DE68924421T2 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR RESOLVING THE WAVE ENERGY AND REGULATING THE EROSION OF THE COASTAL STRIPS. - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verteilen von Wellenenergle und zum Kontrollieren der Erosion an Küstenstrichen.This invention relates to a device for distributing wave energy and controlling erosion along coastal areas.

Die Erosion von Küstenstrichen wie z. B. Stränden ist ein Problem, das in der Vergangenheit beträchtliches Aufsehen erregt hat. Da kein ausführliches Wissen darüber vorhanden ist, wie Küstenstriche durch das Meer erodiert werden, scheinen die praktischen Versuche, das Problem kostengünstig zu lösen, nur begrenzt Erfolg zu haben. Ein Grund hierfür liegt wahrscheinlich darin, daß es unausweichlich scheint, daß unabhängig davon, welche Vorrichtung verwendet wird, um die Energie der an einer Küste einfallenden Wellen, der Hauptursache der Küstenerosion, zu verteilen, diese Vorrichtung notwendigerweise massiv und daher teuer sein muß. Jeder Versuch, die Masse eines im Meer angeordneten Gegenstandes zum Verteilen von Wellenenergie zu verringern, bringt das erhöhte Risiko mit sich, daß der Gegenstand bei rauher See versetzt wird. Ferner verursachen die meisten bekannten Vorrichtungen eine Erosion benachbarter Küstenstriche.The erosion of coastal features such as beaches is a problem which has attracted considerable attention in the past. In the absence of detailed knowledge of how coastal features are eroded by the sea, practical attempts to solve the problem in a cost-effective way seem to have had only limited success. One reason for this is probably that it seems inevitable that whatever device is used to disperse the energy of waves hitting a coast, the main cause of coastal erosion, the device will necessarily be massive and therefore expensive. Any attempt to reduce the mass of an object placed at sea to disperse wave energy carries with it an increased risk of the object being displaced in rough seas. Furthermore, most known devices cause erosion of adjacent coastal features.

In den US-Patenten 4367978 und 4479740, beide von Schaaf u. a., sind Gestelle offenbart, die im Meer in der Nähe eines Küstenstriches angeordnet werden sollen, um die Wellenenergie zu verteilen. Jedes Gestell besitzt eine im allgemeinen prismenähnliche Form und enthält Durchlässe, die im allgemeinen in der Richtung angeordnet sind, in der sich die Wellen auf die Küste zubewegen. Das in der 4367978 offenbarte Gestell scheint eine Weiterentwicklung des in der 4479740 gezeigten Gestells zu sein, wobei die Durchlässe neu gestaltet sind, um gemäß der Offenbarung einen Teil der Energie der Wellen, die auf die oberen und unteren Oberflächen der Durchlässe einfallen, nach unten zu leiten, um somit dazu beizutragen, insbesondere bei schlechtem Wetter den Modul auf dem Meeresboden in Stellung zu halten, und zu ermöglichen, daß das Gestell weniger massiv sein kann.US Patents 4367978 and 4479740, both to Schaaf et al., disclose racks intended to be placed in the sea near a shoreline to disperse wave energy. Each rack has a generally prism-like shape and contains passages arranged generally in the direction in which the waves move toward the shore. The rack disclosed in 4367978 appears to be a further development of the frame shown in 4479740, the culverts being redesigned to direct downwards some of the energy of the waves incident on the upper and lower surfaces of the culverts, in accordance with the disclosure, to thereby assist in maintaining the module in position on the seabed, particularly in bad weather, and to enable the frame to be less massive.

Das US-Patent 4711598 von Schaaf u. a. offenbart eine Vorrichtung zum Verteilen der Energie von Wellen in Wasser gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Vorrichtung enthält einen massiven Körper, der im Wasser in der Nähe einer Küste angeordnet werden kann, um die Wellen aufzuhalten, wobei der Körper eine Grundfläche, von der sich gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten nach oben erstrecken, sowie mehrere Durchlässe aufweist, die sich durch den Körper erstrecken und entsprechende Einlässe an der Vorderseite sowie entsprechende Auslässe an der Rückseite besitzen. Die Durchlässe in der Schaaf- Vorrichtung besitzen obere und untere Oberflächen, die im allgemeinen durchgängig parallel sind. Die unteren Oberflächen besitzen jedoch in der Nähe der Durchlaßausgänge nach oben geneigte Abschnitte, die sehr klein sind und die unteren Oberflächen in einem spitzen Winkel berühren, wobei sie das Wasser nach oben ablenken sollen. Nach der Erfahrung des Anmelders würden diese eher Turbulenzen als eine deutliche Aufwärtsablenkung des durch die Durchlässe laufenden Wassers erzeugen.U.S. Patent 4,711,598 to Schaaf et al. discloses a device for distributing the energy of waves in water according to the preamble of claim 1. The device includes a solid body which can be placed in the water near a shore to arrest the waves, the body having a base from which opposite front and rear surfaces extend upwardly and a plurality of passages extending through the body and having respective inlets at the front and respective outlets at the rear. The passages in the Schaaf device have upper and lower surfaces which are generally parallel throughout. However, the lower surfaces have upwardly inclined portions near the passage exits which are very small and contact the lower surfaces at an acute angle, intended to deflect the water upwardly. According to the applicant's experience, these would generate turbulence rather than a significant upward deflection of the water flowing through the culverts.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Verteilen der Energie von Wellen zu schaffen, die an einer Küste z. B. von seiten des Meeres oder eines Sees einfallen.It is an object of the invention to provide a device for distributing the energy of waves that hit a coast, e.g. from the sea or a lake.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Verteilen der Energie von Wellen in Wasser geschaffen, die versehen ist mit einem massiven Körper, der im Wasser in der Nähe einer Küste angeordnet werden kann, um die Wellen aufzuhalten, wobei der Körper eine Grundfläche aufweist, von der sich gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten nach oben erstrecken, sowie mit wenigstens einem Durchlaß, der sich durch den Körper erstreckt und eine Mittelebene besitzt, die in der allgemeinen Richtung angeordnet ist, in der sich die Wellen auf die Küste zubewegen, wobei der Durchlaß in der Nähe der Vorderseite einen Einlaß, der den zur Küste sich bewegenden Wellen zugewandt ist, sowie in der Nähe der Rückseite einen Auslaß besitzt, der den zur Küste sich bewegenden Wellen abgewandt ist, wobei der wenigstens eine Durchlaß Oberflächen enthält, die relativ zur Grundfläche obere und untere Oberflächen enthält, die in einer Zone des Durchlasses in der Nähe des Einlasses zueinander parallele Abschnitte und in einer Zone des Durchlasses in der Nähe des Auslasses gekrümmte Abschnitte enthalten, die gleichmäßig in die jeweiligen zueinander parallelen Abschnitte übergehen und so geformt sind, daß sie von der Grundfläche nach oben geneigt sind und aufeinander zulaufen, um die Wasserströmung dazu zu veranlassen, sich durch den Durchlaßeinlaß zur Küste zu bewegen und aus dem Auslaß in einer Aufwärtsrichtung aus zutreten.According to the invention there is provided a device for distributing the energy of waves in water, comprising a solid body which can be placed in the water near a shore to arrest the waves, the body having a base from which opposite front and rear sides extend upwardly, and at least one passage extending through the body and having a median plane arranged in the general direction in which the waves move towards the shore, the passage having an inlet near the front facing the waves moving towards the shore and an outlet near the rear facing away from the waves moving towards the shore, the at least one passage including surfaces which, relative to the base, include upper and lower surfaces which, in a zone of the passage near the inlet, have mutually parallel sections and curved sections in a zone of the passage near the outlet. which smoothly merge into the respective parallel sections and are shaped to slope upwards from the base and converge towards each other to cause the water flow to move through the culvert inlet to the shore and exit from the outlet in an upward direction.

Ferner wird gemäß der Erfindung ein Gerät zum Verteilen der Energie von Wellen in Wasser geschaffen, das eine nach dem unmittelbar vorangehenden Absatz definierte Vorrichtung enthält, die an wenigstens einem Bein angebracht ist, das die Vorrichtung trägt, so daß sie sich bei ruhigen Wetterbedingungen oberhalb des Wassers befindet.Further according to the invention there is provided an apparatus for distributing the energy of waves in water, comprising a device as defined in the immediately preceding paragraph, mounted on at least one leg supporting the device so that it is above the water in calm weather conditions.

Die Vorrichtung und das Gerät der Erfindung wirken gemäß Prinzipien, die sich von denjenigen der Module der obenerwähnten Patente nach Schaaf u. a. wesentlich unterscheiden. Diese Prinzipien können wie folgt zusammengefaßt werden:The device and apparatus of the invention operate according to principles that are substantially different from those of the modules of the above-mentioned Schaaf et al. patents. These principles can be summarized as follows:

a) Wie später genauer erklärt wird, ist der unterste Durchlaß (ebenso wie die anderen Durchlässe) so beschaffen, daß er frei von Sedimenten oder anderen Ablagerungen bleibt. Die Form des Durchlasses bewirkt ein glattes Hindurchströmen von Wasser. Dies bewirkt, daß Sedimente leichter durch die Durchlässe hindurchgespült werden. Außerdem treten die Sedimente aus dem Durchlaß mit einer größeren Geschwindigkeit aus, da deren Trägheit diese veranlaßt, die Vorrichtung zu verlassen, bevor sie sich auf dem Meeresboden absetzen.a) As will be explained in more detail later, the lowermost culvert (like the other culverts) is designed to remain free of sediment or other debris. The shape of the culvert allows water to flow smoothly through it. This makes it easier for sediment to be flushed through the culverts. In addition, sediment exits the culvert at a higher speed because its inertia causes it to leave the device before it settles on the seabed.

b) Die Aufwärtsneigung der Durchlässe an den Auslaßenden bewirkt eine Erhöhung dieser Transportstrecke. Die Tatsache, daß das Wasser aus den Auslässen in einer aufwärtsgerichteten Strömung verläßt, verringert jedoch die Turbulenz des Wassers in der Nähe des Meeresbodens auf der der Küste zugewandten Seite der Vorrichtung und verhindert somit eine Rückwassererosion, was vielleicht noch wichtiger ist. Sie übt ferner eine Reaktionskraft auf die Vorrichtung aus, die die Vorrichtung nach unten auf den Meeresboden drückt, so daß eine Versetzung der Vorrichtung weniger wahrscheinlich ist. Ferner ist die Energie des aus den Durchlässen austretenden Wassers gegen die Oberfläche gerichtet, wodurch die Energie auf den näher an der Oberfläche befindlichen Abschnitt der Welle verteilt wird. Dies verringert sowohl die Höhe des Auflaufens der Welle auf die naheliegende Küste als auch die Geschwindigkeit der Rückströmung von der Küste. Diese letzte Eigenschaft ist es, wie später genauer erklärt wird, die ermöglicht, daß die Vorrichtung innerhalb eines außen liegenden Riffs im Wasser angeordnet werden kann, das bei normalen Wetterbedingungen so angeordnet ist, daß unter normalen Bedingungen keine Erosion der benachbarten Küste stattfindet. Die Vorrichtung bewirkt nur bei stürmischen Bedingungen die Verteilung der Wellenenergie.b) The upward slope of the culverts at the outlet ends has the effect of increasing this transport distance. However, the fact that the water exits the outlets in an upward flow reduces the turbulence of the water near the seabed on the shore-facing side of the device and thus, perhaps more importantly, prevents backwater erosion. It also exerts a reaction force on the device which pushes the device downwards to the seabed so that displacement of the device is less likely. Furthermore, the energy of the water exiting the culverts is directed towards the surface, distributing the energy to the portion of the wave closer to the surface. This reduces both the height of the wave run-up onto the nearby shore and the speed of the backflow from the shore. It is this last characteristic, as will be explained in more detail later, that enables the device to be placed in the water within an outlying reef which is so arranged that under normal weather conditions there is no erosion of the adjacent coast. The device only acts to disperse wave energy in stormy conditions.

c) Die glatte Strömung des Wassers durch die Durchlässe verringert den Frontalwiderstand der Vorrichtung gegenüber dem Welleneinfall, so daß es weniger wahrscheinlich ist, daß die Vorrichtung durch die Wellen versetzt wird.c) The smooth flow of water through the culverts reduces the frontal resistance of the device to the wave incidence, so that the device is less likely to be displaced by the waves.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in welchen verschiedene Ausführungsformen derselben beispielhaft dargestellt sind, und in denen:The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which various embodiments thereof are shown by way of example, and in which:

Fig. 1 eine seitliche Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Verteilen der Energie von Wellen, die an einer Küste einfallen, ist;Figure 1 is a side cross-sectional view of a device for distributing the energy of waves incident on a coast;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung ist;Fig. 2 is a plan view of the device;

Fig. 3 eine Ansicht (in der Richtung des Pfeils A) von der Rückseite der Vorrichtung ist;Fig. 3 is a view (in the direction of arrow A) from the rear of the device;

Fig. 4 eine Ansicht (in der Richtung eines Pfeils b) der Vorderseite der Vorrichtung ist;Fig. 4 is a view (in the direction of arrow b) of the front of the device;

Fig. 5 eine seitliche Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 1 einer modifizierten Vorrichtung ist; undFig. 5 is a side cross-sectional view similar to Fig. 1 of a modified device; and

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung ist.Fig. 6 is a perspective view of the device shown in Fig. 5.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Vorrichtung gezeigt, die einen Modul 10 enthält, der aus einer verstärkten Betonkonstruktion besteht. Der Modul besitzt eine Grundfläche 12, von der sich parallele Seitenflächen 14 erheben, die senkrecht auf der Grundfläche stehen, und eine Vorderseite 16 sowie eine Rückseite 18, die beide gegenüber der Senkrechten zueinander geneigt sind. Der Modul besitzt näherungsweise eine Prismenform.In Figs. 1 to 4 a device is shown which contains a module 10 which consists of a reinforced concrete structure. The module has a base surface 12 from which parallel side surfaces 14 rise which are perpendicular to the base surface, and a front side 16 and a rear side 18, both of which are inclined to one another with respect to the perpendicular. The module has an approximately prism shape.

Im Modul sind drei Durchlässe ausgebildet, die von der Vorderseite zur Rückseite führen und übereinander angeordnet sind. Der untere Durchlaß 20 ist vom mittleren Durchlaß 22 mittels eines Trennelements 24 getrennt, während der mittlere Durchlaß 22 auf ähnliche Weise mittels eines Trennelements 28 vom oberen Durchlaß 26 getrennt ist. Der untere Durchlaß besitzt eine untere Fläche 30, eine obere Fläche 32, die vom Boden des Trennelements 24 gebildet wird, sowie Seitenflächen 34. Auf ähnliche Weise besitzt der mittlere Durchlaß eine untere Fläche 36, die von der Oberseite des Trennelements 24 gebildet wird, eine obere Fläche 38, die vom Boden des Trennelements 28 gebildet wird, sowie Seitenflächen 40; während der obere Durchlaß eine untere Fläche 42, die von der Oberseite des Trennelements 28 gebildet wird, eine obere Fläche 44 sowie Seitenf lächen 46 besitzt. Die Durchlässe enthalten jeweils eine erste Zone (die als Parallelzone bezeichnet wird> in der Nähe der Vorderseite 16, in der die oberen und unteren Flächen im wesentlichen parallel zur Grundfläche verlaufen; sowie eine zweite Zone (die als geneigte Zone bezeichnet wird) in der Nähe der Rückseite, in der die oberen und unteren Flächen nach oben geneigt sind und sanft in die Parallelzone übergehen. Die parallelen und geneigten Abschnitte der Fläche 30 sind z. B. mit 30' bzw. 30" bezeichnet.Three passages are formed in the module, leading from the front to the back and arranged one above the other. The lower passage 20 is separated from the middle passage 22 by a separator 24, while the middle passage 22 is similarly separated from the upper passage 26 by a separator 28. The lower passage has a lower surface 30, an upper surface 32 formed by the bottom of the separator 24, and side surfaces 34. Similarly, the middle passage has a lower surface 36 formed by the top of the separator 24, an upper surface 38 formed by the bottom of the separator 28, and side surfaces 40; while the upper passage has a lower surface 42 formed by the top of the separator 28, an upper surface 44, and side surfaces 46. The passages each include a first zone (referred to as the parallel zone) near the front face 16 in which the upper and lower surfaces are substantially parallel to the base surface; and a second zone (referred to as the inclined zone) near the back, in which the upper and lower surfaces are inclined upwards and smoothly transition into the parallel zone. The parallel and inclined sections of surface 30 are designated e.g. 30' and 30", respectively.

Die oberen und unteren Flächen jedes Durchlasses sind in den geneigten Zonen konvergent. Bei dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel sind diese Flächen außerdem mit gleichen oder entgegengesetzten Winkeln gegenüber der (imaginären) Längsachse des Durchlasses geneigt, die ihrerseits die Rückseite 18 des Moduls mit 90º schneidet. Die geneigten Zonen bilden daher in jedem Fall gleichsam eine Düse, deren Wirkung im folgenden beschrieben wird.The upper and lower surfaces of each passage are convergent in the inclined zones. In the example shown in the drawings, these surfaces are also inclined at equal or opposite angles to the (imaginary) longitudinal axis of the passage, which in turn intersects the rear face 18 of the module at 90º. The inclined zones therefore form in each case a nozzle, the effect of which is described below.

Die Trennelemente wirken wie eine Reihe von Leitschaufeln, die dem Wasser wenig Widerstand bieten, während sie es auf dem gewünschten Weg durch das Modul leiten. Das Vorderende 48 des Trennelements 24 ist mit einem deutlichen Abstand von der Vorderseite 16 des Moduls angeordnet, um eine Kammer 50 zu bilden, die von der unteren Fläche des unteren Durchlasses, den Seitenflächen der unteren und mittleren Durchlässe und von der oberen Fläche des mittleren Durchlasses begrenzt wird. Es ist jedoch zu beachten, daß die Trennelemente 24 und 28 im wesentlichen einen Identischen Querschnitt besitzen, so daß das Vorderende 49 des Trennelements 28 ebenso mit einem kleinen Abstand von der Vorderseite des Moduls angeordnet ist.The dividers act as a series of vanes that offer little resistance to the water while directing it along the desired path through the module. The front end 48 of the divider 24 is spaced a considerable distance from the front face 16 of the module to form a chamber 50 bounded by the lower surface of the lower passage, the side faces of the lower and middle passages, and the upper surface of the middle passage. It should be noted, however, that the dividers 24 and 28 are substantially identical in cross-section, so the front end 49 of the divider 28 is also spaced a small distance from the front face of the module.

Die Module sind im Meer in der Nähe einer Küste Seite an Seite auf einer Linie angeordnet, wobei die Vorderseiten 16 der vorherrschenden Richtung zugewandt sind, aus der die Wellen an der Küste einfallen. In Fig. 3 ist ein Abschnitt eines Moduls links von einem Modul 16 gezeigt, wobei die Punkt-Linie rechts von dem einen Modul 16 noch ein weiteres Modul darstellt. In den meisten Fällen ist es wahrscheinlich, daß die Module direkt auf dem Meeresboden angeordnet werden, so daß sie normalerweise zumindest teilweise im Meer versenkt sind. Das durch die Energie der Wellen in Bewegung versetzte Wasser bewegt sich in die Durchlässe hinein und durch diese hindurch. Im Fall der unteren und mittleren Durchlässe 20, 22 tritt jedoch das Wasser zuerst in die Kammer 50 ein, die wie eine Falle wirkt und verhindert, daß Wasser aus ihr rückwärts austritt, und es somit zwingt, in die Durchlässe zu strömen. Die Parallelzonen der oberen und unteren Oberflächen jedes Durchlasses (die nominell horizontal sind) sollen dem durch den Durchlauffließenden Wasser einen minimalen Widerstand bieten. Da das Wasser jedoch den Durchlauf weiter entlang fließt und aus diesem austritt, bewirken die aufwärtsgeneigten Zonen, daß der Bewegung eine aufwärtsgerichtete Komponente verliehen wird. Außerdem bewirken die Druckveränderungen, die auftreten, während das Wasser durch den Düsenabschnitt strömt, daß auf den Modul eine Reaktionskraft ausgeübt wird, die aufgrund der aufwärtsgerichteten Komponente der Bewegung den Modul nach unten auf den Meeresboden drückt, wodurch eine Versetzung des Moduls verhindert wird. Die Form und die Anordnung der Durchlässe des Moduls 10 erzeugen daher Kräfte zum Festhalten des Moduls in seiner Stellung, welche von denjenigen, die auf die Schaaf- Module wirken, vollständig verschieden sind. Außerdem sind die Durchlässe so beschaffen, daß sie eine möglichst glatte Durchströmung des Wassers ermöglichen. Wie oben erwähnt bewirkt dies, daß die Sedimente im Wasser mit dem Wasser durch den Durchlaß gespült werden, wodurch die Ablagerung von Sedimenten in den Durchlässen oder vor dem Modul minimiert wird. Dies ist eine wichtige Eigenschaft der Erfindung, die bei früheren Vorschlägen zum Aufbau eines Küstenstrichs nicht vorhanden ist.The modules are arranged side by side in a line in the sea near a coast, with the front sides 16 facing the prevailing direction from which the waves hit the coast. In Fig. 3, a section of a module is shown to the left of one module 16, with the dotted line to the right of one module 16 representing yet another module. In most cases, it is likely that the modules will be located directly on the seabed, so that they are normally at least partially submerged in the sea. The water, set in motion by the energy of the waves, moves into and through the passages. However, in the case of the lower and middle passages 20, 22, the water first enters the chamber 50 which acts as a trap preventing water from exiting backwards therefrom and thus forcing it to flow into the passages. The parallel zones of the upper and lower surfaces of each passage (which are nominally horizontal) are intended to offer a minimum of resistance to water flowing through the passage. However, as the water flows further along and exits the passage, the upwardly inclined zones act to impart an upward component to the movement. In addition, the pressure changes which occur as the water flows through the nozzle section cause a reaction force to be exerted on the module which, due to the upward component of the motion, pushes the module downwards to the seabed, thereby preventing displacement of the module. The shape and arrangement of the passages of the module 10 therefore produce forces for holding the module in position which are entirely different from those acting on the Schaaf modules. In addition, the passages are designed to allow the smoothest possible flow of water through them. As mentioned above, this causes the sediment in the water to be flushed with the water through the passage, thereby minimizing the deposition of sediment in the passages or in front of the module. This is an important feature of the invention which is not present in previous proposals for building a shoreline.

Der Modul ist mit einer oberen Fläche 90 versehen, die eine sehr kurze Horizontalzone in der Nähe der Vorderseite 16 sowie eine aufwärtsgeneigte Zone in der Nähe der Rückseite 18 umfaßt. Die geneigte Zone ist ähnlich wie die aufwärtsgeneigten Zonen der unteren Flächen der Durchlässe 20, 22 und 26 gekrümmt. Der flache Abschnitt 91 der Fläche 90 zwischen der geneigten Zone und der Rückseite 18 soll vermeiden, daß die Fläche 90 in einer scharfen Kante endet, die für eine Beschädigung und Erosion anfällig wäre. Der Zweck der Fläche 90 ist, dem darüberfließenden Wasser einen weiteren Aufwärtsimpuls zu geben.The module is provided with an upper surface 90 which includes a very short horizontal zone near the front face 16 and an upwardly inclined zone near the rear face 18. The inclined zone is curved similarly to the upwardly inclined zones of the lower surfaces of the culverts 20, 22 and 26. The flat portion 91 of the surface 90 between the inclined zone and the rear face 18 is intended to prevent the surface 90 from terminating in a sharp edge which would be susceptible to damage and erosion. The purpose of the surface 90 is to give a further upward impulse to the water flowing over it.

In Fig. 4 ist ein Modul 10 auf Gußbetonbeinen 80 montiert, die ihrerseits in Löcher im Meeresboden gegossen sind. Die Beine können an ihren oberen Enden wie bei 82 konisch erweitert sein, so daß jeweils zwei Beine eine Seite von jeweils zwei Modulen, die längsseitig aneinander montiert sind, unterstützen können. Die Module können mit Verstärkungsstangen an den Beinen befestigt sein, die in die oberen Enden der Beine gegossen sind und in Löcher ragen, die in den Modulen ausgebildet sind und anschließend mit Beton oder einem geeigneten Kleber ausgefüllt werden. Der Zweck dieser Anordnung ist, einen Schutz für eine Küste zu schaffen, die durch ein außenliegendes Riff geschützt ist. Unter diesen Umständen ist bei normalen Wetterbedingungen das Wasser, in dem die Module 10 angeordnet sind, relativ ruhig, wobei die Module 10 in einer Höhe angeordnet sind, die im vorliegenden Beispiel deutlich oberhalb der Hochwassermarke liegt, welche bei 84 als Punkt-Linie gezeigt ist. Bei stürmischen Bedingungen bilden sich jedoch im Wasser Wellen, wobei diese Wellen so hoch sind, daß sie auf die Module 10 treffen oder sogar darüberschlagen. Es ist zu beachten, daß im vorliegenden Fall sehr wenig Sediment im Wasser vorhanden ist und der Zweck der Module weniger darin liegt, eine Ablagerung der Sedimente auf der der Küste zugewandten Seite der Module 10 zu veranlassen, als vielmehr darin, bei stürmischen Bedingungen die Energie der Wellen zu verteilen und dadurch eine Erosion des Strandes oder der Küste zu verhindern. Bei normalen Wetterbedingungen sind die Module über dem Wasser angeordnet, so daß normale Küstenprozesse bei minimaler, durch die Beine 80 verursachter Störung stattfinden können.In Fig. 4 a module 10 is mounted on cast concrete legs 80 which are themselves cast in holes in the seabed. The legs may be flared at their upper ends as at 82 so that two legs can support one side of each two modules mounted side by side. The modules may be secured to the legs by reinforcing rods cast in the upper ends of the legs and extending into holes formed in the modules and subsequently filled with concrete or a suitable adhesive. The purpose of this arrangement is to provide protection for a coast protected by an outlying reef. Under these circumstances, in normal weather conditions the water in which the modules 10 are located is relatively calm, the modules 10 being located at a height which in the present example is well above the high water mark shown as a dotted line at 84. However, in stormy conditions, waves form in the water, and these waves are so high that they hit or even break over the modules 10. It should be noted that in this case there is very little sediment in the water and the purpose of the modules is not so much to prevent deposition of sediments on the shore-facing side of the modules 10, but rather to disperse the energy of the waves during stormy conditions and thereby prevent erosion of the beach or coast. During normal weather conditions the modules are positioned above the water so that normal coastal processes can take place with minimal disturbance caused by the legs 80.

Die Anzahl der Beine, die erforderlich sind, um jedes Modul zu unterstützen, kann verschieden sein. Unter Umständen kann ein einziges solches Bein ausreichen. Der Modul besitzt eine kanalförmige Aussparung 92, die in die Grundfläche 12 ausgebildet ist. Die Aussparung besitzt eine obere Fläche 93, die im wesentlichen parallel zur unteren Fläche 30 des Durchlasses 20 liegt, so daß die Aussparung in der Nähe der Rückseite des Moduls nach oben konisch erweitert ist. Die Aussparung endet kurz hinter der Vorderseite des Moduls. Die Aussparung hat zwei Funktionen. Wenn der Modul auf den Stützen montiert ist, trägt die Aussparung dazu bei, den auf die Grundfläche des Moduls von einer unterhalb des Moduls durchlaufenden Welle ausgeübten Druck zu verringern. Dieser Druck neigt dazu, den Modul anzuheben. Wenn ferner der Modul auf einem Meeresboden angeordnet ist, der Sand enthält, verringert die Aussparung die undurchdringliche Fläche der Grundfläche auf der der Küste zugewandten Seite des Moduls beträchtlich. Dies trägt dazu bei, lange Küstenausspülungen in diesem Bereich zu verhindern. Die Aussparung wird schnell mit Sedimenten gefüllt, erlaubt jedoch noch, daß auf die untere Fläche der Grundfläche, die durch das Sediment entlastet werden soll, ein hydraulischer Druck ausgeübt wird.The number of legs required to support each module may vary. In some circumstances, a single such leg may be sufficient. The module has a channel-shaped recess 92 formed in the base 12. The recess has an upper surface 93 which is substantially parallel to the lower surface 30 of the passage 20 so that the recess flares upwardly near the rear of the module. The recess terminates just beyond the front of the module. The recess serves two functions. When the module is mounted on the supports, the recess helps to reduce the pressure exerted on the base of the module by a shaft passing beneath the module. This pressure tends to lift the module. Furthermore, if the module is located on a seabed containing sand, the recess significantly reduces the impenetrable area of the base on the shore-facing side of the module. This helps to prevent long coastal scours in that area. The recess is quickly filled with sediment, but still allows hydraulic pressure to be exerted on the lower surface of the base which is to be relieved by the sediment.

Wenn außergewöhnliche Bedingungen erwartet werden, können optional in den Seiten, der Oberseite bzw. der Grundfläche des Moduls 10 Durchgangslöcher 94, 96 und 98 ausgebildet sein. Der Zweck der Löcher 94 ist, einer über den Modul schlagenden Welle eine vertikale Energiekomponente zu verleihen. Die Löcher 94 und 96 tragen ferner zur Verringerung des Hydraulikdrucks bei, der von einer durchlaufenden Welle ausgeübt wird. Beide Effekte tragen zur Verringerung der auf den oberen Abschnitt des Moduls wirkenden Kräfte bei, die auf den Modul ein beträchtliches Umkippmoment ausüben. Die Löcher 98 verringern den Hydraulikdruck auf die untere Fläche des Moduls, wodurch eine Neigung des Moduls, unter einem solchen Druck versetzt zu werden, verringert wird.If exceptional conditions are expected, optionally in the sides, top or base of the module 10 through holes 94, 96 and 98. The purpose of the holes 94 is to impart a vertical component of energy to a wave passing over the module. The holes 94 and 96 also help to reduce the hydraulic pressure exerted by a passing wave. Both effects help to reduce the forces acting on the upper portion of the module which impose a significant overturning moment on the module. The holes 98 reduce the hydraulic pressure on the lower surface of the module, thereby reducing a tendency of the module to be displaced under such pressure.

Ob auf dem Meeresboden abgelegt oder wie gezeigt von Stützen getragen, die Module können mittels Riemen 86 (in Form von Kabeln, Ketten oder dergleichen, die lediglich durch Punkt-Linien dargestellt sind), welche an U-Bolzen 88 angebracht sind, die in die Rückseiten der Module gegossen sind, aneinander befestigt werden.Whether laid on the sea floor or supported by supports as shown, the modules may be secured to one another by means of straps 86 (in the form of cables, chains or the like, shown only by dotted lines) attached to U-bolts 88 molded into the backs of the modules.

Die Abmessungen des Moduls und insbesondere die Geometrie der Durchlässe kann sich abhängig davon, was für den Ort, in dem diese eingesetzt werden, am besten geeignet erscheint, ändern. Der in den Fig. 1 bis 4 (die maßstabgerecht sind) gezeigte Modul ist in der Grundfläche 2 m lang und 1,7 m breit. Die schräge Höhe der Vorderseite 16 beträgt 1,488 m, wobei diese mit einem Winkel von 52º zur Grundfläche angeordnet ist. Die schräge Höhe der Rückseite 18 beträgt 1,414 m und ist in einem Winkel von 65º zur Grundfläche angeordnet. Die Breite jedes Durchlasses längs der Rückseite beträgt 16 cm. Die geneigte Zone der oberen und unteren Flächen jedes Durchlasses und die obere Fläche 90 schneiden die Rückseite 18 in einem Winkel von 85º. Der Radius des Kreises, mit dem die geneigte Zone in die Parallelzone jeder oberen oder unteren Oberfläche übergeht, beträgt 60 cm. Die restlichen Abmessungen des Moduls 10 können durch Abmessen aus den Zeichnungen abgeleitet werden.The dimensions of the module and in particular the geometry of the culverts may vary depending on what is considered most suitable for the location in which they are to be used. The module shown in Figs. 1 to 4 (which are to scale) is 2 m long and 1.7 m wide in the base. The inclined height of the front face 16 is 1.488 m, which is arranged at an angle of 52º to the base. The inclined height of the rear face 18 is 1.414 m, which is arranged at an angle of 65º to the base. The width of each culvert along the rear face is 16 cm. The inclined zone of the upper and lower surfaces of each culvert and the upper surface 90 intersect the rear face 18 at an angle of 85º. The radius of the circle with which the inclined zone merges into the parallel zone of each upper or lower surface is 60 cm. The remaining Dimensions of module 10 can be derived from the drawings by measuring.

Die Module werden in Gußformen gegossen. Um die Module aus den Gußformen zu entnehmen, ist es erforderlich, daß die Parallelzonen der Durchlässe mit einem sehr kleinen Winkel abgeschrägt sind. Dieser Winkel reicht nicht aus, um die Wirkung des Moduls zu beeinträchtigen, und sollte im Hinblick auf den Ausdruck "Parallelzonen" vernachlässigt werden.The modules are cast in molds. In order to remove the modules from the molds, it is necessary that the parallel zones of the passages are beveled at a very small angle. This angle is not sufficient to affect the effectiveness of the module and should be ignored in relation to the term "parallel zones".

Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, besitzt der Modul 10' Durchlässe 20', 22' und 26', die eine im wesentlichen ähnliche Konfiguration besitzen wie diejenigen des Moduls 10. Das Modul 10' besitzt jedoch eine Krone, die deutlich spitzer ist, als die Oberseite des Moduls 10.As shown in Figures 5 and 6, module 10' has passages 20', 22' and 26' which have a substantially similar configuration to those of module 10. However, module 10' has a crown which is significantly more pointed than the top of module 10.

Viele weitere Modifizierungen, die im Modul 10' gezeigt sind, können ebenfalls im Modul 10 enthalten sein. Die Module 10' können durch kurze Kabel oder dergleichen aneinander befestigt werden, die durch Löcher 60 in den Seiten der Module geführt sind, wobei an jedem Ende des Kabels ein Kopf angeschmiedet ist. Eine oder mehrere Stangen 62 können quer über dem Eingang zur Kammer 50' angeordnet sein. Diese Stangen sollen verhindern, daß Taucher, Geröll oder andere große Gegenstände in die Kammer oder in die Durchlässe gespült werden. Die Stangen können ferner als Leiter dienen. Stangen, die vertikal über die dem Meer zugewandte Seite in einem Abstand angeordnet sind, der etwas geringer ist als die Breite der Auslässe der Durchlässe auf der der Küste zugewandten Seite, können ein Versperren der Durchlässe durch Geröll und anderes Treibgut verhindern. Die Module können in besonders unruhigen Gegenden mittels eines Klotzes oder einer anderen geeigneten Haltevorrichtung verankert werden, die mittels eines Stahlkabels 66 am Modul angebracht ist.Many other modifications shown in module 10' may also be included in module 10. The modules 10' may be secured together by short cables or the like passed through holes 60 in the sides of the modules, with a head welded to each end of the cable. One or more rods 62 may be arranged across the entrance to chamber 50'. These rods are intended to prevent divers, debris or other large objects from being swept into the chamber or into the culverts. The rods may also serve as ladders. Rods arranged vertically across the seaward side at a distance slightly less than the width of the outlets of the culverts on the shoreward side may prevent the culverts from becoming blocked by debris and other flotsam. The modules may be anchored in particularly rough areas by means of a block or other suitable holding device. which is attached to the module by means of a steel cable 66.

Der Neigungswinkel der Vorder- und Rückseiten des Moduls und der geneigten Oberflächen kann zur Anpassung an unterschiedliche Bedingungen verändert werden, was auch auf die Abmessungen der Module zutrifft. Zum Beispiel kann unter bestimmten Umständen die Länge der Grundfläche und der Seitenwände vergrößert werden, ohne notwendigerweise die relative Länge der Durchlässe zu vergrößern. Ferner ist es offensichtlich, daß die geneigten Zonen der oberen und unteren Flächen einer oder mehrerer Durchlässe Abschnitte enthalten können, deren Neigung veränderlich ist. Zum Beispiel können die Zentralabschnitte 36"' und 38"' der oberen und unteren Flächen des mittleren Durchlasses (in Fig. 5 als Punkt-Linie gezeigt) in einem steileren Winkel geneigt sein als die Abschnitte der Flächen an den Seiten des Zentralabschnitts.The angle of inclination of the front and rear sides of the module and the inclined surfaces can be varied to accommodate different conditions, as can the dimensions of the modules. For example, in certain circumstances the length of the base and the side walls can be increased without necessarily increasing the relative length of the passages. Furthermore, it will be apparent that the inclined zones of the upper and lower surfaces of one or more passages can include sections whose inclination is variable. For example, the central sections 36"' and 38"' of the upper and lower surfaces of the central passage (shown as a dotted line in Fig. 5) can be inclined at a steeper angle than the sections of the surfaces on the sides of the central section.

In einer weiteren Alternative kann der Modul in zwei Teilen konstruiert sein, die längs der Punkt-Linie miteinander verbunden sind, wie in Fig. 5 mit 70 gezeigt ist. Der untere Teil kann allein als Modul verwendet werden oder kann alternativ mit dem entweder vor oder nach dem Anordnen des Moduls im Meer (mittels Bolzen oder anderer geeigneter Befestigungsmittel) verbundenen oberen Teils verwendet werden. Der obere Teil kann später abgenommen werden, wenn er für überflüssig gehalten wird.In a further alternative, the module may be constructed in two parts connected together along the dotted line as shown at 70 in Fig. 5. The lower part may be used alone as a module or may alternatively be used with the upper part connected (by means of bolts or other suitable fastening means) either before or after placing the module in the sea. The upper part may be removed later if it is deemed superfluous.

Das Anordnen einer Reihe von Modulen in der Nähe einer Küste kann in erster Linie dazu beitragen, eine Erosion der Küste zu verringern oder zu verhindern. Es kann ferner dazu beitragen, eine Küste oder einen Strand aufzubauen, in dem Sand oder anderes Material dazu veranlaßt wird, sich auf dem Meeresboden zwischen der Modulreihe und dem bestehenden Küstenstrich abzulagern.Placing a row of modules close to a shoreline can primarily help reduce or prevent coastal erosion. It can also help to build up a shoreline or beach by encouraging sand or other material to settle on the seabed between the row of modules and the existing shoreline.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Verteilen der Energie von Wellen in Wasser, wobei die Vorrichtung versehen ist mit einem massiven Körper (10, 10'), der im Wasser in der Nähe einer Küste angeordnet werden kann, um die Wellen aufzuhalten, wobei der Körper eine Grundfläche (12) aufweist, von der sich gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten (16, 18) nach oben erstrecken, sowie mit wenigstens einem Durchlaß (20, 22, 24, 20', 22', 24'), der sich durch den Körper erstreckt und eine Mittelebene besitzt, die in der allgemeinen Richtung angeordnet ist, in der sich die Wellen auf die Küste zubewegen, wobei der Durchlaß in der Nähe der Vorderseite (16) einen Einlaß, der den zur Küste sich bewegenden Wellen zugewandt ist, sowie in der Nähe der Rückseite (18) einen Auslaß besitzt, der den zur Küste sich bewegenden Wellen abgewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Durchlaß (20, 22, 24, 20', 22', 24') Oberflächen enthält, die relativ zur Grundfläche obere und untere Oberflächen (30, 32, 36-38, 42-44) enthält, die in einer Zone des Durchlasses in der Nähe des Einlasses zueinander parallele Abschnitte und in einer Zone des Durchlasses in der Nähe des Auslasses gekrümmte Abschnitte enthalten, die gleichmäßig in die jeweiligen zueinander parallelen Abschnitte übergehen und so geformt sind, daß sie von der Grundfläche nach oben geneigt sind und aufeinander zu laufen, um die Wasserströmung dazu zu veranlassen, sich durch den Durchlaßeinlaß zur Küste zu bewegen und vom Auslaß in einer Aufwärtsrichtung auszutreten.1. Device for distributing the energy of waves in water, the device comprising a solid body (10, 10') which can be placed in the water near a shore to stop the waves, the body having a base (12) from which opposite front and rear sides (16, 18) extend upwards, and at least one passage (20, 22, 24, 20', 22', 24') extending through the body and having a median plane arranged in the general direction in which the waves move towards the shore, the passage having an inlet near the front side (16) facing the waves moving towards the shore and an outlet near the rear side (18) facing away from the waves moving towards the shore, characterized in that the at least one passage (20, 22, 24, 20', 22', 24') surfaces comprising upper and lower surfaces (30, 32, 36-38, 42-44) relative to the base surface, comprising mutually parallel sections in a zone of the culvert near the inlet and curved sections in a zone of the culvert near the outlet, smoothly merging into the respective mutually parallel sections and shaped to slope upwardly from the base surface and converge towards one another to cause the water flow to move through the culvert inlet to the shore and exit from the outlet in an upward direction. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen Abschnitte im Gebrauch im wesentlichen horizontal angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the mutually parallel sections are arranged substantially horizontally in use. 3. Vorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen gekrümmten Abschnitte in der Nähe des Auslasses in gleichen Winkeln beiderseits der Mittelebene des Durchlasses angeordnet sind.3. Device according to any preceding claim, characterized in that the respective curved sections near the outlet are arranged at equal angles on either side of the central plane of the passage. 4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite und die Rückseite zueinander geneigt sind und der Körper mehrere hindurchführende Durchlässe (20, 22, 26, 20', 22', 26') aufweist, die übereinander angeordnet sind und deren Einlaß jeweils in der Nähe der Vorderseite und deren Auslaß jeweils in der Nähe der Rückseite angeordnet ist.4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the front and the rear are inclined towards each other and the body has a plurality of passages (20, 22, 26, 20', 22', 26') which are arranged one above the other and whose inlet is arranged in the vicinity of the front and whose outlet is arranged in the vicinity of the rear. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Oberflächen (30, 36, 42) der Durchlässe zueinander parallel sind und die oberen Oberflächen (32, 38, 44) der Durchlässe ebenfalls zueinander parallel sind.5. Device according to claim 4, characterized in that the lower surfaces (30, 36, 42) of the passages are parallel to one another and the upper surfaces (32, 38, 44) of the passages are also parallel to one another. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelebene jedes Durchlasses an den Auslässen zur Rückseite (18) senkrecht ist.6. Device according to claim 5, characterized in that the center plane of each passage at the outlets is perpendicular to the rear side (18). 7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens drei Durchlässe (20, 22, 26, 20', 22' 26') enthält, die voneinander durch zwei Unterteilungselemente (24, 28, 24', 28') getrennt sind, die sich übereinander befinden, wobei jedes Unterteilungselement eine obere Seite, die die untere Oberfläche des darüber befindlichen Durchlasses bildet, sowie eine untere Seite besitzt, die die obere Oberfläche des darunter befindlichen Durchlasses bildet, wobei die zwei Unterteilungselemente eine im wesentlichen übereinstimmende Querschnittsform besitzen.7. Device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that it comprises at least three passages (20, 22, 26, 20', 22', 26') separated from each other by two dividing elements (24, 28, 24', 28') located one above the other, each dividing element having an upper side which covers the lower surface of the passage above and a lower side forming the upper surface of the passage thereunder, the two dividing elements having a substantially corresponding cross-sectional shape. 8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Oberseite (90) besitzt, die eine Zone enthält, die an die Vorderseite angrenzt und in einer an die Rückseite angrenzenden Zone in der Weise gekrümmt ist, daß sie nach oben geneigt ist.8. Device according to any one of claims 4 to 7, characterized in that it has an upper face (90) which includes a zone adjacent to the front face and is curved in a zone adjacent to the rear face so as to be inclined upwards. 9. Gerät zum Verteilen der Energie von Wellen in Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung (10, 10') nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche enthält, die an wenigstens einem Bein (80) angebracht ist, das die Vorrichtung trägt, so daß sie sich bei ruhigen Wetterbedingungen oberhalb des Wassers befindet.9. Device for distributing the energy of waves in water, characterized in that it comprises a device (10, 10') according to any one of the preceding claims mounted on at least one leg (80) supporting the device so that it is above the water in calm weather conditions.