DE1282561B

DE1282561B - Device for calming or redistributing fluids, especially water in open waters

Info

Publication number: DE1282561B
Application number: DE1960P0025942
Authority: DE
Inventors: Alex Hibburd Laurie
Original assignee: AERO HYDRAULICS Ltd
Current assignee: AERO HYDRAULICS Ltd
Priority date: 1959-10-30
Filing date: 1960-10-31
Publication date: 1968-11-07
Also published as: ES262062A1; GB967543A; DK103824C

Description

Gerät zur Beruhigung oder Umschichtung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser in offenen Gewässern Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Beruhigung oder Umschichtung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser in offenen Gewässern, mit einer Vorrichtung, die intermittierend große Gasblasen erzeugt.Device for calming or redirecting liquids, in particular of water in open waters The invention relates to a device for calming or redeployment of liquids, especially water in open waters, with a device that intermittently generates large gas bubbles.

In der französischen Patentschrift 1179 893 ist eine Vorrichtung zum Dämpfen von Meereswellen beschrieben, welche eine Wirbelbewegung des die Vorrichtung umgebenden Wassers erzeugt. Das Gerät, welches sich auf dem Meeresboden befindet, sondert in zeitlichen Abständen große Luft- oder Gasblasen ab, die durch das Wasser nach oben steigen und dabei erhebliche Wirbel- und Turbulenzbewegungen erzeugen. Zu diesem Zweck wird zunächst Luft oder Gas kontinuierlich in eine Speicherkammer geleitet, bis ein vorbestimmtes Volumen Speichergas erreicht ist. Darauf wird infolge einer Siphonwirkung das gespeicherte Gasvolumen in Form einer großen Blase ausgestoßen, die nach oben steigt und hierbei auch Wasser mit nach oben bewegt.In the French patent specification 1179 893 a device for damping sea waves is described, which generates a vortex movement of the water surrounding the device. The device, which is located on the sea floor, secretes large air or gas bubbles at time intervals, which rise through the water and generate considerable eddy and turbulence movements. For this purpose, air or gas is first fed continuously into a storage chamber until a predetermined volume of storage gas is reached. As a result of a siphon effect, the stored gas volume is then expelled in the form of a large bubble, which rises upwards and also moves water upwards.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Gerät dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine noch wirksamere Beruhigung von Meereswellen oder Dünungsbewegungen erzielt werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an die Vorrichtung ein sich nach oben erstreckendes, noch unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche endendes Steigrohr angeschlossen ist.The invention is based on the object of the known device to develop further that an even more effective calming of sea waves or swell movements can be achieved. This object is achieved in that to the device a extending upwards, still ending below the surface of the liquid Riser is connected.

Durch die Verwendung eines Steigrohrs wird einerseits die wellendämpfende Wirkung der Turbulenzbewegungen auf die oberen Wasserschichten, in denen die Wellenbewegungen am größten sind, konzentriert, andererseits erreicht man, daß das zur Dämpfung ausgenutzte Arbeitsvermögen der Blasen nicht in unteren Wasserschichten verzehrt wird.By using a riser pipe, on the one hand, the wave-damping Effect of the turbulence movements on the upper water layers in which the wave movements are greatest, concentrated, on the other hand one achieves that what is used for damping The capacity of the bubbles to work is not consumed in the lower layers of water.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das an seinem unteren Ende verankerte Steigrohr unmittelbar oberhalb der Vorrichtung zur Erzeugung der Gasblasen mit Öffnungen für den Eintritt von Flüssigkeit durch die Steigrohrwand versehen ist.It has proven to be particularly advantageous if that on his lower end anchored riser pipe immediately above the device for generating the gas bubbles with openings for the entry of liquid through the riser wall is provided.

Die Leistungsfähigkeit der Anlage ist weitgehend von der Größe der in dem Steigrohr aufsteigenden Gasblasen abhängig. Sind die Blasen zu klein, so erzeugen sie schon innerhalb des Rohrs nutzlose und Energie verbrauchende Turbulenzbewegungen. Sind die Blasen aber zu groß, nehmen sie unnötig viel Raum innerhalb des Steigrohrs ein, und dieser geht somit für den Transport der Flüssigkeit verloren. Es eignen sich als Vorrichtungen zum Erzeugen der Gasblasen Ausstoßaggregate, die in bekannter Weise als Siphon, z. B. entsprechend der französischen Patentschrift 1789 893 ausgebildet sind. Diese Geräte arbeiten wegen des Steigrohres wie eine Pumpe, bei der die im Steigrohr aufsteigende Gasblase wie ein Kolben die Flüssigkeit vor sich hertreibt bzw. hinter sich ansaugt, welche bei der bevorzugten Ausführungsform durch die Öffnungen oberhalb der Vorrichtung zur Gasblasenerzeugung in das Rohr eintritt.The efficiency of the plant is largely dependent on the size of the gas bubbles rising in the riser. If the bubbles are too small, so they generate useless and energy-consuming turbulence movements within the pipe. However, if the bubbles are too large, they take up an unnecessarily large amount of space inside the riser pipe and this is lost for the transport of the liquid. It suit as devices for generating the gas bubble ejection units, which are known in Way as a siphon, e.g. B. formed according to the French patent 1789 893 are. Because of the riser pipe, these devices work like a pump in which the im Riser gas bubble ascending like a piston, propelling liquid in front of it or behind it sucks, which in the preferred embodiment through the openings enters the tube above the device for generating gas bubbles.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und nachstehend erläutert. F i g. 1 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht des Steigrohres, das an eine bekannte Vorrichtung zur Erzeugung großer Gasblasen angeschlossen ist; F i g. 2 zeigt ebenfalls eine Seitenansicht einer kleineren, ähnlich ausgebildeten Einrichtung, die jedoch mit einem sich selbst entleerenden Schwimmer ausgerüstet ist.Two embodiments of the invention are shown in the drawing and explained below. F i g. 1 shows a side view, partly in section of the riser, which is attached to a known device for generating large gas bubbles connected; F i g. 2 also shows a side view of a smaller, similarly trained device, but with a self-draining Float is equipped.

In den Figuren ist mit 1 ein beispielsweise aus Kunststoff bestehendes Steigrohr bezeichnet. Das Rohr ist an beiden Enden offen; an seinem unteren Ende ist es mit einem Betonklotz 2 über einen durch eine Öse 4 laufenden Bügel 3 gelenkig verbunden. Die Öse ist bei 5 drehbar an einem Metallzapfen 6 befestigt, welcher in den Betonklotz eingegossen ist. Der Bügel 3 hängt an einem Metallring 7, der das Rohr 1 umgibt. Mit 8 ist der Meeresboden bezeichnet.In the figures, 1 denotes a riser pipe made of plastic, for example. The tube is open at both ends; at its lower end it is articulated to a concrete block 2 via a bracket 3 running through an eyelet 4. The eyelet is rotatably attached at 5 to a metal pin 6 which is cast into the concrete block. The bracket 3 hangs on a metal ring 7 which surrounds the tube 1. With 8 the sea floor is referred to.

Im unteren Endes des Rohres 1 sitzt ein Ausstoßaggregat 10 gemäß französischer Patentschrift 1179 893. Dieses Aggregat, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, weist ein inneres Hängerohr 11 und ein konzentrisch dazu angeordnetes Siphonrohr 12 auf. Außerdem ist das Aggregat mit einem Schutzgitter oder -rost 13 versehen. Bei 16 ist eine Luftleitung angedeutet, die mit einem nicht dargestellten Generator für komprimierte Luft verbunden ist und in den ringförmigen Raum mündet, der am unteren Ende des Steigrohres 1 das Siphonrohr 12 umgibt. Das Ende der Luftleitung 16 ist mittels einer Schelle 18 auf der Innenseite des Rohres 1 befestigt. In der Wand des Rohres 1 sind gemäß der Erfindung unmittelbar über dem Ausstoßaggregat 10 große Öffnungen 17 angeordnet.In the lower end of the pipe 1 there is an ejection unit 10 according to French patent specification 1179 893. This unit, which is not the subject of the invention, has an inner hanging pipe 11 and a siphon pipe 12 arranged concentrically therewith. In addition, the unit is provided with a protective grille or grate 13. At 16, an air line is indicated which is connected to a generator (not shown) for compressed air and opens into the annular space which surrounds the siphon pipe 12 at the lower end of the riser pipe 1. The end of the air line 16 is fastened to the inside of the pipe 1 by means of a clamp 18. According to the invention, large openings 17 are arranged in the wall of the tube 1 directly above the ejection unit 10.

Am oberen Ende des Steigrohres 1 kann ein umgekehrter Schwimmkegel montiert sein; es kann aber auch, wie in der F i g. 2, ein Auftriebsrohr 21 vorgesehen sein, welches durch Laschen 22 an dem Steigrohr 1 befestigt ist und eine eigene Luftleitung 23 besitzt, die zu dem Generator für komprimierte Luft führt.At the upper end of the riser pipe 1 can be an inverted floating cone be mounted; but it can also, as in FIG. 2, a buoyancy tube 21 is provided be, which is attached by tabs 22 to the riser pipe 1 and its own Has air line 23 leading to the compressed air generator.

Die in der F i g. 2 dargestellten Winkeleisen 24 sind in den Betonklotz 2 eingegossen und können mit denen des Nachbarklotzes durch flexible Verbindungen 25 verbunden sein, die eine gewisse Biegsamkeit gestatten und auf diese Weise den miteinander verbundenen Klötzen die Möglichkeit geben, sich dem unebenen Meeresboden anzupassen.The in the F i g. 2 angle iron 24 shown are in the concrete block 2 and can be connected to those of the neighboring block through flexible connections 25 that allow a certain flexibility and in this way the Interconnected blocks give an opportunity to the uneven seabed adapt.

Die Luftleitungen 16 und 23 könnten teilweise in die Betonklötze eingebettet sein und im übrigen zwischen den Verbindungsgliedern 24 verlaufen.The air lines 16 and 23 could be partially embedded in the concrete blocks and otherwise run between the connecting members 24 .

Während des Betriebes werden von dem bekannten Ausstoßaggregat 10 intermittierend große, dem Durchmesser des Steigrohres 1 angepaßte Blasen ausgestoßen, die die lichte Weite dieses Rohres ganz ausfüllen. Betrachtet man die Bewegung einer einzelnen Blase, so wird diese zunächst von dem Ausstoßaggregat 10 abgesondert und steigt dann in dem Steigrohr 1 hoch, wobei sie wie ein Kolben wirkt. Die Blase wandert dann an den Öffnungen 17 vorbei und stößt Wasser vor sich her, während sie zugleich durch die Öffnungen 17 Wasser hinter sich ansaugt. Dieses wird durch die Blase hochgezogen und strömt mit großer Geschwindigkeit durch das obere Ende des Rohres an dem umgekehrten Schwimmkegel 20 vorbei. Das ausströmende Wasser wirkt dabei wie ein Flüssigkeitsstrahl und zieht weiteres Wasser in den konischen Strahl mit hinein. Diesen Vorgang begleitet eine schnelle Umwandlung der ursprünglichen kinetischen Energie des Strahls in eine turbulente Strömung, durch die ihrerseits in dem umgebenden Wasser die Amplitude der Wellen reduziert wird. Außerdem wirken auch die Blasen, nachdem sie das obere Ende des Rohres verlassen haben, auf das benachbarte Wasser in gleicher Weise wie die Turbulenzbewegung ein.During operation, the known ejection unit 10 intermittently ejects large bubbles which are adapted to the diameter of the riser pipe 1 and which completely fill the clear width of this pipe. If one observes the movement of an individual bubble, it is first separated by the ejection unit 10 and then rises up in the riser pipe 1, where it acts like a piston. The bubble then migrates past the openings 17 and pushes water in front of it, while at the same time it sucks in water through the openings 17 behind it. This is pulled up by the bladder and flows at high speed through the upper end of the tube past the inverted floating cone 20. The outflowing water acts like a jet of liquid and draws more water into the conical jet. This process is accompanied by a rapid conversion of the original kinetic energy of the jet into a turbulent flow, which in turn reduces the amplitude of the waves in the surrounding water. In addition, after leaving the upper end of the pipe, the bubbles also act on the neighboring water in the same way as the turbulence movement.

Die in das Ausstoßaggregat 10 nachströmende Luft wird, wie bekannt, derart geregelt, daß immer mindestens eine große Blase in dem Rohr hochsteigt. Auf diese Weise wird ein ständiger Wasserausfluß am oberen Ende des Rohres geschaffen. Durch die Erfindung wird demgemäß ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer Turbulenz in bestimmten. Wasserschichten an oder unmittelbar unter der Wasseroberfläche geschaffen, wodurch die Höhe von Oberflächenwellen reduziert werden kann. Ferner kann durch die Erfindung Wasser vom Boden eines Gewässers angesaugt und unter starker Turbulenzbewegung an oder unmittelbar unter der Wasseroberfläche abgestoßen werden, um dadurch die Voraussetzungen zur Schichtbildung zu verhindern, welche in kalten Gebieten zur Entstehung von Eis an der Oberfläche und in gemäßigten und warmen Zonen zu einer ausgeprägten Schichtung des Wassers führt.- Die Erzeugung von- Turbulenzbewegungen zusammen mit einer Wasserbewegung von unten nach oben ist ein wesentlicher Faktor, da der Transport von Wasser größerer Dichte in Bereiche weniger großer Dichte von geringem Nutzen sein würde, wenn nicht zugleich eine völlige Vermischung des unteren und des oberen Wassers bewirkt würde, wodurch eine homogene Flüssigkeit geschaffen wird. Dadurch wird verhindert, daß das ursprüngliche schwerere Wasser wieder auf den Grund zurückfällt.As is known, the air flowing into the ejection unit 10 is regulated in such a way that at least one large bubble always rises in the pipe. In this way, a constant flow of water is created at the top of the pipe. The invention accordingly provides an improved method for generating turbulence in certain areas. Layers of water created on or immediately below the water surface, which can reduce the height of surface waves. Furthermore, the invention allows water to be sucked in from the bottom of a body of water and repelled under strong turbulence at or directly below the surface of the water in order to prevent the prerequisites for stratification, which in cold areas leads to the formation of ice on the surface and in temperate and warm zones leads to pronounced stratification of the water. The generation of turbulence movements together with water movement from the bottom up is an essential factor, since the transport of water of greater density to areas of less density would be of little use, if not at the same time a complete one Mixing of the lower and upper water would be caused, creating a homogeneous liquid. This prevents the original heavier water from falling back to the bottom.

Claims

Claims: 1. Device for calming or redeploying liquids, in particular water in open waters, with a device which intermittently generates large gas bubbles, characterized in that an upwardly extending device (10) still ends below the surface of the liquid Riser pipe (1) is connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the riser pipe (1) anchored at its lower end immediately above the Device (10) for generating the gas bubbles with openings (17) for entry of liquid is provided through the riser wall.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the lower end of the riser pipe (1) on one or concrete block (2) or the like resting in the sea floor (8) in an articulated or flexible manner is attached.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that one A plurality of riser pipes with gas bubble generating devices combined to form a chain are.

5. Apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that on upper end of the riser pipe (1) a floating cone with the tip pointing downwards (20) is arranged.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that on the riser pipe (1) a buoyancy tube (21) is attached, which via a Air line (23) is connected to the compressed air generator of the system. Into consideration printed publications: German Patent No. 886 580; French patent specification No. 1179 893.