EP3481516B1 - Verwendung einer vorrichtung zur erzeugung einer stehenden welle und verfahren - Google Patents

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EP3481516B1
EP3481516B1 EP17729071.5A EP17729071A EP3481516B1 EP 3481516 B1 EP3481516 B1 EP 3481516B1 EP 17729071 A EP17729071 A EP 17729071A EP 3481516 B1 EP3481516 B1 EP 3481516B1
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EP
European Patent Office
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ramp
flow
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wave
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EP17729071.5A
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EP3481516B8 (de
EP3481516A1 (de
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Markus Aufleger
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Dreamwave GmbH
Original Assignee
Individual
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H4/00Swimming or splash baths or pools
    • E04H4/0006Devices for producing waves in swimming pools
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/0093Training appliances or apparatus for special sports for surfing, i.e. without a sail; for skate or snow boarding
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/06Training appliances or apparatus for special sports for rowing or sculling
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/06Training appliances or apparatus for special sports for rowing or sculling
    • A63B69/08Training appliances or apparatus for special sports for rowing or sculling with water-filled pools
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63GMERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G31/00Amusement arrangements
    • A63G31/007Amusement arrangements involving water
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2225/00Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
    • A63B2225/60Apparatus used in water

Definitions

  • the invention relates to a use of a device for generating a standing wave in a flowing medium, as well as a method for generating a standing wave.
  • DE 10 2006 044 806 A1 describes, for example, a device for generating straight standing waves.
  • DE 10 2014 01 3 621 B3 discloses a device for generating a standing wave in a body of water even at a minimum flow speed for surfers and other athletes, the device having a ramp built into the fluid, which has an adjustable deflector in the lower third point on the ramp, which is mounted transversely to the ramp, includes.
  • WO 2004/076779 A1 discloses a device and a method for generating standing waves in flowing waters, namely breaking waves, which has a transverse structure arranged at least approximately perpendicular to the direction of flow as a first flow influencing body, as well as a guide ramp with contour lines that is spatially curved downstream of this.
  • US 2008/0101866 A1 finally discloses a white water course for the production of hydraulic formations with differently arranged ramp elements.
  • a disadvantage of the devices known from the prior art is that they cannot be adapted, or only inadequately, to the body of water or to the ability of the user.
  • the object of the invention is to provide an improved use of a device.
  • the object of the invention is to provide a method for making parameters of the standing wave adjustable.
  • the object is achieved according to the invention by means of a use according to claim 1 and a method for generating a standing wave according to claim 23.
  • Standing waves are subject to heavy use, including by surfers and canoeists.
  • the generation of standing waves in a flowing medium is known in particular from the field of hydraulic engineering. In the following, water is therefore considered as a representative of a flowing medium.
  • a use of a device comprising at least two ramp elements arranged parallel to each other perpendicular to the direction of flow, over which the flowing medium can flow, the ramp elements each having a first end assigned to an upper water and a second end opposite the first end to the lower water
  • the ramp elements have different gradients in the direction of flow, whereby a gradient of a first ramp element can be adjusted independently of at least one gradient of a second ramp element, for generating a three-dimensional standing wave in a flowing medium with a three-dimensional flow guide while setting an extension of the wave in the direction of flow .
  • Standing waves are characterized by a two-dimensional flow guidance and are at least approximately unchangeable along an axis perpendicular to the direction of flow. Refracting standing waves can only be generated by a complex three-dimensional flow guidance.
  • the device for generating spatial standing waves is a highly developed form of the device for generating straight standing waves.
  • a three-dimensional standing wave is also characterized by a two-dimensional flow guidance in the area of the cross-sections of the individual ramp elements. By different and coordinated controls of the ramp elements, it is possible to generate a spatial wave structure with a clear three-dimensional flow guidance over the overall cross section of the shaft.
  • a tubular waveform such as appears in a refractive standing wave is not present in a spatial standing wave.
  • the device for generating a spatial standing wave is therefore to be distinguished from a device for generating a refractive standing wave.
  • the proposed device generates a spatial standing wave in an optimized manner, particularly for leisure and sports activities.
  • Targeted control of the individual ramp elements should make it possible to generate a spatial waveform over the entire cross section of the wave.
  • Each ramp element can be used to control the height, steepness and white water content of the wave at the downstream end of the ramp elements for each partial cross-section. Furthermore, it is possible to influence the interaction of the aforementioned wave properties across the width of the wave, to control it in a targeted manner and to adapt it to the needs of the use.
  • each ramp element associated with the underwater has a distance a from a bottom of the underwater.
  • the distance a of the second end of the ramp element to the bottom of the underwater is about 1 ⁇ 2 to about 2/3 the depth of an underwater in the underwater.
  • the depth of the underwater is determined by an essentially laminar flowing part of the underwater, in particular downstream of the standing wave.
  • the slopes of the ramp elements are adjustable.
  • a gradient of a first ramp element can be adjusted independently of at least one gradient of a second ramp element.
  • the gradient of at least one ramp element is approximately 1:20 to approximately 1: 1.
  • the gradient in the direction of flow of at least one ramp element is designed to be constant or decreasing.
  • a transition to a second slope of the ramp that deviates from a first slope is continuous.
  • a counter-ramp is arranged, which has an angle to a horizontal.
  • the counter ramp is adjustably arranged on the ramp element.
  • the horizontal is a line that runs in the direction of flow and is oriented perpendicular to the gravitational vector. The horizontal preferably runs when considering an angle through the apex of the angle, preferably through the pivot point or connection point of the counter-ramp on the ramp element.
  • the angle ⁇ of the counter ramp is between approximately -45 ° and approximately + 90 °, preferably between approximately 0 ° and approximately 60 °, more preferably between 0 ° and 45 °.
  • a negative angle opens downwards and a positive angle opens upwards.
  • the angle ⁇ of the counter-ramp is adjustable.
  • a slope of the counter-ramp in the flow direction is designed to be constant or increasing.
  • a threshold is arranged in the underwater downstream of the second end of the ramp elements. In one embodiment, the threshold delimits a stilling basin.
  • the threshold is adjustable in height.
  • the threshold has a number of sub-elements perpendicular to the direction of flow.
  • the sub-elements can directly adjoin one another.
  • the sub-elements are connected, for example, by means of transition means, in particular made of a film material.
  • the sub-elements can be adjusted in height independently of one another.
  • the threshold is at least partially up to about 1.5 times as high as the distance a from the bottom of the underwater to at least a second end of a ramp element.
  • the threshold is at least partially displaceable in the direction of flow.
  • the threshold and / or the sub-elements are arranged on a rail in the underwater or in the underwater.
  • the threshold and / or the counter-ramp comprise at least one hose body which can be changed in shape by the application of pressure.
  • the application of pressure by means of water, preferably salt water, more preferably by means of air, is provided.
  • the device has a transverse wall.
  • the transverse wall is preferably designed to accumulate the flowing medium. More preferably, the transverse wall can be introduced into a flowing body of water.
  • the transverse wall is a wall of a basin, preferably a wall over which the medium introduced into the basin, that is to say water, overflows and is preferably directed onto the ramps.
  • the transverse wall is adjustable in height and / or inclination.
  • At least one ramp element is rotatably mounted on the transverse wall. At least one ramp element, more preferably all of the ramp elements of the device, is preferably arranged on an upper edge of the transverse wall. In particular, the upper edge of the transverse wall is the edge of the transverse wall over which the dammed water flows off.
  • the device has at least three ramp elements, with one ramp element having a steeper or a lesser gradient than the other ramp elements. In a further embodiment it is provided that the device has more than three ramp elements. Ramp elements which are arranged further in the middle of the flowing medium perpendicular to the direction of flow are preferably designed with a smaller gradient than ramp elements on the edge.
  • the device is used to set properties of the standing wave selected from a group comprising wave crest height, white water content, extension of the wave in the direction of flow, wave height, wavelength, wave steepness, orbital velocity, refraction and / or diffraction.
  • the device is particularly preferably used to adjust the geometric structure of the shaft in the direction of flow and in all directions perpendicular to the direction of flow.
  • the height of the wave and, according to the invention, the extension of the wave in the direction of flow can be adjusted.
  • the properties of the shaft are more preferably set by means of the device for partial regions of the shaft, in particular in its width, which preferably extends perpendicular to the direction of flow and perpendicular to the direction of gravity. More preferably, each sub-area is set by a ramp element.
  • the device is used for differently setting the properties of the standing wave in the extension perpendicular to the direction of flow and perpendicular to the direction of gravity.
  • a method for generating a standing wave in a flowing medium wherein a device comprising at least two ramp elements arranged parallel to each other perpendicular to the direction of flow and overflowing with a flowing medium, the ramp elements each having a first end an upstream water and a the first end opposite second end are assigned to an underwater, the ramp elements having different gradients in the direction of flow, wherein a gradient of a first ramp element can be adjusted independently of at least a gradient of a second ramp element, is overflowed or overflowed by a flowing medium, at least by means of Setting of gradients of at least two ramp elements, an extension of the shaft in the direction of flow and properties in the extension of the shaft perpendicular to the direction of flow and perpendicular to the direction of gravity are set To generate a three-dimensional flow guidance in the wave structure generated, the ramp elements are controlled differently and coordinated over the entire cross section of the wave.
  • the use of at least two ramp elements, arranged parallel and perpendicular to the direction of flow, with different gradients for generating a standing wave in a flowing medium is proposed. At least three more preferred four, five or more than five ramp elements are preferably provided.
  • the ramp elements are surface elements over which water is passed.
  • the ramp elements are preferably introduced into a flowing body of water.
  • a transverse wall is also preferably used to hold water so that it is directed over the ramp elements when it overflows the transverse wall.
  • the transition of the discharge in the area of the transverse wall from a flowing to a shooting flow movement means a transition of the flow state from a Froude number with a value less than 1 to a Froude number with a value greater than 1.
  • the wave can be controlled and a spatial waveform can be generated within the meaning of the invention.
  • the slope of the ramp elements can be adjusted in the direction of flow.
  • the inclinations of the ramp elements in the direction of flow can be adjustable between a smallest mean gradient of 1:20 to 1: 8 and a maximum mean gradient of 1: 8 to 1: 1.
  • the ramp elements can have a constant or decreasing gradient in the direction of flow.
  • the combination of a constant and a decreasing gradient of the ramp elements is also possible.
  • counter ramps can be arranged at least substantially in the direction of flow. At their upstream ends, these counter ramps have a flow-favorable transition to the ramp elements and their mean slope in the flow direction has an angle to the horizontal in the flow direction. This angle can advantageously be adjustable between a smallest angle of -45 ° to 0 ° up to a largest angle of 15 ° to 90 °.
  • the side of the counter-ramp facing the flow can have a gradient that remains the same or increases in the direction of flow.
  • the device can contain a height-adjustable threshold at least approximately perpendicular to the direction of flow, which deflects the flow so that there are no eddies that have significant flow components against the main flow in the direction of flow.
  • This threshold can be divided over its width into individual sub-elements, which can be adjusted in height independently of one another.
  • the threshold or the sub-elements of the threshold can range from a minimum height of 0 to 0.5 times the height of the height dimension to a maximum height of 0.6 to 1.5 times the height of the height dimension adjustable above the ground.
  • the ramp elements can have an upstream transverse wall, a rigid plate articulated on this and a device for adjusting the height of the plate.
  • the upstream walls of the ramp elements can be adjustable in height independently of one another.
  • the ramp elements each have an articulated flap-like structure as a transverse wall, an articulated rigid plate, a device for changing the incline of the flap-like structure and a device for adjusting the height of the plate at their upstream ends.
  • the counter-ramp has in each case a rigid plate-like structure that is articulated on the downstream end of the ramp element and a device for angle adjustment.
  • flexible plate-like structures which have a tangential transition to the plate-like structures of the ramp elements at their upstream ends, can advantageously be arranged over the rigid plate-like structures of the counter ramps in the flow direction.
  • the counter ramps have hose bodies that are variable in shape as a result of the application of internal pressure.
  • the hose body has a suitable shape and contour.
  • the hose bodies can be filled with any suitable fluid. For example, water or air can be used for this.
  • the threshold or the sub-elements of the threshold can have a rigid structure articulated on the ground at its upstream end and a device for height adjustment.
  • the sleeper or the sub-elements of the sleeper can have a hose body which can be changed in shape by the application of internal pressure.
  • the shape and contour of the shape-changing hose bodies can be controlled by selecting a suitable internal pressure.
  • the hose bodies can be filled with any suitable fluid. For example, water or air can be used for this.
  • the threshold or the sub-elements of the sleeper can be formed partially or, however, also preferably completely, with a hose body acted upon by internal pressure.
  • a further possibility of adjustability for the spatial standing wave to be generated is that the threshold or the sub-elements of the threshold are mounted on a plate that is horizontally displaceable in the direction of flow along the floor and which enables suitable positioning of the threshold or the sub-elements of the threshold Direction of flow allowed.
  • the flow guidance in the intermediate regions of the ramp elements can be effected by flexible strip-shaped structures which are attached to the edges of the ramp elements running in the direction of flow.
  • the flow can also be guided in the intermediate areas of the ramp elements by vertical, rigid guide plates running essentially in the direction of flow.
  • the intermediate areas have at least one film.
  • Another option for sealing and guiding the flow in the intermediate areas of the ramp elements is to overlap the individual ramp elements.
  • the aim of these sealing options is to prevent large amounts of water from flowing through the intermediate areas of the individual elements when the individual elements are set differently.
  • the device described above is particularly suitable for use to generate spatially standing waves in a natural and / or artificial water flow.
  • it can be used in the field of leisure and sports activities.
  • the standing wave could, for example, be controlled in such a way that a steep and high wave structure with a low proportion of white water occurs in the middle area of the wave.
  • the edge areas of the wave would be characterized by a flatter and smaller wave structure with a large proportion of white water.
  • the use of several ramp elements enables very precise control of the spatial waveform as well as a smooth transition of the individual wave properties. The user is thus offered a versatile standing wave with a large number of different properties and setting options. Factors such as entering or turning in the wave can be specifically supported and the wave can be adapted to the needs of the user.
  • any combinations of the design variants, design variations and / or construction methods can also be useful for the respective device according to the invention for generating spatial standing waves.
  • Fig. 1 shows a simplified representation of the overall structure of a system for generating spatial standing waves.
  • the device according to the invention for generating three-dimensional standing waves in the flow direction S comprises a transverse wall Q, at least three ramp elements 1 and a floor 2.
  • the longitudinal section AA in Figure 1b represents the in the top view of Fig. 1a shown cutting position.
  • the sole of the floor 2 is in Fig. 1 Arranged lower by a height a than the downstream end of the ramp elements 1.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through the system expanded by counter ramps and threshold.
  • various adjustment options for the flow-limiting contour are shown in an exemplary and simplified representation.
  • the adjustability of the ramp elements essentially comprises the adjustability of the inclination of the ramp elements 1. This can be achieved in that the ramp elements are formed by rigid plates RP, which - as from Fig. 2 visible - are articulated on the upstream walls RW.
  • the device for height adjustment RZ of the rigid plates RP comprises, for example, a mechanically or hydraulically adjustable auxiliary device.
  • the height of the ramp elements 1 and thus the entire flow situation which is characterized by the device according to the invention, can be influenced by the height adjustability of the upstream walls RW.
  • the head of the walls RW on the upstream side is synonymous with the crown of the respective ramp element 1. Its height position is determined by the respectively set height of the respective wall RW.
  • the upstream wall RW can on each ramp element 1 from several, for example - as in FIG Fig. 2 shown-two, mutually displaceable wall parts exist.
  • the counter ramps GR can consist of rigid plate-like structures. They are articulated on the downstream end of the plate RP of the ramp element 1. It is possible to adjust the inclination of the counter ramps independently of one another by means of a device for angle adjustment GW in their inclination in the direction of flow and thus to influence the flow situation in a suitable manner. This is done, for example, by mechanical or hydraulic drives, which can be located below or to the side of the counter ramps.
  • the adjustable threshold SF for avoiding dangerous flow structures following the ramp elements can consist of a rigid, generally flow-favorably shaped structure SP, which is articulated at its upstream end.
  • the inclination and height of this rigid structure SP can be adjusted via a mechanical or hydraulic device for height adjustment SZ of the rigid structure SP will.
  • This device for height adjustment SZ is preferably to be arranged below or to the side of the rigid structure SP.
  • the threshold can also be arranged on a plate SH that is displaceable parallel to the floor 2. In this way, the position of the threshold can be optimized especially in devices which are intended to generate spatial standing waves over a larger drainage area.
  • the threshold it is possible to subdivide the threshold into several sub-elements assigned to the individual ramp elements. These can be controlled independently of each other both in their horizontal position on the ground and in their height and inclination.
  • Fig. 3 shows a longitudinal section through a device according to the invention for generating spatial standing waves.
  • the device has flap-like structures RK which serve as retaining walls.
  • a transverse wall element is assigned to each ramp element 1, consisting of a rigid plate RP.
  • the flap-like structures RK are articulated on the floor 2 and are articulated to the upstream ends of the rigid plates RP of the ramp elements 1.
  • the flap-like structures have a device for changing the inclination RN and can therefore be controlled in their inclination independently of one another.
  • the rigid plates RP of the ramp elements 1 have a device for height adjustment RZ and their height can be controlled independently of one another.
  • the devices for changing the inclination RN of the flap-like structures RK and the devices for adjusting the height RZ of the rigid plates RP can be set, for example, by mechanical or hydraulic drives which are arranged below or to the side of the device.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer stehenden Welle in einem fließenden Medium, sowie ein Verfahren zur Erzeugung einer stehenden Welle.
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Erzeugung stehender Wellen bekannt.
  • DE 10 2006 044 806 A1 beschreibt beispielsweise eine Vorrichtung zur Erzeugung gerader stehender Wellen. DE 10 2014 01 3 621 B3 offenbart eine Vorrichtung zur Erzeugung einer stehenden Welle in einem Gewässer auch bei minimaler Fließgeschwindigkeit für Surfer und andere Sportler, wobei die Vorrichtung eine in das Fluid eingebaute Rampe, die im unteren Drittelspunkt auf der Rampe einen verstellbaren Deflektor besitzt, der quer zur Rampe montiert ist, umfasst. WO 2004/076779 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von stehenden Wellen in Fließgewässern, nämlich von brechenden Wellen, die ein zumindest annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnetes Querbauwerk aufweist als ersten Strömungsbeeinflussungskörper, als auch eine an dieses stromabwärts anschließend räumlich gekrümmte Leitrampe mit Höhenlinien. US 2008/0101866 A1 schließlich offenbart einen Weißwasser-Kurs zur Herstellung hydraulischer Formationen mit unterschiedlich angeordneten Rampenelementen.
  • Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist, dass diese nicht oder nur unzureichend an das Gewässer oder an das Können der Nutzer angepasst werden können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine verbesserte Verwendung einer Vorrichtung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um Parameter der stehenden Welle einstellbar zu gestalten.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mittels einer Verwendung nach Anspruch 1, sowie einem Verfahren zur Erzeugung einer stehenden Welle nach Anspruch 23.
  • Stehende Wellen unterliegen einer starken Nutzung unter anderem durch Wellenreiter und Kanusportler. Die Erzeugung von stehenden Wellen in einem fließenden Medium ist insbesondere aus dem Bereich des Wasserbaus bekannt. Nachfolgend wird daher stellvertretend für ein fließendes Medium Wasser betrachtet.
  • Es wird eine Verwendung einer Vorrichtung vorgeschlagen, umfassend zumindest zwei parallel senkrecht zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordneten Rampenelemente, die von dem fließenden Medium überströmbar sind, wobei die Rampenelemente jeweils mit einem ersten Ende einem Oberwasser und mit einem dem ersten Ende gegenüber liegenden zweiten Ende dem Unterwasser zugeordnet sind, wobei die Rampenelemente unterschiedliche Gefälle in Strömungsrichtung aufweisen, wobei ein Gefälle eines ersten Rampenelementes von zumindest einem Gefälle eines zweiten Rampenelementes unabhängig verstellbar ist, zur Erzeugung einer räumlich stehenden Welle in einem fließenden Medium mit einer dreidimensionalen Strömungsführung unter Einstellung einer Erstreckung der Welle in Strömungsrichtung.
  • Die Abgrenzung von den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen besteht darin, dass durch den Einsatz zweier, dreier oder mehr als drei parallel in Strömungsrichtung angeordneten, Rampenelemente eine räumliche Wellenstruktur mit wechselnden Welleneigenschaften über die horizontale Breite der Welle geschaffen werden kann. Bekannt ist lediglich den Einsatz eines Rampenelementes über die gesamte Breite der Wellenanlage, was zu einer im Wesentlichen einheitlichen Wellenstruktur über die gesamte Breite der geraden stehenden Welle führt.
  • Auch der Begriff "im Wesentlichen" gibt einen Toleranzbereich an, der für den Fachmann unter wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten zu vertreten ist, sodass das entsprechende Merkmal noch als solches zu erkennen oder verwirklicht ist.
  • Grundsätzlich wird zwischen geraden stehenden Wellen und brechenden stehenden Wellen unterschieden. Gerade stehende Wellen sind durch eine zweidimensionale Strömungsführung geprägt und entlang einer Achse senkrecht zur Strömungsrichtung zumindest annähernd unveränderlich. Brechende stehende Wellen können nur durch eine komplexe dreidimensionale Strömungsführung erzeugt werden.
  • Die Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen ist eine in hohem Maße weiterentwickelte Form der Vorrichtung zur Erzeugung geraden stehenden Wellen. Eine räumliche stehende Welle ist ebenfalls geprägt von einer zweidimensionalen Strömungsführung im Bereich der Querschnitte der einzelnen Rampenelemente. Durch unterschiedliche und auf einander abgestimmte Steuerung der Rampenelemente ist es möglich über den Gesamtquerschnitt der Welle eine räumliche Wellenstruktur mit einer deutlichen dreidimensionalen Strömungsführung zu erzeugen. Eine röhrenförmige Wellenform, wie sie bei einer brechenden stehenden Welle auftritt, ist bei einer räumlich stehenden Welle nicht vorhanden. Die Vorrichtung zur Erzeugung einer räumlichen stehenden Welle ist deshalb von einer Vorrichtung zur Erzeugung einer brechenden stehenden Welle zu unterscheiden.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung erzeugt eine räumliche stehende Welle insbesondere für Freizeit- und Sportaktivitäten in optimierter Weise. Durch eine gezielte Steuerung der einzelnen Rampenelemente soll es möglich sein eine räumliche Wellenform über den Gesamtquerschnitt der Welle zu erzeugen. Durch jedes Rampenelement kann für jeden Teilquerschnitt die Höhe, die Steilheit sowie der Weißwasseranteil der am unterstromigen Ende der Rampenelemente entstehenden Welle gesteuert werden. Des Weiteren ist es möglich das Zusammenspiel der zuvor genannten Welleneigenschaften über die Breite der Welle zu beeinflussen und gezielt zu steuern und an den Bedarf der Nutzung anzupassen.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das dem Unterwasser zugeordnete zweite Ende jedes Rampenelementes einen Abstand a zu einer Sohle des Unterwassers aufweist.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Abstand a des zweiten Endes des Rampenelementes zur Sohle des Unterwassers etwa ½ bis etwa 2/3 der Tiefe eines Unterwassers im Unterwasser beträgt.
  • Wird im Rahmen der Erfindung der Begriff "etwa" im Zusammenhang mit Werten oder wertebereichen verwendet, so ist darunter ein Toleranzbereich zu verstehen, den der Fachmann auf diesem Gebiet für üblich erachtet, insbesondere ist ein Toleranzbereich von ±20 %, bevorzugt ±10 %, weiter bevorzugt ±5 % vorgesehen.
  • Im Sinne der Erfindung ist die Tiefe des Unterwassers bestimmt durch einen im Wesentlichen laminar fließenden Teil des Unterwassers insbesondere stromabwärts der stehenden Welle. Erfindungsgemäß sind die Gefälle der Rampenelemente verstellbar.
  • Erfindungsgemäß ist ein Gefälle eines ersten Rampenelementes von zumindest einem Gefälle eines zweiten Rampenelementes unabhängig verstellbar. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gefälle zumindest eines Rampenelementes etwa 1:20 bis etwa 1:1 beträgt.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gefälle in Strömungsrichtung zumindest eines Rampenelementes gleichbleibend oder abnehmend ausgestaltet ist. Insbesondere ist ein Übergang zu einem von einem ersten Gefälle abweichenden zweiten Gefälle der Rampe stetig.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass, bevorzugt unmittelbar, am zweiten Ende zumindest eines Rampenelementes eine Gegenrampe angeordnet ist, die zu einer Horizontalen einen Winkel aufweist. Insbesondere ist die Gegenrampe verstellbar an dem Rampenelement angeordnet. Insbesondere ist die Horizontale eine Linie, die in Strömungsrichtung verläuft und senkrecht zum Gravitationsvektor ausgerichtet ist. Bevorzugt verläuft die Horizontale bei der Betrachtung eines Winkels durch den Scheitelpunkt des Winkels, bevorzugt durch den Drehpunkt oder Anbindungspunkt der Gegenrampe an dem Rampenelement.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Winkel α der Gegenrampe zwischen etwa -45° und etwa+90° ist, bevorzugt zwischen etwa 0° und etwa 60°, weiter bevorzugt zwischen 0° und 45°. Insbesondere öffnet ein negativer Winkel nach unten hin und ein positiver Winkel nach oben hin.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Winkel α der Gegenrampe verstellbar ist.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Steigung der Gegenrampe in Strömungsrichtung gleich bleibend oder zunehmend ausgestaltet ist.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Unterwasser stromabwärts des zweiten Endes der Rampenelemente eine Schwelle angeordnet ist. Die Schwelle begrenzt in einer Ausgestaltung ein Tosbecken.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schwelle höhenverstellbar ist.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schwelle senkrecht zur Strömungsrichtung eine Anzahl von Teilelementen aufweist. Die Teilelemente können in einer Ausgestaltung unmittelbar aneinander angrenzen. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Teilelemente beispielsweise mittels Übergangsmitteln, insbesondere aus einem Folienmaterial verbunden sind.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Teilelemente unabhängig voneinander höhenverstellbar sind.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schwelle zumindest teilweise bis etwa 1,5-fach so hoch ist, wie der Abstand a von Sohle des Unterwassers zu zumindest einem zweiten Ende eines Rampenelementes.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schwelle zumindest teilweise in Strömungsrichtung verschiebbar ist. Insbesondere ist die Schwelle und/oder die Teilelemente auf einer Schiene im Unterwasser beziehungsweise im Unterwasser angeordnet.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schwelle und/oder die Gegenrampe zumindest einen mittels Druckbeaufschlagung formveränderlichen Schlauchkörper umfasst. Insbesondere ist eine Druckbeaufschlagung mittels Wasser, bevorzugt Salzwasser, weiter bevorzugt mittels Luft vorgesehen.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Querwand aufweist. Die Querwand ist vorzugsweise zur Anstauung des fließenden Mediums ausgelegt. Weiter bevorzugt ist die Querwand in ein fließendes Gewässer einbringbar. In einer weiteren Ausführungsform ist die Querwand eine Wandung eines Beckens, vorzugsweise eine Wandung über die in das Becken eingeleitetes Medium, das heißt Wasser, überläuft und vorzugsweise auf die Rampen geleitet wird.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Querwand höhenverstellbar und/oder neigungsverstellbar ist.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest ein Rampenelement an der der Querwand drehbar gelagert angeordnet ist. Bevorzugt ist zumindest ein Rampenelement, weiter bevorzugt alle Rampenelemente der Vorrichtung an einer Oberkante der Querwand angeordnet. Insbesondere ist die Oberkante der Querwand, die Kante der Querwand über die das gestaute Wasser abfließt.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, wobei die Vorrichtung zumindest drei Rampenelemente aufweist, wobei ein Rampenelement ein stärkeres oder ein geringeres Gefälle aufweist, als die übrigen Rampenelemente. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mehr als drei Rampenelemente aufweist. Vorzugsweise sind Rampenelemente, die in senkrecht zur Strömungsrichtung weiter in der Mitte des fließenden Mediums angeordnet sind, mit einem geringeren Gefälle ausgestaltet, als randseitige Rampenelemente.
  • Weiterhin wird eine Verwendung einer oben beschriebenen Vorrichtung zur Erzeugung einer stehenden Welle in einem fließenden Medium vorgeschlagen.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Einstellung von Eigenschaften der stehenden Welle ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Wellenkammhöhe, Weißwasseranteil, Erstreckung der Welle in Strömungsrichtung, Wellenhöhe, Wellenlänge, Wellensteilheit, Orbitalgeschwindigkeit, Refraktion und/oder Diffraktion verwendet wird. Besonders bevorzugt wird die Vorrichtung verwendet, um die geometrische Struktur der Welle in Strömungsrichtung sowie in allen Richtungen senkrecht zur Strömungsrichtung einzustellen. Insbesondere kann die Höhe der Welle und erfindungsgemäß die Erstreckung der Welle in Strömungsrichtung eingestellt werden. Weiter bevorzugt werden die Eigenschaften der Welle für Teilbereiche der Welle insbesondere in dessen Breite, die sich bevorzugt senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Gravitationsrichtung erstreckt, mittels der Vorrichtung eingestellt. Weiter bevorzugt wird jeder Teilbereich durch jeweils ein Rampenelement eingestellt.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur unterschiedlichen Einstellung der Eigenschaften der stehenden Welle in Erstreckung senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Gravitationsrichtung verwendet wird.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zur Erzeugung einer stehenden Welle in einem fließenden Medium vorgeschlagen, wobei eine Vorrichtung umfassend zumindest zwei parallel senkrecht zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnete Rampenelemente, die von einem fließenden Medium überströmbar sind, wobei die Rampenelemente jeweils mit einem ersten Ende einem Oberwasser und mit einem dem ersten Ende gegenüber liegenden zweiten Ende einem Unterwasser zugeordnet sind, wobei die Rampenelemente unterschiedliche Gefälle in Strömungsrichtung aufweisen, wobei ein Gefälle eines ersten Rampenelementes von zumindest einem Gefälle eines zweiten Rampenelementes unabhängig verstellbar ist, von einem fließenden Medium überströmt beziehungsweise überflossen wird, wobei zumindest mittels Einstellung von Gefällen von zumindest zwei Rampenelementen eine Erstreckung der Welle in Strömungsrichtung und Eigenschaften in Erstreckung der Welle senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Gravitationsrichtung eingestellt werden zur Erzeugung einer dreidimensionalen Strömungsführung in der erzeugten Wellenstruktur durch unterschiedliche und auf einander abgestimmte Steuerung der Rampenelemente über den Gesamtquerschnitt der Welle.
  • Weiterhin wird eine Verwendung zumindest zweier parallel senkrecht zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordneter Rampenelemente mit unterschiedlichem Gefälle zur Erzeugung einer stehenden Welle in einem fließenden Medium vorgeschlagen. Bevorzugt sind zumindest drei weiter bevorzugte vier, fünf oder mehr als fünf Rampenelemente vorgesehen. In eine Ausgestaltung sind die Rampenelemente Flächenelemente über die Wasser geleitet wird. Bevorzugt werden die Rampenelemente in ein fließendes Gewässer eingebracht. Weiter bevorzugt wird eine Querwand verwendet um Wasser zu stauen, dass dieses beim Überfließen der Querwand über die Rampenelemente geleitet wird.
  • Die Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen in einem fließenden Medium umfasst in einer Ausgestaltung
    • ein zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnetes Querwand, das so ausgebildet ist, dass der Abfluss von einer strömenden (Froude-Zahl < 1) in eine schießende Fließbewegung (Froude-Zahl > 1) übergeführt wird,
    • an dieses Querwand stromabwärts anschließend mindestens zwei nebeneinander angeordnete, zumindest im Wesentlichen in Strömungsrichtung geneigte Rampenelemente, welche voneinander abweichende Rampenneigungen aufweisen,
    • einen stromabwärts der Rampenelemente angeordneten Boden, dessen Sohle um ein Höhenmaß tiefer angeordnet ist als die stromabwärtsseitigen Enden der Rampenelemente, wobei dieses Maß an den verschiedenen Rampenelementen unterschiedlich sein kann.
  • Die Froude-Zahl (Fr) ist eine dimensionslose Kennzahl der Physik. Sie stellt ein Maß für das Verhältnis von Trägheitskräften zu Schwerekräften innerhalb eines hydrodynamischen Systems dar und ist definiert als Fr = v 2 / gL
    Figure imgb0001
  • Wobei v die Strömungsgeschwindigkeit, g die Schwerebeschleunigung und L die charakteristische Länge ist, die beispielsweise durch die Tiefe des Mediums bestimmt ist. Die Überführung des Abflusses im Bereich des Querwand von einer strömenden in eine schießende Fließbewegung bedeutet dabei einen Übergang des Strömungszustandes von einer Froude-Zahl mit einem Wert kleiner 1 zu einer Froude-Zahl mit einem Wert größer 1.
  • Durch die Beweglichkeit der Rampenelemente kann im Sinne der Erfindung die Welle gesteuert und eine räumliche Wellenform erzeugt werden. Die Rampenelemente sind in ihrem Gefälle in Strömungsrichtung verstellbar. Insbesondere können die Neigungen der Rampenelemente in Strömungsrichtung dabei zwischen einem kleinsten mittleren Gefälle von 1:20 bis 1:8 und einem maximalen mittleren Gefälle von 1:8 bis 1:1 einstellbar sein.
  • Die Rampenelemente können ein in Strömungsrichtung gleich bleibendes oder abnehmendes Gefälle aufweisen. Ebenfalls ist die Kombination eines gleich bleibenden und eines abnehmenden Gefälles der Rampenelemente möglich.
  • An den stromabwärtsseitigen Enden der Rampenelemente können Gegenrampen zumindest im Wesentlichen in Strömungsrichtung angeordnet sein. Diese Gegenrampen besitzen an ihren stromaufwärtsseitigen Enden einen strömungsgünstigen Übergang zu den Rampenelementen und weisen in ihrer mittleren Steigung in Strömungsrichtung einen Winkel zur Horizontalen in Strömungsrichtung auf. Vorteilhafterweise kann dabei dieser Winkel zwischen einem kleinsten Winkel von -45 ° bis 0° bis zu einem größten Winkel von 15° bis 90° einstellbar sein.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann die strömungszugewandte Seite der Gegenrampe eine in Strömungsrichtung gleich bleibende oder zunehmende Steigung aufweisen.
  • Die Vorrichtung kann im stromabwärtsseitigen Bereich des Bodens zumindest annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung eine höheneinstellbare Schwelle enthalten, welcher die Strömung so lenkt, dass dort keine Wirbel entstehen, welche deutliche Strömungskomponenten entgegen der Hauptströmung in Strömungsrichtung aufweisen. Diese Schwelle kann über seine Breite in einzelne Teilelemente unterteilt ist, welche unabhängig voneinander in ihrer Höhe einstellbar sind.
  • In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann die Schwelle oder die Teilelemente der Schwelle von einer minimalen Höhe des 0- bis 0,5-fachen der Höhe des Höhnmaßes bis zu einer maximalen Höhe des 0,6- bis 1,5-fachen der Höhe des Höhenmaßes über dem Boden einstellbar sein.
  • In Weiterbildung der Erfindung können die Rampenelemente eine stromaufwärtsseitige Querwand, eine an dieser gelenkig gelagerte starre Platte sowie eine Vorrichtung zur Höhenverstellung der Platte aufweisen. Insbesondere können dabei die stromaufwärtsseitigen Wände der Rampenelemente unabhängig voneinander in ihrer Höhe verstellbar sein.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die Rampenelemente an ihren stromaufwärtsseitigen Enden jeweils eine gelenkig gelagerte klappenartige Struktur als Querwand, eine an dieser gelenkig gelagerte starre Platte, eine Vorrichtung zur Neigungsänderung der klappenartigen Struktur und eine Vorrichtung zur Höhenverstellung der Platte aufweisen.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Gegenrampe jeweils eine gelenkig am stromabwärtsseitigen Ende des Rampenelements gelagerte starre plattenähnliche Struktur und eine Vorrichtung zur Winkelverstellung aufweist. Dabei können mit Vorteil über den starren plattenähnlichen Strukturen der Gegenrampen in Strömungsrichtung flexible plattenähnliche Strukturen angeordnet sein, welche an ihren stromaufwärtsseitigen Enden einen tangentialen Übergang zu den plattenähnlichen Strukturen der Rampenelemente aufweisen.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit gegeben, dass die Gegenrampen durch Innendruckbeaufschlagung formveränderliche Schlauchkörper aufweisen. Entsprechend der Wahl des Innendruckes bildet sich eine geeignete Form und Kontur der Schlauchkörper aus. Die Schlauchkörper können dabei mit jedem geeigneten Fluid gefüllt sein. Beispielsweise kommen hierfür Wasser oder Luft in Frage.
  • Um die Höhe der Schwelle oder der Teilelemente der Schwelle einstellen zu können kann in Ausgestaltung der Erfindung der Schwelle oder die Teilelemente der Schwelle eine an seinem/ihrem stromaufwärtsseitigen Ende gelenkig am Boden gelagerte starre Struktur und eine Vorrichtung zur Höhenverstellung aufweisen.
  • Ebenfalls ist es möglich, dass der Schwelle oder die Teilelemente der Schwelle einen durch Innendruckbeaufschlagung formveränderlichen Schlauchkörper aufweisen. Auch hier lässt sich die Form und Kontur der formveränderlichen Schlauchkörper durch die Wahl eines geeigneten Innendruckes steuern. Die Schlauchkörper können hierbei mit jedem geeigneten Fluid gefüllt sein. Beispielsweise kommen hierfür Wasser oder Luft in Frage. Der Schwelle oder die Teilelemente der Schwelle können teilweise oder aber auch bevorzugt vollständig mit einem durch Innendruck beaufschlagten Schlauchkörper ausgebildet werden.
  • Eine weitere Möglichkeit der Einstellbarkeit für die zu erzeugende räumliche stehende Welle bietet sich erfindungsgemäß dadurch, dass die Schwelle oder die Teilelemente der Schwelle auf einer horizontal in Strömungsrichtung entlang des Bodens verschiebbaren Platte gelagert sind , welche eine geeignete Positionierung der Schwelle oder der Teilelemente der Schwelle in Strömungsrichtung erlaubt.
  • Die Strömungsführung in den Zwischenbereichen der Rampenelemente kann durch flexible streifenförmige Strukturen, welche an den in Strömungsrichtung verlaufenden Rändern der Rampenelemente angebracht sind, erfolgen.
  • Ebenfalls kann die Strömungsführung in den Zwischenbereichen der Rampenelemente durch senkrechte im Wesentlichen in Strömungsrichtung verlaufende starre Leitplatten erfolgen. In einer Ausgestaltung weisen die Zwischenbereiche zumindest eine Folie auf.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Abdichtung und Strömungsführung in den Zwischenbereichen der Rampenelemente stellt eine Überschneidung der einzelnen Rampenelemente dar.
  • Ziel dieser Abdichtungsmöglichkeiten ist es zu verhindern, dass bei einer unterschiedlichen Einstellung der Einzelelemente die Zwischenbereiche der Einzelelemente mit größeren Mengen Wasser durchströmt werden.
  • Die oben beschrieben Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung zur Erzeugung räumlich stehender Wellen in einer natürlichen und/oder künstlichen Wasserströmung. Es bietet sich dabei vorteilhafterweise eine Nutzung im Bereich von Freizeit- und Sportaktivitäten an.
  • In der Praxis könnte die stehende Welle beispielsweise so gesteuert werden, dass sich im mittleren Bereich der Welle eine steile und hohe Wellenstruktur mit einem geringen Weißwasseranteil einstellt. Die Randbereiche der Welle wären in diesem Fall geprägt von einer flacheren und kleineren Wellenstruktur mit einem großen Weißwasseranteil. Durch den Einsatz mehrerer Rampenelemente werden eine sehr genaue Steuerung der räumlichen Wellenform sowie ein fließender Übergang der einzelnen Welleneigenschaften ermöglicht. Dem Nutzer wird somit eine vielseitige stehende Welle mit einer Vielzahl verschiedener Eigenschaften und Einstellmöglichkeiten geboten. Faktoren wie beispielsweise der Einstieg oder das Wenden in der Welle können gezielt unterstützt und die Welle an die Bedürfnisse des Nutzers angepasst werden.
  • Je nach Konstruktion und/oder den örtlichen Gegebenheiten können für die jeweilige erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen auch beliebige Kombinationen der Ausgestaltungsvarianten, Ausgestaltungsvariationen und/oder Konstruktionsweisen sinnvoll sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachfolgenden Zeichnungen hervor. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht beschränkend auszulegen, vielmehr können die dort beschriebenen Merkmale untereinander und mit den oben beschriebenen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Des Weiteren sei darauf verwiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen Bezugszeichen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele verweisen. Gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion weisen im Folgenden die gleichen Bezugszeichen auf. Es zeigen:
  • Fig. 1
    den Gesamtaufbau einer Anlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen mit je einer Darstellung:
    Fig. 1a
    in Aufsicht und
    Fig. 1b
    gemäß Längsschnitt A-A aus der Aufsichtsdarstellung von Fig. 1 a,
    Fig. 2
    eine Anlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen, erweitert um Gegenrampen und eine Schwelle, mit verstellbarer Geometrie der strömungsbegrenzenden Kontur im Längsschnitt.
    Fig. 3
    eine Anlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen, mit Gegenrampen und klappenartigen Strukturen als Querwand im Längsschnitt.
  • Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung den Gesamtaufbau einer Anlage zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen. Sowohl in der Aufsicht nach Fig. 1a wie auch im Schnitt A-A nach Fig. 1b umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen in Strömungsrichtung S ein Querwand Q, mindestens drei Rampenelemente 1 sowie einen Boden 2. Der Längsschnitt A-A in Fig. 1b stellt die in der Aufsichtsdarstellung von Fig. 1a gezeigte Schnittposition dar.
  • Die Sohle des Bodens 2 ist in Fig. 1 um ein Höhenmaß a tiefer angeordnet als das stromabwärtsseitige Ende der Rampenelemente 1.
  • Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die um Gegenrampen und Schwelle erweiterte Anlage. Außerdem werden in exemplarischer und vereinfachter Darstellung verschiedene Verstellmöglichkeiten der strömungsbegrenzenden Kontur dargestellt.
  • Die Verstellbarkeit der Rampenelemente umfasst im Wesentlichen die Verstellbarkeit der Neigung der Rampenelemente 1. Diese kann dadurch erreicht werden, dass die Rampenelemente durch starre Platten RP ausgebildet werden, welche - wie aus Fig. 2 ersichtlich - an den stromaufwärtsseitigen Wänden RW gelenkig gelagert sind.
  • Durch eine Vorrichtung zur Höhenverstellung RZ der starren Platten RP können die Neigungen der Platten RP und damit die Neigungen der Rampenelemente 1 in Strömungsrichtung S unabhängig voneinander variiert werden. Die Vorrichtung zur Höhenverstellung RZ der starren Patten RP umfasst beispielsweise eine mechanisch oder hydraulisch verstellbare Hilfsvorrichtung.
  • Ergänzend kann die Höhenlage der Rampenelemente 1 und damit die gesamte Strömungssituation, welche durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geprägt wird, durch die Höhenverstellbarkeit der stromaufwärtsseitigen Wände RW beeinflusst werden. Der Kopf der stromaufwärtsseitigen Wände RW ist gleichbedeutend mit der Krone des jeweiligen Rampenelements 1. Deren Höhenlage wird durch die jeweils eingestellte Höhe der jeweiligen Wand RW bestimmt. Die stromaufwärtsseitige Wand RW kann an jedem Rampenelement 1 aus mehreren, beispielsweise - wie in Fig. 2 gezeigt-zwei, gegeneinander verschiebbar angeordneten Wandteilen bestehen.
  • Die Gegenrampen GR können aus starren plattenähnlichen Strukturen bestehen. Sie sind gelenkig am jeweils stromabwärtsseitigen Ende der Platte RP des Rampenelements 1 gelagert. Es besteht die Möglichkeit die Gegenrampen unabhängig voneinander mittels einer Vorrichtung zur Winkelverstellung GW in ihrer Neigung in Strömungsrichtung zu verstellen und damit die Strömungssituation geeignet zu beeinflussen. Dies geschieht beispielsweise durch mechanische oder hydraulische Antriebe, welche sich unterhalb oder seitlich der Gegenrampen befinden können.
  • Der verstellbare Schwelle SF zur Vermeidung gefährlicher Strömungsstrukturen im Anschluss an die Rampenelemente kann aus einer starren, im allgemeinen strömungsgünstig geformten Struktur SP bestehen, welche an ihrem stromaufwärtigen Ende gelenkig gelagert ist. Die Neigung und Höhenlage dieser starren Struktur SP kann über eine mechanische oder hydraulische Vorrichtung zur Höhenverstellbarkeit SZ der starren Struktur SP eingestellt werden. Diese Vorrichtung zur Höhenverstellbarkeit SZ ist bevorzugt unterhalb oder seitlich der starren Struktur SP anzuordnen.
  • Der Schwelle kann zudem auf einer parallel zum Boden 2 verschiebbaren Platte SH angeordnet werden. Hierdurch kann speziell bei Vorrichtungen, welche über einen größeren Abflussbereich räumliche stehende Wellen erzeugen sollen, die Position der Schwelle optimiert werden.
  • Es besteht die Möglichkeit den Schwelle in mehrere den einzelnen Rampenelementen zugeordnete Teilelemente zu unterteilen. Diese können unabhängig voneinander sowohl in ihrer Horizontalen Position auf dem Boden als auch in ihrer Höhenlage und ihrer Neigung gesteuert werden.
  • Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung räumlicher stehender Wellen. Die Vorrichtung verfügt über klappenartige Strukturen RK, die als Stauwände dienen. Jedem Rampenelement 1, bestehend aus einer starren Platte RP, ist ein Querwandelement zugeordnet. Die klappenartigen Strukturen RK sind gelenkig am Boden 2 gelagert sowie gelenkig mit dem stromaufwärtsseitigen Enden der starren Platten RP der Rampenelemente 1 verbunden. Die klappenartigen Strukturen verfügen über einen Vorrichtung zur Neigungsänderung RN und können dadurch unabhängig voneinander in ihrer Neigung gesteuert werden. Die starren Platten RP der Rampenelemente 1 verfügen über eine Vorrichtung zur Höhenverstellbarkeit RZ und sind dadurch unabhängig voneinander in ihrer Höhenlage steuerbar. Die Vorrichtungen zur Neigungsänderung RN der klappenartigen Strukturen RK sowie die Vorrichtungen zur Höhenverstellbarkeit RZ der starren Platten RP können beispielsweise durch mechanische oder hydraulische Antriebe, welche unterhalb oder seitlich der Vorrichtung angeordnet sind, eingestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Rampenelement
    2
    Sohle
    α
    Winkel
    a
    Höhenmaß
    DL
    starre Leitplatte zur Dichtung und Strömungsführung zwischen den Rampenelementen
    DS
    flexible streifenförmige Struktur zur Dichtung und Strömungsführung zwischen den Rampenelementen
    Überdeckung der Rampenelemente zur Dichtung zwischen den Rampenelementen
    GF
    in Strömungsrichtung flexible Platte oder plattenähnliche Struktur über der Platte der Gegenrampe
    GP
    Platte der Gegenrampe
    GR
    Gegenrampe
    GS
    Gegenrampe als Schlauchkörper
    GW
    Winkelverstellung der Platte der Gegenrampe
    Q
    Querwand
    RK
    klappenartige Struktur als Querwand
    RN
    Vorrichtung zur Neigungsänderung der klappenartige Struktur
    RP
    Platte der Rampenelemente
    RW
    stromaufwärtsseitige Wand der Rampenelemente (entspricht Querwand)
    RZ
    Höhenverstellung an der gelenkig gelagerten Platte der Rampenelemente (Neigungsänderung)
    S
    Strömungsrichtung
    SF
    Schwelle
    SH
    horizontal verschiebbare Platte als Auflager der Schwelle
    SP
    starre Struktur der Schwelle
    SS
    Schwelle als Schlauchkörper
    SZ
    Höhenverstellung der gelenkig gelagerten starren Struktur der Schwelle zur Neigungsänderung

Claims (23)

  1. Verwendung einer Vorrichtung umfassend zumindest zwei parallel senkrecht zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnete Rampenelemente (1), die von dem fließenden Medium überströmbar sind, wobei die Rampenelemente (1) jeweils mit einem ersten Ende einem Oberwasser und mit einem dem ersten Ende gegenüber liegenden zweiten Ende einem Unterwasser zugeordnet sind, wobei die Rampenelemente (1) unterschiedliche Gefälle in Strömungsrichtung (S) aufweisen, wobei ein Gefälle eines ersten Rampenelementes (1) von zumindest einem Gefälle eines zweiten Rampenelementes (1) unabhängig verstellbar ist, zur Erzeugung einer räumlich stehenden Welle in einem fließenden Medium mit einer dreidimensionalen Strömungsführung unter Einstellung einer Erstreckung der Welle in Strömungsrichtung (S).
  2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Unterwasser zugeordnete zweite Ende jedes Rampenelementes (1) einen Abstand a zu einer Sohle des Unterwassers aufweist.
  3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a des zweiten Endes des Rampenelementes (1) zur Sohle des Unterwassers etwa ½ bis etwa 2/3 der Tiefe des Unterwassers beträgt.
  4. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefälle zumindest eines Rampenelementes (1) etwa 1:20 bis etwa 1:1 beträgt.
  5. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefälle in Strömungsrichtung (S) zumindest eines Rampenelementes (1) gleichbleibend oder abnehmend ausgestaltet ist.
  6. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Ende zumindest eines Rampenelementes (1) eine Gegenrampe (GR) angeordnet ist, die zu einer Horizontalen einen Winkel aufweist.
  7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α der Gegenrampe (GR) zwischen etwa -45° und etwa +90° ist.
  8. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α der Gegenrampe (GR) verstellbar ist.
  9. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steigung der Gegenrampe (GR) in Strömungsrichtung (S) gleich bleibend oder zunehmend ausgestaltet ist.
  10. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Unterwasser stromabwärts des zweiten Endes der Rampenelemente (1) eine Schwelle (SF) angeordnet ist.
  11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle (SF)höhenverstellbar ist.
  12. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle (SF) senkrecht zur Strömungsrichtung (S) eine Anzahl von Teilelementen aufweist.
  13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente unabhängig voneinander höhenverstellbar sind.
  14. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle (SF) zumindest teilweise bis etwa 1,5-fach so hoch ist, wie der Abstand a von Sohle des Unterwassers zu zumindest einem zweiten Ende eines Rampenelementes (1).
  15. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle (SF) zumindest teilweise in Strömungsrichtung (S) verschiebbar ist.
  16. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle (SF) und/oder die Gegenrampe (GR) zumindest einen mittels Druckbeaufschlagung formveränderlichen Schlauchkörper umfasst.
  17. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Querwand (Q) aufweist.
  18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (Q) höhenverstellbar und/oder neigungsverstellbar ist.
  19. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rampenelement (1) an der Querwand (Q) drehbar gelagert angeordnet ist.
  20. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest drei Rampenelemente (1) aufweist, wobei ein mittleres Rampenelement (1) ein geringeres oder stärkeres Gefälle aufweist als die übrigen Rampenelemente (1).
  21. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Einstellung von Eigenschaften der stehenden Welle ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Wellenkammhöhe, Weißwasseranteil, Wellenhöhe, Wellenlänge, Wellensteilheit, Orbitalgeschwindigkeit, Refraktion und/oder Diffraktion.
  22. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur unterschiedlichen Einstellung der Eigenschaften der stehenden Welle in Erstreckung senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Gravitationsrichtung.
  23. Verfahren zur Erzeugung einer räumlichen stehenden Welle in einem fließenden Medium, wobei eine Vorrichtung umfassend zumindest zwei parallel senkrecht zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnete Rampenelemente (1), die von einem fließenden Medium überströmbar sind, wobei die Rampenelemente (1) jeweils mit einem ersten Ende einem Oberwasser und mit einem dem ersten Ende gegenüber liegenden zweiten Ende einem Unterwasser zugeordnet sind, wobei die Rampenelemente (1) unterschiedliche Gefälle in Strömungsrichtung (S) aufweisen, wobei ein Gefälle eines ersten Rampenelementes (1) von zumindest einem Gefälle eines zweiten Rampenelementes (1) unabhängig verstellbar ist, von einem fließenden Medium überströmt wird, wobei zumindest mittels Einstellung von Gefällen von zumindest zwei Rampenelementen (1) eine Erstreckung der Welle in Strömungsrichtung (S) und Eigenschaften in der Erstreckung der Welle senkrecht zur Strömungsrichtung (S) und senkrecht zur Gravitationsrichtung eingestellt werden zur Erzeugung einer dreidimensionalen Strömungsführung in der erzeugten Wellenstruktur durch unterschiedliche und auf einander abgestimmte Steuerung der Rampenelemente (1) über den Gesamtquerschnitt der Welle.
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