WO2018197569A1 - Wellenbrechervorrichtung für den küsten- und uferschutz - Google Patents

Wellenbrechervorrichtung für den küsten- und uferschutz Download PDF

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WO2018197569A1
WO2018197569A1 PCT/EP2018/060612 EP2018060612W WO2018197569A1 WO 2018197569 A1 WO2018197569 A1 WO 2018197569A1 EP 2018060612 W EP2018060612 W EP 2018060612W WO 2018197569 A1 WO2018197569 A1 WO 2018197569A1
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breakwater
breakwater device
ground
concave
devices
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PCT/EP2018/060612
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Klaus Schäfer
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Schaefer Klaus
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/06—Moles; Piers; Quays; Quay walls; Groynes; Breakwaters ; Wave dissipating walls; Quay equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/11—Hard structures, e.g. dams, dykes or breakwaters

Definitions

  • the invention relates to a breakwater device for coastal and shore protection. Furthermore, the invention also relates to a method for using a breakwater device.
  • tetrapods In order to protect coastlines and shores from erosion due to waves and storm surges, various measures, some of which are very complex and expensive, are carried out, such as dyke construction or the use of tetrapods. Depending on the nature and procurement of the coast or the shore, sand pruning or geotextiles are also used for coastal protection. Other measures include the use of planting, the construction of sand fence fences, groynes or beach walls. The type of coastal and shore protection carried out depends on the surface and the type of coast. In particular, on shores and shores with unstable subsoil massive, made of concrete, about 2.50 m high tetrapods are used to protect the shores and shores from erosion. The tetrapods are placed in long rows close to each other on the beach. They should provide such a resistance to incoming waves and prevent the removal of unstable ground, especially sandy beach.
  • tetrapods offer some disadvantages. On unstable ground, the approximately six-tonne tetrapods are submerged by incoming waves. This leads to sinking of the tetrapods in the ground and a reduced protection device. Furthermore, tetrapods offer limited protection against incoming waves due to their shape.
  • the round design of the four tetrapod arms is a Not unlike and thus provides for a relatively low resistance to incoming waves compared to other possible shapes.
  • due to the high weight of the tetrapods positioning or removal after use is possible only with a particularly high use of heavy duty cranes or other heavy equipment. In addition, the removal is made more difficult if all or part of the sinking of the tetrapods in the unstable subsoil occurs. In addition, the use of heavy equipment is often only possible with erosion-prone shoreline and coastal areas to a limited extent.
  • the invention has for its object to provide a breakwater device for coastal and shore protection, with a high resistance to incoming waves is ensured and sinking of the breakwater device is prevented in unstable ground.
  • the invention solves the underlying object by a breakwater device having a body comprising a long major axis and two major axes shorter relative to this long major axis.
  • the body has at one end of the long major axis a tapered or convex element and at the other end of this long major axis a domed concave towards the center of the body.
  • This concave element is adapted to lie on site in the direction of the incoming waves and to produce a high flow resistance to the starting waves.
  • the body comprises at least one cavity in the interior.
  • the invention makes use of the fact that the flow resistance of a fluid on an irregularly shaped body, in particular on concave forms, is increased compared to the flow resistance on a body with convex outer surfaces. Entering waves striking breakwater devices according to the invention will therefore experience greatly increased resistance and create a countercurrent by turbulence on the breakwater device, which flushes sand or other unstable subsurface back towards shore or beach attachment.
  • the breakwater device according to the invention comprises a cavity in the interior, it is weight-reduced in comparison with a massive breakwater device.
  • the body may also have a plurality of cavities in its interior, which are preferably hermetically sealed. The weight reduction in conjunction with the design ensures relative floating on unstable ground and therefore prevents subsidence.
  • a preferred development of the breakwater device provides stabilizers and / or spacers mounted in a plane parallel to the main axis. These stabilizers and / or spacers increase the contact surface of the breakwater device unstable subsurface and can thus complicate further subsidence beyond these stabilizers addition.
  • the same side-mounted stabilizers and / or spacers can prevent damage to the main element during transport due to an increased distance to similar elements. They are typically firmly connected to other parts of the breakwater device and, in the manufacturing process, preferably, together with the body, part of a casting mold.
  • these stabilizers and / or spacers may be interchangeable so that they can be replaced when damaged or after being transported. They may, for example, have a substantially ovoid, a cuboidal shape or a pyramidal shape.
  • a breakwater element projects substantially perpendicular to the long major axis and from one side of the central body. This is adapted to be up on the job site and thus to extend substantially vertically upwardly from the body.
  • the breakwater element is adapted to break impinging waves and / or to generate a counter-current to the incoming wave flow.
  • This breakwater element is preferably as well as the stabilizers and / or spacers firmly connected to the main element or integrally formed and may preferably be produced together with these in a mold.
  • the preferred orientation of the breakwater element is substantially perpendicular to a plane defined by the stabilizers and / or spacers. In other embodiments, inclined orientations of the breakwater elements are also possible. Preferably, then the breakwater element would be inclined in the direction of the incoming waves.
  • a plurality of towering breakwater elements are conceivable, which are formed the same or different.
  • a breakwater element is curved along at least one major axis creating a concave and an opposite convex side.
  • These concave and convex sides are in one embodiment respectively parallel to the concave element and to the convex element of the central body. They increase by their shape the flow resistance in the direction of the concave mold elements.
  • the concave side of the mold elements is adapted to lie in the direction of the incoming waves.
  • the breakwater element (s) may project more than one meter beyond the breakwater device.
  • one or more breakwater elements on the convex side of the breakwater element may have further elements for increased attachment to the main body or such reinforcing elements which prevent breakage with high force against one of the breakwater elements.
  • the body of the breakwater device is irregularly shaped on one side. This site is set up to lie on a ground and increase resistance to movement of the breakwater relative to the bottom.
  • the irregular shape can be adapted to the location. Depending on the terrain, whether sand, mud, silt, gravel or stone form the substrate on the shore or coastal area, the irregular shape is coarser or less coarse.
  • the irregular shape may also have one or more protruding elements which are adapted to sink into an unstable ground and thereby provide increased stability against displacement.
  • the breakwater has fastening elements to which connector elements can be attached.
  • These connector elements may include wires, chains, ropes, synthetic fibers, stitches, wicker, or the like.
  • An attachment of the connector elements to the fasteners can be done by knots, welding, splicing, other mechanical connectors or the like.
  • an anchor plate retractable into the ground is attached to one or more connector elements.
  • a pin about one meter long can be attached to a connector element. This is designed to be sunk up to three feet or more in an unstable ground and acts as well as the anchor plate as a fastener. Both the anchor plate or the pin are adapted to complicate or prevent a displacement of the breakwater device relative to the ground.
  • a plurality of connector elements are attached to different sides of the breakwater device in the ground by a pin or anchor plate to prevent multi-directional shifting.
  • the use of pins or tie plates attached to connector elements also prevents tilting of a breakwater device. An optimal positioning of the breakwater device can thus be ensured over a longer period of time.
  • the breakwater device is also easy to remove even when anchored by an anchor plate o of a pin.
  • the mass of the breakwater device is preferably between one ton and five tons, in particular, breakwater devices with a mass between 2.5 tons and 3.5 tons are of particular importance for most coastal sections.
  • a suitable choice of weight By a suitable choice of weight, a sufficient resistance to incoming waves is ensured while preventing sinking in unstable ground.
  • the weight adjustment is achieved by the choice of the number and size of cavities within the breakwater device.
  • the breakwater device is designed with a length between 1 m and 5 m. Of particular importance are breakwater devices whose length, along the long main axis, between 2 m and 3.5 m are designed. Longer and shorter designs are also conceivable.
  • Their width along one of the shorter major axes is between 0.5 m and 2.5 m, and in particular between 1 m and 2 m wide devices are preferred for many applications. Both broader and less broad designs are conceivable.
  • the height of the breakwater device along the other, shorter main axis, including a possible uprising breakwater element, is between 1 m and 3.5 m, preferably between 1, 5 m and 2.5 m. Higher and less high design forms are also possible.
  • the dimensions of the breakwater device are particularly preferably 2m - 3.5m in length, 1m - 2m in width and 1, 5m - 2.5m in height with a mass of between 2.5t and 3, 5 t.
  • the breakwater device provides the optimal effect for coastal and shore protection.
  • the breakwater device may include one or more cavities within the body.
  • the volumes are basically sealed watertight, so that the cavity does not fill with water.
  • the volumes of the cavities are between 20% and 80% of the total volume.
  • the ratio of the void volumes to the total volume of the body of the breakwater device is between 40% and 60%.
  • the invention can be adapted to different soil, wind and wave conditions.
  • a lower weight of the breakwater device and thus a larger number of cavities in the interior are suitable for particularly unstable soils and / or less strong waves.
  • higher weights, larger jigs, and less large voids inside are preferred.
  • the cavities are produced during manufacture, in particular of the casting, by introducing hollow bodies, in particular of plastic, into the casting mold.
  • the object is further achieved according to the invention by a breakwater system in which one or more breakwater devices are connected by means of one or more connector elements to further breakwater devices or other structures.
  • the connection creates a stable system, which offers an additional increased resistance, especially in strong or continuous waves.
  • a shift of lighter structures can be prevented by the establishment of such a breakwater system.
  • Fixed structures can use other coastal and bank protection elements, such as play protective walls, harbor walls or buildings.
  • the anchoring of breakwater devices to each other or to stationary structures can replace or supplement the anchoring in the ground.
  • the ratio of the void volume to the total volume of the body controls whether the breakwater device is seated or floating on the ground when tide or waves strike the breakwater device.
  • the proportion of the cavity volume it is thus also possible to set the "depth", that is, how deep below the water surface, floats the breakwater device, thus ensuring, for example, that at least the projecting breakwater element is independent of the height of the water level always protrudes from the water and provides resistance to the waves.
  • the anchoring of the breakwater device is adjusted such that a clearance between the anchorage and the breakwater element made possible by a connector element permits a corresponding floating of the breakwater device, which may mean several meters, in particular in cases with a large tidal lift.
  • various breakwater devices have different levels of void volume and / or clearance between anchorage and breakwater element.
  • different breakwater devices of the breakwater system are to be found at different heights with respect to the ground when the water level has increased accordingly.
  • breakwater devices can then rest on the ground, while other, for example, also arranged in a parallel row, wave breaking devices float at a certain depth below the water surface.
  • this arrangement can effectively absorb the force of the incoming water masses also at different positions in the vertical direction.
  • the breakwater device preferably comprises the materials or a mixture of the materials concrete, fired clay, silt, dredging sludge, slags or a mixture of one of the above-mentioned basic materials with admixture of common mineral aggregates, cements and / or recycled building materials.
  • the production of one of these substances allows a stable form with sufficient and not too high weight, with other materials are also conceivable.
  • the invention in yet another aspect relates to a method of using a breakwater device, in particular a breakwater device according to any of the above described preferred embodiments.
  • the present invention solves the underlying object with the following method steps: providing a breakwater device according to the invention at a coastal area or a bank area; Aligning the breakwater device such that a concave element of the body of the breakwater device points in the direction of the incoming waves; and anchoring the breakwater device by means of a grounded anchor plate or pin connected to at least one connector element to the body of the breakwater device.
  • the anchor plate or the pin is placed over 1 m deep, preferably between 2 m and 3 m deep, in the ground. In special soil conditions, a deeper anchorage may also be possible.
  • a preferred development of the above-mentioned method comprises a connection of one or more breakwater devices by means of connector elements with one or more further breakwater devices or other structures.
  • the structures may be, for example, walls, coastal defense systems or buildings.
  • a further preferred development of the method comprises: providing, aligning and anchoring a second breakwater device according to the invention in the vicinity of the first breakwater device, wherein the second breakwater device has a density and / or a length of the connector elements that depend on the density and / or the length of the connector elements differs from the first breakwater device and is thereby adapted to swim at a corresponding level with the water from the first breakwater device of different depth below the water surface.
  • the environment of two breakwater devices is defined such that an incoming wave experiences both the action of the first and second breakwater devices.
  • the second breakwater device floats at a sufficient water level and the first breakwater device remains on the ground, the first breakwater device being arranged, in particular, between the second breakwater device and a shore or coast.
  • a plurality of first and second breakwater devices are provided so that they are arranged substantially in parallel rows along a coast and / or a bank. This ensures effective coastal and / or shore protection even during storm surges and other special weather events that trigger an increase in water level beyond the vertical extent of the breakwater device.
  • a preferred embodiment accordingly relates to the use of a plurality of breakwater devices which are to be protected at different distances from the one to be protected.
  • breakwater devices are designed with one or more sufficiently large cavities in the interior, so that their density decreases to such an extent that the breakwater devices in the water experience sufficient buoyancy for the breakwater devices to float.
  • the breakwater devices are anchored to anchors in the ground in front of a shore or shore with connector elements.
  • the length of the connector elements is also preferably chosen so that the breakwater devices float and partially protrude from the water. Such deployment of one or more breakwater devices is thus capable of breaking a coastline wave early.
  • second breakwater devices are anchored firmly on the ground between the first breakwater devices and the shore, so that together with the first breakwater devices they break an incoming wave in several steps.
  • the two breakwater devices act together and together form a breakwater system.
  • FIG. 1 is a plan view of a breakwater device comprising a breakwater element and an anchor plate attached to a connector element
  • Fig. 2 is a side view of the breakwater device of FIG. 1 and
  • Fig. 3 shows a cross-sectional shape of the breakwater device at the location of the breakwater element.
  • a breakwater device 1 according to an embodiment of the invention is shown in plan view.
  • the breakwater apparatus 1 has a body extending in plan view in a longitudinal direction, referred to as a first major axis x, and a width direction, referred to as a second major axis y.
  • the body has a voluminous central part and on one side of the long main axis x, which is perpendicular in the drawing, ie the longitudinal axis of the breakwater device 1, a pointed or convex element 2.
  • the body is the curved or concave element 3 in the direction of the center of the body.
  • the tapered or convex element 2 and the concave element 3 do not necessarily have the same radius of curvature, as can be seen in Fig. Fig. 1.
  • the breakwater device is provided with its longitudinal direction perpendicular to the incoming wavefront so to lie parallel to the direction of movement of the waves.
  • the tapered end, element 2, of the body is adapted to face away from the incoming waves, while the element 3 provides the surface of attack for incoming waves.
  • the flow resistance for incoming waves is increased, while the tapered element 2 reduces the flow resistance for running waves.
  • the concave element 3 is designed in the form of a fin in this embodiment, which further increases the resistance to incoming waves. In other examples, other embodiments that lead to increased flow resistance of incoming waves, conceivable.
  • the spacers On the side of the breakwater device 1, a total of four stabilizers or spacers 5a to 5d are arranged in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the spacers have an oval shape in this embodiment, but may also have square or other shapes in other embodiments.
  • the spacers 5 a to 5 d can avoid damage to the body in contact with other breakwater devices 1 or other structures and at the same time provide attack surfaces for the transport of the breakwater device 1.
  • the breakwater device 1 further comprises a breakwater element 4 which extends upwardly from an upper surface of the body and thus is schematically visible as a cross section in the plan view of FIG.
  • the breakwater element 4 like the concave element 3, is of concave design and is designed to provide a greater resistance to flow than to running waves. In this example, it has about half the maximum width of the breakwater device, but in other embodiments may also have larger or smaller widths.
  • the position of the breakwater element 4 in the longitudinal direction of the breakwater device 1 is selected such that incoming or outgoing waves do not exert a strong tilting moment on the breakwater device 1, correspondingly it is arranged approximately centrally in the longitudinal direction.
  • the breakwater element 4 is wound centrally on the body of the breakwater device 1. It has a concave side 9 and a convex side 10, which are arranged relative to the main axes x and y shown here substantially parallel to the concave element 3 and the convex element 2. From the breakwater device 1 continue in this embodiment, a total of four connector elements 6a to 6d. They are mounted with the breakwater device 1 via four symmetrically arranged points, two each on the tapered or convex side 2 and two from the center point in the direction of the curved or concave element 3.
  • the connector elements 6a to 6d may comprise wires, chains, ropes, synthetic fibers, stiches, wickerwork or the like which can be attached to suitable fastening elements, for example metal eyelets or the like, of the breakwater device 1.
  • suitable fastening elements for example metal eyelets or the like
  • An attachment of the connector elements to the fasteners can be done by knots, welding, splicing, other mechanical connectors or the like.
  • a larger or smaller number of connector elements 6a to 6d and another arrangement are conceivable in other embodiments.
  • Attached to a connector element 6b is an anchorage 7, for example an anchor plate, which is adapted to be anchored in a subfloor. Instead of the anchor plate, for example, also in the ground retractable pins (not shown) cause a backup of the breakwater device in the ground.
  • the other exemplary connector elements 6a, 6c and 6d may, for example, be attached to further breakwater devices 1 or other structures, such as quay walls.
  • Fig. 2 shows the embodiment of FIG. 1 in a side view perpendicular to the long main axis x and a shorter main axis z.
  • the figure shows that the side-mounted stabilizers or spacers 5a to 5d lie in one plane in this example.
  • the breakwater element 4 is substantially perpendicular to the longitudinal axis x.
  • the convex side 10 of the breakwater element 4 is slightly angled, in this example slightly in the direction of incoming waves, to accommodate the larger loads acting from this direction and thus to ensure greater stability.
  • the irregularly shaped side is shown at the bottom of the breakwater device 1.
  • This has in particular two protruding elements 8.
  • These elements are examples of an irregular shape of the underside, which is adapted to prevent a displacement of the breakwater device relative to the ground along the longitudinal axis, ie the major axis x.
  • both the convex element 2 and the concave element 3 in this example in each case in two directions, namely horizontally and vertically, curved so convex or concave.
  • a bulge may also be performed in only one of the two directions.
  • FIG. 3 schematically shows a cross section through the breakwater device 1 at the location of the breakwater element 4 as well as a protruding element 8 on the underside of the breakwater device.
  • the attachment of the breakwater element 4 on the body of the breakwater device 1 takes place, as can be seen here in cross-section, for attachment out to ensure increased stability of the breakwater element 4 against incoming waves.
  • the protruding element 8 on the underside of the breakwater device 1 is extended over approximately 2/3 of the total width of the breakwater device 1. As a result, a sufficiently high resistance to displacement of the breakwater 1 along its longitudinal direction is ensured in many cases.
  • a cavity 9 is shown schematically. This fills up about 30% of the total volume of the breakwater device and thus provides for a reduction of the average density. This prevents subsidence of the breakwater device in the ground. Larger numbers of cavities 9, which are limited for example by sealed plastic sleeves, or larger cavities 9 are also conceivable.
  • the spacers 5a and 5d here have an oval cross-section.
  • the entire breakwater device 1, including optional elements such as breakwater element 4, spacers 5a-5d and protruding element 8, is made integrally by a casting process, preferably with concrete, fired clay, silt, dredging slag, slags or a mixture of one of the above admixed materials of common mineral aggregates, cements and / or recycled building materials or a mixture of several or all of these materials are used.
  • a breakwater device 1 for coastal and bank protection, which is adapted to break incoming waves substantially at a concave element 3 and a breakwater element 4 and to generate a countercurrent, whereby the removal of unstable ground on a bank or a coast is reduced or prevented.
  • the design and the cavities 9 located in the interior form a bearing surface and a weight that prevents subsidence in the ground.
  • fasteners 6a to 6d and attached to these anchors 7 shifts and / or tilting of the breakwater elements are prevented relative to the ground.
  • the invention relates to methods for using one or more breakwater devices 1.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellenbrechervorrichtung (1) für den Küsten- und Uferschutz, welche dazu eingerichtet ist, einlaufende Wellen im Wesentlichen an einem konkaven Element (3) und einem Wellenbrecherelement (4) zu brechen und eine Gegenströmung zu erzeugen, wodurch den Abtrag von instabilem Untergrund an einem Ufer oder einer Küste verringert oder verhindert wird. Die Bauform und die im Innern befindlichen Hohlräume (9) bilden eine Auflagefläche und ein Gewicht, das ein Einsinken im Untergrund verhindert. Durch Befestigungselemente (6a bis 6d) und an diesen angebrachte Verankerungen (7) werden Verschiebungen und/oder Verkippungen der Wellenbrechervorrichtung (1) relativ zum Grund verhindert. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zum Einsatz einer oder mehrerer Wellenbrechervorrichtungen (1).

Description

Wellenbrechervorrichtung für den Küsten- und Uferschutz
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenbrechervorrichtung für den Küsten- und Uferschutz. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Einsatz einer Wellenbrechervorrichtung.
Um Küsten und Ufer vor Erosion durch Wellengang und Sturmfluten zu schützen werden verschiedene, teilweise sehr aufwändige und kostenintensive, Maßnahmen durchgeführt, wie beispielsweise Deichbau oder der Einsatz von Tetrapoden. Je nach Art und Beschaffung der Küste oder des Ufers werden auch Sandvorspülungen oder Geotextilien zum Küstenschutz eingesetzt. Weitere Maßnahmen umfassen den Einsatz von Bepflanzungen, den Bau von Sandfangzäunen, Buhnen oder Strandmauern. Die Art des durchgeführten Küsten- und Uferschutzes hängt vom Untergrund und von der Art der Küste ab. Insbesondere an Küsten und Ufern mit instabilem Untergrund werden massive, aus Beton hergestellte, circa 2,50 m hohe Tetrapoden eingesetzt, um die Küsten und Ufer vor Erosion zu schützen. Die Tetrapoden werden dabei in langen Reihen dicht aneinander auf den Strand gelegt. Sie sollen so einen Widerstand gegenüber einlaufenden Wellengang bieten und den Abtrag von instabilem Untergrund, insbesondere Sandstrand, verhindern.
Der großflächige Einsatz von Tetrapoden bietet einige Nachteile. Auf instabilem Untergrund werden die etwa sechs Tonnen schweren Tetrapoden von einlaufendem Wellengang unterspült. Dies führt zum Versinken der Tetrapoden im Untergrund und einer reduzierten Schutzvorrichtung. Des Weiteren bieten Tetrapoden durch ihre Form einen eingeschränkten Schutz gegenüber einlaufendem Wellengang. Die runde Bauform der vier Tetrapodenarme ist einer Stromli- nienform nicht unähnlich und sorgt somit für einen relativ geringen Widerstand gegenüber einlaufenden Wellen im Vergleich zu anderen möglichen Formen. Außerdem ist durch das hohe Gewicht der Tetrapoden eine Positionierung oder eine Entfernung nach einem Einsatz nur mit besonders hohem Einsatz von Schwerlastkränen oder anderem Schwerlastgerät möglich. Die Entfernung wird zusätzlich bei ganz- oder teilweisem Versinken der Tetrapoden im instabilen Untergrund erschwert. Der Einsatz von schwerem Gerät ist außerdem häufig gerade bei erosi- onsgefährdeten Ufer- und Küstenabschnitten nur eingeschränkt möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenbrechervorrichtung für den Küsten- und Uferschutz bereitzustellen, mit der ein hoher Widerstand gegenüber einlaufenden Wellen gewährleistet ist und ein Einsinken der Wellenbrechervorrichtung in instabilem Untergrund verhindert wird.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe durch eine Wellenbrechervorrichtung, die einen Körper aufweist, der eine lange Hauptachse und zwei relativ zu dieser langen Hauptachse kürzeren Hauptachsen umfasst. Der Körper hat an einem Ende der langen Hauptachse ein spitz zulaufendes oder konvexes Element und an dem anderen Ende dieser langen Hauptachse ein in Richtung des Mittelpunkts des Körpers gewölbtes konkaves Element. Dieses konkave Element ist dazu eingerichtet, am Einsatzort in Richtung der anlaufenden Wellen zu liegen und einen hohen Strömungswiderstand gegenüber den anlaufenden Wellen zu erzeugen. Der Körper umfasst wenigstens einen Hohlraum im Innern.
Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zu Nutze, dass der Strömungswiderstand eines Fluids an einem unregelmäßig geformten Körper, insbesondere an konkaven Formen, im Vergleich zum Strömungswiderstand an einem Körper mit konvexen Außenflächen erhöht ist. Einlaufende Wellen, die an erfindungsgemäße Wellenbrechervorrichtungen treffen, werden daher einen stark erhöhten Widerstand erfahren und durch Verwirbelungen an der Wellenbrechervorrichtung eine Gegenströmung erzeugen, welche Sand oder anderen instabilen Untergrund wieder zurück in Richtung der Ufer- oder Strandbefestigung spült.
Da die erfindungsgemäße Wellenbrechervorrichtung einen Hohlraum im Innern umfasst, ist sie im Vergleich zu einer massiven Wellenbrechervorrichtung gewichtsreduziert. Anstelle eines Hohlraums kann der Körper auch mehrere Hohlräume in seinem Innern aufweisen, die vorzugsweise luftdicht verschlossen sind. Die Gewichtsreduktion in Verbindung mit der Bauweise sorgt für ein relatives Aufschwimmen auf instabilem Untergrund und verhindert daher ein Einsinken.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Wellenbrechervorrichtung sieht in einer parallel zur Hauptachse liegenden Ebene angebrachte Stabilisatoren und/oder Abstandshalter vor. Diese Stabilisatoren und/oder Abstandshalter erhöhen die Auflagefläche der Wellenbrechervorrichtung auf instabilem Untergrund und können so ein weiteres Einsinken über diese Stabilisatoren hinaus erschweren. Die gleichen seitlich angebrachten Stabilisatoren und/oder Abstandshalter können beim Transport eine Beschädigung des Hauptelements durch einen erhöhten Abstand zu ähnlichen Elementen verhindern. Sie sind typischerweise fest mit anderen Teilen der Wellenbrechervorrichtung verbunden und im Herstellungsprozess vorzugsweise, zusammen mit dem Körper, Teil einer Gussform. In einer Ausführungsform können diese Stabilisatoren und/oder Abstandshalter austauschbar sein, so dass sie bei Beschädigung oder nach einem Transport ausgewechselt werden können. Sie können beispielsweise eine im Wesentlichen ovoide, eine Quaderform oder eine pyramidale Form aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ragt ein Wellenbrecherelement im Wesentlichen senkrecht zur langen Hauptachse und von einer Seite des zentralen Körpers auf. Dieses ist dazu eingerichtet, um am Einsatzort oben zu liegen und sich demnach im Wesentlichen vertikal von dem Körper nach oben zu erstrecken. Durch seine Bauweise ist das Wellenbrecherelement dazu eingerichtet, auftreffende Wellen zu brechen und/oder eine zur einlaufenden Welle gegenläufige Strömung zu erzeugen. Dieses Wellenbrecherelement ist vorzugsweise ebenso wie die Stabilisatoren und/oder Abstandshalter fest mit dem Hauptelement verbunden bzw. einstückig ausgebildet und kann bevorzugt zusammen mit diesen in einer Gussform hergestellt werden. Weiterhin ist die bevorzugte Ausrichtung des Wellenbrecherelements im Wesentlichen senkrecht zu einer von den Stabilisatoren und/oder Abstandshaltern definierten Ebene. In anderen Ausführungsformen sind auch geneigte Ausrichtungen der Wellenbrecherelemente möglich. Vorzugsweise würde dann das Wellenbrecherelement in die Richtung der einlaufenden Wellen geneigt liegen. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung sind auch mehrere aufragende Wellenbrecherelemente denkbar, die gleich oder unterschiedlich ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist ein Wellenbrecherelement entlang mindestens einer Hauptachse gekrümmt, wodurch eine konkave und eine gegenüberliegende konvexe Seite entstehen. Diese konkaven und konvexen Seiten sind in einer Ausführungsform jeweils parallel zu dem konkaven Element bzw. zu dem konvexen Element des zentralen Körpers angeordnet. Sie erhöhen durch ihre Form den Strömungswiderstand in Richtung der konkaven Formelemente. Die konkave Seite der Formelemente ist dazu eingerichtet, in Richtung der einlaufenden Wellen zu liegen. Das oder die Wellenbrecherelemente können dabei mehr als einen Meter über die Wellenbrechervorrichtung aufragen. Des Weiteren können ein oder mehrere Wellenbrecherelemente an der konvexen Seite des Wellenbrecherelements weitere Elemente zur verstärkten Befestigung am Hauptkörper aufweisen oder solche Verstärkungselemente, die ein Abbrechen bei hoher Gewalteinwirkung gegen eines der Wellenbrecherelemente verhindern. Durch die spezielle Formgebung der Wellenbrecherelemente kann eine Anpassung an bestimmte Strömungssituationen an unterschiedlichen Küstenabschnitten erreicht werden, die für eine besonders effiziente Anpassung der gegenläufigen Rückströmung genutzt werden kann. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Körper der Wellenbrechervorrichtung an einer Seite unregelmäßig geformt. Diese Seite ist dazu eingerichtet, auf einem Grund aufzuliegen und den Widerstand gegen eine Bewegung des Wellenbrechers, relativ zum Grund, zu erhöhen. Die unregelmäßige Form kann dabei an den Einsatzort angepasst werden. Je nach Untergrund, ob Sand, Schlamm, Schlick, Kies oder Stein den Untergrund am Ufer- oder Küstenbereich bilden, ist die unregelmäßige Form gröber oder weniger grob ausgestaltet. Die unregelmäßige Form kann auch eines oder mehrere hervorstehende Elemente aufweisen, welche dazu eingerichtet sind, in einen instabilen Untergrund einzusinken und dadurch für erhöhte Stabilität gegenüber Verschiebung zu sorgen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Wellenbrecher Befestigungselemente auf, an denen Verbinderelemente anbringbar sind. Diese Verbinderelemente können Drähte, Ketten, Seile, Kunstfasern, Sticke, Flechtwerk oder Ähnliches umfassen. Eine Anbringung der Verbinderelemente an die Befestigungselemente kann durch Knoten, Schweißen, Spleißen, über weitere mechanische Verbinder oder Ähnliches geschehen.
Vorzugsweise wird an einem oder mehreren Verbinderelementen eine in den Boden versenkbare Ankerplatte befestigt. Alternativ oder zusätzlich kann an einem Verbinderelement auch ein circa einen Meter langer Stift angebracht werden. Dieser ist dazu eingerichtet, bis zu drei Meter oder mehr in einem instabilen Untergrund versenkt zu werden und wirkt ebenso wie die Ankerplatte als Befestigungselement. Sowohl die Ankerplatte oder der Stift sind dazu eingerichtet, ein Verschieben der Wellenbrechervorrichtung gegenüber dem Grund zu erschweren oder zu verhindern. In einer Ausführungsform werden mehrere Verbinderelemente mittels eines Stifts oder einer Ankerplatte zu verschiedenen Seiten der Wellenbrechervorrichtung im Untergrund befestigt um eine Verschiebung in mehreren Richtungen zu verhindern. Die Verwendung von an Verbinderelementen angebrachten Stiften oder Ankerplatten verhindert ebenfalls die Verkippung einer Wellenbrechervorrichtung. Eine optimale Positionierung der Wellenbrechervorrichtung kann somit auch über einen längeren Zeitraum gewährleistet werden. Durch geeignete Verbinderelemente ist die Wellenbrechervorrichtung auch bei Verankerung durch eine Ankerplatte o- der eines Stifts weiterhin leicht zu entfernen.
Die Masse der Wellenbrechervorrichtung beträgt vorzugsweise zwischen einer Tonne und fünf Tonnen, insbesondere sind Wellenbrechervorrichtungen mit einer Masse zwischen 2,5 Tonnen und 3,5 Tonnen von besonderer Bedeutung für die meisten Küstenabschnitte. Durch eine geeignete Gewichtswahl wird ein ausreichender Widerstand gegenüber einlaufenden Wellen gewährleistet und gleichzeitig ein Versinken in instabilem Untergrund verhindert. Die Gewichtsanpassung wird durch die Wahl der Anzahl und Größe von Hohlräumen innerhalb der Wellenbrechervorrichtung erreicht. Vorzugsweise ist die Wellenbrechervorrichtung mit einer Länge zwischen 1 m und 5 m ausgestaltet. Besondere Bedeutung haben Wellenbrechervorrichtungen, deren Länge, entlang der langen Hauptachse, zwischen 2 m und 3,5 m ausgestaltet sind. Längere und kürzere Gestaltungsformen sind außerdem denkbar. Deren Breite entlang einer der kürzeren Hauptachsen beträgt zwischen 0,5 m und 2,5 m, wobei insbesondere zwischen 1 m und 2 m breite Vorrichtungen für viele Anwendungen bevorzugt verwendet werden. Sowohl breitere als auch weniger breite Gestaltungsformen sind denkbar. Die Höhe der Wellenbrechervorrichtung entlang der anderen, kürzeren Hauptachse, inklusive eines möglichen aufragenden Wellenbrecherelements, beträgt zwischen 1 m und 3,5 m, vorzugsweise zwischen 1 ,5 m und 2,5 m. Höhere und weniger hohe Gestaltungsformen sind ebenfalls möglich.
Besonders bevorzugt sind die Ausmaße der Wellenbrechervorrichtung somit 2m - 3,5m in der Länge, 1 m - 2 m in der Breite und 1 ,5 m - 2,5 m in der Höhe bei einer Masse von zwischen 2,5 t und 3,5 t. In dieser Kombination bietet die Wellenbrechervorrichtung die optimale Wirkung für den Küsten- und Uferschutz.
Die Wellenbrechervorrichtung kann einen oder mehrere Hohlräume im Innern des Körpers umfassen. Die Volumina sind dabei grundsätzlich wasserdicht abgeschlossen, so dass sich der Hohlraum nicht mit Wasser füllt. Die Volumina der Hohlräume betragen zwischen 20% und 80% des Gesamtvolumens. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Hohlraumvolumina zum Gesamtvolumen des Körpers der Wellenbrechervorrichtung zwischen 40% und 60%. Durch die Anpassung der Anzahl der Hohlräume und deren Größe lässt sich die Erfindung auf unterschiedliche Boden-, Wind- und Wellenbedingungen anpassen. Ein geringeres Gewicht der Wellenbrechervorrichtung und demnach eine größere Anzahl von Hohlräumen im Innern sind für besonders instabile Böden und/oder weniger starke Wellengänge geeignet. In Einsatzsatzgebieten von stärkerem erwarteten Wellengang oder stabileren Untergründen, beispielsweise Steinuntergründen, sind höhere Gewichte, größere Vorrichtungen und weniger große Hohlräume im Innern bevorzugt. Vorzugsweise werden die Hohlräume während der Herstellung, insbesondere des Gusses, durch Einbringen von hohlen Körpern, insbesondere aus Kunststoff, in die Gussform erzeugt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein Wellenbrechersystem gelöst, in welchem ein oder mehrere Wellenbrechervorrichtungen mittels eines oder mehreren Verbinderelementen mit weiteren Wellenbrechervorrichtungen oder anderen Strukturen verbunden ist. Durch die Verbindung wird ein stabiles System geschaffen, welches besonders bei starkem oder andauerndem Wellengang einen zusätzlich erhöhten Widerstand bietet. Eine Verschiebung von leichteren Strukturen kann durch die Einrichtung eines derartigen Wellenbrechersystems verhindert werden. Ortsfeste Strukturen können dabei andere Küsten- und Uferschutzelemente, wie zum Bei- spiel Schutzmauern, Hafenwälle oder Gebäude umfassen. Die Verankerung von Wellenbrechervorrichtungen aneinander oder an ortsfesten Strukturen kann die Verankerung im Grund ersetzen oder ergänzen.
Das Verhältnis des Hohlraumvolumens zum Gesamtvolumen des Körpers steuert, ob die Wellenbrechervorrichtung auf dem Grund aufsitzt oder aufschwimmt, wenn Flut oder Wellen auf die Wellenbrechervorrichtung auftreffen. Durch den Anteil des Hohlraumvolumens kann somit auch eingestellt werden, mit welchem„Tiefgang", das heißt wie tief unterhalb der Wasseroberfläche, die Wellenbrechervorrichtung schwimmt. Damit kann beispielsweise in einer Ausführung gewährleistet werden, dass zumindest das oben hervorstehende Wellenbrecherelement unabhängig von der Höhe des Wasserstandes immer aus dem Wasser ragt und einen Widerstand gegen die Wellen bietet.
In einer Ausführungsform wird dafür die Verankerung der Wellenbrechervorrichtung derart eingestellt, dass ein von einem Verbinderelement ermöglichtes Spiel zwischen Verankerung und Wellenbrecherelement ein entsprechendes Aufschwimmen der Wellenbrechervorrichtung zu- lässt, was besonders in Fällen mit großem Tidenhub mehrere Meter bedeuten kann.
In einer Ausführungsform des Wellenbrechersystems weisen verschiedene Wellenbrechervorrichtungen unterschiedliche Anteile an Hohlraumvolumen und/oder ermöglichtem Spiel zwischen Verankerung und Wellenbrecherelement auf. Damit kann erreicht werden, dass verschiedene Wellenbrechervorrichtungen des Wellenbrechersystems in unterschiedlichen Höhen bezüglich des Grundes anzufinden sind, wenn der Wasserpegel entsprechend gestiegen ist. Insbesondere können dann mehrere, beispielsweise in einer Reihe angeordnete, Wellenbrechervorrichtungen auf dem Grund aufliegen, während andere, beispielsweise ebenfalls in einer parallelen Reihe angeordnete, Wellenbrechervorrichtungen in einer bestimmten Tiefe unter der Wasseroberfläche schwimmen. Diese Anordnung kann insbesondere in einem Fall einer Sturmflut die Kraft der einlaufenden Wassermassen auch an verschiedenen Positionen in verikaler Richtung wirksam aufnehmen.
Die erfindungsgemäße Wellenbrechervorrichtung umfasst vorzugsweise die Materialien oder eine Mischung der Materialien Beton, gebrannter Ton, Schlick, Baggerschlick, Schlacken oder einer Mischung aus einer der genannten Grundstoffe mit Beimengung von gängigen mineralischen Zuschlagsstoffen, Zementen und/oder wiederaufbereiteten Baustoffen. Die Herstellung aus einer dieser Stoffe ermöglicht eine stabile Form bei gleichzeitig ausreichendem und nicht zu hohem Gewicht, wobei andere Materialien auch denkbar sind.
Die Erfindung betrifft in einem noch weiteren Aspekt ein Verfahren zum Einsatz einer Wellenbrechervorrichtung, insbesondere einer Wellenbrechervorrichtung nach einem der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Die vorliegende Erfindung löst die zugrundeliegende Aufgabe mit den nachfolgend angeführten Verfahrensschritten: Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Wellenbrechervorrichtung an einem Küstenbereich oder einem Uferbereich; Ausrichten der Wellenbrechervorrichtung derart, dass ein konkaves Element des Körpers der Wellenbrechervorrichtung in Richtung der einlaufenden Wellen zeigt; und Verankern der Wellenbrechervorrichtung mittels einer, über mindestens ein Verbinderelement mit dem Körper der Wellenbrechervorrichtung verbundenen, in einen Boden eingebrachten Ankerplatte oder eines Stifts. Die Ankerplatte oder der Stift wird über 1 m tief, vorzugsweise zwischen 2 m und 3 m tief, in den Boden eingebracht. Bei besonderen Bodenverhältnissen kann auch eine tiefere Verankerung möglich sein.
Eine bevorzugte Weiterbildung des oben genannten Verfahrens umfasst eine Verbindung eines oder mehrerer Wellenbrechervorrichtungen mittels Verbinderelementen mit einem oder mehreren weiteren Wellenbrechervorrichtungen oder anderen Strukturen. Die Strukturen können beispielsweise Mauern, Anlagen zum Küstenschutz oder Gebäude sein.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens umfasst: Bereitstellen, Ausrichten und Verankern einer zweiten erfindungsgemäßen Wellenbrechervorrichtung in Umgebung der ersten Wellenbrechervorrichtung, wobei die zweite Wellenbrechervorrichtung eine Dichte und/oder eine Länge der Verbinderelemente aufweist, die sich von der Dichte und/oder der Länge der Verbinderelemente der ersten Wellenbrechervorrichtung unterscheidet und dadurch dazu eingerichtet ist, bei entsprechendem Wasserstand mit von der ersten Wellenbrechervorrichtung verschiedener Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche aufzuschwimmen. Vorzugsweise ist die Umgebung zweier Wellenbrechervorrichtungen derart definiert, dass eine auflaufende Welle sowohl die Wirkung der ersten als auch der zweiten Wellenbrechervorrichtung erfährt.
Vorzugsweise schwimmt die zweite Wellenbrechervorrichtung bei ausreichendem Wasserstand auf und die erste Wellenbrechervorrichtung verbleibt auf dem Grund, wobei die erste Wellenbrechervorrichtung insbesondere zwischen der zweiten Wellenbrechervorrichtung und einem Ufer oder einer Küste angeordnet ist. Vorzugsweise werden mehrere erste und zweite Wellenbrechervorrichtungen bereitgestellt, so dass diese im Wesentlichen in parallelen Reihen entlang einer Küste und/oder eines Ufers angeordnet werden. Damit wird ein effektiver Küsten- und/oder Uferschutz auch bei Sturmfluten und ähnlichen besonderen Wetterereignissen gewährleistet, die eine Erhöhung des Wasserpegels über die vertikale Ausdehnung der Wellenbrechervorrichtung hinaus auslösen.
Mit anderen Worten ausgedrückt betrifft eine bevorzugte Weiterbildung demnach den Einsatz mehrerer Wellenbrechervorrichtungen, die in unterschiedlichen Abständen zu der zu schützen- den Küste oder dem zu schützenden Ufer bereitgestellt werden. Bevorzugt werden Wellenbrechervorrichtungen mit einem oder mehreren ausreichend großen Hohlräumen im Innern ausgestaltet, so dass deren Dichte soweit sinkt, dass die Wellenbrechervorrichtungen im Wasser einen hinreichenden Auftrieb erfahren, damit die Wellenbrechervorrichtungen aufschwimmen. Die Wellenbrechervorrichtungen werden mit Verbinderelementen an Verankerungen im Grund vor einer Küste oder einem Ufer verankert. Die Länge der Verbinderelemente wird weiterhin vorzugsweise so gewählt, dass die Wellenbrechervorrichtungen aufschwimmen und teilweise aus dem Wasser herausragen. Ein derartiger Einsatz einer oder mehrerer Wellenbrechervorrichtungen ist somit dazu geeignet, eine auf eine Küste zulaufende Welle früh zu brechen. In einer bevorzugten Erweiterung dieses Verfahrens werden weitere, zweite Wellenbrechervorrichtungen zwischen den ersten Wellenbrechervorrichtungen und der Küste fest auf dem Grund verankert, so dass diese zusammen mit den ersten Wellenbrechervorrichtungen eine einlaufende Welle in mehreren Schritten brechen. Die beiden Wellenbrechervorrichtungen wirken gemeinsam und bilden zusammen ein Wellenbrechersystem.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Wellenbrechervorrichtung umfassend ein Wellenbrecherelement und eine an einem Verbinderelement angebrachte Ankerplatte,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Wellenbrechervorrichtung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine Querschnittsform der Wellenbrechervorrichtung an der Stelle des Wellenbrecherelements.
In Fig. 1 ist eine Wellenbrechervorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht gezeigt. Die Wellenbrechervorrichtung 1 weist einen Körper auf, der sich in der Draufsicht in einer Längsrichtung, bezeichnet als erste Hauptachse x, und einer Breitenrichtung, bezeichnet als zweite Hauptachse y, erstreckt. Der Körper weist ein voluminöses Mittelteil und an einer Seite der in der Zeichnung senkrecht verlaufenden langen Hauptachse x, d.h. der Längsachse der Wellenbrechervorrichtung 1 , ein spitz zulaufendes oder konvexes Element 2 auf. Am anderen Ende der langen Hauptachse x weist der Körper ist die in Richtung des Mittelpunkts des Körpers gewölbtes oder konkaves Element 3 auf. Das spitz zulaufende oder konvexe Element 2 sowie das konkave Element 3 haben nicht notwendigerweise denselben Krümmungsradius, wie in Abb. Fig. 1 zu sehen ist. Die Wellenbrechervorrichtung ist vorgesehen, mit ihrer Längsrichtung senkrecht zu der einlaufenden Wellenfront also parallel zu der Bewegungsrichtung der Wellen zu liegen. Das spitz zulaufende Ende, Element 2, des Körpers ist dazu eingerichtet, von den einlaufenden Wellen abgewandt zu liegen, während das Element 3 die Angriffsfläche für einlaufende Wellen bietet. Damit wird der Strömungswiderstand für einlaufende Wellen erhöht, während das spitz zulaufende Element 2 den Strömungswiderstand für ablaufende Wellen verringert. Insgesamt ergibt sich dadurch, dass die ablaufenden Wellen einem geringeren Strömungswiderstand ausgesetzt sind, eine vorteilhafte Wirkung für den Küstenschutz, der den Abtransport und die Erosion beispielsweise von Sand verringert.
Das konkave Element 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel flossenförmig ausgestaltet, was den Widerstand für einlaufende Wellen weiter erhöht. In anderen Beispielen sind auch andere Ausgestaltungen, die zu einem erhöhten Strömungswiderstand einlaufender Wellen führen, vorstellbar.
Seitlich an der Wellenbrechervorrichtung 1 sind in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Stabilisatoren oder Abstandshalter 5a bis 5d angeordnet. Die Abstandshalter haben in diesem Ausführungsbeispiel eine ovale Form, können in anderen Ausführungsbeispielen aber auch eckige oder andere Formen aufweisen. Die Abstandshalter 5a bis 5d können eine Beschädigung des Körpers bei Kontakt mit anderen Wellenbrechervorrichtungen 1 oder anderen Strukturen vermeiden und gleichzeitig Angriffsflächen für den Transport der Wellenbrechervorrichtung 1 bieten.
Die Wellenbrechervorrichtung 1 weist weiter ein Wellenbrecherelement 4 auf, das sich von einer Oberseite des Körpers nach oben erstreckt und somit in der Draufsicht der Fig. 1 schematisch als Querschnitt sichtbar ist. Das Wellenbrecherelement 4 ist ebenso wie das konkave Element 3 konkav ausgebildet und damit eingerichtet, einen größeren Strömungswiderstand gegenüber zulaufenden als gegenüber ablaufenden Wellen zu bieten. In diesem Beispiel weist es etwa die Hälfte der maximalen Breite der Wellenbrechervorrichtung auf, kann in anderen Ausführungsbeispielen aber auch größere oder kleinere Breiten aufweisen. Die Position des Wellenbrecherelements 4 in Längsrichtung der Wellenbrechervorrichtung 1 ist derart gewählt, dass einlaufende bzw. auslaufende Wellen kein starkes Kippmoment auf die Wellenbrechervorrichtung 1 ausüben, entsprechend ist es in Längsrichtung in etwa mittig angeordnet. Das Wellenbrecherelement 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel demnach zentral auf dem Körper der Wellenbrechervorrichtung 1 aufgebacht. Es weist eine konkave Seite 9 und eine konvexe Seite 10 auf, die relativ zu den hier gezeigten Hauptachsen x und y im Wesentlichen parallel zu dem konkaven Element 3 und dem konvexen Element 2 angeordnet sind. Von der Wellenbrechervorrichtung 1 gehen in diesem Ausführungsbeispiel weiter insgesamt vier Verbinderelemente 6a bis 6d aus. Sie sind mit der Wellenbrechervorrichtung 1 über vier symmetrisch angeordnete Punkte, jeweils zwei an der spitz zulaufenden oder konvexen Seite 2 und zwei vom Mittelpunkt in Richtung des gewölbten oder konkaven Elementes 3 angebracht. Die Verbinderelemente 6a bis 6d können Drähte, Ketten, Seile, Kunstfasern, Sticke, Flechtwerk oder Ähnliches umfassen, die an geeigneten Befestigungselementen, beispielsweise Metallösen o- der ähnlichem, der Wellenbrechervorrichtung 1 anbringbar sind. Eine Anbringung der Verbinderelemente an die Befestigungselemente kann durch Knoten, Schweißen, Spleißen, über weitere mechanische Verbinder oder Ähnliches geschehen. Eine größere oder kleinere Anzahl von Verbinderelementen 6a bis 6d sowie eine andere Anordnung sind in anderen Ausführungsbeispielen denkbar. An einem Verbinderelement 6b ist eine Verankerung 7, beispielsweise eine Ankerplatte angebracht, welche dazu eingerichtet ist, in einem Untergrund verankert zu werden. Anstelle der Ankerplatte können beispielsweise auch in dem Boden versenkbare Stifte (nicht gezeigt) eine Sicherung der Wellenbrechervorrichtung im Untergrund bewirken. Die weiteren beispielhaften Verbinderelemente 6a, 6c und 6d können beispielsweise an weiteren Wellenbrechervorrichtungen 1 oder anderen Strukturen, wie Kaimauern, befestigt werden.
Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 in einer Seitenansicht senkrecht zur langen Hauptachse x und einer kürzeren Hauptachse z. Die Figur zeigt, dass die seitlich angebrachten Stabilisatoren oder Abstandshalter 5a bis 5d in diesem Beispiel in einer Ebene liegen. Das Wellenbrecherelement 4 steht im Wesentlichen senkrecht auf der Längsachse x. Die konvexe Seite 10 des Wellenbrecherelements 4 verläuft leicht angewinkelt, in diesem Beispiel leicht in Richtung einlaufender Wellen, um die aus dieser Richtung wirkenden größeren Lasten aufzunehmen und damit eine höhere Stabilität zu gewährleisten.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die unregelmäßig geformte Seite an der Unterseite der Wellenbrechervorrichtung 1 gezeigt. Diese weist insbesondere zwei hervorstehende Elemente 8 auf. Diese Elemente sind Beispiele für eine unregelmäßige Form der Unterseite, die dazu eingerichtet ist, ein Verschieben der Wellenbrechervorrichtung gegenüber dem Grund entlang der Längsachse, also der Hauptachse x, zu verhindern.
Aus der Kombination der Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass sowohl das konvexe Element 2 als auch das konkave Element 3 in diesem Beispiel jeweils in zwei Richtungen, nämlich horizontal und vertikal, gewölbt also konvex bzw. konkav ausgebildet ist. In anderen Beispielen kann eine Wölbung auch nur in einer der beiden Richtungen ausgeführt sein.
In Fig. 3 ist schließlich schematisch ein Querschnitt durch die Wellenbrechervorrichtung 1 an der Stelle des Wellenbrecherelements 4 sowie eines hervorstehenden Elements 8 an der Unterseite der Wellenbrechervorrichtung gezeigt. Die Anbringung des Wellenbrecherelements 4 an dem Körper der Wellenbrechervorrichtung 1 erfolgt, wie hier im Querschnitt zu sehen ist, zur Anbringung hin verbreitet, um eine erhöhte Stabilität des Wellenbrecherelements 4 gegenüber anlaufenden Wellen zu gewährleisten.
Das hervorstehende Element 8 an der Unterseite der Wellenbrechervorrichtung 1 ist über etwa 2/3 der Gesamtbreite der Wellenbrechervorrichtung 1 ausgedehnt. Hierdurch wird ein in vielen Fällen ausreichend hoher Widerstand gegenüber Verschiebung des Wellenbrechers 1 entlang dessen Längsrichtung gewährleistet.
In Fig. 3 ist weiterhin ist schematisch ein Hohlraum 9 zu sehen. Dieser füllt etwa 30 % des Gesamtvolumens der Wellenbrechervorrichtung aus und sorgt so für eine Reduktion der durchschnittlichen Dichte. Damit wird ein Einsinken der Wellenbrechervorrichtung im Untergrund verhindert. Größere Anzahlen von Hohlräumen 9, die beispielsweise von abgedichteten Kunststoffhüllen begrenzt sind, oder größere Hohlräume 9 sind ebenfalls denkbar. Die Abstandshalter 5a und 5d weisen hier einen ovalen Querschnitt auf.
Vorzugsweise wird die gesamte Wellenbrechervorrichtung 1 einschließlich optionaler Elemente wie Wellenbrecherelement 4, Abstandshalter 5a-5d und hervorstehendem Element 8, einstückig in einem Gussverfahren hergestellt, wobei vorzugsweise Beton, gebrannter Ton, Schlick, Baggerschlick, Schlacken oder einer Mischung aus einer der genannten Grundstoffe mit Beimengung von gängigen mineralischen Zuschlagsstoffen, Zementen und/oder wiederaufbereiteten Baustoffen oder eine Mischung mehrerer oder sämtlicher dieser Werkstoffe zum Einsatz kommen.
Zusammengefasst wird somit eine Wellenbrechervorrichtung 1 für den Küsten- und Uferschutz vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist, einlaufende Wellen im Wesentlichen an einem konkaven Element 3 und einem Wellenbrecherelement 4 zu brechen und eine Gegenströmung zu erzeugen, wodurch der Abtrag von instabilem Untergrund an einem Ufer oder einer Küste verringert oder verhindert wird. Die Bauform und die im Innern befindlichen Hohlräume 9 bilden eine Auflagefläche und ein Gewicht, das ein Einsinken im Untergrund verhindert. Durch Befestigungselemente 6a bis 6d und an diesen angebrachten Verankerungen 7 werden Verschiebungen und/oder Verkippungen der Wellenbrecherelemente relativ zum Grund verhindert. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zum Einsatz einer oder mehrerer Wellenbrechervorrichtungen 1.

Claims

Ansprüche
1. Wellenbrechervorrichtung (1 ) für den Küsten- und Uferschutz, wobei
die Wellenbrechervorrichtung (1 ) einen Körper aufweist, der eine lange Hauptachse (x) und zwei relativ zu der langen Hauptachse (x) kürzere Hauptachsen (y, z) umfasst, wobei der Körper an einem Ende der langen Hauptachse (x) ein spitz zulaufendes oder konvexes Element (2) und an dem anderen Ende der langen Hauptachse (x) ein nach innen gewölbtes oder konkaves Element (3) umfasst, welches dazu eingerichtet ist, am Einsatzort in Richtung der anlaufenden Wellen zu liegen und einen hohen Strömungswiderstand gegenüber anlaufenden Wellen zu erzeugen, wobei
der Körper wenigstens einen Hohlraum (9) im Innern umfasst.
2. Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei
die Vorrichtung ein oder mehrere im Wesentlichen senkrecht zur langen Hauptachse (x) abstehende, insbesondere horizontal abstehende, Stabilisatoren und/oder Abstandshalter (5a bis 5d) umfasst, deren Mittelpunkte eine Ebene definieren.
3. Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Wellenbrechervorrichtung (1 ) mindestens ein Wellenbrecherelement (4) aufweist, wobei
das Wellenbrecherelement (4) im Wesentlichen senkrecht zur langen Hauptachse (x) von einer Seite des Körpers absteht und das Wellenbrecherelement (4) dazu eingerichtet ist, am Einsatzort oben zu liegen und auftreffende Wellen zu brechen und/oder eine zum einlaufenden Wellengang gegenläufige Strömung zu erzeugen.
4. Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, wobei
das Wellenbrecherelement (4) entlang mindestens einer der Hauptachsen des Wellenbrecherelements (4) gekrümmt ist und dadurch eine konvexe Seite (10) und eine gegenüber liegende konkave Seite (9) aufweist, wobei
eine Krümmung der konvexen Seite (10) im Wesentlichen parallel zu einer Krümmung des konvexen Elementes (2) des Körpers angeordnet ist und/oder eine Krümmung der konkaven Seite (9) im Wesentlichen parallel zu einer Krümmung des konkaven Elementes (3) des Körpers angeordnet ist.
5. Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper an einer Seite unregelmäßig geformt ist, wobei
die unregelmäßig geformte Seite hervorstehende Elemente (8) aufweist und dazu eingerichtet ist, auf einem Grund aufzuliegen und den Widerstand gegen eine Bewegung der Wellenbrechervorrichtung (1 ) relativ zum Grund zu erhöhen.
6. Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
eine Länge der Wellenbrechervorrichtung, gemessen entlang der langen Hauptachse (x), zwischen 1 m und 5 m, insbesondere zwischen 2 m und 3,5 m,
eine Breite der Vorrichtung, gemessen entlang einer der kürzeren Hauptachsen (y), zwischen 0,5 m und 2,5 m, insbesondere zwischen 1 m und 2 m, und
eine gesamte Höhe der Vorrichtung, gemessen in Richtung einer anderen der kürzeren Hauptachsen (z), zwischen 1 m und 3,5 m, insbesondere zwischen 1 ,5 m und 2,5 m, beträgt.
7. Wellenbrechervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Masse der Vorrichtung zwischen 1 t und 5 t, insbesondere zwischen 2,5 1 und 3,5 t beträgt.
8. Wellenbrechervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Verhältnis des Volumens der Hohlräume (9) im Innern der Vorrichtung zum Gesamtvolumen der Vorrichtung zwischen 20% und 80%, insbesondere zwischen 40% und 60%, beträgt.
9. Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter wenigstens ein Befestigungselement aufweist, wobei die Wellenbrechervorrichtung (1 ) über das Befestigungselement mittels eines oder mehrerer Verbinderelemente (6a, 6b, 6c, 6d) mit weiteren gleichartigen oder andersartigen Wellenbrechervorrichtungen (1 ), Bauwerken oder anderen Strukturen verbindbar ist.
10. Verfahren zum Einsatz einer oder mehrerer Wellenbrechervorrichtung (1 ), die Schritte umfassend:
Bereitstellen einer ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an einem Küstenbereich oder einem Uferbereich, Ausrichten der ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ), derart, dass ein konkaves Element des Körpers der ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ) in Richtung der einlaufenden Wellen zeigt,
Verankern der ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ) mittels einer, über mindestens ein Verbinderelement (6a, 6b, 6c, 6d) verbundenen Verankerung, insbesondere einer in einen Boden eingebrachten Ankerplatte (7) oder einen Stift, und
optional ein Verbinden der ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ) mittels Verbinderelementen (6a, 6b, 6c, 6d) mit einer oder mehreren weiteren Wellenbrechervorrichtungen (1 ) oder anderen Strukturen.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, die Schritte umfassend:
Bereitstellen, Ausrichten und Verankern einer zweiten Wellenbrechervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Umgebung der ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ), wobei die zweite Wellenbrechervorrichtung (1 ) eine Dichte und/oder eine Länge der Verbinderelemente (6a, 6b, 6c, 6d) aufweist, die sich von der Dichte und/oder der Länge der Verbinderelemente (6a, 6b, 6c, 6d) der ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ) unterscheidet und dadurch dazu eingerichtet ist, bei entsprechendem Wasserstand mit von der ersten Wellenbrechervorrichtung (1 ) verschiedener Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche aufzuschwimmen, wobei die zweite Wellenbrechervorrichtung (1 ) bei ausreichendem Wasserstand vorzugsweise aufschwimmt und die erste Wellenbrechervorrichtung (1 ) auf dem Grund verbleibt, wobei die erste Wellenbrechervorrichtung (1 ) zwischen der zweiten Wellenbrechervorrichtung (1 ) und einem Ufer oder einer Küste angeordnet ist,
optional ein Bereitstellen mehrerer erster und zweiter Wellenbrechervorrichtungen (1 ), so dass diese im Wesentlichen in parallelen Reihen entlang einer Küste und/oder eines Ufers angeordnet werden.
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