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Die Erfindung betrifft einen Schwimmkörper und eine Wasserbauanordnung mit mindestens einem solchen Schwimmkörper.
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Es ist grundsätzlich bekannt, Schwimmkörper als Wellenbrecher, insbesondere zur Reduktion von anlandenden Wellen auf Binnen- oder Küstengewässern sowie freien Wasseroberflächen, einzusetzen. Dies dient nicht zuletzt dem Schutz von Ufern, Bauwerken sowie anderen schützenswerten Gütern, insbesondere vor Erosion oder Materialabtragungen. Solche schwimmenden Wellenbrecher sind typischerweise passive, rechteckige Konstruktionen aus Beton oder Kunststoff. Dabei haben Schwimmkörper aus Beton insbesondere den Nachteil, dass sie konstruktionsbedingt eine hohe Eigenmasse aufweisen, sodass ihr Transport zu einem Einsatzort schwierig und häufig nur mittels kostenintensiver Schwerlasttransporte möglich ist. Sie setzen aufgrund ihres großen und nichtvariablen Tiefgangs auch bereits dort, wo sie in ein Gewässer eingesetzt werden, eine vergleichsweise große Mindestwassertiefe voraus und eignen sich daher nicht zur Einbringung in flache Gewässer. Schwierig ist es auch, die Zusammensetzung des verwendeten Betons je nach vorgesehenem Einsatzort anzupassen, um den Gewässer-Chemismus, insbesondere den pH-Wert, nicht zu stören. Wartungsarbeiten an solchen Wellenbrechern gestalten sich aufwendig.
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Schwimmende Wellenbrecher aus Kunststoff sind dagegen zwar leicht zu transportieren und zu installieren. Nachteilig ist dabei jedoch, dass sie einen geringen Tiefgang aufweisen, wodurch die wellenbrechenden Eigenschaften nur gering ausgeprägt sind, wobei solche Konstruktionen leicht zu kentern drohen.
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Schwimmende Wellenbrecher aus Beton oder Kunststoff weisen in der Regel nur einen geringen und/oder nicht regulierbaren Freibord auf, sodass ihre Wirkung ab einer bestimmten Wellenhöhe versagt. Kommt es zum Kentern dieser Schwimmkörper, können sie aufgrund ihrer kastenförmigen Bauweise nur mit erheblichem Aufwand wieder aufgerichtet werden. Der Freibord ist typischerweise vorgegeben und nachträglich nicht mehr veränderbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwimmkörper und eine Wasserbauanordnung mit mindestens einem solchen Schwimmkörper zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise nicht auftreten oder vermindert sind.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Schwimmkörper geschaffen wird, der eingerichtet ist für den Einsatz als Wasserbauelement, insbesondere als Wellenbrecher, wobei der Schwimmkörper einen hohlen Grundkörper mit rundem Querschnitt aufweist, und wobei der Grundkörper aus Stahl gebildet ist. Der runde Querschnitt des Grundkörpers verringert oder beseitigt dabei insbesondere vorteilhaft die Kentergefahr für den Schwimmkörper. Zugleich weist ein solcher Schwimmkörper mit rundem Querschnitt insbesondere eine mindestens so gute Dämpfungswirkung auf wie ein Schwimmkörper mit rechteckigem oder anderweitig eckigem Querschnitt, erweist sich jedoch als kostengünstiger und einfacher in der Herstellung. Die Bauweise aus Stahl ermöglicht insbesondere eine leichtere Ausgestaltung und damit insbesondere einen einfacheren Transport als eine Bauweise aus Beton, zugleich aber einen größeren Tiefgang und bessere wellenbrechende Eigenschaften als eine Bauweise aus Kunststoff. Außerdem ermöglicht die Ausgestaltung aus Stahl eine kostengünstige Herstellung des Schwimmkörpers.
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Bevorzugt kann der Schwimmkörper in Abhängigkeit seiner Außen-Abmessungen flexibel in der Regel ohne Sondertransport an jeden Standort befördert und vorzugsweise ohne Einschränkungen zu Wasser gelassen werden, insbesondere weil er im Vergleich mit Beton eine leichte Konstruktion aufweist.
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Unter einem Schwimmkörper wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, die aufgrund ihres Auftriebs durch Verdrängung nach dem Archimedischen Prinzip selbstständig schwimmfähig ist. Insbesondere ist ein solcher Schwimmkörper ein hydrostatischer Auftriebskörper oder weist einen hydrostatischen Auftriebskörper auf. Insbesondere ist der hohle Grundkörper des Schwimmkörpers ein hydrostatischer Auftriebskörper.
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Der Schwimmkörper ist bevorzugt als schwimmender Wellenbrecher ausgebildet.
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Unter einem Querschnitt wird insbesondere eine Ansicht in einer gedachten Ebene verstanden, auf der eine Längsrichtung des Schwimmkörpers, insbesondere eine Längsrichtung des hohlen Grundkörpers, senkrecht steht. Eine Längsrichtung ist dabei insbesondere eine Erstreckungsrichtung einer Symmetrieachse oder Längsachse des Schwimmkörpers, insbesondere des Grundkörpers, und/oder eine Richtung längster Erstreckung des Schwimmkörpers, insbesondere des Grundkörpers.
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Dass der hohle Grundkörper einen runden Querschnitt aufweist, bedeutet insbesondere, dass der Grundkörper - im Querschnitt gesehen - keine Ecken oder Kanten aufweist. Bevorzugt weist der Grundkörper einen kreisrunden Querschnitt oder einen ovalen Querschnitt auf. Bevorzugt ist der Grundkörper als Zylinder ausgebildet oder weist eine zylindrische oder kesselförmige Geometrie auf, insbesondere eine kreiszylindrische Geometrie oder eine zylindrische Geometrie mit ovalem Querschnitt. Der zylinderförmige oder kesselförmige Grundkörper ist bevorzugt eingerichtet zur liegenden Anordnung in Wasser, wobei die Längsachse des Grundkörpers parallel zur Wasserfläche orientiert ist.
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Unter Stahl wird in bevorzugter Ausgestaltung hier eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoff-Massenanteil von höchstens 2 %, mit Eisen als Hauptbestandteil, bezeichnet. Neben Eisen und Kohlenstoff kann die Legierung andere Bestandteile aufweisen, insbesondere zur Modifizierung der Eigenschaften der Legierung.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper aus Stahl besteht. Der Grundkörper ist dann besonders einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar.
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Besteht der Grundkörper aus Stahl, sind dessen mechanische Eigenschaften, insbesondere E-Modul, Materialwandstärke, sonstige statische Parameter und dergleichen, bekannt, und sie sind insbesondere nicht oder höchstens geringfügig abhängig von variablen Umgebungsbedingungen oder Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Temperatur und/oder Spannungszustand. Eine statische und dynamische Kalkulation wird somit sicher ermöglicht.
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In bevorzugter Ausgestaltung weist der Grundkörper einen Korrosionsschutz auf, insbesondere auf einer Außenseite, die bestimmungsgemäß dem Wasser des Gewässers zugewandt ist, in dem der Schwimmkörper eingesetzt wird. Vorzugsweise weist der Schwimmkörper Korrosionsschutz auch innen auf, insbesondere wenn der Grundkörper eingerichtet ist, um mit einer korrosiven Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllt zu werden. Ein solcher Korrosionsschutz kann insbesondere eine Beschichtung, eine Feuerverzinkung, eine Lackierung, eine galvanische Beschichtung, eine Plattierung, oder eine andere geeignete Ausgestaltung umfassen.
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Vorzugsweise ist in dem hohlen Grundkörper wenigstens ein Schott angeordnet, vorzugsweise eine Mehrzahl von Schotten. Insbesondere kann in dem hohlen Grundkörper wenigstens ein Längsschott und/oder wenigstens ein Querschott angeordnet sein. Ein solches Schott wirkt effizient einer Aufschaukelung in Längs- und/oder Querrichtung sowie der Krängung entgegen.
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Die Längsrichtung und die Querrichtung spannen bei bestimmungsgemäßer Anwendung des Schwimmkörpers eine gedachte Ebene auf, die parallel zur Wasserfläche orientiert ist.
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Vorzugsweise sind an dem Grundkörper Befestigungselemente, vorzugsweise Klampen, angeordnet. Diese dienen in bevorzugter Ausgestaltung einer Festlegung des Schwimmkörpers im Gewässer und/oder einer Befestigung von mindestens zwei Schwimmkörpern aneinander.
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Unter einem Gewässer wird hier insbesondere ein fließendes oder stehendes Wasser, insbesondere Wasserkörper, verstanden, wobei der Begriff „Gewässer“ natürliche und künstliche Gewässer umfasst. Insbesondere ist ein Gewässer ein Meer oder ein Binnengewässer, insbesondere ein Fließgewässer oder Stillgewässer, insbesondere ein Strom, Fluss, Bach oder Kanal, oder ein See, insbesondere natürlicher See oder künstlicher See wie Stausee oder Tagebausee, ein Weiher, Teich oder Tümpel. Insbesondere ist der Begriff „Gewässer“ nicht eingeschränkt zu verstehen auf Gewässer, die unter das bundesdeutsche Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz - WHG) fallen. Insbesondere sind auch Gewässer umfasst, die unter das Bergrecht fallen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwimmkörper eine ansteuerbare Füllstandsveränderungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um einen Füllstand eines Füllmaterials in dem hohlen Grundkörper - insbesondere aktiv - zu verändern, wenn die Füllstandsveränderungseinrichtung angesteuert wird. Der Füllstand ist dabei insbesondere ein Füllstand des Füllmaterials in einem Füllraum des Grundkörpers. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, den Tiefgang und zugleich den Freibord des Schwimmkörpers - insbesondere auch während des Einsatzes des Schwimmkörpers, das heißt insbesondere auch nachträglich nach einem Einbringen des Schwimmkörpers in ein Gewässer, zu verändern.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper - insbesondere allseitig - geschlossen ausgebildet ist. Dadurch kann insbesondere verhindert werden, dass in unerwünschter Weise bei einem Einsatz des Schwimmkörpers Wasser in den Grundkörper eindringt, sodass der Tiefgang des Schwimmkörpers ungewollt verändert wird oder der Schwimmkörper sogar sinkt.
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Vorzugsweise umschließt der Grundkörper einen Füllraum. Der Füllraum ist dabei insbesondere ein Hohlraum, der mit einem Füllmaterial gefüllt werden kann. Vorzugsweise ist der Füllraum von außen verschließbar zugänglich, vorzugsweise durch eine Leitung, einen Füllstutzen oder eine Klappe, insbesondere Revisionsklappe. Eine Leitung kann dabei insbesondere mittels eines Ventils oder einer anderen geeigneten Einrichtung verschließbar sein. Ein Füllstutzen kann insbesondere mit einem Deckel oder einer anderen geeigneten Verschließeinrichtung verschließbar sein. Allgemein ist dem Grundkörper bevorzugt ein Verschlusselement zugeordnet, um den Füllraum bedarfsweise zu öffnen und zu verschließen. Somit kann bedarfsweise Füllmaterial in den Füllraum eingebracht und aus dem Füllraum ausgebracht werden. Zugleich kann verhindert werden, dass in unerwünschter Weise Wasser aus dem Gewässer, in dem der Schwimmkörper eingesetzt wird, in den Füllraum eindringt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper aus einem Stahltank, aus einem Stahlkessel oder aus einem Stahlrohr gebildet ist. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Grundkörpers her. Insbesondere ist es so möglich, beispielsweise ausgemusterte Stahltanks, Stahlkessel oder Stahlrohre, die zuvor einem anderen Zweck gedient haben, als Schwimmkörper wiederzuverwenden. Gegebenenfalls bedarf es hierzu in einfacher Weise eines Anordnens, insbesondere Anschweißens, zusätzlicher Wandungselemente und/oder wenigstens eines Schotts an einen oder in einen solchen Stahltank, Stahlkessel oder Stahlrohr. Insbesondere bei einem Stahlrohr werden vorzugsweise die stirnseitigen Öffnungen durch Anbringen, insbesondere Anschweißen, stirnseitiger Wandungselemente geschlossen. Ein Stahltank oder Stahlkessel ist demgegenüber bevorzugt bereits allseitig geschlossen ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass ein solcher Stahltank oder Stahlkessel bereits wenigstens ein Schott aufweist. Je nach vorheriger Anwendung werden solche Stahltanks, Stahlkessel oder Stahlrohre bevorzugt gereinigt, bevor sie in einem Gewässer als Schwimmkörper, insbesondere als schwimmende Wellenbrecher, eingesetzt werden.
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Ist der Grundkörper aus einem Stahltank, Stahlkessel oder Stahlrohr gebildet, können leicht verfügbare Norm-Bauteile verwendet werden, die eine günstige Herstellung verschiedener Schwimmkörper in verschiedenen Dimensionen ermöglichen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an oder in dem Grundkörper ein Exzentergewicht angeordnet oder ausgebildet ist. Ein solches Exzentergewicht ist insbesondere eine Masse, die außerhalb eines Schwerpunkts des Grundkörpers angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Exzentergewicht so angeordnet, dass es bei einem Einsatz des Schwimmkörpers in einem Gewässer unterhalb eines Formschwerpunkts oder hydrostatischen Auftriebspunkts des Schwimmkörpers angeordnet ist. Hierdurch erhält der Schwimmkörper eine hohe Stabilität gegenüber Längs- und/oder Querneigung, insbesondere Krängung, Trimmen, Rollen und/oder Stampfen; insbesondere kann sich der Schwimmkörper aufgrund des Exzentergewichts selbsttätig wieder aufrichten. In bevorzugter Weise kann das Exzentergewicht außen oder innen an dem Grundkörper angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Kiels oder in Form einer - bevorzugt dauerhaften - Teilfüllung des hohlen Grundkörpers, beispielsweise einer Betoneinlage. Es ist aber auch möglich, dass eine Wandung des Grundkörpers bereichsweise verdickt ausgebildet ist, um das Exzentergewicht bereitzustellen. Das Exzentergewicht kann also an dem Grundkörper angeordnet oder an dem Grundkörper ausgebildet sein. Es kann aber auch in dem Grundkörper angeordnet oder in dem Grundkörper ausgebildet sein.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Schwimmkörper für den Einsatz als Wasserbauelement, insbesondere als Wellenbrecher, geschaffen wird, wobei der Schwimmkörper einen hohlen Grundkörper aufweist, wobei der Schwimmkörper eine ansteuerbare Füllstandsveränderungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um einen Füllstand eines Füllmaterials in dem hohlen Grundkörper - insbesondere aktiv - zu verändern, wenn die Füllstandsveränderungseinrichtung angesteuert wird. Der Füllstand ist dabei insbesondere ein Füllstand des Füllmaterials in dem Füllraum des Grundkörpers. Auf diese Weise ist es möglich, den Tiefgang und zugleich den Freibord des Schwimmkörpers insbesondere auch während des Einsatzes des Schwimmkörpers, das heißt insbesondere auch nachträglich nach einem Einbringen des Schwimmkörpers in ein Gewässer, zu verändern. Insbesondere können die wellenbrechenden Eigenschaften des Schwimmkörpers, insbesondere nämlich Tiefgang, Freibord und Masse des Schwimmkörpers, bedarfsgerecht - und insbesondere aktiv mittels Mess-, Steuer- und/oder Regeltechnik - während des Einsatzes des Schwimmkörpers verändert werden. Insbesondere können diese Eigenschaften auf momentan vorherrschende Bedingungen angepasst werden, um eine möglichst effiziente Reduktion der Wellenhöhe zu bewirken. Insbesondere kann der Tiefgang des Schwimmkörpers aber auch zum Zweck eines vereinfachten Einbringens des Schwimmkörpers in das Gewässer, oder eines Rückbaus des Schwimmkörpers aus dem Gewässer, verändert werden. Insbesondere kann der Schwimmkörper zunächst unbefüllt oder höchstens teilbefüllt in das Gewässer eingebracht und dann mittels der Füllstandsveränderungseinrichtung in dem Gewässer befüllt werden. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Transport und ein besonders einfaches Einbringen des Schwimmkörpers in flaches Wasser, sowie auch einen flexiblen, standortgerechten und an momentane Bedingungen angepassten Einsatz des Schwimmkörpers.
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Der hohle Grundkörper weist bevorzugt einen runden Querschnitt auf.
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Vorzugsweise weist der Grundkörper Stahl auf, besonders bevorzugt besteht der Grundkörper aus Stahl.
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Der Grundkörper ist bevorzugt allseitig geschlossen ausgebildet. Vorzugsweise umschließt der Grundkörper einen Füllraum.
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Der Grundkörper ist bevorzugt aus einem Stahltank, Stahlkessel oder Stahlrohr gebildet.
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Vorzugsweise ist an oder in dem Grundkörper ein Exzentergewicht angeordnet oder ausgebildet.
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Der Grundkörper weist vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper als Zylinder oder kesselförmig ausgebildet, insbesondere zur liegenden Anordnung im Wasser.
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Vorzugsweise ist der Grundkörper - innen und/oder außen - mit einem Korrosionsschutz versehen.
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Vorzugsweise ist in dem Grundkörper wenigstens ein Schott, insbesondere Längs- und/oder Querschott, angeordnet.
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Vorzugsweise sind an dem Grundkörper Befestigungselemente, insbesondere Klampen, angeordnet.
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Insbesondere ist der Schwimmkörper so ausgebildet, wie dies zuvor für die erste Ausgestaltung des Schwimmkörpers erläutert wurde.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Füllstandsveränderungseinrichtung wenigstens eine Pumpe aufweist, die eingerichtet ist zur Förderung eines fluiden Mediums in den Grundkörper hinein und/oder aus dem Grundkörper heraus. Die wenigstens eine Pumpe ist also insbesondere eingerichtet, um den Grundkörper, insbesondere den Füllraum, zu fluten und/oder zu lenzen. Bevorzugt weist die Füllstandsveränderungseinrichtung zwei Pumpen auf, nämlich eine Füllpumpe oder Flutpumpe, und eine Lenzpumpe. Die wenigstens eine Pumpe ist bevorzugt eingerichtet, um Wasser aus dem Gewässer, in dem der Schwimmkörper eingesetzt ist, in den hohlen Grundkörper, insbesondere in den Füllraum, zu fördern, oder um Füllmaterial, insbesondere Wasser, aus dem hohlen Grundkörper, insbesondere aus dem Füllraum, in das Gewässer zu fördern. Die wenigstens eine Pumpe ist bevorzugt als Tauchpumpe ausgebildet. Vorzugsweise sind die beiden Pumpen als Tauchpumpen ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwimmkörper wenigstens einen Sensor aufweist, der eingerichtet ist zur Erfassung von wenigstens einem Betriebsparameter des Schwimmkörpers. Auf diese Weise ist es möglich, den Betrieb des Schwimmkörpers zu überwachen. Der wenigstens eine Betriebsparameter ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Einem Wasserstand an zumindest einer Seite, insbesondere Querseite, des Schwimmkörpers; einem Differenzwasserstand zwischen den Wasserständen an zwei Seiten des Schwimmkörpers, insbesondere an zwei sich entlang einer Richtung gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an zwei Querseiten, das heißt zwei Seiten, die sich entlang einer sich senkrecht zur Längsrichtung und parallel zur Querrichtung des Schwimmkörpers erstreckenden Richtung gegenüberliegen; einer an einem Befestigungspunkt des Schwimmkörpers angreifenden Haltekraft; einer Längsneigung des Schwimmkörpers; einer Querneigung des Schwimmkörpers; einem Auftrieb des Schwimmkörpers; einem Tiefgang und/oder Freibord des Schwimmkörpers; und einem Füllstand, insbesondere des Füllmaterials in dem Füllraum. Diese Betriebsparameter ermöglichen eine Beurteilung der momentanen Betriebssituation des Schwimmkörpers und insbesondere auch eine Beurteilung von dessen wellendämpfender, momentaner Wirkung.
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Der wenigstens eine Sensor ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Einem Ultraschallsensor; einer - bevorzugt elektrischen oder elektronischen - Wasserwaage; und einem Kraftaufnehmer. Insbesondere diese Sensoren sind geeignet zur Erfassung des wenigstens einen Betriebsparameters.
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Bevorzugt ist der Sensor als Ultraschallsensor ausgebildet und eingerichtet zur Erfassung des Wasserstands an zumindest einer Seite des Schwimmkörpers. Dabei ist der Sensor besonders bevorzugt an einer Oberseite des Grundkörpers angeordnet, bevorzugt befestigt, und nach unten in Richtung der Wasserfläche ausgerichtet.
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Bevorzugt weist der Schwimmkörper beidseitig zwei Ultraschallsensoren auf, wobei die Ultraschallsensoren eingerichtet sind, um den Wasserstand jeweils an der ihnen zugeordneten Seite des Schwimmkörpers zu erfassen. Besonders bevorzugt sind die Sensoren derart miteinander verknüpft, dass ein Differenzwasserstand zwischen den Wasserständen auf den beiden Seiten des Schwimmkörpers ermittelt werden kann.
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Bevorzugt weist der Schwimmkörper eine - vorzugsweise elektrische oder elektronische - Wasserwaage auf, die eingerichtet ist zur Erfassung einer Längsneigung und/oder einer Querneigung des Schwimmkörpers.
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Bevorzugt weist der Schwimmkörper wenigstens einen Kraftaufnehmer auf, der eingerichtet ist, um eine an einem Befestigungspunkt des Schwimmkörpers angreifende Haltekraft zu ermitteln. Insbesondere kann ein solcher Kraftaufnehmer in eine Vertäuung, insbesondere ein Halteseil oder eine Haltekette oder eine Halteleine, zur Halterung des Schwimmkörpers integriert sein.
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Vorzugsweise weist der Schwimmkörper einen im Inneren des hohlen Grundkörpers, insbesondere in dem Füllraum, angeordneten Ultraschallsensor auf, der eingerichtet ist, um den Füllstand des Schwimmkörpers zu erfassen.
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Der Auftrieb des Schwimmkörpers kann insbesondere aus dem Wasserstand an zumindest einer Seite des Schwimmkörpers und/oder anhand der an dem Befestigungspunkt des Schwimmkörpers angreifenden Haltekraft ermittelt werden.
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Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Schwimmkörpers, bei dem beidseitig jeweils ein Ultraschallsensor zur Ermittlung des Wasserstands an der jeweils zugeordneten Seite, vorzugsweise seeseitig und landseitig, angeordnet ist. Die Sensoren sind bevorzugt so miteinander verknüpft, dass ein Differenzwasserstand der beiden Wasserstände ermittelbar ist. Bevorzugt weist der Schwimmkörper alternativ oder zusätzlich eine elektrische oder elektronische Wasserwaage zur Ermittlung einer Längs- und/oder Querneigung auf. Bevorzugt weist der Schwimmkörper alternativ oder zusätzlich im Inneren des hohlen Grundkörpers einen Füllstandssensor, vorzugsweise einen Ultraschallsensor, auf. Bevorzugt weist der Schwimmkörper alternativ oder zusätzlich wenigstens einen Kraftaufnehmer zur Ermittlung einer an einem Befestigungspunkt des Schwimmkörpers angreifenden Haltekraft auf.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Schwimmkörper eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung mit der Füllstandsveränderungseinrichtung wirkverbunden und eingerichtet ist, um wenigstens einen Betriebsparameter des Schwimmkörpers zu ermitteln und die Füllstandsveränderungseinrichtung in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ermittelten Betriebsparameter anzusteuern. Auf diese Weise kann der Füllstand und damit zugleich der Tiefgang sowie der Freibord des Schwimmkörpers bedarfsweise variiert werden.
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Dass die Steuereinrichtung dem Schwimmkörper zugeordnet ist, bedeutet bevorzugt, dass die Steuereinrichtung mit dem Schwimmkörper wirkverbunden ist. Sie kann insbesondere an dem Schwimmkörper angeordnet sein. Sie kann alternativ aber auch separat von dem Schwimmkörper vorgesehen sein, insbesondere an einem anderen Schwimmkörper einer Wasserbauanordnung aus einer Mehrzahl von Schwimmkörpern, die den Schwimmkörper aufweist, wobei die Steuereinrichtung einer Mehrzahl von Schwimmkörpern gemeinsam zugeordnet ist, oder entfernt von dem Schwimmkörper oder der Wasserbauanordnung, beispielsweise an Land, insbesondere in einer Landstation, wobei dann die Auswertung des wenigstens einen Betriebsparameters und die Ansteuerung der Füllstandsveränderungseinrichtung räumlich entfernt von dem Schwimmkörper und insbesondere auch von der Wasserbauanordnung - insbesondere per Fernwartung - erfolgt.
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Dass die Steuereinrichtung mit der Füllstandsveränderungseinrichtung wirkverbunden ist, bedeutet insbesondere, dass die Steuereinrichtung mit der Füllstandsveränderungseinrichtung zu deren Ansteuerung verbunden, insbesondere über wenigstens ein Kabel oder aber kabellos, beispielsweise über ein Funknetzwerk, eine optische Verbindung oder eine akustische Verbindung, verbunden ist.
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Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit dem wenigstens einen Sensor wirkverbunden, um den wenigstens einen Betriebsparameter zu ermitteln. Die Wirkverbindung mit dem wenigstens einen Sensor ist bevorzugt über wenigstens ein Kabel oder aber kabellos hergestellt, insbesondere über ein Funknetz, eine optische Verbindung oder eine akustische Verbindung.
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Der wenigstens eine Betriebsparameter ist vorzugsweise ausgewählt aus der oben hierfür definierten Gruppe.
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Vorzugsweise weist der Grundkörper ein Druckventil auf. Damit ist es möglich, eine Leckage des Grundkörpers mittels Überdruckbeaufschlagung zu prüfen.
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Mithilfe des wenigstens einen Sensors und insbesondere der Steuereinrichtung ist es möglich, die geforderte Wellenreduktion zu erfassen und zu kontrollieren.
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Insbesondere kann auch der allgemeine Anlagenzustand (Tiefgang, Freibord, Wellenhöhe, Wellendämpfung, Krängung, Trimm) gemessen und bei Bedarf automatisiert erfasst werden.
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Der wenigstens eine Sensor wird bevorzugt mit einer Frequenz von mindestens 1 Messung pro Stunde, vorzugsweise von mindestens 10 Messungen pro Stunde, vorzugsweise von mindestens 1 Messung pro Minute, vorzugsweise von mindestens 1 Messung pro Sekunde, vorzugsweise von mindestens 10 Messungen pro Sekunde, vorzugsweise bis höchstens 100 Messungen pro Sekunde, vorzugsweise bis höchstens 1000 Messungen pro Sekunde, abgefragt. Dies gilt insbesondere für einen als Ultraschallsensor ausgebildeten Sensor.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Wasserbauanordnung geschaffen wird, die mindestens einen erfindungsgemäßen Schwimmkörper oder mindestens einen Schwimmkörper nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit der Wasserbauanordnung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit den Schwimmkörpern erläutert wurden.
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Vorzugsweise weist die Wasserbauanordnung mindestens zwei Schwimmkörper auf. Die mindestens zwei Schwimmkörper sind dabei ausgebildet wie einer der erfindungsgemäßen Schwimmkörper oder ein zuvor beschriebenes Ausführungsbeispiels eines Schwimmkörpers. Bevorzugt ist jeder Schwimmkörper der Wasserbauanordnung ausgebildet wie einer der erfindungsgemäßen Schwimmkörper oder ein zuvor beschriebenes Ausführungsbeispiels eines Schwimmkörpers. Die Schwimmkörper sind vorzugsweise mechanisch miteinander verbunden, insbesondere aneinander befestigt.
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Insbesondere ist die Wasserbauanordnung modular aufgebaut, wobei die Schwimmkörper bedarfsgerecht angeordnet sowie versetzt und/oder umgesetzt werden können. Weiterhin kann die Wasserbauanordnung durch Variation der Anzahl der Schwimmkörper skaliert werden. Eine Montage der Wasserbauanordnung kann in einfacher Weise vor Ort erfolgen. Die einzelnen Schwimmkörper sind bis zum Bestimmungsort leicht transportierbar, insbesondere auch ohne kostenintensiven Schwerlasttransport, insbesondere weil die bedarfsgerechte Belastung mit einem Füllmaterial im schwimmenden Zustand am vorgesehenen Einsatzort im Gewässer erfolgen kann. Die Konstruktion besteht bevorzugt aus leicht marktverfügbaren, gut wartbaren und verwertbaren Norm-Bauteilen, vorzugsweise Stahltanks, Stahlkesseln oder Stahlrohren.
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Sind die Grundkörper der Schwimmkörper ausschließlich aus Stahl gebildet, können diese zu 100 % recycelt werden.
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Die runde Bauweise der Schwimmkörper mit exzentrischem Schwerpunkt ermöglicht ein selbstständiges Aufrichten in Ausgangsposition.
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Insbesondere ist die Wasserbauanordnung individuell an eine Uferlänge anpassbar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schwimmkörper entlang einer Längsrichtung nebeneinander aufgereiht sind. Die Längsrichtung ist dabei insbesondere eine Längsrichtung der Wasserbauanordnung und/oder eine Längsrichtung der einzelnen Schwimmkörper. Insbesondere ist die Längsrichtung bevorzugt eine Richtung längster Erstreckung, insbesondere eine Richtung längster Erstreckung der Wasserbauanordnung und/oder eine Richtung längster Erstreckung der einzelnen Schwimmkörper. Dabei sind die Schwimmkörper bevorzugt in einer Linie angeordnet. Dies stellt eine besonders praktikable Ausgestaltung der Wasserbauanordnung dar. Alternativ oder zusätzlich sind die Schwimmkörper bevorzugt versetzt zueinander, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung versetzt zueinander, angeordnet, vorzugsweise mit Überlapp zueinander. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Stabilität der Wasserbauanordnung, insbesondere weil sich die einzelnen Schwimmkörper gegeneinander abstützen können. Die Wasserbauanordnung ist damit besonders kippstabil und/oder krängungsarm.
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Insbesondere dann, wenn die Wasserbauanordnung mehr als zwei Schwimmkörper aufweist, können sowohl ausgewählte Schwimmkörper miteinander in einer Linie und zugleich andere ausgewählte Schwimmkörper versetzt zueinander, vorzugsweise überlappend, angeordnet sein.
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Diese Ausgestaltung kann jeweils lokal an die vorherrschenden Bedingungen und/oder Anforderungen angepasst sein.
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Dort wo zwei Schwimmkörper der mindestens zwei Schwimmkörper miteinander überlappen, sind diese bevorzugt durch Reibelemente, insbesondere Reibhölzer, voneinander beabstandet. Auf diese Weise wird ein direkter Kontakt der Schwimmkörper miteinander vermieden, die Reibung wird durch die Reibelemente reduziert, und die Reibelemente dienen zugleich als Anschlagspuffer und Dämpfungselemente. Solche Reibelemente können aus Holz, aber auch aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wasserbauanordnung in einem Gewässer angeordnet ist, wobei der mindestens eine Schwimmkörper mit Leinen, Seilen, Ketten und/oder Schiffsankern in dem Gewässer festgelegt, vorzugsweise verankert ist. Eine sichere Verankerung führt insbesondere zu einer sicheren Positionierung im Gewässer. Bevorzugt ist der mindestens eine Schwimmkörper durch Ankerleinen mit Kettenvorlauf in dem Gewässer verankert. Insbesondere auf diese Weise ist eine optimale Positionierung im Gewässer möglich, insbesondere da hierfür vorgesehene Ankerleinen konstruktionsbedingt an verschiedene Wasserspiegel im Gewässer angepasst werden können, insbesondere durch geeignete Klampenbelegung an den Schwimmkörpern. Die Verbindungs- und Anschlagmittel, insbesondere die Leinen, Seile und/oder Ketten, sind dabei vorzugsweise längenvariabel.
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Bevorzugt ist zumindest einer Leine, einem Seil und/oder einer Kette, im Folgenden allgemein kurz als „Vertäuung“ bezeichnet, ein Kraftaufnehmer zur Ermittlung einer an einem Befestigungspunkt, insbesondere einer Klampe, eines Schwimmkörpers angreifenden Haltekraft, zugeordnet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist jeder Vertäuung der Wasserbauanordnung ein solcher Kraftaufnehmer zugeordnet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Ermittlung von statischen und/oder dynamischen Kräften, die an der Wasserbauanordnung angreifen. Insbesondere eine differentielle Auswertung von an verschiedenen Kraftaufnehmern erfassten Kräften ermöglicht eine Beurteilung der momentanen Betriebssituation der Wasserbauanordnung und bevorzugt eine darauf angepasste oder davon abhängige Variation der Füllstände der Schwimmkörper.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist der Wasserbauanordnung eine globale Steuereinrichtung zugeordnet, die eingerichtet ist, um die Füllstände der einzelnen Schwimmkörper individuell zu verändern. Dabei können diese insbesondere unabhängig voneinander angepasst werden, um das Verhalten der Wasserbauanordnung, insbesondere die Reduktion der Wellenhöhe, insgesamt zu optimieren. Hierzu werden besonders bevorzugt von mehreren Sensoren erfasste Betriebsparameter gemeinsam ausgewertet und insbesondere miteinander verglichen. Besonders bevorzugt wird eine Sensorfusion durchgeführt. In Abhängigkeit der erfassten Mehrzahl von Betriebsparametern und insbesondere des Vergleichs einer Mehrzahl von Betriebsparameter miteinander werden dann die Füllstände für die einzelnen Schwimmkörper individuell eingestellt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schwimmkörper zumindest teilweise mit einem Füllmaterial befüllt sind. Insbesondere sind die hohlen Grundkörper, insbesondere die Füllräume der hohlen Grundkörper, zumindest teilweise mit dem Füllmaterial befüllt. Hierdurch wird insbesondere der Tiefgang und zugleich der Freibord der Schwimmkörper bestimmt. Das Füllmaterial ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus: Wasser, Sand, Steinen, und einem schwimmfähigen Material, insbesondere expandiertes oder extrudiertes Polystyrol, insbesondere Styropor. Besonders bevorzugt wird als Füllmaterial Wasser aus dem Gewässer verwendet, in dem die Wasserbauanordnung angeordnet ist. Es ist möglich, dass die Schwimmkörper, insbesondere die hohlen Grundkörper, insbesondere die Füllräume der hohlen Grundkörper, vollständig mit dem Füllmaterial befüllt sind. Ein schwimmfähiges Material ist insbesondere ein Material, dessen Dichte geringer ist als die Dichte von Wasser. Die Verwendung eines Füllmaterials, dessen Dichte geringer ist als die Dichte von Wasser, hat den Vorteil, dass der Schwimmkörper im Fall einer Leckage nicht oder höchstens verzögert sinkt. Dies erhöht den Schutz des Schwimmkörpers bei Leckagen.
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Es wird auch ein Verfahren zum Anordnen eines erfindungsgemäßen Schwimmkörpers oder eines Schwimmkörpers nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele in einem Gewässer beschrieben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Der Schwimmkörper wird in das Gewässer verbracht, und es wird ein Füllmaterial in den hohlen Grundkörper des Schwimmkörpers, insbesondere in den Füllraum, eingebracht, wenn der Schwimmkörper in dem Gewässer angeordnet ist. Der Schwimmkörper kann somit insbesondere teilbefüllt oder in besonders bevorzugter Ausgestaltung leer in das Gewässer verbracht werden. Eine Ballastierung des Schwimmkörpers erfolgt vorteilhaft erst in dem Gewässer. Somit ist auch ein Einsatz in flachen Gewässern und Häfen möglich, ohne dass es insbesondere zum Einbringen des Schwimmkörpers in das Gewässer einer besonderen Wassertiefe bedarf. Der Schwimmkörper kann auch standortabhängig und/oder bedarfsabhängig befüllt werden, sodass der Tiefgang variiert werden kann. Dadurch kann er auch in sehr flachen Gewässern eingesetzt werden. Insbesondere ist eine Schwimmstabilität - sogar ohne Füllung für den leeren Schwimmkörper - für Einbauzustände bei geringen Wellenhöhen gewährleistet. Insbesondere kann der Schwimmkörper auch an flachen Ufern geflutet und/oder gelenzt werden. Die Schwimmstabilität des Schwimmkörpers für Gebrauchszustände, insbesondere für eine projektierte maximale Wellenhöhe, wird bevorzugt am Standort, insbesondere durch Befüllen, insbesondere durch Fluten beispielsweise mit Wasser, erreicht.
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Der Schwimmkörper kann aber auch mit anderen Materialien, insbesondere Sand oder Steinen, oder auch mit schwimmfähigen Materialien, gefüllt und damit ballastiert werden.
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Das Verfahren ist bevorzugt auch ein Verfahren zum Errichten einer Wasserbauanordnung, insbesondere indem eine Mehrzahl von Schwimmkörpern in das Gewässer verbracht werden, wobei die Schwimmkörper mit Füllmaterial zumindest teilweise befüllt werden, wenn die Schwimmkörper in dem Gewässer angeordnet sind, wobei die Schwimmkörper miteinander mechanisch verbunden, insbesondere aneinander befestigt werden, vorzugsweise wenn sie in das Gewässer eingebracht sind. Somit kann die Wasserbauanordnung sehr schnell und flexibel errichtet werden.
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Es wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Schwimmkörpers oder eines Schwimmkörpers nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei ein Füllstand des Schwimmkörpers, insbesondere ein Füllstand des hohlen Grundkörpers, insbesondere ein Füllstand eines Füllmaterials in dem Füllraum des hohlen Grundkörpers, in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Schwimmkörpers eingestellt wird. Vorzugsweise wird der Füllstand gesteuert oder geregelt. Der wenigstens eine Betriebsparameter ist vorzugswiese ausgewählt aus der oben hierfür definierten Gruppe. Somit kann insbesondere der Tiefgang und der Freibord des Schwimmkörpers standortabhängig und/oder bedarfsabhängig eingestellt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Freibord des Schwimmkörpers mittels der Füllstandsveränderungseinrichtung mindestens auf einen vorbestimmten Revisionsminimalwert eingestellt wird, um Revisionsarbeiten an dem Schwimmkörper durchzuführen. Somit ist es möglich, den Schwimmkörper und damit zugleich auch die Wasserbauanordnung vor Ort auch während des Einsatzes zu warten. Insbesondere bedarf es zum Betreten des Schwimmkörpers eines vorbestimmten, insbesondere gesetzlich oder durch eine Berufsgenossenschaft vorgeschriebenen Revisionsminimalwerts für den Freibord, der zur Durchführung der Revisions- oder Wartungsarbeiten dann mittels der Füllstandsveränderungseinrichtung entsprechend eingestellt werden kann, um ein sicheres Betreten des Schwimmkörpers durch Wartungspersonal zu ermöglichen. Nach abgeschlossener Wartung/Revision kann dann mittels der Füllstandsveränderungseinrichtung der Füllstand wieder verändert werden, um den Tiefgang und/oder Freibord des Schwimmkörpers bedarfsgerecht in Hinblick auf einen momentanen Betriebszustand des Schwimmkörpers, vorzugsweise der Wasserbauanordnung, anzupassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung in Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schwimmkörpers für den Einsatz als Wasserbauelement, insbesondere als Wellenbrecher;
- 2 den Schwimmkörper gemäß 1 in schematischer Draufsicht;
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wasserbauanordnung mit mindestens zwei Schwimmkörpern in Draufsicht;
- 4 eine schematische Darstellung weiterer Ausführungsbeispiele von Wasserbauanordnungen;
- 5 eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Wasserbauanordnung, und
- 6 eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Ausführungsbeispiels des Schwimmkörpers.
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1 zeigt eine schematische Darstellung, insbesondere eine schematische Querschnittsdarstellung, eines Ausführungsbeispiels eines Schwimmkörpers 1 für den Einsatz als Wasserbauelement. Der Schwimmkörper 1 ist insbesondere als schwimmender Wellenbrecher ausgebildet. Er weist einen hohlen Grundkörper 3 mit rundem, bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel kreisrunden, Querschnitt auf. Der Grundkörper 3 ist aus Stahl gebildet. Durch die runde Querschnittsform weist der Schwimmkörper 1 besonders günstige Dämpfungseigenschaften für Wellen auf. Weiterhin ist er - insbesondere aufgrund der Wahl von Stahl als Material für den Grundkörper 3 - einfach und kostengünstig herstellbar. Da der Grundkörper 3 hohl ausgebildet ist, ist der Schwimmkörper 1 leicht und kostengünstig transportierbar sowie vielfältig einsetzbar, insbesondere auch in flachen Uferbereichen in ein Gewässer einbringbar, sowie auch in flachen Gewässern einsetzbar.
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An dem Grundkörper 3 sind Befestigungselemente 5 angeordnet, vorzugsweise Klampen, über die der Grundkörper 3 vertäut, insbesondere verankert werden kann. In bevorzugter Ausgestaltung sind hierzu Ankerleinen 7 vorgesehen, die bevorzugt über einen Kettenvorlauf jeweils mit einem in 2 dargestellten Anker 9 verbunden sind.
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Der Grundkörper 3 ist allseitig geschlossen ausgebildet und umschließt einen Füllraum 11.
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Bevorzugt besteht der Grundkörper 3 aus Stahl. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper aus einem Stahltank, einem Stahlkessel oder einem Stahlrohr gebildet. Auf diese Weise können einfache und kostengünstige Standard- oder Norm-Teile für die Herstellung des Schwimmkörpers 1 verwendet werden. Außerdem ist der aus Stahl bestehende Grundkörper 3 zu 100 % recycelbar.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Grundkörper 3 ein Exzentergewicht 13 angeordnet, in bevorzugter Ausgestaltung unterhalb eines Formschwerpunkts oder hydrostatischen Auftriebspunkts des Grundkörpers 3. Dieser kann sich daher nach einem Verkippen selbsttätig wieder in seine Ausgangsposition ausrichten. Alternativ ist es möglich, dass das Exzentergewicht 13 in dem Grundkörper 3 angeordnet ist. Alternativ ist es möglich, dass das Exzentergewicht 13 in oder an dem Grundkörper 3 ausgebildet ist, beispielsweise in Form einer Wandverdickung.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Schwimmkörper 1 eine ansteuerbare Füllstandsveränderungseinrichtung 15 auf, die eingerichtet ist, um einen Füllstand eines Füllmaterials 17 in dem hohlen Grundkörper 3, insbesondere in dem Füllraum 11, zu verändern, wenn die Füllstandsveränderungseinrichtung 15 angesteuert wird. Als Füllmaterial 17 wird in bevorzugter Ausgestaltung Wasser verwendet, insbesondere Wasser aus einem Gewässer 19, in dem der Schwimmkörper 1 angeordnet ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass als Füllmaterial 17 Sand, Steine, ein schwimmfähiges Material wie beispielsweise extrudiertes oder expandiertes Polystyrol, oder ein anderes geeignetes Material verwendet wird.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Füllstandsveränderungseinrichtung 15 wenigstens eine Pumpe 21, in 1 zwei Pumpen 21 zur Förderung eines fluiden Medium als Füllmaterial 17 in den Grundkörper 3 hinein und/oder aus dem Grundkörper 3 heraus auf. Dabei ist hier eine erste Pumpe der beiden Pumpen 21 als Füllpumpe 21.1 zum Fluten des Füllraums 11 eingerichtet, und eine zweite Pumpe der beiden Pumpen 21 ist als Lenzpumpe 21.2 zum Lenzen des Grundkörpers 3 eingerichtet. Die Pumpen 21 sind als Tauchpumpen ausgebildet, die bestimmungsgemäß unter einem Füllstand 23 des Füllmaterials 17 angeordnet sein können oder angeordnet sind. Der Füllpumpe 21.1 ist eine Füllleitung 25 zugeordnet, die unterhalb eines Wasserspiegels 27 des Gewässers 19 angeordnet ist, um Wasser aus dem Gewässer 19 in den Füllraum 11 zu fördern. Der Lenzpumpe 21.2 ist eine Lenzleitung 29 zugeordnet, die oberhalb des Wasserspiegels 27 angeordnet ist, um Wasser aus dem Füllraum 11 in das Gewässer 19 zu fördern.
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Der Schwimmkörper 1 weist außerdem wenigstens einen Sensor 31, hier eine Mehrzahl von Sensoren 31 zur Erfassung von wenigstens einem Betriebsparameter des Schwimmkörpers 1 auf, nämlich beidseitig des Grundkörpers 3 jeweils einen Wasserstandsensor 33 zur Ermittlung eines jeweiligen Wasserstands, das heißt der momentanen Höhe des Wasserspiegels 27 relativ zu dem Schwimmkörper 1 auf der jeweiligen Seite, insbesondere seeseitig und landseitig. Die Wasserstandsensoren 33 sind bevorzugt als Ultraschallsensoren ausgebildet. Vorzugsweise ist aus einer Differenz der durch die Wasserstandsensoren 33 ermittelten Wasserstände ein Differenzwasserstand zwischen den beiden Seiten, die sich in Querrichtung des Schwimmkörpers 1 gegenüberliegen, ermittelbar. Außerdem weist der Schwimmkörper 1 Kraftaufnehmer 35 auf, wobei jeweils einer Ankerleine 7 ein solcher Kraftaufnehmer 35 zugeordnet ist, um eine jeweils an dem Befestigungspunkt der jeweiligen Ankerleine 7 an dem Schwimmkörper 1, insbesondere an dem zugeordneten Befestigungselement 5 angreifende Haltekraft zu ermitteln. Insbesondere mittels der Kraftaufnehmer 35 ist bevorzugt ein momentaner Auftrieb des Schwimmkörpers 1 ermittelbar. Außerdem weist der Schwimmkörper 1 eine bevorzugt elektrische oder elektronische Wasserwaage 37 auf, mittels der bevorzugt sowohl eine Längsneigung als auch eine Querneigung des Schwimmkörpers 1 ermittelt werden kann. Außerdem weist der Schwimmkörper 1 einen Füllstandsensor 39 auf, der eingerichtet ist, um den Füllstand 23 des Füllmaterials 17 in dem Füllraum 11 zu ermitteln. Der Füllstandssensor 39 ist bevorzugt als Ultraschallsensor ausgebildet.
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Dem Schwimmkörper 1 ist bevorzugt eine Steuereinrichtung 41 zugeordnet, die einerseits in nicht dargestellter Weise mit den Sensoren 31 und andererseits in ebenfalls nicht dargestellter Weise mit der Füllstandsveränderungseinrichtung 15 wirkverbunden und eingerichtet ist, um wenigstens einen Betriebsparameter des Schwimmkörpers 1 zu ermitteln, insbesondere mittels wenigstens eines der Sensoren 31, und um die Füllstandsveränderungseinrichtung 15 in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ermittelten Betriebsparameter anzusteuern.
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Durch Variation des Füllstands 23 des Füllmaterials 17 ist es möglich, zugleich den Tiefgang und den Freibord des Schwimmkörpers 1 zu verändern.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Schwimmkörpers 1 in dem Gewässer 19 in Draufsicht. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Anhand von 2 wird deutlich, dass auch ein einzelner Schwimmkörper 1 als Wasserbauanordnung in dem Gewässer 19 angeordnet werden kann.
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Weiterhin wird aus den 1 und 2 in Zusammenschau deutlich, dass der Grundkörper 3 bevorzugt als Zylinder, insbesondere als Kreiszylinder, oder kesselförmig ausgebildet und zur liegenden Anordnung im Wasser des Gewässers 19 bestimmt ist. Eine Längsachse L des Grundkörpers 3 erstreckt sich dabei in 2 in horizontaler Richtung. Die Querrichtung steht senkrecht auf der Längsachse L und erstreckt sich in 2 in vertikaler Richtung, was nicht explizit dargestellt ist. Eine Hochrichtung des Schwimmkörpers 1 erstreckt sich in 1 in vertikaler Richtung und steht in 2 senkrecht auf der Bildebene. Soweit in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Begriffe „oben“ und „unten“ verwendet werden, bezieht sich dies auf die bestimmungsgemäße Lage des Schwimmkörpers 1 in dem Gewässer 19, wie sie in 1 dargestellt ist, wobei insbesondere „oben“ geodätisch oben und „unten“ geodätisch unten bedeutet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wasserbauanordnung 43 mit mindestens zwei Schwimmkörpern 1, hier beispielhaft drei Schwimmkörpern 1. Die Schwimmkörper 1 sind mechanisch miteinander verbunden, insbesondere aneinander befestigt, wobei sie hier insbesondere über die Ankerleinen 7 miteinander verbunden sind. Die Wasserbauanordnung 43 ist in dem Gewässer 19 vor einem Ufer 45 angeordnet. Sie dient insbesondere dem Schutz des Ufers 45, insbesondere einem Erosionsschutz. Die Schwimmkörper 1 sind hier entlang einer Längsrichtung der Wasserbauanordnung 43, die mit der Längsrichtung der Schwimmkörper 1 zusammenfällt, nebeneinander - insbesondere parallel zu dem Ufer 45 - aufgereiht, wobei sie - senkrecht zu der Längsrichtung - versetzt zueinander angeordnet sind.
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Es ist noch dargestellt, dass in den Schwimmkörpern 1, insbesondere in deren Grundkörpern 3 jeweils Schotten 47, hier konkret Querschotten, angeordnet sind, um ein Aufschaukeln der Schwimmkörper 1 zu vermindern oder zu verhindern. Die Schwimmkörper 1, insbesondere deren Grundkörper 3, können auch jeweils wenigstens ein Längsschott aufweisen, was in 3 nicht dargestellt ist.
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4 zeigt eine schematische Darstellung zweier weiterer Ausführungsbeispiele einer Wasserbauanordnung 43. Dabei ist bei a) eine Wasserbauanordnung 43 dargestellt, bei der die Schwimmkörper 1 entlang der Längsrichtung nebeneinander aufgereiht und versetzt zueinander sowie überlappend miteinander angeordnet sind. In den Überlappungsbereichen sind in bevorzugter Ausgestaltung jeweils Reibelemente 49, insbesondere Reibhölzer, angeordnet.
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In 4a) ist eine Schnittebene A-A gekennzeichnet, welche in 5 dargestellt ist.
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Bei b) ist ein Ausführungsbeispiel der Wasserbauanordnung 43 dargestellt, bei dem die Schwimmkörper 1 entlang der Längsrichtung nebeneinander aufgereiht und in einer Linie angeordnet sind.
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5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Wasserbauanordnung 43 in der geometrischen Ausgestaltung gemäß 4a), das heißt bei versetzter Anordnung der Schwimmkörper 1, wobei die Schnittebene etwa auf der Höhe angeordnet ist, die in 4a) mit A-A bezeichnet ist. Dabei ist in 5 insbesondere das Reibelement 49, vorzugsweise Reibholz, dargestellt, welches in dem Überlappungsbereich zwischen den Schwimmkörpern 1 angeordnet ist.
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Außerdem ist in 5 dargestellt, dass die Wasserbauanordnung 43 mittels der Ankerleinen 7 sowie der Anker 9, vorzugsweise jeweils mit vorlaufender Ankerkette 50, in dem Gewässer 19 festgelegt, insbesondere verankert ist. Insbesondere sind die Anker 9 hier in einem Gewässergrund 51 verankert.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer Funktionsweise des Schwimmkörpers 1. Dabei ist dargestellt, dass das Gewässer 19 ausgehend von dem Ufer 45 sehr flach ist und mit zunehmendem Abstand von dem Ufer 45 - in 6 nach rechts - tiefer wird. Bei A, B und C ist der Schwimmkörper 1 jeweils mit verschiedenem Füllstand 23 des Füllmaterials 17 dargestellt, wobei er bei A vollständig entleert ist. Zugleich sind jeweils ein Tiefgang T und ein Freibord F des Schwimmkörpers 1 für die verschiedenen Füllstände 23 dargestellt. Es wird deutlich, dass der Tiefgang T mit zunehmendem Füllstand 23 und damit auch zunehmender Menge des in dem Füllraum 11 angeordneten Füllmaterials 17 zunimmt, wobei zugleich der Freibord F abnimmt.
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Der Schwimmkörper 1 kann nun insbesondere in völlig entleertem Zustand selbst an sehr flachen Stellen über das Ufer 45 in das Gewässer 19 eingebracht werden, und dann insbesondere abhängig von seinem Einsatzort, insbesondere der Wassertiefe an dem Einsatzort, und/oder abhängig von den momentanen Betriebsbedingungen, insbesondere einem momentanen Wellengang, mit dem Füllmaterial 17 mit verschiedenem Füllstand 23 befüllt werden.
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Insbesondere kann der Füllstand 23 im Betrieb des Schwimmkörpers 1 abhängig von den momentanen Betriebsbedingungen variiert werden.
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Ein Verfahren zum Anordnen des Schwimmkörpers 1 in dem Gewässer 19 sieht bevorzugt vor, dass der insbesondere leere Schwimmkörper 1 in das Gewässer 19 verbracht wird, wobei das Füllmaterial 17 in den hohlen Grundkörper 3 des Schwimmkörpers 1 eingebracht wird, wenn der Schwimmkörper 1 in dem Gewässer 19 angeordnet ist.
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Ein Verfahren zum Betreiben des Schwimmkörpers 1 sieht bevorzugt vor, dass der Füllstand 23 des Schwimmkörpers 1 in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Schwimmkörpers 1 eingestellt wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung wird der Freibord F des Schwimmkörpers 1 mittels der Füllstandsveränderungseinrichtung 15 mindestens auf einen vorbestimmten Revisionsminimalwert eingestellt, um Revisionsarbeiten an dem Schwimmkörper 1 durchzuführen.
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Insbesondere die Gesamtkonstruktion des Schwimmkörpers 1 sowie der Wasserbauanordnung 43, insbesondere der Schwimmkörper 1 in Kombination mit den Befestigungselementen 5, den Ankerleinen 7, dem Exzentergewicht 13 und dem Füllmaterial 17, bewirkt eine gute Dämpfung, so dass seeseitige Wellen in der Wellenhöhe landseitig erheblich gedämpft werden.
