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Die Erfindung betrifft ein mobiles System mit klappbaren Modulen für den Hochwasserschutz.
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Bekannt aus Dokument
DE 202 13 118 U1 ist eine mobile Hochwasserschutzanlage, bestehend aus transportablen Bauelementen, die wasserdicht miteinander koppelbar sind. Die Bauelemente weisen die Form von eckigen Wannen auf, die mit Wasser befüllbar und entleerbar sind, wobei die Wanne aus einer Bodenwand mit vier Seitenwänden besteht. Die Bodenwand weist eine verschließbare Öffnung zum Entleeren der Wanne auf. Bei Zwischenwänden ist ferner eine Öffnung zum Wasseraustausch zwischen den durch die Zwischenwände gebildeten Zellen vorgesehen. Die Bauelemente sind mittels Hülsen stapel- und koppelbar.
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Aus
DE 103 01 204 A1 ist ein zu einem Wall zusammenfügbares rechteckiges Hochwasserschutzelement bekannt, es besteht aus einer oberen Kopf- und einer unteren Fußplatte, welche derart gegensinnig profiliert sind, dass sie ineinandergreifend stapelbar sind. Zwischen den Platten ist ein faserverstärkter, mit Wasser befüllbarer Kunststoffsack angeordnet, wobei dieser in befülltem Zustand eine kubische Form aufweist. Ferner weist das System Aussteifungselemente in Form von Seilen oder Seitenteilen auf, wobei die Seitenteile in Führungsschienen gesteckt werden. Zudem sind die Seitenteile über Scharniere mit der Bodenplatte verbunden.
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Aus
GB 22 69 618 A ist ein selbstbefüllendes Hochwasserschutzsystem bekannt, bei dem Boxen mit Öffnungen nebeneinander angeordnet werden, durch die Wasser fließen kann. Zudem sind Stützen und Metallklammern zur Halterung und Befestigung der Boxen sowie Gummiuntermatten vorgesehen.
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In
DE 102 004 009 388 A1 wird ein transportables System für den mobilen Hochwasserschutz offenbart, welches aus transportablen mit Wasser befüllbaren und entleerbaren, wasserdichten Bauelementen besteht. Diese sind durch seitliches Aneinander- und Aufeinandersetzen gekoppelt, bilden die Form von rechteckigen Wannen und sorgen für einen geradlinigen Verlauf einer Schutzwand. Die Elemente befüllen sich gegenseitig über Überlaufrohre. Die Wannen weisen Wände auf, welche durch am Boden der Wannen angeordnete Scharniere nacheinander, d.h. horizontal aufeinander klappbar sind.
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Aus der
DE 20 2009 005 371 U1 , insbesondere
1 und Anspruch 12, ist ein mobiles Hochwasserschutzsystem bekannt, das aus klappbaren Modulen 1 besteht, die eine Frontwand mit Öffnungen 4, eine Rückwand, Seitenwände, einen Deckel 6 und eine Bodenwand 7 aufweisen. Die Seitenwände, die Frontwand und die Rückwand sind jeweils durch Verbindungselemente mit dem Deckel und der Bodenwand verbunden. Die Module sind stapelbar. Bei diesen bekannten Modulen besteht der Nachteil, dass die übereinander angeordneten Module leicht verrutschen können und dann nicht mehr exakt aufeinander stehen.
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Bekannte Systeme für den mobilen Hochwasserschutz sind hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Handhabung mit grcßen logistischen und zeitlichen Aufwänden verbunden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein leichtes, einfach aufzubauendes, einfach zu bedienendes, sowie wiederverwendbares Hochwasserschutzsystem zur Verfügung zu stellen, welches eine geringe Lagerkapazität benötigt und rutschfest stapelbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, sowie den weiteren vorteilhaften Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein mobiles Hochwasserschutzsystem, bestehend aus klappbaren Modulen, umfassend zumindest eine Frontwand mit Öffnungen, eine Rückwand, Seitenwände, einen Deckel mit Erhebungen und eine Bodenwand mit Aussparungen, wobei die Seitenwände, die Frontwand und die Rückwand jeweils durch durch Verbindungselemente mit dem Deckel und der Bodenwand verbunden sind, wobei die Module stabelbar und mittels der Erhebungen und der Aussparungen relativ zueinander verankerbar sind und wobei die Frontwand und die Rückwand durch zumindest ein Scharnier in der Mitte klappbar verankert sind.
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Das Hochwasserschutzsystem dient dem Schutz von Personen und Sachgegensländen vor Hochwasser. Vorteilhaft sind der schnelle und einfache Aufbau, der durch den Klappmechanismus ermöglicht wird. Zudem ist das System durch eine platzsparende Lagerung und gute Stapelmöglichkeit der einzelnen Elemente gekennzeichnet. Das System ist selbstfüllend, d. h., dass das Wasser durch die Öffnungen ein und austreten kann.
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Das System ist für den Einsatz in bebauten bzw. urbanen Gebieten als mobiles Hochwasserschutzsystem geeignet und für Kommunen, Länder, Firmen aber auch Privatpersonen von Interesse.
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Das Hochwasserschutzsystem ist ein zusammenhängendes, klappbares System, das zur Lagerung zusammengeklappt werden kann. Die Vorder- und Rückseite des Systems sind jeweils durch zumindest ein Scharnier verbunden und somit zweiteilig aufgebaut. Die Vorderseite der klappbaren Module weist zumindest zwei, vorzugsweise mehrere Öffnungen in ihrem unteren Bereich auf. Zudem sind mehrere Erhöhungen, wie beispielsweise Noppen, auf dem Deckel vorgesehen.
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Eine Matte, wie beispielsweise eine Gummimatte, ist vorzugsweise unter jedem Modul vorgesehen und somit auch unter dem System angeordnet und sorgt dafür, dass die Reibung und somit die Haftung zwischen den einzelnen Modulen und einem Unterboden, auf dem das System angeordnet werden kann und dem System selbst erhöht wird. Die Matte weist Löscher auf, damit die Erhebungen der Module beim Aufeinanandersetzen von Modulen ineinander eingreifen können. Zudem kann sie fest an dem System angebracht sein. Dabei kann die Matte ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, ein Nut-Feder-System an den Seitenteilen der Module vorzusehen, so dass nebeneinander angeordnete Module, bzw. Kisten hierdurch miteinander verbunden werden können und die Module in einer angeordneten Frost vorliegen, die komplett abgedichtet werden kann und hierdurch kein Wasser durchgelassen wird.
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Durch die klappbare Ausführung der Module gewährleistet das System eine sehr platzsparende Lagerung, da der Deckel und die Unterseite des Systems im zusammengeklappten Zustand übereinander liegen. Das System lässt sich in dieser ersten Variante bündig zusammenklappen.
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Das System ist selbstfüllend, da das Wasser durch die Öffnungen ein und austreten kann. Die Erhöhungen, vorzugsweise Noppen auf dem Deckel gewährleisten die Stapelfähigkeit der einzelnen Module versetzt übereinander und sorgen somit zusätzlich für Stabilität, indem sie ein Verrutschen der Module verhindern.
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Die Mindestanzahl an Noppen sollte vier betragen, um eine hinreichende Stabilität der gestapelten Module zu gewährleisten.
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Hierbei lässt sich das System aufgrund der durchgängigen Vorder- und Rückseite nicht bündig sondern überlappend zusammenklappen.
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Erfindungsgemäß ist das Hochwasserschutzsystem als ein zusammenhängendes klappbares System ausgebildet, das zu Lagerung zusammen geklappt werden kann. Hierbei sind die Vorder- und Rückseite jeweils als ein durchgehendes Modul gefertigt.
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Zur Verankerung der Module untereinander sind beispielsweise Noppen auf dem Deckel vorgesehen. Um die Reibung zwischen dem Unterboden und dem System zu erhöhen kann eine Gummimatte unter dem System angeordnet sein. Nut-Feder-Systeme an den Seitenwänden der Module sorgen dafür, dass eine Front nebeneinanderstehenden Module oder Kisten komplett abgedichtet werden kann und somit kein Wasser durchlässt.
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Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das System mit Modulen leicht konstruierbar und herstellbar ist, da nur wenige Bestandteile zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforderlich sind.
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Vorteile weist das System auch in Bezug auf den Transport und die Lagerung auf, da das System umgeklappt werden kann und somit beispielsweise mehrere Systeme auf einer Palette gelagert werden können. Die Verankerungen, beispielsweise in Form von Noppen auf dem Deckel gewährleisten die Stapelfähigkeit der einzelnen Module versetzt übereinander, sorgen somit zusätzlich für Stabilität und verhindern ein verrutschen zueinander.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seitenwände Griffmulden aufweisen, um die Module transportieren zu können und zusammen- bzw. auseinanderklappen zu können.
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Vorteilhafterweise weist das Modul des Hochwasserschutzsystems ein Höhe-Breiten-Verhältnis von 1:1,5 bis 1:5 auf, vorzugsweise von 1:2, da es bei diesen Abmessungen leicht zu handhaben ist. Das Höhen-Breiten-Verhältnis sollte bevorzugt 1:2 betragen, da so die Seitenwände im zusammengeklappten Zustand nicht überlappen und somit eine möglichst flache Lagerung möglich ist.
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Durch Öffnungen auf der Frontseite der Module ist das System selbstfüllend bzw. mit steigendem Wasser selbstbeschwerend.
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Vorteilhafterweise sind Schlitze am oberen Rand auf der Frontseite der Module angebracht, um bei steigendem Wasserpegel einen Druckausgleich zu gewährleisten.
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Die Erhöhungen, die beispielsweise in Form von Noppen unterschiedlicher Formen auf der Oberseite der Module angeordnet sind, bewirken, dass eine Art Stecksystem vorliegt, wobei sich zumindest vier Noppen als zweckmäßig erwiesen haben.
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Beispielsweise können Klappmechanismen in Form von Gelenken verwendet werden, die je nach Ausführungsform in unterschiedlicher Anzahl vorgesehen sein können.
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Zudem können Einsparungen in den Seitenteilen der Module vorgesehen sein, die eine bessere Ausklappbarkeit der Module gewährleisten. Eine wasserundurchlässige Abdichtung aller Scharniere und Aussparungen, beispielsweise in Form von Schlitzen hat sich als vorteilhaft erwiesen.
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Für die Ausgestaltung der Module haben sich folgende Variationsmöglichkeiten als zweckmäßig erweisen:
- - Beispielsweise kann die Geometrien der Erhöhungen, beispielsweise der Noppen durch einen kreisförmigen, dreieckigen, quadratischen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt gekennzeichnet sein
- - Ebenso kann die Anzahl und/oder die Anordnung der Noppen in Abhängigkeit von zu erwartenden Belastungsverhältnissen variiert werden;
- - Zudem ist die Anordnung von Nut-Feder-Systemen zwischen den Seitenfächen zur Verankerung der Module untereinander vorgesehen,
- - Die Eintrittsöffnungen für Wasser können ebenso die zuvor genannten Querschnitte aufweisen.
- - Über die Wahl der Materialien für die Bestandteile des Moduls und die Kombination unterschiedlicher Materialien können die mechanischen Eigenschaften, beispielsweise die Steifigkeit des Moduls definiert eingestellt werden; beispielsweise können die Frontwand, die Rückwand, die Seitenwände, der Deckel und die Bodenwand aus dem gleichen Material gefertigt werden, beispielsweise unter Verwendung von Kunststoffen, bevorzugt gefüllte und/oder verstärkte Kunststoffe, besonders bevorzugt mit einem hohen Füllstoff- und/oder Verstärkerstoffanteil oder einem Metall, vorzugsweise einem Leichtmetall, besonders bevorzugt Aluminium.
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Als Materialien können für die Hochwasserschutzverrichtung folgende, allein oder in Kombination eingesetzt werden:
- - Kunststoffe, vorzugsweise aus der Gruppe Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyacryl,
- - gefüllte und/oder verstärkte Kunststoffe, wobei als Füll- und Verstärkerstoffe natürliche und/oder synthetische Fasern, wie beispielsweise Hanf, Jute und dergleichen bevorzugt werden und sich als Füllstoffe insbesondere Holzfasern aber auch mineralische Füllstoffe eignen
- - Leichtmetalle, beispielsweise Aluminium und Aluminiumlegierungen.
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Die aufgezeigten Materialien sind recycelbar und somit umweltfreundliche wiederverwendbar.
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Die Dichte der Materialien ist vorteilhafterweise höher als die Dichte von Wasser, damit die Module bzw. das System im ungefüllten Zustand oder geringfügig mit Wasser gefüllten Zustand nicht aufgetrieben werden.
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Die Herstellung der Module erfolgt vorzugsweise mittels eines Spritzgußverfahrens oder eines Preßverfahrens, indem beispielsweise die Frontwand, die Rückwand, die Seitenwände, die Bodenwand und der Deckel auf diese Weise hergestellt werden und diese anschließend mit Verbindungselementen, beispielsweise Scharniere miteinander verbunden werden.
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Die zusätzliche Anordnung von Verbindungselementen in Form von Noppen oder Nut-Feder-Verbindungen, vorzugsweise an den Seitenwänden der Module, ermöglicht die Verankerung der Module untereinander. Somit sind die Module sehr einfach zu handeln.
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Die 6, 7 und 8 zeigen Querkraft- und Momentenverläufe der Seiten-, Front- und Rückwände eines Moduls des Hochwasserschutzsystems in x- und y-Richtung, welche mittels einer statisch-mechanischen Analyse aus einer Lösung eines Plattenstreifens gewonnen worden sind. Mit diesen Größen, können die Spannungen bestimmt werden.
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Die 9 „Durchbiegung w“ beschreibt die Wölbung der Front-, Seiten- und Rückwände unter der vorhandenen Belastung und einer bestimmten Wandstärke.
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X ist die Laufkoordinate bezogen auf die Systemhöhe. Sie stellt das Intervall der Höhe der einzelnen Wände dar, d.h. 0-25cm.
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Aufgrund der Belastung wird deutlich, dass sich das System in der Mitte der jeweiligen Wand am stärksten verformt, d.h. bei x = 10-15 cm.
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Bei dem für diese Untersuchung gewählten Material handelt es sich um eine Aluminiumlegierung namens AlSi5Mg. Gründe für diese Legierung sind ihre gute Verarbeitbarkeit durch Gießen, sehr gute Korrosionsbeständigkeit, gute Spanbarkeit und dass sie sich duktil verhält. Außerdem liegt die Dichte von Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung weit über der von Wasser, so dass das Wegschwimmen des Systems aufgrund einer zu geringen Dichte, wie es bei Kunststoffen passieren könnte, ausgeschlossen ist.
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Beispielhaft werden Ausführungsformen der Erfindung in den nachfolgenden Figuren dargestellt und näher beschrieben, wobei die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
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Es zeigen:
- 1a - 1d: schematisch eine erste Variante eines Moduls für den Hochwasserschutz in Draufsicht, Seiten-, Vorder- und Rückansicht,
- 2: schematisch das Modul aus 1 im aufgebauten Zustand,
- 3: schematisch das Modul aus 1 im zusammenklappenden Zustand,
- 4: schematisch das Modul aus 1 im zusammengeklappten Zustand und
- 5: schematisch ein Modul mit einem Nut-Feder-System.
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1a - 1d zeigen schematisch ein Modul in Form einer Kiste für den Hochwasserschutz in einer ersten Ausführungsform in Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht und Frontansicht.
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Die Draufsicht gemäß 1a zeigt die Oberseite bzw. den Deckel 5 des Moduls 1 mit Erhebungen 5' und seitlich überstehende Scharniere 7', die an der in 1b dargestellten Frontwand 2 bzw. Rückwand 3 angeordnet sind.
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1b zeigt das Modul 1 in einer Seitenansicht mit dem Deckel 5 mit Erhebungen in Form von Noppen 5' und einer Profilierung 5", einer Bodenwand 6 mit Aussparungen 6', einer mit Scharnieren 7' versehenen Rückwand 3 bzw. Frontwand 2 und und einer Seitenwand 4, in welcher eine Griffmulde 4' zum Transport und auf- bzw. zuklappen des Moduls angeordnet ist. Zudem weist die Seitenwand 4 eine Profilierung 4" auf, in welches die Profilierung 5" des Deckels 5 eingreifen kann und somit der Deckel 5 mit der Seitenwand 4 verankerbar ist. Über Befestigungselemente 7 ist der Deckel 5 bzw. die Bodenwand 6 jeweils mit der Frontwand 2 und der Rückwand 3 verbunden.
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In 1c wird das Modul 1 in Rückansicht mit einer Rückwand 3, dem Deckel 5 mit Noppen 5' und der Profilierung 5" und einer Unterseite bzw. einer Bodenwand 6 und einer weiteren Profilierung 6" gezeigt, wobei die Rückwand 3 geteilt ist und die beiden Teile 3a und 3b durch Scharniere 7' miteinander verankert sind. Die Rückwand 3 weist zudem eine Profilierung 3" auf, um in die Profilierungen 5" und 6" eingreifen zu können.
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1d zeigt das Modul 1 in Frontansicht. Hierbei sind in der Frontwand 2 mit Öfnungen 2' für den Wassereintritt erkennbar. Die mit Scharnieren 7' versehene Frontwand 2 weist Profilierungen 2" auf, um in die Profilierungen 5" und 6" des Deckels 5 bzw. der Bodenwand 6 eingreifen zu können.
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In 2 wird schematisch und perspektivisch in x-, y- und z-Richtung die erste Ausführungsform des Moduls gemäß der 1a - 1d im aufgebauten Zustand gezeigt. Das Modul 1 für ein mobiles Hochwasserschutzsystem umfasst zumindest eine Frontwand 2 mit Öffnungen 2' und einer Breite B und einer Höhe H, eine Rückwand 3, Seitenwände 4 mit Griffmulden 4', einen Deckel 5 mit Erhebung in Form von Noppen 5'und Profilierungen 5" als Verbindungselemente sowie eine Bodenwand 6 mit in dieser Figur nicht dargestellten Aussparungen 6', Profilierungen 6", wobei die Seitenwände 4, die Frontwand 2 und die Rückwand 3 jeweils durch Verbindungselemente 7, die als Schrauben, Scharniere, Gelenke und dergleichen ausgebildet sein können, mit dem Deckel 5 und der Bodenwand 6 verbunden sind, wobei die Module 1 stabelbar und mittels der Erhebungen 5' und Aussparungen 6' relativ zueinander verankerbar sind.
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Die Module 1 werden im Einsatz für den Hochwasserschutz jeweils mit der Frontseite 2 zum Wasser hin positioniert, damit das ankommende Wasser über die Öffnungen 2' in die Module 1 eindringen kann, die Module hierdurch gefüllt und in ihrer Lage stabilisiert werden.
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In 3 wird das Modul 1 aus 2 schematisch im zusammenklappenden Zustand gezeigt. Hierbei lässt sich das Modul 1 mittels der geteilten Frontseite 2 und der geteilten Rückseite 3 jeweils über Scharniere 7' zusammenklappen.
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Zunächst werden die Seitenwände 4 über die in 2 dargestellten Griffmulden 4' nach innen geklappt bzw. gedrückt und anschließend das System in sich zusammengeklappt, so dass der Deckel 5 durch die zusammengeklappte Frontseite 2 und Rückseite 3 beabstandet über der Bodenwand 6 mit Aussparungen 6' angeordnet ist.
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In 4 wird das Modul 1 aus 2 schematisch im zusammengeklappten Zustand gezeigt. Über die auf dem Deckel 5 angeordneten Noppen 5', die beim Aufeinanderlegen bzw. Aufeinandersetzen mehrerer Module 1 jeweils in die, in 3 gezeigten Aussparungen 6' der Bodenwand 6 eingreifen, lassen sich die Module platzsparend stapeln und transportieren. Zudem wird auch in dieser Position ein Verrutschen der Module zueinander verhindert.
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5 zeigt schematisch den Deckel 5 mit Erhebungen 5' eines Moduls, wobei der Deckel Nuten 5a und Federn 5b aufweist, die beim Zusammenstecken nebeneinander angeordneter Module ein Nut-Feder-System bilden.
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Für die Module werden folgende Größenbereiche für die Tiefe x Breite x Höhe in cm bevorzugt:
- I. 100 × 50 × 25 cm
- II. 75 × 50 × 25 cm
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Das bevorzugte Höhen-Breiten-Verhältnis sollte 1:2 sein. Die Tiefe der Module, die die durch die Abmessung der Seitenwände 4 bestimmt wird, ist variabel, sollte allerdings nicht zu kurz werden, da sonst keine Stabilität des Hochwasserschutzsystems gewährleistet ist.
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Beim Einsatz von Aluminium und Legierungen hiervon für die zuvor beschriebenen Wände bzw. Modulbestandteile 2 - 6 des Moduls 1 sind Wandstärken im Bereich 20 - 30 mm vorteilhaft.
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Prizipiell kann das System in beliebigen Abmessungen ausgeführt werden. Jedoch haben sich die zuvor genannten Bereiche als praktikabel erwiesen. Eine Tiefe der Module von über 100 cm würde das Handling des Systems für Personen erschweren. Beim Einsatz von technischen Hilfsmitteln, beispielsweise in Form von Hebezeugen können auch größere Abmessungen von Modulen praktikabel sein.
