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Die Erfindung betrifft ein Verfahren des Betreibens einer Wassersportanlage, bei dem man in einem fließenden Gewässer eine in schießendem Strömungszustand durchlaufene stehende Welle erzeugt.
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Derartige Verfahren sind gut bekannt, sie können in natürlichen, semi-natürlichen sowie künstlichen Gewässern zum Einsatz kommen. Ein Beispiel für eine solche „Surfer-Welle“ in einem natürlichen Gewässer ist die bekannte „Münchner Eisbach-Welle“, in künstlichen Gewässern eingesetzte Verfahren werden z.B. unter Citywave® betrieben. Die der letzteren zugrundeliegende Technologie ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 057 785 A1 (künstliche Surfanlage) bekannt. Dabei wird die stehende Welle erzeugt, indem man Wasser eine Rampe herunterschießen lässt und in Strömungsrichtung in einem Abstand vom unteren Ende der Rampe wenigstens ein verstellbares Leitprofil im Wellenbecken angeordnet ist. Im Zusammenspiel mit dem schnell die Rampe auf eine definierte Masse relativ langsamer fließender Wasser in dem Wellenbecken herabfließenden Wasser und dem Leitprofil entsteht eine stehende Welle. Das nach Durchlaufen der Welle und Wechselsprung wieder strömende Wasser gelangt über einen Überlauf am Ende des Wellenbeckens in ein unterhalb des Wellenbeckens angeordnetes Hauptbecken, von wo aus es über Pumpsysteme wieder auf das Höhenniveau der Rampe bewegt wird.
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Andere Gestaltungen zur Erzeugung der stehenden Welle sind beispielsweise in
DE 20 2018 002 153 offenbart. Hier wird ein variabler Einbau herangezogen, der am Boden (der Gewässersohle) des Fließgewässers verankerbar ist und einen in Fließrichtung keilförmigen Körper bildet, auf dem eine elastische umlenkende Lamelle befestigt ist, die in Fließrichtung konkav nach oben gerichtet ist. Das auf die Lamelle auflaufende Fließwasser wird abgelenkt und erzeugt in Fließrichtung nach dem keilförmigen Körper hinter der Lamelle einen Wasserwirbel, auf dem die stehende Welle liegt. Der Einbau kann auf einer Rampe angeordnet sein, die in Fließrichtung des Fließwassers geneigt ist und deren Neigungswinkel verstellbar ist.
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Einfachere Systeme wie etwa aus der
US 6,019,547 A bekannte Surfanlagen erzeugen eine stehende Welle über feste Einbauten, was in
DE 10 2008 057 785 A1 als aufgrund wenig Variabilität nachteilhaft erkannt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren der eingangs genannten Art weitergehend zu verbessern, insbesondere von allgemeinen Gesichtspunkten her wenigstens teilweise unabhängig von der Art des die stehende Welle erzeugenden Mechanismus.
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Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht im Wesentlichen dadurch gelöst, dass man stromabwärts der Welle mittels einer oberhalb der Gewässersohle angeordneten und wenigstens einem Teil des schießenden Wassers den Zugang zur Oberfläche sperrenden Barriere dessen abrupten Wechselsprung verhindert und diesen Teil unter der Barriere kontinuierlich in den strömenden Strömungszustand überführt.
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Im Rahmen der Erfindung ist erkannt worden, dass unabhängig von der Art des Mechanismus zur Erzeugung der stehenden Welle die im Wasser auf der Abströmseite gespeicherte Energie durch die den Zugang zur Oberfläche sperrende Barriere erhöht werden kann, da auf diese Art und Weise wenigstens ein Teil der andernfalls durch den Wechselsprung vom schießenden in den strömenden Strömungszustand dissipierte Strömungsverluste vermieden werden können. Bei diesem üblicherweise diskontinuierlich erfolgenden Wechselsprung springt das strömende System im Wesentlichen schlagartig von einem stabilen Strömungszustand hoher Strömungsgeschwindigkeit und niedriger Wasserhöhe in den anderen stabilen Strömungszustand mit niedrigerer Geschwindigkeit aber höherer Wasserhöhe. Für einen Wert der Froude-Zahl FR = v/(g · h)1/2 von 1 liegt bei gegebenem spezifischen Durchfluss Q/b mit Durchfluss Q in m3 pro Sekunde und Breite des der Strömung zugrundeliegenden Gerinnes b in Meter eine kritische Wassertiefe h*, bei der sich die beiden stabilen Zustände vereinen (h* = (1/g . Q2/b2)1/3, mit kritischer Geschwindigkeit v* = (gh*)1/2. Der schießende Strömungszustand entspricht einer überkritischen Geschwindigkeit v > v*, während der strömende Strömungszustand einer unterkritischen Geschwindigkeit v < v* entspricht.
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Hinsichtlich der Art des Erzeugungsmechanismus für die stehende Welle ist die Erfindung nicht weitergehend eingeschränkt, je nach Bedarf können fest eingebaute oder verstellbare Systeme zum Einsatz kommen, diesbezüglich werden die Dokumente
DE 10 2008 057 785 A1 und
DE 20 2008 002 153 durch Bezugnahme hinsichtlich des Erzeugungsmechanismus für die stehende Welle eingeschlossen.
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Soweit es in Anspruch 1 vereinfachend Wasser als Medium des fließenden Gewässers heißt, bedeutet dies eine im Wesentlichen aus Wasser bestehende Flüssigkeit, selbstverständlich darf das Wasser Fremdstoffe wie Salze, Mineralien, etc. beinhalten. Zu Definitionszwecken ließe sich sagen, dass das Wasser zu wenigstens 80 Gew.% aus H2O bestehen soll.
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In einer bevorzugten Verfahrensgestaltung wird ein überwiegender Teil, bevorzugt wenigstens 60%, insbesondere wenigstens 75% des die Welle durchlaufenden Wassers unter der Barriere hindurchgeführt und somit kontinuierlich in den strömenden Strömungszustand überführt. Dies erhöht die erreichbare Energieeinsparung.
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In einer weiteren bevorzugten Verfahrensgestaltung steigt der Strömungsquerschnitt zwischen Gewässersohle und Barriere wenigstens abschnittsweise durchschnittlich um mehr als 8% pro Meter, bevorzugt mehr als 12% pro Meter, insbesondere mehr als 15% pro Meter, und/oder um weniger als 50% pro Meter, bevorzugt weniger als 40% pro Meter, insbesondere weniger als 30% pro Meter. In einer einfachen Ausgestaltung mit gleichbleibender Breite des fließenden Gewässers (Gerinnes) wird die Strömungsquerschnittserhöhung durch eine entsprechende Änderung des, im Längsschnitt entlang der Strömung gesehen, Abstands zwischen der Gewässersohle und der Barriere realisiert. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass ein durchschnittlicher Steigungswinkel α der Barrierenbegrenzung im Bereich der Erweiterung des Strömungsquerschnitts größer als 2°, bevorzugt größer als 3°, insbesondere größer als 4° ist, jedoch bevorzugt 16°, insbesondere 12° unterschreitet. Dies erlaubt eine zufriedenstellende verlustarme Umwandlung in den strömenden Strömungszustand.
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Dabei wird es bevorzugt vorgesehen, dass der Höhenabstand des auslaufenden Barrierenendes über Gewässersohle auf wenigstens 60%, bevorzugt wenigstens 70% der anschließend im Gewässer bei vorgegebenen spezifischem Durchfluss und energetischer Höhe einstellenden Wasserpegel abgestimmt wird.
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Bevorzugt ist der zwischen Gewässersohle und Barriere gebildete, von der Oberfläche abgeschnittene Raum vollständig vom strömenden Wasser gefüllt, es wird keine freie Wasseroberfläche unterhalb der Barriere gebildet. Hierzu wird bevorzugt vorgesehen, dass oberhalb der Barriere eine beruhigte Wasserschicht lagert. Diese kann sicherstellen, dass im Wesentlichen ausschließlich Wasser durch den Einströmquerschnitt in den Zwischenraum gelangt. Die Wasseroberfläche im Bereich der Barriere wird somit durch die Wasseroberfläche der beruhigten Wasserschicht gebildet. Diese Variante ist besonders geeignet für eine möglichst maximale Energieeinsparung, es sind jedoch auch Varianten denkbar, in denen ein die Ausbildung einer beruhigten Wasserschicht entgegenwirkender Anteil der schießenden Strömung oberhalb der Barriere strömt und sich erst im Anschluss an die Barriere mit dem darunter hindurchgeführten Wasser vereinigt.
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In einer bevorzugten Gestaltung erstreckt sich das einlaufende Ende der Barriere bis in die (abströmende) Wellenflanke der Welle hinein und verläuft insbesondere im Wesentlichen parallel zu den Stromlinien der dortigen oberflächennahen Wasserschichten. Dies verringert die Gefahr von Staupunkten und Wirbelbildungen. In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht zwischen dem Ort der halben Wellenhöhe an der einlaufenden Wellenflanke und dem Barrierebeginn ein Abstand (in Strömungsrichtung) von wenigstens 70 cm, bevorzugt wenigstens 85 cm, insbesondere wenigstens 1 m.
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Hinsichtlich der Längsausdehnung der Barriere wird es bevorzugt, dass diese bezogen auf eine Längsausdehnung der einlaufenden Flanke der Welle um einen Faktor von wenigstens 1,5, bevorzugt wenigstens 2, insbesondere wenigstens 3 größer ist und/oder geringer ist als 15-fache, bevorzugt als das 10-fache, insbesondere als das 8-fache dieser Bezugslänge. Dies stellt einen guten Kompromiss aus vernünftiger kontinuierlicher Umwandlung bei vertretbarer Gesamtlänge bereit.
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Die Barriere selbst kann hinsichtlich ihrer Befestigung beispielsweise an den Seitenwänden des fließenden Gewässers/Gerinnes verankert werden, oder über Stützsäulen an der Gewässersohle verankert werden. Die Steifheit und Tragfähigkeit der Barriere nebst ihrer Tragekonstruktion ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass sie wenigstens das Gewicht eines, zweier oder auch mehrerer darauf anlandender Surfer tragen kann.
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Um das Anlanden zu vereinfachen, kann in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass eine Nase der Barriere am einlaufenden Ende jedenfalls an ihrer Front- und Oberseite mit einem insbesondere elastisch nachgiebigen Puffer versehen ist, etwa durch ein weiches nachgiebiges Material oder anderweitige mechanisch-elastische Einbauten, (Luft)kissen oder ähnliches.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine zur Nase der Barriere ausmündende Auffangvorrichtung vorgesehen, etwa eine Rechen- oder Netzstruktur, die ein Durchtauchen von im Wasser getragenen Körpern unter der Barriere hinweg verhindert. Die Anordnung der Auffangeinrichtung ist derart gestaltet, dass eine resultierende Strömungskraft diese Körper entlang der Auffangeinrichtung zu dem oberhalb der Barriere gebildeten Becken leitet. Dies erfolgt bevorzugt hindernisfrei, etwa von der Konstruktion her wie nach dem Fischschuppenprinzip; den Körpern stehen in Strömungsrichtung keine Hindernisse entgegen. Abmessungen von Durchgangsöffnungen durch die Auffangstruktur sind bevorzugt wenigstens in einer Querrichtung geringer als 10 cm, insbesondere geringer als 8 cm.
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Hinsichtlich des Profils der Barriere wird es bevorzugt, wenn ein Anströmbereich, das Profil unten betreffend, insbesondere stetig und kontinuierlich abfällt, in eine Krümmung übergeht und danach mit insbesondere geringerer Steigung als dem vorherigen Abfall ansteigt. Auf diese Weise kann sich das untere Profil an der anströmenden Seite der Stromliniengestaltung noch im Endbereich der auslaufenden Wellenflanke anpassen. Das Profil an der Oberseite der Barriere kann glatt oder auch profiliert sein, beispielsweise von der Mikrostruktur her ausreichend rau für ein rutschfreies Stehen ausgestaltet sein, sowie auch Welligkeiten, beispielsweise in Form von Querrippen aufweisen, was die Einstellung der beruhigten Wasserschicht erleichtert.
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Die Struktur der Barriere kann beispielsweise durch ein Vollmaterial gebildet sein, aus Gewichtsgründen ist jedoch auch denkbar, eine Gitterstruktur zu bilden und an der Barrierenunterseite eine geschlossene Schicht in Form einer Folie, eines Rollsegels etc. anzubringen, die wasserundurchlässig ist und ausreichend reiß- und dehnungsfest, um die Wassersäule des oberhalb der Barriere gebildeten Beckens zu tragen. So kann die Unterseite der Barriere in einer einfachen Form im Wesentlichen glatt gestaltet sein.
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An der Unterseite (unteres Profil) der Barriere können jedoch auch mannigfaltige, das Strömungsverhalten positiv beeinflussende Oberflächenstrukturen vorgesehen sein, etwa Längsrillen. Die oben erwähnten bevorzugten zunächst abfallenden und dann ansteigenden Bereiche im unteren Profil können linear sein, jedoch auch gekrümmt verlaufen, insbesondere kann das ablaufende Ende im Wesentlichen horizontal ausmünden. Die Abmessungen der Barriere können mit den Abmessungen der Welle korrelierend größer oder kleiner werden, für Wellenhöhen im Bereich von ca. 70 cm bis 1 m wird es bevorzugt, dass der den Einströmquerschnitt bestimmende Abstand zwischen der Barriere und der untersten schießenden Wasserschicht im Bereich 60 cm +/- 20 cm liegt, wohingegen dieser Abstand am ausströmenden Ende größenordnungsmäßig wenigstens um 50% erhöht, bevorzugt wenigstens verdoppelt wird. Wird die Welle durch eine wellenförmige Bodenunebenheit erzeugt, ist dies eingangsseitig der Abstand zu der untersten Schicht, liegt dem Erzeugungsmechanismus etwa eine Wasserwalze zugrunde, kann eingangsseitig der tatsächliche Abstand zur Gewässersohle auch höher sein.
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Bevorzugt ist die Befestigung derart gestaltet, dass die Höhe der Eingangsseite der Barriere und/oder die Höhe der Ausgangsseite der Barriere (über der Gewässersohle) änderbar einstellbar sind. Auf diese Weise lässt sich die Position der Barriere wie auch der durchschnittliche Anstieg des Strömungsquerschnitts unter der Barriere auf aktuelle und/oder gewünschte Strömungsbedingungen einstellen, beispielsweise unterschiedliche spezifische Durchflüsse. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch der Mechanismus zur erzeugenden Welle änderbar einstellbar sein, um auf diese Weise die Strömungsbedingungen zu beeinflussen. Somit könnte also insbesondere eine künstliche Anlage geeignet auf Bedingungen für Surfer von unterschiedlicher Erfahrung und surferischem Können eingestellt werden. Die Verstellbarkeit könnte etwa über Hydraulikzylinder bewirkt werden oder über andere, auch von Hand einstellbare Mechanismen. Insbesondere wird an stufenlos einstellbare Systeme gedacht.
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Für den Fall insbesondere eines künstlichen Gewässers kann vorgesehen werden, wenigstens einen Teil, insbesondere das gesamte hinter der Barriere strömende Wasser zu rezirkulieren, so dass es die Welle erneut durchläuft. Zum Ausgleich der erlittenen Strömungsverluste ist dieses Wasser energetisch auf ein höheres Niveau zu heben, die dazu beispielsweise erforderliche Pumpleistung fällt jedoch durch den höheren Energiegehalt des strömenden Wassers geringer aus. Bei beispielsweise Wellenhöhen von durchaus größer als 60 cm können die in Höhe umgerechnete Energieverluste durchaus im Bereich von oder kleiner als 25 cm erreicht werden, was größenordnungsmäßig eine Verbesserung um etwa einen Faktor 2 bedeutet. Selbst wenn keine Rezirkulation geplant ist und die Welle durch ein natürliches Gewässer bereitgestellt wird, bleiben Energieeinsparungen im Wassersystem, die anderweitig nutzbar sind, etwa durch z.B. kleindimensionierte Wasserkraftwerke, die der Anlage nachgeschaltet werden können. Selbst wenn keine unmittelbare Energierückgewinnung geplant ist, schont der Einsatz erfindungsgemäßer Systeme in natürlichen Gewässern die nachfolgende Wechselwirkung zwischen Gewässer und Ufersystemen, da dem Gewässer nur ein geringerer Teil an Energie entzogen wird.
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Im Fall der Rezirkulation wird es bevorzugt, wenn diese wenigstens abschnittsweise in einem geschlossenen System, etwa einer geschlossenen Rohrleitung erfolgt. Die zum Ausgleichen der Energieverluste zugeführte Energie, um das Wasser wieder in den Eingangszustand zu versetzen, kann beispielsweise über Pumpen erreicht werden, die für eine Druckerhöhung um mehr als 0,03 Bar sorgen. Bevorzugt kommen dabei Pumpsysteme zum Einsatz, die hinsichtlich der Druckhöhe nur den Wasserstand auf eine ausreichende Höhe bringen, und dazu auf eine Druckerhöhung von weniger als 0,1 Bar, bevorzugt weniger als 0,085 Bar, insbesondere weniger als 0,07 Bar ausgelegt sind. Hierzu könnten Pumpsysteme ähnlich wie die in Kläranlagen eingesetzten Systeme verwendet werden. Andererseits sind auch Pumpsysteme denkbar, die mit höheren Drücken arbeiten und Wasser bereits in Strömungsrichtung beschleunigen, um auf die Strömungsgeschwindigkeit des schießenden Strömungszustands zu kommen.
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In vorrichtungstechnischer Hinsicht stellt die Erfindung eine Wassersportanlage bereit, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer in schießendem Strömungszustand durchlaufenen stehenden Welle über der Gewässersohle eines fließenden Gewässers, und mit einer stromabwärts der Welle und oberhalb der Gewässersohle angeordneten Barriere, die wenigstens einen Teil des schießenden Wassers zur Verhinderung eines abrupten Wechselsprungs und zum Erreichen einer kontinuierlichen Überführung dieses Teils unter der Barriere in den strömenden Strömungszustand den Zugang zur Oberfläche sperrt. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage ergeben sich aus den oben erläuterten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Anlage, wie oben erläutert.
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Einige der oben erläuterten Vorteile sind unabhängig davon, ob die stehende Welle als Wassersportanlage genutzt wird, oder auch von Einzelheiten der Form, die der schießende Strömungszustand annimmt. Die Erfindung offenbart demnach als eigenständig schutzfähig ebenfalls ein Verfahren zur Beeinflussung des Strömungszustands eines fließenden Gewässers, das im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass man mittels einer oberhalb der Gewässersohle angeordneten und wenigstens einen Teil eines schießenden Wassers den Zugang zur Oberfläche sperrenden Barriere dessen abrupten Wechselsprung verhindert und diesen Teil unter der Barriere kontinuierlich in den strömenden Strömungszustand überführt. Die auf diese Weise erhaltenen energetischen Vorteile ergeben sich aus den obigen Erläuterungen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, von denen
- 1 eine schematische Längsschnittansicht einer Wassersportanlage zeigt, und
- 2 eine gegenüber 1 etwas vergrößerte Darstellung (ohne Wasser) ist.
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Wie in 1 erkennbar ist, weist die exemplarisch dargestellte Wassersportanlage 100 eine Gewässersohle 1 für ein fließendes Gewässer mit Wasseroberfläche 2 auf. Eine schießende Strömung 3 tritt ein und durchläuft eine stehende Welle 30. So können Nutzer der Wassersportanlage 100 z.B. auf der angeströmten Flanke der Welle 30 die Welle 30 surfen, wie bei derartigen Wassersportanlagen mit stehender Surfwelle üblich. Als Einrichtung zur Erzeugung der stehenden Welle ist in 1 lediglich schematisch die Möglichkeit einer Unebenheit/Bodenwelle 33 in der Gewässersohle 1 angedeutet, es können jedoch von derart einfachen auch andere der weiter oben erläuterten Mechanismen zum Einsatz kommen, einschließlich einstellbaren Mechanismen zur Steuerung von Wellenhöhe, Schießgeschwindigkeit, etc. In 1 rechts ist gezeigt, dass das Wasser als strömende Strömung 4 aus dem dargestellten Bereich der Anlage abfließt.
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Dieser strömende Strömungszustand wird jedoch erfindungsgemäß nicht durch den ansonsten üblichen diskontinuierlichen/abrupten Wechselsprung von Schießen zu Strömen erreicht. Vielmehr wird ein solcher abrupter Wechselsprung durch die im mittleren Teil von 1 im Längsschnitt erkennbare Barriere 5 vermieden. Dazu ist die Eingangsseite 5i der Barriere 5 im Wesentlichen auf die Wasserhöhe über Gewässersohle der schießenden Strömung 3 abgestimmt und fängt an dem dortigen Einströmquerschnitt 7 (2) das Wasser der schießenden Strömung 3 im Wesentlichen vollständig auf. Oberhalb der Barriere 5 bildet sich eine beruhigte Wasserschicht 6 aus, die dafür sorgt, dass keine größeren Luftmengen, sondern im Wesentlichen ausschließlich Wasser durch den Einströmquerschnitt 7 in den Raum 20 zwischen Gewässersohle 1 und Barriere 5 gelangt.
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Die mit überkritischer Geschwindigkeit v > v* in den Raum 20 eintretende Strömung 3 wird durch den im dargestellten Beispiel stetig größer werdenden Abstand zwischen Gewässersohle 1 und Barriere 5 bis hin zu dem Austrittsquerschnitt 8 am auslaufenden Ende 5e der Barriere 5 auf eine unterkritische Geschwindigkeit v < v* verzögert. Ein überwiegender Anteil der Länge des Raums 20 dient somit als Verzögerungsstrecke 10. Auf diese Weise wird der Übergang von schießendem Strömungszustand 3 in den strömenden Strömungszustand 4 kontinuierlich gestaltet und dabei die im Wasser gespeicherte Energie nur zu einem deutlich geringeren Teil durch Umwandlung in Reibungsenergie verloren, als es durch die andernfalls beim Wechselsprung auftretenden hohen Strömungsverluste der Fall wäre.
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Mit Bezugszeichen 35 ist ein in 1 als gestrichelte Linie dargestellter Rechen dargestellt, dessen Lamellen jedoch bevorzugt nicht orthogonal zur Papierebene von 1, sondern in Strömungsrichtung verlaufen. Der Rechen 35 überspannt den Bereich hin zur Nase der Barriere 5, durch welchen das schießende Wasser in den Bereich unter der Barriere 5 einströmt, und leitet Fremdkörper, die vom Wasser mitgenommen werden, in den Bereich der beruhigten Wasserschicht 6, wo diese entnommen werden können. Zudem verhindert der Rechen 35, dass Wassersportler mit dem schießenden Wasser unter die Barriere 5 gelangen können.
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In 2 ist die Struktur der Barriere 5 als sehr einfach dargestellt, nämlich als flächenartiges Gebilde mit einem in Strömungsrichtung zunächst im Profil schräg absteigendem Eingangsbereich, der nach Durchlaufen einer im Ausführungsbeispiel als passend zu einem Radius 11 an der Gewässersohle 1 gewählter Radius 12 gebildeten Krümmung in eine linear ansteigende Schräge übergeht. Sie ist auch hinsichtlich des Profils nur ein schematisch einfaches Ausführungsbeispiel, beispielsweise kann eine Nase 9 zudem an ihrer unteren Flächenseite hydrodynamisch zur möglichst reibungsverlustfreien Aufnahme des einströmenden Wassers gebildet sein, und zu ihrer Frontseite und oberen Seite hin mit einer nicht dargestellten Schutzschicht, durchaus aus dicker als die Barriere selbst, aus einem nachgiebigen und/oder elastischen Material mit Pufferwirkung wie z.B. Schaumgummi gebildet sein, um einem ins Wasser gefallenen Surfer einen sanften Ausstiegskontakt zu ermöglichen.
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Der Steigungswinkel α des ansteigenden Barrierenteils beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 6°, es könnten jedoch statt des linearen Anstiegs auch z.B. hyperbolisch oder anderweitig gekrümmte Profile 14 an der Unterseite vorgesehen werden, und auch andere Steigungen bzw. mittlere Steigungen zum Erreichen eines größeren Austrittsquerschnitts 8 im Vergleich zum einströmenden Querschnitt 7 eingesetzt werden. Gleiches gilt für das Profil 15 an der Oberseite der Barriere 5, die im hinteren Abschnitt im Längsschnitt linear gezeigt ist, jedoch beispielsweise ebenfalls hyperbolisch oder in einem anderen Profil ausgebildet sein könnte. Zudem sind die Profile 14, 15 in 2 schematisch als glatte Profile dargestellt, könnten jedoch auch anders gestaltet sein. Beispielsweise könnten im unteren Profil 14 Längsrillen in die Oberfläche der Barrierenunterfläche eingebracht sein, und/oder im oberen Profil 15 Querrippen.
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Bei dem Fließgewässer der Anlage 100 könnte es sich um ein ganz oder teilweise natürliches Gewässer handeln, oder auch um ein künstliches Gewässer. Bei letzterem wird es bevorzugt, dass (nicht dargestellt) ein Teil oder die gesamte strömende Strömung 4 wieder zur Eingangsseite der Welle 30 zirkuliert wird. Entsprechend den auftretenden Energieverlusten muss hierzu der strömenden Strömung 4 Energie zugeführt werden, die erforderliche Energiezufuhr ist jedoch aufgrund der erfindungsgemäß erreichten geringeren Energieverluste beim Übergang der schießenden in die strömende Strömung geringer, so dass derartige künstliche Anlagen mit geringerem Energieaufwand betrieben werden können. Insoweit der Zustand der fortwährend schießend durchströmten Welle 30 durch ein natürliches Gewässer gewährleistet ist (wobei die Welle natürlichen Ursprungs oder künstlich erzeugt bzw. modifiziert sein kann), lässt sich die erfindungsgemäß erreichte Einsparung der im Wasser gespeicherten Energie auch anderweitig energetisch nutzbar machen, etwa durch ein der Anlage 100 nachgeschaltetes Wasserkraftwerk. Letzteres lässt sich insbesondere so steuern, dass die anschließend noch im Wasser gespeicherte Energie der Energie entspricht, die die strömende Strömung 4 ohne Einsatz der Barriere 5 nach durchlaufenem Wechselsprung hätte.
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Die Erfindung ist somit nicht auf die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale eingeschränkt. Vielmehr können die Merkmale der nachstehenden Ansprüche sowie der obigen Beschreibung einzeln oder in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008057785 A1 [0002, 0004, 0008]
- DE 202018002153 [0003]
- US 6019547 A [0004]
- DE 202008002153 [0008]
