DE102018009216A1 - Device for reducing wave movements of floating structures - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten, vor denen seeseitig eine Reihe von Pontons linienförmig mit lückenden Abstand angeordnet werden.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten und Schwimmender Häuser im Besonderen zu bewerkstelligen.Die Erfindung ist in allgemein zum Schutz schwimmender Bauten und im Besonderen zum Schutz von Schwimmenden Häusern oder Schwimmende Ansiedlungen anwendbar.Die erfindungsgemäße Wirkung wird durch eine Reihe von linienförmig mit lückenden Abstand angeordneten Pontons erreicht, indem seeseitig eingehende energiereiche Wasserwellen durch Beugung, Interferenz und Reflektion in kurzperiodische, kurzkämmige Wellen umgewandelt werden. Die kurzperiodischen, kurzkämmigen Wellen erregen schwimmende Bauten weniger zu Wellenbewegungen, so dass sie psychologisch weniger störend wahrgenommen werden. Außerdem bauen die kurzperiodischen, kurzkämmigen Wasserwellen aufgrund von Verwirbelungen ihre Energie schneller ab.In den Nebenansprüchen werden vorteilhafte Anordnungen und Formen der Pontons beschrieben.The invention relates to a device for reducing wave movements of floating structures, in front of which a series of pontoons are arranged in a line with a gap between them. The object of the invention is to achieve a reduction in wave movements of floating structures and floating houses in particular The invention can be used in general for the protection of floating structures and in particular for the protection of floating houses or floating settlements. The effect according to the invention is achieved by a series of pontoons arranged in a line with a gap between them, by incoming high-energy water waves due to diffraction, interference and reflection can be converted into short-period, short-comb waves. The short-period, short-comb waves excite floating buildings less to wave movements, so that they are perceived less disturbing psychologically. In addition, the short-period, short-comb water waves degrade their energy more quickly due to turbulence.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten, insbesondere in Binnenseen, unter Nutzung von schwimmenden Pontons, welche seeseitig mit lückenden Abstand linienförmig angeordnet sind.The invention relates to a device for reducing wave movements of floating structures, in particular in inland lakes, using floating pontoons, which are arranged in a line on the sea side with a gap.

Die naheliegende Lösung, d.h. eine aufgeschüttete oder aus Fertigteilen montierte Mole entfällt für die vorgesehene Primäranwendung in Binnenseen von Tagebaurestlöchern, da hier ein steiler Abfall der Wassertiefe zu verzeichnen ist und zudem der Untergrund in der Regel den Festigkeitsansprüchen nicht genügt. Deshalb sind schwimmende Vorrichtungen gefragt.The obvious solution, i.e. A heaped-up or pre-assembled mole is not required for the intended primary application in inland lakes of open-cast mining holes, since there is a steep drop in water depth and, moreover, the subsoil generally does not meet the strength requirements. Therefore, floating devices are in demand.

Zur Verbesserung des Verhältnisses von Aufwand und Nutzen wurden in der Vergangenheit senkrechte Schutzbauwerke mit durchlässiger Front untersucht und verschiedene Lösungsansätze beschrieben. Im Ergebnis dessen wurde konstatiert, dass senkrechte Bauwerke mit durchlässiger Front eine starke Verbesserung der Reflexionseigenschaften bieten und zudem auch die Bauwerksstabilität erhöhen. Horizontale Anordnungen entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung wurden bisher noch nicht erwähnt, obwohl sie unter Ausnutzung des Huygensschen Effekts und der Interferenz im Nahbereich bisher nicht genutzte Wirkungen erschließen.In the past, vertical protective structures with a permeable front were investigated and various solutions were described to improve the relationship between effort and benefit. As a result, it was stated that vertical structures with a permeable front offer a strong improvement in the reflective properties and also increase the stability of the structure. Horizontal arrangements according to the solution according to the invention have not yet been mentioned, although they exploit previously unused effects using the Huygensian effect and the interference in the close range.

Es sind eine Reihe unterschiedlicher horizontale Anordnungen schwimmender Vorrichtungen zum Brechen von Wellen und zur Wellen-Beruhigung bekannt. So sind verschiedene Möglichkeiten beschrieben, um Wellen abzuweisen, Wellen zu dämpfen oder die Wellenbrecher-Funktion mit einer Energiegewinnung zu verbinden.A number of different horizontal arrangements of floating wave breaking and calming devices are known. Various options are described for rejecting waves, damping waves or combining the breakwater function with energy generation.

So ist zum Beispiel in EP0210978B1 ein Zick-Zack-Wellenabweiser beschrieben. Benanntes Ziel dieser Vorrichtung ist, zu verhindern, dass Wellen durch die Hafeneinfahrt ins Innere eines Bootshafens gelangen. Hierfür werden zwei zueinander versetzte Zick-Zack- Wellenabweiser in Faltversion im Zusammenwirken mit einem dritten, festgegründeten Zick-Zack- Wellenabweiser eigesetzt.For example, in EP0210978B1 described a zigzag wave deflector. The stated aim of this device is to prevent waves from entering the interior of a boat port through the port entrance. For this purpose, two folded zigzag wave deflectors are used in a folding version in cooperation with a third, firmly established zigzag wave deflector.

Demgegenüber beschränkt sich die erfindungsgemäße Lösung unter wesentlicher Aufwandsverringerung auf die Verringerung der Wellenbewegungen schwimmender Bauten.In contrast, the solution according to the invention is restricted to a reduction in the wave movements of floating structures, with a substantial reduction in expenditure.

Es ist des Weiteren aus US9556573 „Wave attenuation system and method“ ein Wellenabschwächungssystem bekannt, welches in einer Anordnung mehrerer Wellenbrecher-Dämpfungsglieder einen ausgedehnten Wasserbereich schützt. It is also out US9556573 "Wave attenuation system and method" known a wave attenuation system that protects an extensive water area in an arrangement of several breakwater attenuators.

Demgegenüber ist der Fokus der erfindungsgemäßen Lösung nicht auf den Schutz eines ausgedehnten Wasserbereiches gerichtet, sondern auf die Verringerung der Wellenbewegungen schwimmender Bauten. Der Wesensunterschied zeigt sich darin, dass unter Umständen im Nahbereich der Ponton-Kette der erfindungsgemäßen Lösung gar größere, aber kurzperiodische Wellenamplituden auftreten können.In contrast, the focus of the solution according to the invention is not aimed at protecting an extensive water area, but rather at reducing the wave movements of floating structures. The essential difference is evident in the fact that even larger, but short-period wave amplitudes can occur in the vicinity of the pontoon chain of the solution according to the invention.

Eine andere technische Lösung zur Wellenberuhigung nach US20060225634A1 nutzt „Pneumatically Stabilized Platforms“. Hierbei ist eine Anordnung von Behältern mit offenem Boden starr gekoppelt und durch Luftkanäle mit anderen Behältern verbunden. Wenn seeseitige Wellenfronten in das zellenförmige Feld von Behältern eindringen, führen letztendlich Ausgleichs-Luftströme der Behälter zum Nivellieren der Wellen jenseits des zellenförmigen Feldes von Behältern.Another technical solution for calming waves after US20060225634A1 uses "Pneumatically Stabilized Platforms". Here, an arrangement of containers with an open bottom is rigidly coupled and connected to other containers by air ducts. When sea-side wave fronts enter the cellular field of containers, equalizing air flows from the containers ultimately result in leveling of the waves beyond the cellular field of containers.

Diese Lösung ist für die Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten an Binnenseen zu aufwändig.This solution is too complex to reduce the wave movements of floating structures on inland lakes.

Nach dem Stand der Technik werden üblicherweise wellenbrechenden Elemente ohne lückenden Abstand in einer Linie angeordnet, so auch entsprechend der USA Trade Mark „Superflex Mooring Breakwater“. Ein biegsames Verankerungsseil nach Gebrauchsmuster DE20317006U1 dient der Standortsicherung.According to the state of the art, wave-breaking elements are usually arranged in a line without a gap, thus also in accordance with the USA trade mark "Superflex Mooring Breakwater". A flexible anchoring rope according to the utility model DE20317006U1 serves to secure the location.

Demgegenüber nutzt die erfindungsgemäße Lösung eine Reihe Pontons die linienförmig mit lückenden Abstand angeordnet sind. Allerdings spricht nichts dagegen, dass die erfindungsgemäße Lösung ebenfalls ein biegsames Verankerungsseil nach Gebrauchsmuster DE20317006U1 zur Standortsicherung der Pontons nutzt.In contrast, the solution according to the invention uses a series of pontoons which are arranged in a line with a gap. However, there is no reason why the solution according to the invention is also a flexible anchoring rope according to the utility model DE20317006U1 to secure the location of the pontoons.

All diese Vorrichtungen sind zwar geeignet, eine Wellendämpfung zu erreichen. Nachteilig bei allen diesen Vorrichtungen sind deren hoher Aufwand und / oder die mangelhafte Eignung in Binnenseen zur Verringerung der Wellenbewegungen schwimmender Bauten.All of these devices are indeed suitable for achieving wave damping. Disadvantages of all these devices are their high expenditure and / or the inadequate suitability in inland lakes for reducing the wave movements of floating structures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten und Schwimmender Häuser im Besonderen zu bewerkstelligen.The invention has for its object to achieve a reduction in wave movements of floating structures and floating houses in particular.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt im Gegensatz zu allen bekannten Lösungsansätzen paradoxerweise indem die erfindungsgemäße Vorrichtung im Nahbereich der Pontons durch die Überlagerung von Wellenfronten benachbarter Abstände zunächst erst einmal höhere Wellenamplituden aufbaut und damit scheinbar die Gefährdung erhöht. Dessen ungeachtet entfaltet sich die nützliche Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in vielerlei Weise.In contrast to all known approaches, this problem is solved paradoxically in that the device according to the invention initially builds up higher wave amplitudes in the vicinity of the pontoons by superimposing wave fronts of adjacent distances and thus apparently increases the risk. Whose notwithstanding, the useful effect of the device according to the invention develops in many ways.

Zum Ersten entfaltet sich die nützliche Wirkung, indem sich in dem in 1 im gekennzeichneten Bereich 1 kurzperiodische, kurzkämmige Wellenüberlagerungen bilden, so dass die zu schützenden Bauten von mehreren Wellentälern und Wellenbergen umflossen werden. Unter diesen Umständen gleichen sich die Einflüsse von Wellentälern und Wellenbergen aus und die resultierende Bewegung ist wesentlich kleiner, als wenn die ursprüngliche langgezogene Welle die zu schützenden Bauten angreifen würden.First of all, the useful effect unfolds when the in 1 in the marked area 1 form short-period, short-comb wave overlays, so that the buildings to be protected are surrounded by several wave valleys and wave crests. Under these circumstances, the influences of wave valleys and wave peaks balance out and the resulting movement is much smaller than if the original elongated wave attacked the structures to be protected.

Zum Zweiten entfaltet sich die nützliche Wirkung, indem die kurzperiodischen, kurzkämmigen Wellen höherfrequent sind, als die Eigenfrequenz der zu schützenden Bauten. Unter diesen Umständen ist die Wirkung der Wellenanregung auf die zu schützenden Bauten wesentlich gedämpft, so dass die Wellenbewegungen der zu schützenden Bauten minimiert sind.Secondly, the useful effect unfolds in that the short-period, short-comb waves are higher in frequency than the natural frequency of the buildings to be protected. Under these circumstances, the effect of wave excitation on the structures to be protected is substantially damped, so that the wave movements of the structures to be protected are minimized.

Zum Dritten entfaltet sich die nützliche Wirkung, indem ein Teil der Wellen an den Pontons reflektiert werden, so dass die reflektierten Anteile nicht die Schwimmenden Bauten angreifen können.Thirdly, the useful effect unfolds by reflecting part of the waves on the pontoons so that the reflected parts cannot attack the floating structures.

Zum Vierten entfaltet sich die nützliche Wirkung, indem die patentgemäße Nutzung des Huygensschen Effektes mit Interferenzen im Nahbereich der Pontons in weiten Grenzen unabhängig von Toleranzen der Vorrichtung und der wetterbedingten Variationen der Wellen ist, da das Wirkungsprinzip nicht auf der Ausnutzung wellenlängenabhängiger Effekte beruht.Fourth, the useful effect unfolds, since the patented use of the Huygens effect with interference in the vicinity of the pontoons is largely independent of tolerances of the device and the weather-related variations of the waves, since the principle of action is not based on the use of wavelength-dependent effects.

Zum Fünften kann mit der Wahl des lückenden Abstandes der Pontons die Sedimentation beeinflusst werden, welche sich ansonsten bei alle bisher bekannten Verfahren mit einer Wellenberuhigung ergeben würde.Fifthly, the choice of the gap between the pontoons can influence the sedimentation, which would otherwise result in all previously known methods with a wave calming.

Zum Sechsten entfaltet sich die nützliche Wirkung dadurch, dass das Wasser im Bereich der kurzperiodischen, kurzkämmigen Wellen auf Grund der Verwirbelungen seine Wellenenergie schneller abbaut.Sixth, the useful effect unfolds in that the water in the area of the short-period, short-comb waves breaks down its wave energy faster due to the turbulence.

Zum Siebenten entfaltet sich die nützliche Wirkung nicht zuletzt dadurch, dass die Pontons selbst auf Grund ihrer Massenträgheit Wellenenergie aufnehmen und somit zur Verringerung der Wellenamplituden landseitig der Reihe von Pontons beitragen.For the seventh, the useful effect unfolds not least because the pontoons themselves absorb wave energy due to their inertia and thus contribute to reducing the wave amplitudes on the land side of the series of pontoons.

Die patentgemäße Nutzung des Huygensschen Effektes mit Interferenzen erfüllt im Nahbereich der Pontons auch dann seine Wirkung, wenn die einfallenden Wellenfronten schräg auf die Linie der Pontons treffen.The patented use of the Huygens effect with interference fulfills its effect in the vicinity of the pontoons even if the incident wave fronts meet the line of the pontoons at an angle.

Die nützliche Wirkung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren rückbezüglichen Unteransprüche.The useful effect is achieved according to the invention by the features of the first claim. Further expedient embodiments of the invention are the subject of the further back-related subclaims.

Der wesentliche Lösungsansatz der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in einer an sich aus dem Stand der Technik bekannten Verringerung von Wellenbewegungen von Bauten, wobei aufwändige Schüttungen von Molen oder der Einsatz von ununterbrochenen Linien von schwimmenden Wellenbrechern durch eine lückende Aneinanderreihung von Pontons ersetzt wird. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen kommt hier der Huygenssche Effekt zum Tragen, das heißt jede Lücke in der Pontonreihe wird zum Ausgangspunkt einer neuen Kreiswelle. Diese sogenannten Elementarwellen erzeugen durch Überlagerungen Interferenzen. Auf Grund dessen werden seeseitige energiereiche längere Wellen im Nahbereich der Pontonreihe in kurzperiodische, kurzkämmige Wellen umgewandelt. Der Frequenzbereich der kurzperiodischen, kurzkämmigen Wellen liegt bei vorteilhafter Auslegung der erfindungsgemäßen Lösung über der Eigenfrequenz der schwimmenden Bauten. Damit werden die zu schützenden Bauten in wesentlich geringeren Maß zu Bewegungen angeregt, als wenn die Bauten direkt den seeseitigen energiereicheren längeren Wellen ausgesetzt wären.The essential approach of the present device according to the invention consists in a reduction in the wave movements of buildings known per se from the prior art, with complex piling of moles or the use of uninterrupted lines of floating breakwaters being replaced by a gaping arrangement of pontoons. In contrast to known solutions, the Huygensian effect comes into play here, which means that every gap in the pontoon row becomes the starting point for a new circular wave. These so-called elementary waves generate interference through superimposition. Because of this, longer waves on the sea side in the vicinity of the pontoon row are converted into short-period, short-comb waves. With an advantageous design of the solution according to the invention, the frequency range of the short-period, short-comb waves lies above the natural frequency of the floating structures. This means that the structures to be protected are stimulated to move to a much lesser extent than if the structures were directly exposed to the longer waves with higher energy levels on the lake side.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll an Hand der 1 bis 10 in verschiedenen Ausführungen und ihrer Wirkung näher erläutert werden. Den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten stellt 1 dar.The device according to the invention should be based on the 1 to 10th are explained in more detail in different versions and their effects. The schematic structure of the device according to the invention for reducing wave movements of floating structures provides 1 represents.

1 zeigt die seeseitig einlaufende Welle 2, welche auf die linienförmig angeordneten Pontons 3 mit Lücken 4 stößt. Jede Lücke 4 ist entsprechend des Huygensschen-Effektes Ausgangspunkt von halbkreisförmigen Elementarwellen 5. Die Elementarwellen 5 überlagern sich und bilden dabei kurzperiodische, kurzkämmige Wellen 6, so dass die zu schützenden Bauten von mehreren Wellentälern und Wellenbergen umflossen werden. 1 shows the incoming wave 2nd on the pontoons arranged in a line 3rd with gaps 4th bumps. Every gap 4th is the starting point for semicircular elementary waves according to the Huygensian effect 5 . The elementary waves 5 overlap and form short-period, short-comb waves 6 , so that the structures to be protected are surrounded by several wave valleys and wave crests.

2 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, 4 und 5, bei der zwischen den Schwimmenden Häusern oder Schwimmenden Siedlungen und / oder anderen zu schützenden Bauten bzw. dem Ufer analog den 3 und 4 kleinere Boote und Yachten oder ein Steg platziert sind. 2nd shows an embodiment of the device according to the invention for reducing wave movements of floating structures according to claim 1, 4 and 5, in which between the floating houses or floating settlements and / or other structures to be protected or the shore analog 3rd and 4th smaller boats and yachts or a jetty are placed.

3 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1 und 2, bei der Pontons entsprechend der topologischen Bedingungen auf eine vorherrschende Hauptwindrichtung ausgerichtet sind und auf Grund ihrer rechteckigen oder rhombischen Gestalt ankommende Wellen einerseits seeseitig und andererseits im flachen Winkel zu den schwimmenden Bauten reflektieren. 3rd shows an embodiment of the device according to the invention for reducing wave movements of floating structures according to claim 1 and 2, in which pontoons are aligned according to the topological conditions to a prevailing main wind direction and due to their rectangular or rhombic shape incoming waves on the one hand sea side and on the other hand at a flat angle to reflect on the floating buildings.

4 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1 und 3, bei den Pontons auf Grund deren gerundeter Grundfläche ankommende Wellenfronten vielfältig reflektieren. Diese Ausführungsmöglichkeit ist insbesondere angezeigt, wenn keine vorherrschende Hauptwindrichtung vorliegt. 4th shows an embodiment of the device according to the invention for reducing wave movements of floating structures according to claims 1 and 3, in the pontoons due to their rounded base reflect incoming wave fronts in many ways. This option is particularly indicated when there is no predominant wind direction.

5 zeigt an Hand einer beispielhaften simulierten Tiefwasserwelle mit einem Transversal- und Zirkularanteil das Ergebnis einer Fourier-Analyse. 5 belegt für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1 bis 8 die Verlagerung der Anregungsfrequenz von der Grundschwingung der ursprünglichen langgezogenen Welle (Grundschwingung) zu einem Wellengemisch mit höherfrequenten Anteilen (Oberwellen). Die Ordinate quantifiziert die jeweiligen Anteile. 5 shows the result of a Fourier analysis using an exemplary simulated deep-water wave with a transverse and circular portion. 5 for the device according to the invention for reducing wave movements of floating structures according to claims 1 to 8, the shift of the excitation frequency from the fundamental wave of the original elongated wave (fundamental wave) to a wave mixture with higher-frequency components (harmonics). The ordinate quantifies the respective proportions.

6 zeigt die Verschiebung des Erregungsbereiches von schwimmenden Bauten in Relation zur Eigenfrequenz am Beispiel eines Schwimmenden Hauses. Es ist zu erkennen, dass in Relation zum Frequenzbereich der ursprünglichen langgezogenen Welle die zu schützenden Bauten nach der Wirkungsentfaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen höherfrequenten Teil geringerer Amplitude der Erregung verlagert werden. Da dieser Bereich oberhalb der Eigenresonanz liegt, bewirkt die verlagerte Anregung einen abermals verringerten Einfluss auf die Wellenbewegung der zu schützenden Bauten. 6 shows the shift of the excitation range of floating buildings in relation to the natural frequency using the example of a floating house. It can be seen that, in relation to the frequency range of the original elongated wave, the structures to be protected are relocated to a higher-frequency part of a lower amplitude of the excitation after the device according to the invention has an effect. Since this range lies above the natural resonance, the shifted excitation has a further reduced influence on the wave movement of the structures to be protected.

7 zeigt, wie sich das psychologische Störempfinden von Bewohnern Schwimmender Bauten in Relation von Wellenbeschleunigung und Wellenperiode mit der erfindungsgemäßen Lösung für Schwimmende Bauten von psychologisch gefühlter „UNPÄSSLICHKEIT“ zu „ERTRÄGLICH“ oder gar „NICHT WAHRNEHMBAR“ verlagert. Die Bewertung von 7 folgt den in Fachkreisen anerkannten Ausführungen von D.I. Harald Melwisch in seiner Schrift „Seekrankheit mathematisch berechnet“. 7 shows how the psychological disturbance perception of residents of floating buildings in relation to wave acceleration and wave period shifts with the solution according to the invention for floating buildings from psychologically felt "INAPPROPRIETY" to "ENDURABLE" or even "NOT PERCEPTABLE". The rating of 7 follows the statements of DI Harald Melwisch recognized in specialist circles in his writing "Seasickness mathematically calculated".

8 zeigt Pontons (3) mit seitlicher Reliefstruktur (14). An den Seitenwänden der Reliefstruktur (14) kommt es unter der Bedingung, dass die Wellenlänge des Wassers λ klein gegenüber dem Strukturprofil ist, zu gerichteten Reflexionen ähnlich denen von optischen Reflexionen. Auf Grund der gegenüber von Licht um mehrere Größenordnungen größeren Wellenlänge λ des Wassers, wird λ praktisch eher in den Dimensionen des Strukturprofils liegen. In diesen Fällen tritt bei Wasserwellen in Abweichung zu elektromagnetischen Wellen eine diffuse Reflexion ein. Beide Reflexionsformen, d.h. die gerichtete und diffuse Reflexion, wirken im Sinne der erfindungsgemäßen Lösung. Darüber hinaus hat eine Anordnung nach 8 den Vorteil, dass eine lineare Ausrichtung der Pontons mittels Spannseils oder Spannkette leichter zu bewerkstelligen ist. 8th shows pontoons ( 3rd ) with side relief structure ( 14 ). On the side walls of the relief structure ( 14 ) If the wavelength of the water λ is small compared to the structure profile, directional reflections similar to those of optical reflections occur. Due to the wavelength λ of water, which is several orders of magnitude larger than that of light, λ will practically lie in the dimensions of the structural profile. In these cases, water waves deviate from electromagnetic waves and diffuse reflection occurs. Both forms of reflection, ie the directed and diffuse reflection, act in the sense of the solution according to the invention. It also has an arrangement according to 8th the advantage that a linear alignment of the pontoons is easier to achieve by means of a tension cable or tension chain.

9 zeigt eine Beispielanordnung, für die der Reflexionsgrad in Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Wellenfront berechnet ist (10). Mit dem Reflexionsgrad wird der Anteil an einkommender Wellenenergie bestimmt, welcher auf Grund der Reflexion nicht bis zu den zu schützenden Schwimmenden Bauten vordringen kann. Die Beispielanordnung nutzt eine gleichschenkelige Form einer rechteckigen Pontongeometrie mit einer Schenkellänge, welche für Wellenlängen an Binnenseen typisch ist. Der Abstand zum benachbarten Ponton entspricht in der Beispielanordnung der Diagonalen. 10 zeigt, dass in dieser Konfiguration Wellen mit einem Einfallswinkel < 18,4° und > 161,6° vollständig reflektiert werden. Weite Bereiche erfahren zumindest eine Reflexion von 50%. 9 shows an example arrangement for which the reflectance is calculated as a function of the angle of incidence of the wavefront ( 10th ). The degree of reflection determines the proportion of incoming wave energy which, due to the reflection, cannot penetrate to the floating structures to be protected. The example arrangement uses an isosceles shape of a rectangular pontoon geometry with a leg length, which is typical for wavelengths on inland lakes. In the example arrangement, the distance to the adjacent pontoon corresponds to the diagonals. 10th shows that in this configuration waves with an angle of incidence <18.4 ° and> 161.6 ° are completely reflected. Large areas experience at least 50% reflection.

Die Erfindung ist in erster Linie zum Schutz von Schwimmenden Häusern oder Schwimmenden Siedlungen auf Binnenseen vor Zerstörungen durch Unwetter anwendbar. Des Weiteren ist es für das alltägliche Wohnen in Schwimmenden Häusern oder Schwimmenden Siedlungen wichtig, Wellenbewegungen zu verringern und somit gesundheitlichen Folgen der Wellenbewegungen (Seekrankheit) entgegenzuwirken.The invention is primarily applicable to the protection of floating houses or floating settlements on inland lakes from destruction by storms. Furthermore, it is important for everyday living in floating houses or floating settlements to reduce wave movements and thus counteract the health consequences of wave movements (seasickness).

Ein Dimensionierungsbeispiel der neuen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten soll die entscheidende Bedeutung der Verringerung der Wellenbewegungen unterstreichen. Unter den Bedingungen, dass die anströmende seeseitige Wellenlänge kleiner ist, als die Länge der zu schützenden Bauten (kleiner ½) und dass die Bauten im Nahbereich der Pontons angeordnet sind (Entfernung im Bereich einer bis drei Wellenlängen), kann die Wellenbewegung der zu schützenden Bauten um ein bis zwei Größenordnungen verringert werden.A dimensioning example of the new device according to the invention for reducing wave movements of floating structures is intended to underline the crucial importance of reducing wave movements. Under the conditions that the incoming wavelength on the sea side is smaller than the length of the structures to be protected (less than ½) and that the structures are located in the vicinity of the pontoons (distance in the range of one to three wavelengths), the wave movement of the structures to be protected can be reduced by one to two orders of magnitude.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
gekennzeichneter Bereich kurzperiodische, kurzkämmige Wellenüberlagerungenmarked area short-period, short-comb wave overlays
22nd
ursprüngliche langgezogene Welleoriginal elongated shaft
3 3rd
ein Ponton aus einer lückenden Reihe von Pontonsa pontoon from a gaping series of pontoons
44th
Lücke innerhalb der Reihe von PontonsGap within the row of pontoons
55
Huygenssche ElementarwelleHuygensian elementary wave
66
kurzperiodische, kurzkämmige Welleshort-period, short-comb wave
77
schwimmende Bauten, z.B. Schwimmendes Hausfloating structures, e.g. Floating house
88th
Stegweb
99
Boote, Yachten etc.Boats, yachts etc.
1010th
UferlinieShoreline
1111
Ausbreitungsrichtung der angreifenden WellenfrontDirection of propagation of the attacking wavefront
1212
Ausbreitungsrichtung der reflektierten WellenfrontDirection of propagation of the reflected wavefront
1313
Spannseil oder Spannkette zur linienförmigen AusrichtungTension rope or tension chain for linear alignment
1414
Fläche mit Micro-Fresnel-ReflexionSurface with micro-Fresnel reflection

Zusammenstellung der Figuren

  • 1 Vorrichtung der erfindungsgemäßen Lösung
  • 2 Ausführungsbeispiel mit Steg und Booten
  • 3 Ausführungsbeispiel für Standorte mit ausgeprägter Vorzugswindrichtung
  • 4 Ausführungsbeispiel mit gerundeter Grundfläche der Pontons
  • 5 Fouriertransformation der Erregung
  • 6 Einfluss der Erregerfrequenz eines Schwimmenden Hauses
  • 7 Störempfinden von Wellenbewegungen nach D.I. Harald Melwisch
  • 8: Fläche mit Micro-Fresnel-Reflexion
  • 9: Beispielanordnung
  • 10: Reflexionsgrad vs. Einfallswinkel für die Beispielanordnung
Compilation of the figures
  • 1 Device of the solution according to the invention
  • 2nd Embodiment with dock and boats
  • 3rd Example for locations with a pronounced preferred wind direction
  • 4th Embodiment with a rounded base of the pontoons
  • 5 Fourier transform of excitation
  • 6 Influence of the excitation frequency of a floating house
  • 7 Disturbance of wave movements according to DI Harald Melwisch
  • 8th : Surface with micro-Fresnel reflection
  • 9 : Example arrangement
  • 10th : Reflectance vs. Angle of incidence for the sample arrangement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 0210978 B1 [0005]EP 0210978 B1 [0005]
  • US 9556573 [0007]US 9556573 [0007]
  • US 20060225634 A1 [0009]US 20060225634 A1 [0009]
  • DE 20317006 U1 [0011, 0012]DE 20317006 U1 [0011, 0012]

Claims (9)

Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten, vor denen seeseitig eine Reihe von Pontons linienförmig mit lückenden Abstand angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Reihe Pontons und den schwimmenden Bauten ein Wasserbereich entsteht, in welchen sich bei Eintreffen seeseitiger energiereicher Wellen kurzperiodische, kurzkämmige Wellenüberlagerungen auf Grund des Huygensschen Effektes bilden und diese die schwimmenden Bauten umfluten.Device for reducing the wave movements of floating structures, in front of which a row of pontoons are arranged in a line with a gap, on the lake side, characterized in that between the row of pontoons and the floating structures there is a water area in which short-periodic, form short-wave overlays due to the Huygensian effect and these flood the floating buildings. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vor den schwimmenden Bauten liegenden Pontons entsprechend der ausgeprägten Vorzugswindrichtung ausgerichtet sind und auf Grund ihrer rechteckigen oder rhombischen Gestalt ankommende Wellen einerseits seeseitig und andererseits im flachen Winkel zu den schwimmenden Bauten reflektieren.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that the pontoons lying in front of the floating structures are aligned in accordance with the pronounced preferred wind direction and, due to their rectangular or rhombic shape, reflect incoming waves on the one hand on the sea side and on the other hand at a flat angle to the floating structures. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vor den schwimmenden Bauten liegenden Pontons eine gerundete Grundfläche haben und somit ankommende Wellenfronten vielfältig reflektieren.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that the pontoons lying in front of the floating structures have a rounded base and thus reflect incoming wave fronts in many ways. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmenden Bauten ein Schwimmendes Haus oder eine Reihe von Schwimmenden Häusern sind.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that the floating structures are a floating house or a series of floating houses. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schwimmenden Häusern oder anderen zu schützenden Bauten und dem Ufer ein Steg oder kleinere Boote und Yachten platziert werden.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that a jetty or smaller boats and yachts are placed between the floating houses or other structures to be protected and the shore. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe linienförmig mit lückenden Abstand angeordneten Pontons über Brücken miteinander verbunden werden und als Steg fungieren.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that the series of pontoons arranged in a line with a gap between them are connected to one another via bridges and act as a bridge. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder mehrere oder alle Pontons der in Reihe linienförmig mit lückenden Abstand angeordneten Pontons zur Energiegewinnung und / oder Energiespeicherung genutzt werden.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that one or more or all of the pontoons of the pontoons arranged in a row with a gap are used for energy generation and / or energy storage. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Reihe linienförmig mit lückenden Abstand angeordneten Pontons im Winkel gedreht zur Uferlinie stehen, um eine bessere Wirksamkeit bei ausgeprägten Vorzugs-Wellenrichtungen zu erreichen.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that the pontoons arranged in a line in a row with a gap between them are rotated at an angle to the shoreline in order to achieve better effectiveness with pronounced preferred wave directions. Vorrichtung zur Verringerung von Wellen-Bewegungen schwimmender Bauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen der linienförmig in Reihe angeordneten Pontons eine Reliefstruktur besitzen und somit als Micro-Fresnel-Reflektor wirken.Device for reducing wave movements of floating structures Claim 1 , characterized in that the side surfaces of the pontoons arranged in a row in line have a relief structure and thus act as a micro-Fresnel reflector.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0210978B1 (en) 1982-09-25 1988-11-23 Albrecht KLÖCKNER Zigzag breakwater
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US20060225634A1 (en) 2005-03-22 2006-10-12 Cho Yong M Stabilized floating platform
US9556573B2 (en) 2014-05-19 2017-01-31 Christopher Fred Betcher Wave attenuation system and method

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