte Achse schwenkbaren Tisch.
Aus der AT-PS Nr. 197850 ist eine derartige Einrichtung bekannt, wobei die Tischfläche bezüglich der Achse unsymmetrisch angeordnet und der Tisch durch Gewichts- oder Federwirkung in einer annähernd waagrechten Lage gehalten ist, bei einer Schneeauflage aber kippen und dieselbe zum Abrutschen bringen soll.
Diese Einrichtung weist eine Anzahl Nachteile auf, von denen der schwerwiegendste darin liegt, dass die Einrichtung selbsttätig wirkt und daher der Zeitpunkt der Lawinenauslösung unbestimmt ist und nicht beeinflusst werden kann. Erwünscht hingegen ist, die Lawine dann auszulösen, wenn der geringste bzw. überhaupt kein Schaden zu erwarten ist. Ein anderer Mangel ist das Kippen des Tisches, wodurch der Tisch auf einem Traggestell relativ hoch über dem Gelände angebracht sein muss ; dies führt oftmals dazu, dass durch Windeinfluss keine oder nur eine ungenügende Schneeauflage vorhanden ist, wodurch die Einrichtung trotz erwünschter Lawinenauslösung nicht funktioniert. Ferner muss die Schneeauflage ein vorbestimmtes Gewicht erreichen, damit die Gewichts- oder Federwirkung überwunden und der Tisch zum Kippen gebracht werden kann.
Nun kann der Schnee verschiedene Konsistenz annehmen, wobei zwischen lockerem Neuschnee und windgepresstem, verdichtetem Altschnee viele Zwischen-bzw. Umwandlungsstadien möglich sind und die verschiedenen Schneearten sehr unterschiedliches spezifisches Gewicht von etwa 30 bis 250 kg/m3, manchmal sogar bis zu 500 kg/m3 aufweisen (s. Lawinenschutz in der Schweiz, von Dipl. Forsting. Hans Oppliger, herausgegeben von ETH, Kantonsforstamt, Glarus, S. 15 bis 18). Infolge dieses grossen Bereiches, in dem das Schneegewicht variieren kann, ist es praktisch unmöglich, die Gegengewichte oder Federn bei der bekannten Einrichtung derart einzustellen, dass zufriedenstellende Lawinenauslösungen bei verschiedenen Schneearten möglich sind.
Zum Beispiel kann Neuschnee in solchen Mengen fallen, dass natürliche Lawinen abgehen, ohne dass auf dem Tisch die Schneeauflage das zum Kippen erforderliche Gewicht erreicht ; anderseits kann durch wiederholten geringen Schneefall entstandener Altschnee das zum Kippen notwendige Gewicht erreichen, obwohl in der Natur keine Lawine abginge oder eine solche unerwünscht wäre, so dass die Schneeauflage auf dem Tisch bloss abgeworfen wird, jedoch vor dem Tisch liegenbleibt, sich bei mehrmaligem Kippen vor der Einrichtung ansammelt und somit einerseits deren Funktion bis zur Wirkungslosigkeit beeinträchtigt und anderseits eine erhebliche Gefahr darstellt. Schliesslich bietet die relativ hohe Einrichtung einen unschönen Anblick in der Landschaft.
Es ist auch schon eine Einrichtung zum willkürlichen Auslösen von Lawinen vorgeschlagen worden (DE-AS 1287597), die an eine Druckmittelquelle anschliessbare, mit Austrittsöffnungen für das Druckmittel versehene Matten oder plattenartige Beläge aufweist. Zum Auslösen einer Lawine soll das durch die Austrittsöffnungen austretende Druckmittel, wofür praktisch nur Pressluft in Frage kommt, den auf der Matte liegenden Schnee zum Abgleiten bringen. Auch diese Einrichtung ist mit Mängeln behaftet, welche ihre Funktion nachteilig beeinflussen. Durch Umwandlung des Schnees, die sehr bald nach dem Neuschneefall einsetzt, oder durch Schmelzen und anschliessende Eisbildung können nämlich die Austrittsöffnungen ohne weiteres verstopft werden.
Obzwar vorgesehen ist, die Pressluft zu erwärmen, stellt dies einen ungeheuren Energieaufwand dar, der in keinem Verhältnis zum Erreichten steht ; ausserdem wird hiedurch meist erreicht, dass der Schnee zum Abschmelzen gebracht wird und die Matte dann schneefrei ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur künstlichen Auslösung von Lawinen zu schaffen, die von den erwähnten Nachteilen frei ist und zu jedem erwünschten Zeitpunkt unter allen Umständen zuverlässig eine Lawinenauslösung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, mit der Auslöseeinrichtung zugleich Messungen am jeweils vorhandenen Schnee durchzuführen.
Diese Aufgaben werden mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss der Tisch mit einer Hubvorrichtung versehen ist. Diese vorzugsweise als Hydrauliktrieb oder als elektrischer Spindeltrieb ausgebildete Hubvorrichtung ist vorteilhafterweise an eine Fernsteuereinrichtung angeschlossen.
Die Erfindung beruht auf Tatsachen, deren Bedeutung bisher nicht ausreichend erkannt worden sind. Bekanntlich kann der Schnee je nach Beschaffenheit mehr oder weniger grosse Zugspannungen aufnehmen, über deren tatsächliche Grössen jedoch noch keine genauen Angaben vorliegen. Im Bereich der maximalen Zugspannung liegt das Anrissgebiet der Lawine zumindest im Falle eines Schneebrettes. Eine
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weitere Rolle spielen die Reibungsverhältnisse, wobei anzunehmen ist, dass nicht nur die Haftreibung wesentlich grösser als die Gleitreibung ist, sondern auch die Gleitreibung geschwindigkeitsabhängig ist.
Damit eine Lawine ausgelöst wird, muss neben einer gegebenenfalls vorhandenen Zugspannung auch die Haftreibung überwunden werden, wozu kein allzu grosser Energiebetrag erforderlich ist, da die entsprechend Kraft nur entlang eines kleinen Weges aufzubringen ist, weil bei Bewegungseintritt der Schneemenge sofort Gleitreibung eintritt. So kann Lockerschnee keine nennenswerten Zugspannungen aufnehmen und wird deshalb im wesentlichen durch die Haftreibung am Abrutschen gehindert ; in Bewegung befindlicher Lockerschnee hingegen kommt nicht mehr zur Ruhe und gleitet über seinen Untergrund hinweg. Untersuchungen haben ergeben, dass zum Abgang von Lockerschnee Hangneigungen von über 40 notwendig sind, wogegen Lockerschneelawinen auch noch bei 11 bis 20 in Bewegung bleiben.
Anderseits ist zur Auslösung einer Lawine ein grosser Bewegungsimpuls notwendig, da der Schnee nur sehr geringe Seitenkräfte übertragen kann. Dies ist auch der Grund dafür, dass Lawinen durch Sprengung oder Beschuss nur in den seltensten Fällen ausgelöst werden können, da die dabei freiwerdenden Kräfte nur einen kleinen Schneebereich erfassen und lediglich eine Verformung des Schnees bewirken. Die zuverlässigste Art, eine Lawine auszulösen, besteht also darin, die Haft- und Gleitreibung in der Anrisszone über einen quer zum Hang verlaufenden Bereich weitgehend aufzuheben, in diesem Bereich die maximalen Zugspannungen im Schnee zu überschreiten und die Lageenergie des Schnees in Bewegungsenergie umzuwandeln, insbesondere dem Schnee eine zusätzliche Lageenergie vor der Auslösung zu erteilen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung wird in der Lawinenanrisszone derart angebracht, dass der Tisch im wesentlichen dem Hang angepasst und seine Schwenkachse talseits angeordnet ist. Die Hubvorrichtung gestattet ein Heben bzw. Schwenken des Tisches zu jedem erwünschten Zeitpunkt, wobei die Zugspannungen im Schnee überschritten werden, dem Schnee potentielle Energie vermittelt wird und die Haftsowie Gleitreibung überwunden werden, so dass die Lawine auf alle Fälle ausgelöst wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Tisch mit seiner Schwenkachse über Arme verbunden sein, die quer zur Schwenkachse verlaufen und mit dem Tisch starr verbunden sind.
Somit kann der Tisch höher gehoben und der Schneeauflage mehr Lageenergie vermittelt werden, obwohl sich der Tisch in Ruhestellung kaum über den Boden erhebt. Zudem wird verhindert, dass sich Schnee unter dem Tisch ansammelt, da bergwärts abrutschender Schnee unter dem Tisch durchbefördert wird.
Diese Effekte werden noch verbessert, wenn der Tisch mit seiner Schwenkachse über an dem Tisch angelenkte Arme verbunden sowie mit Lenkern versehen ist, die jeweils in einem Abstand von der Anlenkstelle der Arme am Tisch angelenkt sind und mit den Armen je ein Gelenkviereck bilden.
Ferner kann der Tisch zumindest an einer der quer zur Schwenkachse verlaufenden Seiten mit einer Platte beweglich verbunden sein. Auf diese Weise wird beim Heben des Tisches die Anrisszone verbreitert und die Haft- und Gleitreibung über einen grösseren Bereich überwunden, wodurch die Sicherheit der Auslösung noch vergrössert wird. Ausserdem wird verhindert, dass seitlich Schnee unter den Tisch gelangen und dessen Rückstellung beeinträchtigen kann. Eine äusserst einfache, aber dennoch zuverlässige und robuste Verbindung zwischen Tisch und Platte ergibt sich, wenn diese von Schlitzen in der Platte sowie von in diese Schlitze eingreifenden, am Tisch vorgesehenen Fingern gebildet ist, wobei die Platte an ihrer der Verbindungsstelle abgewendeten Seite wenigstens ein Auflager aufweist. Hiemit wird die Stabilität der Einrichtung erheblich verbessert.
Zur weiteren Vergrösserung der Anrisszone sowie zur Auslösung grösserer Schneemengen ist es von Vorteil, wenn wenigstens zwei Tische nebeneinander in einem Abstand angeordnet und über ein plattenförmiges Verbindungselement miteinander verbunden sind.
Mit der Einrichtung sollen aber nicht allein Lawinen ausgelöst werden, sondern auch die Umstände untersucht werden können, unter denen jeweils die Auslösung zustandekommt. Zu diesem Zweck ist der Tisch an seiner Oberseite in einem von der Schwenkachse entfernt liegenden Bereich mit zu derselben parallel verlaufenden und zumindest annähernd senkrecht vom Tisch abstehenden Leisten versehen. Mit Hilfe dieser Ausführungsform lässt sich feststellen, unter welchen Bedingungen bei jeweils welchen Umgebungsverhältnissen die Zugspannungen im Schnee sowie dessen Haft- und Gleitreibung sowohl gegenüber dem Tisch als auch gegenüber einer Schneeunterlage zwischen den Leisten überschritten werden. Dabei kann der Tisch mit einer Messeinrichtung zur Messung des Neigungswinkels des Tisches, z.
B. einem induktiven Geber, versehen sein, so dass die Messdaten an entfernter Stelle abgelesen werden können.
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Schliesslich kann im Bereich der zur Schwenkachse parallelen sowie dieser gegenüberliegenden Seite des Tisches ein im wesentlichen vertikal verlaufender Schutzschirm vorgesehen sein, um auf jeden Fall ein Ansammeln von Schnee unter dem Tisch oder den Platten zu vermeiden. Zur Erhöhung der dem Schnee vermittelten Lageenergie kann der Tisch bzw. die Platte mit einem Belag von hohem Reibungskoeffizienten versehen sein.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind ; in diesen zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Variante derselben, Fig. 3 einen Schnitt durch eine als Messeinrichtung ausgebildete Variante der Erfindung und Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform.
Gemäss Fig. 1 ist die Einrichtung auf einem Berghang im Anrissgebiet einer Lawinenzone montiert. Die Einrichtung weist ein Traggestell-l-auf, an dessen talwärts gerichteter Vorderseite Auflager --2-- für eine Schwenkachse --3-- vorgesehen sind. An dieser Schwenkachse --3-- ist ein im wesentlichen rechteckiger Tisch --4-- angelenkt, der an seinen zur Schnittebene parallelen Seiten je einen Arm --5-aufweist, über die er mit der Schwenkachse --3-- verbunden ist. Zwischen dem Tisch --4-- und dem Traggestell-l-ist eine als Hydraulikzylinder --6-- samt Antriebs- und Steuerorganen ausgebildete Hubvorrichtung angeordnet.
Der Tisch --4-- ist in seiner gehobenen bzw. geschwenkten Lage dargestellt und ist in seiner Ruhestellung, die mit strichlierten Linien angedeutet ist, wobei die entsprechenden Bauteile mit gestrichenen Bezugszeichen versehen sind, etwa dem Hangverlauf folgend angeordnet. Unterhalb des in Ruhelage befindlichen Tisches --41-- ist eine hiezu parallele Abdeckung --7-- vorgesehen.
Nach Schneefall bildet sich am Hang eine Schneedecke, die kontinuierlich über die Einrichtung verläuft, da sich der Tisch-4'-in seiner Ruhelage höchstens nur wenig über das Gelände erhebt. Falls die Auslösung einer Lawine erwünscht ist, wird die Hubvorrichtung vorzugsweise über eine Fernsteuerung betätigt und somit der Hydraulikzylinder --61-- ausgefahren. Dabei schwenkt der Tisch --4'-- um seine Achse --3--, wodurch zunächst der Zusammenhalt der Schneedecke an der bergwärts gelegenen Tischkante unterbrochen wird. Zugleich wird der am Tisch --4-- befindlichen Schneemenge potentielle Energie vermittelt. Sobald der Neigungswinkel des Tisches --4-- derart gross ist, dass die Haftreibung des Schnees bezüglich des Tisches erreicht ist, gleitet der darauf befindliche Schnee ab.
Da die Gleitreibung wesentlich geringer ist, bleibt der Schnee in Bewegung und nimmt in manchen Fällen auch den vor der Einrichtung lagernden Schnee mit. In den Zeichnungen ist die Schneedecke vor der Auslösung mit strichlierter, nach der Auslösung mit voll ausgezogener Linie eingezeichnet.
Zur Steigerung der Wirkung können der Tisch mit einem Belag, z. B. aus Kunststoff, von hohem Reibungskoeffizienten und die Abdeckung --7-- mit einem Belag von geringem Reibungskoeffizienten versehen sein. Auf diese Weise erhält der Schnee vor der Lawinenauslösung eine höhere Lageenergie, wogegen von oben nachrutschender Schnee über die Abdeckung --7-- sowie zwischen den Armen --5-abgleitet. Anschliessend wird der Tisch --4-- in seine Ausgangslage zurückgestellt.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Erfindung, die wie die in Fig. l gezeigte Einrichtung aufgebaut ist, wobei lediglich die Arme --5-- weggelassen sind. Zur Verbreiterung der Anrisszone sind beiderseits des Tisches --4-- Platten --10-- vorgesehen, die mit dem Tisch --4-- gemeinsam heb- bzw. senkbar sind. Zu diesem Zweck ist der Tisch --4-- an seinen den Platten --10-- zugekehrten Rändern mit aufrechten Fingern --12-- versehen, die in entsprechende Schlitze --11-- in den Platten --10-- unter relativ grossem Spiel eingreifen. Einfacherweise sind Tisch --4-- und Platten --10-- aus Blechtafeln hergestellt, wobei die Finger --12-- durch Aufbiegen des im übrigen abwärts gebogenen Randes der Blechtafel gebildet sind.
Zur Sicherung der Platten --10-- auf steilen Hängen sind sie an ihrer der Verbindungsstelle-11, 12- abgewendeten, talwärts gelegenen Seite in einem Auflager --13-- gelagert, das mit der Schwenkachse 3-3 des Tisches --4-- ausgerichtet ist.
Wie eingangs erwähnt, soll mit Hilfe der Erfindung auch der Reibungswinkel der unterschiedlichen Schneearten gemessen werden können, wobei zwischen Reibung zwischen Schnee unter Unterlage und zwischen Schnee und Schnee zu unterscheiden ist. Eine zur Messung ausgebildete Einrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Konstruktion entspricht der in Fig. l gezeigten Einrichtung, wobei die Hubvorrichtung - als elektrischer Spindeltrieb ausgebildet ist, der insbesondere ferngesteuert werden kann.
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An dem der Schwenkachse --3-- des Tisches --4'-- abgekehrten Tischbereich, etwa in der bergwärts gelegenen Tischhälfte, sind mehrere zur Schwenkachse --3-- parallele Leisten --9-- angebracht, die senkrecht zur Tischebene angeordnet sind.
Wird der Tisch bei daraufliegendem Schnee aus seiner Ruhelage (gestrichene Bezugszeichen) gehoben, so wird bei dem Neigungswinkel al der Schnee von der talwärts gelegenen Tischhälfte abgleiten ; der Neigungswinkel oti entspricht somit dem Reibungskoeffizienten zwischen Schnee und Unterlage. Bei Erreichen des grösseren Neigungswinkels c wird sodann der über den Leisten --9-- befindliche Schnee abgleiten, wogegen der Schnee zwischen den Leisten --9-- auf dem Tisch --4-- zurückgehalten wird.
Dieser Neigungswinkel a2 entspricht also dem Reibungskoeffizienten zwischen Schnee und Schnee.
Zur Messung des Neigungswinkels ist eine mit dem Bezugszeichen --14-- angedeutete Messeinrichtung vorgesehen, die als Potentiometer, als induktiver Geber od. dgl. ausgebildet und über eine Übertragungseinrichtung mit einer räumlich entfernten Messstelle verbunden ist.
Für die stets erfolgreiche Lawinenauslösung ist die Kenntnis der beiden Reibungswinkel ! Xl und ! X2 von grosser Bedeutung, da Temperatur, Wind, Nässe, Raumgewicht usw. die Schneebeschaffenheit stark
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Rückschlüsse'zu, ob eine Lawine ausgelöst werden kann und ob sie bis in einen vorgesehenen Auffangraum gelangt. Wichtig ist ja, dass die Schneebeschaffenheit im Anrissgebiet bekannt ist, die sich von derjenigen am Ende des Hanges in der Regel stark unterscheidet.
Wenn bei jeder Lawinenauslösung der Neigungswinkel gemessen wird, so kann nach einigen Lawinenabgängen die Grösse des Winkels bestimmt werden, bei dem eine künstliche Auslösung noch zielführend ist. Weiters gibt der Winkel Aufschluss darüber, ob und unter welchen Bedingungen mit natürlichen Lawinen gerechnet werden muss. Die Erfindung schafft somit auch eine Messeinrichtung, mit der sämtliche die Haftreibung des Schnees beeinflussende Grössen, wie Raumgewicht, Schneehöhe und Schneebeschaffenheit integrierend erfassbar sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass mit der Einrichtung gemäss Fig. 3 nicht nur die Einflussgrössen gemessen, sondern auch künstliche Lawinen ausgelöst werden können.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Tisch --4-- zusätzlich über Lenker --8-- verschwenkbar ist, die in eigenen Auflagern --2a-- gelagert sind und mit den Armen --5-ein Gelenkviereck bilden. Da ausserdem der Hydraulikzylinder --6-- der Hubvorrichtung an den Auflagern - der Schwenkachse --3-- des Tisches --4-- angeschlossen ist, kann ein eigenes Traggestell entfallen. Diese Einrichtung kann besonders gut dem Gelände angepasst werden und bewirkt eine Vermittlung besonders grosser Lageenergie auf den Schnee.
Die Erfindung schafft also eine äusserst einfach konstruierte Einrichtung, mit der Lawinen zuverlässig ausgelöst werden können, indem die Zugspannung im Schnee überschritten, demselben eine grosse potentielle Energie verliehen sowie die Haft- und Gleitreibung sowohl gegenüber der Unterlage als auch bezüglich des Schnees überwunden wird ; überdies lässt sich die Einrichtung ohne weiteres zu einer Messeinrichtung ausgestalten, ohne ihren eigentlichen Zweck zu verlieren, und von jeder beliebigen räumlich entfernten Stelle zu jedem Zeitpunkt überwachen und fernbedienen. Soll ein breites Lawinenanrissgebiet erfasst werden, so werden zwei oder mehrere Tische nebeneinander angeordnet und die dazwischen befindlichen Zwischenräume mit plattenförmigen Verbindungselementen überbrückt.
Dabei kann die Verbindung genauso ausgebildet sein, wie diejenige zwischen Tisch --4-- und Platten --10-- gemäss Fig. 2. Um zu vermeiden, dass Schnee unter den Tisch gelangt, kann bergwärts ein im wesentlichen vertikaler Schutzschirm vorgesehen sein, der entweder am Tisch oder ortsfest angebracht ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur künstlichen Auslösung von Lawinen, mit wenigstens einem auf einem Traggestell gelagerten, um eine waagrechte Achse schwenkbaren Tisch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - net, dass der Tisch (4) mit einer Hubvorrichtung versehen ist.
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