DE4310314A1 - Tunnelvortriebsystem - Google Patents

Description

Es ist bekannt, für den Tunnelvortrieb beim Bau unterirdischer Verkehrsanlagen und von Bergwerksstollen energiereiche, z. B. von einem Hochenergie-Laser stammende Strahlung zu verwenden, die mit Hilfe eines Reflektors auf das abzubauende Gestein ge­ richtet wird und dieses zerstört (sogenannter heißer Schildvor­ trieb).

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als Reflektor für die ener­ giereiche Strahlung einen asymmetrischen Spiegelteleskop-Pri­ märspiegel zu verwenden, dessen Oberfläche als Teilfläche eines gedachten, rotationssymmetrischen Großspiegels geformt ist, die sich neben der optischen Achse des gedachten Großspiegels be­ findet.

Ein solcher asymmetrischer Spiegelteleskop-Primärspiegel ist z. B. aus der Veröffentlichung WO 90/15353 bekannt.

Als Reflektor für die energiereiche Strahlung, die zum Tunnel- und Stollenvortrieb benötigt wird, hat er den Vorteil, daß die Abstrahlung der Energie über die gesamte Fläche des Reflektors erfolgt und die Energiequelle, z. B. der Hochenergie-Laser, we­ gen der asymmetrischen optischen Konstruktion des Reflektors außerhalb des Abstrahlungsbereiches liegt und deshalb durch die abgestrahlte Energie nicht aufgeheizt wird.

Der Bau und die Handhabung des Primärspiegels bzw. Reflektors unter Tage sind erleichtert, wenn er aus einer größeren Anzahl von Spiegel-Einzelsegmenten zusammengesetzt ist.

Vorzugsweise sind diese Einzelsegmente in Hohlwaben-Bauweise ausgeführt. Das ermöglicht eine gewichtssparende Bauweise und eine hohe optische Präzision des Reflektors auch bei kurzer Brennweite, die wiederum anzustreben ist, um die Energiequelle nicht zu weit vom Reflektor entfernt anordnen zu müssen. Insbe­ sondere wird aber durch die Hohlwaben-Bauweise die Möglichkeit eröffnet, den Reflektor effektiv zu kühlen, indem man die Ein­ zelsegmente von einem Kühl-Gas durchströmen läßt. Eine Kühlung ist notwendig, um die im Betrieb entstehende Absorptionswärme abzuführen, weil andernfalls die optische Güte der Reflektor­ oberfläche beeinträchtigt würde.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Ein­ zelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt das Schemabild eines Tunnelvortriebsystems mit ei­ nem asymmetrischen Spiegelteleskop-Primärspiegel als Reflektor im Grund- und im Aufriß;

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fig. 1 ent­ sprechenden Tunnelvortriebsystems.

Die Strahlung einer energiereichen Strahlungsquelle 1, z. B. ei­ nes Hochenergie-Lasers, ist auf einen Reflektor 2 gerichtet, der sie parallel in Richtung der Pfeile 3 auf das abzubauende Gebirge 4 (Fig. 2) richtet.

Der Reflektor 2 hat die Bauart eines asymmetrischen Spiegelte­ leskop-Primärspiegels, wie sie z. B. aus WO 90/15353 bekannt ist. Die Oberfläche des Reflektors ist als Teilfläche eines ge­ dachten, rotationssymmetrischen Großspiegels 5 geformt, die sich neben der optischen Achse 6 des Großspiegels befindet. Der gedachte Großspiegel 5 hat die Form eines Rotations-Paraboloid mit kurzer Brennweite. Der im Ausführungsbeispiel für sich kreisrunde Reflektor stellt demnach einen "Ausschnitt" aus der paraboloidischen Fläche des gedachten Großspiegels dar und hat die gleichen optischen Eigenschaften wie dieser. Dies ermög­ licht es, daß die auf der optischen Achse 6 im Brennpunkt des gedachten Großspiegels und damit des Reflektors angeordnete Strahlungsquelle 1 außerhalb des Abstrahlbereiches des Reflek­ tors 2 liegt und somit nicht sich selber aufheizt.

Der Reflektor 2 ist aus einer größeren Anzahl von in Fig. 1 nur angedeuteten Spiegel-Einzelsegmenten 7 zusammengesetzt, die in Hohlwaben-Bauweise ausgeführt sind und sämtlich von einem Kühl­ gas durchströmt werden.

Der Reflektor 2 ist am Kopf eines Maschinenzuges 10 angeordnet, der im schon fertiggestellten Teil des Tunnels auf Schienen 11 vorwärtsbewegt wird und die Aggregate zum Betrieb der Strah­ lungsquelle 1 und zur Kühlung des Reflektors 2 enthält. Der Re­ flektor 2 ist am Kopf neigbar angeordnet, so daß die abgegebene Strahlung 3 wahlweise in verschiedene Richtungen gelenkt werden kann, wie es in Fig. 2 angedeutet ist.

Claims (4)

1. Verwendung eines asymmetrischen Primärspiegels für Spiegeltele­ skope, dessen Oberfläche als Teilfläche eines gedachten, rota­ tionssymmetrischen Großspiegels geformt ist, die sich neben der optischen Achse des Großspiegels befindet, als Reflektor für energiereiche Strahlung, die zum Tunnel- und Stollenvortrieb benutzt wird.

2. Verwendung eines Primärspiegels nach Anspruch 1, der aus einer größeren Anzahl von Spiegel-Einzelsegmenten zusammengesetzt ist.

3. Verwendung eines Primärspiegels nach Anspruch 2, dessen Einzel­ segmente in Hohlwaben-Bauweise ausgeführt sind.

4. Verwendung eines Primärspiegels nach Anspruch 3, dessen Einzel­ segmente von einem Kühl-Gas durchströmt werden.