SE501257C2 - Anordning vid bropelare - Google Patents

Description

501 10 15 20 25 30 35 257 2 ser med ödesdigra effekter. Exempelvis är en sådan fisk som torsken för sin fortplantning i hög grad beroende av en viss minimal salthalt. Den tillrinning av sötvatten till Östersjön som sker via floder och áar i angränsande länder och som är större än avdunstningen från ytan har i stort alltid motverkats genom att saltvatten från Nordsjön vid höga vattenstånd och/eller gynnsamma vindar från tid till annan passerat in genom Öresund och blandat sig med vattnet i Östersjön under säkerställande av en i medeltal acceptabel minsta salthalt.

När på senare tid framlagts planer pá att bygga en bro över Öresund har emellertid uppstått farhågor att de pelare som erfordras för att bära upp broöverdelen eller brobanan skall komma att menligt påverka den för Östersjön vitala tillströmningen av saltvatten genom sundet. Preli- minära beräkningar tyder på att bropelarna kan komma att reducera saltvatteninströmningen med icke mindre än 2 à 5%, åtminstone under de perioder då saltvattentillflödet är stort, dvs gränsytan mellan yt- och bottenvattenskikten ligger nära ytan eller är helt försvunnen i det fall endast ett genomgående saltvattenflöde förekommer. I syfte att komma till rätta med detta problem har föreslagits att muddra havsbottnen i området av den tilltänkta bron för att öka vattendjupet och därigenom kompencera det ström- ningsmotstànd som skulle komma att utövas av bropelarna.

En dylik problemlösning har emellertid en rad olika nack- delar. Sålunda skulle bottenfaunan utsättas för stora skador och områdesvis helt elimineras. Samtidigt är mudd- ring en dyrbar operation som till yttermera visso icke utgör någon permanent problemlösning så tillvida att havs- bottnen efter hand kommer att slamma igen.

Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att medelst enkla medel undanröja eller lindra de miljömässiga olägen- heter som är förknippade med uppförande av bropelare i vattendrag av berört slag. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är sålunda att skapa en anordning som utan 10 15 20 25 30 35 501 257 3 men för miljön förmår ersätta det vattenflödesbortfall som förorsakas av bropelare. Ett samtidigt syfte är att skapa en anordning som är i stånd att fullgöra denna uppgift till en måttlig kostnad. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en anordning som låter sig sättas i drift endast vid behov för att därigenom kunna effektivt medverka till en saltvatteninströmning endast då det naturliga flödet av dylikt vatten är stort, medan densamma är overksam då det naturliga saltvattenflödet är ringa eller obefintligt. Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att skapa en för ändamålet lämpad anordning som är lätt att montera och underhålla.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som är angivna i kravets l kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden av den upp- finningsenliga anordningen är angivna i de osjälvständiga kraven.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är FIG 1 en horisontell tvärsektion genom en bropelare med en anordning enligt uppfinningen, FIG 2 _en sidovy av det undre partiet av bropelaren enligt fig 1, FIG 3 en ändvy av samma bropelarparti betraktat i 90° vinkel mot vyn enligt fig 2, och FIG 4 en med fig l analog horisontalsektion visande ett alternativt utförande av den uppfinningsenliga anordningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen På ritningarna betecknar 1 generellt en vertikalt stående pelare vars undre ände vilar mot havsbottnen 2, närmare bestämt via en i förhållande till själva pelaren utkragande bottenplatta 3 och vars övre (icke visade) ände uppbär en brobana. Såsom framgår av fig l är den exempli- fierade bropelaren ihålig och innefattar två sinsemellan åtskilda långsidoväggar 4, 4' och två gavel- eller änd- 501 10 15 20 25 30 35 257 4 väggar 5, 5', vilka samfällt avgränsar ett med 6 betecknat hálrum. de av den aktuella brons totalkonstruktion.

Pelarens 1 dimensioner varierar givetvis i beroen- En bro av det slag som tänkes anlagd över Öresund kan dock i praktiken ha bropelare vilkas làngsidoväggar 4, 4' har en längd av 40-60, lämpligen cirka 50 m, medan gavelväggarna 5, 5' har en längd av 15-25, lämpligen cirka 20 m, varvid väggarnas tjocklek ligger inom området 1,5-3,0, lämpligen 2,0-2,5 m.

I den färdiga bron sträcker sig den enskilda pelaren med sin största tvärsnittsdimension tvärs brons längdutsträck- ning, dvs lángsidoväggarna 4, 4' sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot brobanan. Det vatten som kringflyter bro- pelaren strömmar åtminstone tidvis i ett skiktat ström- ningsförlopp såsom framgår av fig 2, närmare bestämt i ett av saltvatten bestående bottenskikt 7 och ett ytskikt 8 av brackvatten. I fig 2 visas bottenskiktet 7 strömma i rikt- ning från vänster mot höger medan ytskiktet 8 strömmar i motsatt riktning, varvid gavelväggen 5 med avseende på saltvattenskiktet 7 bildar en uppströmsände och gavel- väggen 5' en nedströmsände.

Inuti bropelaren 1 enligt fig 1 är monterad en ström- bildare 9 som i detta exempel tänkes bestå av en propel- lerenhet, t ex en bogpropeller. Denna propellerenhet är monterad i området mellan tvenne vattenstyrande väggar 10, 10' som var och en uppvisar ett främre bågformigt parti ll, 12'. framgår av fig 1 divergerar de båda raka väggpartierna 12, 12' i vilken de ändar i en utloppsöppning 13 (se även fig 3). ll' som övergår i ett rakt väggparti 12, Såsom i riktning mot den nedströms befintliga gavelväggen 5' Vatten till strömbildaren 9 tas in via en inloppsöppning 14 i den uppströms befintliga gavelväggen 5. De bàgformiga ll' rar såsom en ejektorkammare A, medan de efterföljande, 12' vilket fungerar såsom en diffusor B. Då propellerenheten 9 väggpartierna 11, avgränsar ett utrymme vilket funge- divergerande väggpartierna 12, avgränsar ett utrymme är i drift försätter densamma vattnet i rörelse fràn in- loppet 14 mot utloppet 13, varvid vattnet i området av 10 15 20 25 30 35 501 257 5 ejektorkammaren erhåller en jämförelsevis hög flödes- hastighet som dock avtar efter hand som vattnet därefter passerar genom diffusorkammaren B för att slutligen ha en hastighet som visserligen är större än hastigheten i den bropelaren omslutande vattenströmmen i bottenskiktet 7 då detsamma lämnar utloppet, men ändock så låg att den efter- följande havsbottnen icke skadas och ej heller så stor att förekommande gränsskikt mellan saltvatten- och brack- vattenströmmarna icke bryts sönder. I detta sammanhang skall påpekas att såväl inloppet 14 som utloppet 13 är lågt placerade utmed bropelaren, lämpligen i jämnhöjd med varandra. Såsom framgår av fig 3 är sålunda utloppet (och även inloppet) placerat i övergångsområdet mellan pelarens 1 undre ände och bottenplattan 3, lämpligen så att under- kanten av utloppet är ungefär i linje med bottenplattans ovansida. Ävenledes skall påpekas att inloppet 14 och ut- loppet 13 har i huvudsak lika stora tvärsnittsareor. I praktiken bör de båda öppningarna ha en höjd inom området 1-3, lämpligen 1,5-2,5 m och en bredd som uppgår till åt- 5'.

I enlighet med ett föredraget utförande av uppfin- minstone halva bredden av respektive gavelvägg 5, ningen är i området nedströms utloppet 13 och företrädes- vis även i området uppströms inloppet 14 anlagt ett speciellt skyddsskikt 15 resp 15' på havsbottnen för att skydda denna mot varje tendens till erosion. I praktiken kan dessa erosionsskyddsskikt utgöras av ett skikt av sten med lämpligt djup.

I fig 4 visas ett alternativt utförande av uppfin- ningen vid vilket strömbildaren 9' utgörs av ett vatten- jetaggregat av det slag som inbegriper en pump, en in- loppsledning 16 till pumpen samt ett ejektormunstycke från vilket vatten från pumpen avges med stor hastighet. I 17' bropelarens långsiodväggar 4, 4', varvid dessa inlopp detta fall är tvenne inlopp eller intag 17, urtagna i strålar samman i en gemensam ejektorkammare A' från vilken vatten leds till en diffusorkammare B' medelst vatten- styrande väggar av i huvudsak samma slag som i exemplet 501 257 10 15 20 25 30 35 6 enligt fig 1. Det vatten som avges av jetaggregatet 9' rycker med sig genom inloppen 17, 17' passerande vatten och försätter detta i rörelse med en hastighet som är jäm- förelsevis stor i ejektorkammaren A', varefter hastigheten successivt minskar för att vid utloppet 13 vara måttlig, ehuru dock påtagligt större än medelflödeshastigheten i saltvattenbottenströmmen 7. Ehuru vattnet till ejektor- kammaren A' tas in via öppningar i långsidoväggarna 4, 4' i exemplet enligt fig 4 kan detsamma även tas in via ett enda inlopp placerat exempelvis i den uppströms befintliga gavelväggen 5.

Såväl propellerenheten 9 enligt fig 1 som den i jet- aggregatet 9' enligt fig 4 ingående pumpen är motordrivna, lämpligen förmedelst elkraft. Med hjälp av elkraft låter sig motorerna försörjas med erforderlig energi på ett in- stallations- och underhållsmässigt enkelt sätt så tillvida att elkablar enkelt kan dras utmed brospannet och i gren- ledningar ned utmed varje enskild bropelare. Dimensione- ring av motorerna görs med utgångspunkt från dimensione- rande strömhastighet, dimensioner och form hos bropelaren, grad av kompensation för pelarens bromsande effekt, etc.

Såsom ett exempel har beräknats det ungefärliga effekt- behovet för en tvärsnittsvis rektangulär bropelare med måtten 20 x 50 m, strömhastigheten l m/sek, vattendjupet 7 m och ett centrumavstånd av 200 m mellan varje bropela- re. Med 50% total verkningsgrad i strömbildaren, ejektor- kammaren och diffusorn erhålls ett effektbehov av 250 kw.

Uppfinningens funktion och fördelar Den uppfinningsenliga anordningen enligt fig l resp 4 är avsedd att arbeta på följande sätt.

Då brackvattenflödet förbi bron är stort och salt- vattenflödet litet, dvs då gränsytan mellan de båda ström- skikten 7, 8 är djupt belägen under vattenytan, utövar visserligen bropelaren l ett strömningsmotstånd genom sin stora bredd, men detta strömningsmotstånd inverkar icke menligt på saltvatteninströmningen som ju i detta fall är obetydlig. I detta tillstànd är därför ifrágakommande 10 15 20 25 30 35 501 257 7 strömbildare 9, 9' inaktiv eller ur drift. Sà snart emellertid saltvattenflödet i bottenskiktet 7 ökar väsent- ligt på bekostnad av brackvattenflödet i ytskiktet 8 sätts emellertid ifrågakommande strömbildare i drift. En ökning av saltvattenflödet i bottenskiktet 7 kan äga rum under olika omständigheter, men vanligast är att vattenståndet i saltvattenhavet ökar samtidigt som kraftiga vindar pressar saltvattnet genom ifrågakommande sund förbi bron. Det strömningsmotstànd som härvid utövas av bropelaren kompen- seras medelst strömbildaren som försätter det pelaren om- flytande vattnet i rörelse med förhöjd hastighet. Den framdrivande kraft som strömbildaren utövar pà vattnet kan genom lämpligt val av ifrågakommande motor vara så dimen- sionerad att pelarens strömningsmotstånd i huvudsak exakt kompenseras, men det är även tänkbart att åstadkomma en överkompensation genom att strömbildaren bringas att åstadkomma ett vattenflöde som är större än det som bort- faller genom förekomsten av pelaren i vattnet. Teoretiskt är även en lägre kompensation tänkbar.

Genom att använda ifrågakommande strömbildare blott under de på lång sikt jämförelsevis korta perioder då saltvatteninträngningen på naturlig väg är stor blir kör- tiden och därmed även driftskostnaden för ifrågakommande strömbildare låg räknat på årsbasis. En annan fördel med den uppfinningsenliga anordningen är att densamma är enkel att installera och möjliggör säkerställande av ett oför- ändrat saltvattentillföde trots anläggningen av ifråga- kommande bropelare, utan att kräva några miljömässigt ofördelaktiga åtgärder i form av muddringar eller lik- nande.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Det är givet att uppfinningen ej är begränsad blott till de beskrivna och på ritningarna visade utförandena.

Sålunda är det tänkbart att montera ifràgakommande ström- bildare på annat sätt än just inuti själva bropelaren, ehuru detta utförande föredras i praktiken. Det skall även påpekas att den geometriska formen hos bropelaren kan 501 257 10 15 20 25 30 35 8 varieras i syfte att reducera strömningsmotstàndet hos pelaren. Exempelvis kan pelarens uppströms och nedströms befintliga kortändar ges kilformigt avsmalnande form istället för den jämnbreda, fyrkantiga utformning som för enkelhets vinnande exemplifierats pà ritningarna.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 501 257 9 PATENTKRAV

1. Anordning vid i anslutning till vattendrag upp- byggda bropelare av det slag som kringflytes av vatten som åtminstone tidvis strömmar skiktvis i såväl den ena som den andra av två motsatta, huvudsakliga strömningsrikt- ningar, k ä n n e t e c k n a d av åtminstone en i eller i anslutning till den enskilda bropelaren (1) anordnad, motordriven strömbildare (9, 9') med uppgift att vid behov försätta en del av vattnet i rörelse i åtminstone den ena huvudströmriktningen och därigenom kompensera det ström- ningsmotstånd som utövas av själva pelaren.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d (9, till såväl åtminstone ett inlopp därav, att strömbildaren 9') är placerad inuti bro- pelaren (1) och ansluten (14: 17, som åtminstone ett vid en nedströmsände (5') av pelaren 17') för intagande av vatten till strömbildaren lokaliserat utlopp (13) för avgivning av vatten.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att sagda in- och utlopp är belägna nära pelarens (1) undre, i anslutning till havsbottnen befintliga ände.

4. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n nwe t e c k n a d därav, att strömbildaren (9) utgörs av en propeller, t ex en bogpropeller.

5. Anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att strömbildaren utgörs av ett vattenjetaggregat (9').

6. Anordning enligt något av föregående krav, 9') är anordnad i anslutning till en ejektorkammare (A, A') k ä n n e t e c k n a d därav, att strömbildaren (9, nedströms vilken är i anslutning till utloppet (13) anord- nad en diffusor (B, B').

7. Anordning enligt något av kraven 2-6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att på havsbottnen är i anslutning till åtminstone sagda utlopp (13) anordnat ett erosions- skyddande skikt (15), t ex ett stenskikt.