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Bitte nicht löschen ! Hollow Cubes

Unter Hollow Cubes werden Hohlformkörper verstanden, die in bestimmter Anordnung böschungsparallel in Richtung der Falllinie durchströmbar sind. Als Bauelemente von Böschungsdeckwerken werden sie im Sinne der Minimierung der Wellenlasten bei Küstenschutzbauwerken verwendet.

Bauformen

• Tube Cubes sind kubische Hohlkörper aus Beton mit Durchströmöffnungen in den zu den Höhenlinien parallelen Endscheiben sowie einer Wassereintrittsöffnung an der Oberseite. Sie stellen ein einlagiges Hohldeckwerk dar.
• Tunnel Cubes sind großformatige Hohlformkörper mit einem massiven Steg an einer Würfelkante oder Würfelseite. Sie können etwa bei Wellenbrechern auf stabiler Unterkonstruktion als Bauelemente einlagiger Schutzschichten verlegt werden oder in Stapelbauweise eine selbsttragende Hohlstruktur bilden.

Wirkungsweise

Grundlagen

Für die Beanspruchung geböschter Uferschutzbauwerke hat die Wechselwirkung der brechenden Wellen mit der Waschbewegung (Wellenauflauf - Wellenrücklauf), die durch die gebrochenen Wellen am Bauwerk erzeugt wird, besondere Bedeutung. Bei Zugrundelegung eines Koppelschwingsystems mit mehreren Freiheitsgraden ( partiell stehende Wellen seeseitig der Böschung, Waschbewegung auf der Böschung), hat die Beeinflussung eines Freiheitsgrades Rückwirkungen auf die übrigen Freiheitsgrade: Reduzierte Waschbewegungen vermindern die Höhe der partiell stehenden Wellen und damit insbesondere die Brecherhöhe am Bauwerk. Vorhandene Resonanzphänomene zwischen partiell stehenden Wellen (als Erreger) und der bewegten Wassermasse auf der Böschung (als Resonator), hängen von den Dämpfungseigenschaften des Resonators ab: Hohe Turbulenz auf der Böschung begrenzt die Resonanzamplitude des Systems.

Beeinflussung der Brandungskinematik

Eine extreme Beeinflussung der Waschbewegung wird durch Aufspaltung der am Wellenauflauf bzw. Wellenrücklauf beteiligten Wassermassen erreicht. Für die Wirksamkeit durchströmter Hohlformkörper sind folgende Gesichtpunkte von Belang:

1. Wird eine Teilmenge des Rücklaufwassers unterhalb der Böschungsoberfläche seewärts zurückgeleitet, erlaubt das dann an der Leeseite der brechenden Welle fehlende Wasser (des Rücklaufes der vorausgegangenen Welle) nur die Ausbildung einer entsprechend geringeren Brecherhöhe und eines veränderten Brechertyps.
2. An der Vielzahl der Wassereintrittsöffnungen treten im Rhythmus des Ein- und Ausstroms infolge der Stromtrennung beträchtliche Energiehöhenverluste auf. Die vom Bauwerk auf diese Weise schadlos absorbierte Energie tritt als Defizit bei der reflektierten Welle auf und mindert damit die Amplitude der partiell stehenden Welle und somit des Brechers.
3. Infolge der seewärtigen Rückleitung einer Teilmenge des Rücklaufwassers (der vorausgegangenen Welle) unterhalb der Böschungsoberfläche besteht gegenüber einer geschlossenen Böschungsoberfläche ein Wasserdefizit. Infolgedessen entsteht ein veränderter Brechertyp mit geringere Höhe.

Weitere Vorteile

Übertragung der von brechenden Schwerewellen erzeugten Strömungskräfte wirkungen auf Böschungsbauwerke hat der Wechselwirkungsprozess der oberflächennahen Wasserteilchenkinematik partiell stehender Wellen mit derjenigen der Waschbewegung (Wellenauflauf - Wellenrücklauf) besondere Bedeutung. Die Gesamtbewegung kann als diejenige eines Koppelschwingsystems mit einer Anzahl von Freiheitsgraden angesehen werden. Die Beeinflussung eines Freiheitgrades hat bei jeder Art von Koppelschwingungen Rückwirkungen auf die übrigen Freiheitsgrade der Bewegung. Beim Brandungsprozess wird der Freiheitsgrad der Waschbewegung beeinflusst, um reduzierte Ausschläge bei den brechenden Wellen, d.h., kleinere Brecher, zu erzwingen.

Literatur

• Büsching, F.: Durchströmbare Böschungsstrukturen. In: Bauingenieur Nr.66, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1991, S.11-14
• Büsching, F.: HOLLOW CUBES. In: HANSA - International Maritime Journal -Herausgeber: Schifffahrtsverlag HANSA C. Schroeter & Co, Hamburg, 2001, S.62-65
• Büsching, F.: Uferschutzbauwerk - Embankment Protection Structure - Ouvrage de protection de berge. Europäisches Patentamt Nr. EP0451521, Patentblatt 1996/30, München, 24.07.1996, 47 Seiten

Weblinks

• http://www.hollow-cubes.de/

In der Ozeanographie, wird das Phänomen der Tideresonanz am besten durch die Tidebewegung in der Fundy-Bucht (Bay of Fundy) dokumentiert. Eine (hohe) in die Bucht einlaufende Tidewelle wird am Ende der Bucht Reflexion. Dabei stimmt die Laufzeit, die die Tidewelle für den Weg von der Mündung in die Bucht hinein und wieder zurück benötigt, mit dem Zeitabstand zweier aufeinanderfolgender Tidehochwasserstände überein. Diese zeitliche Übereinstimmung hat zur Folge, dass die Wasserspiegelauslenkungen in der Bucht im Rhythmus der Tide verstärkt werden. In der Fundy-Bucht werden die weltweit größten Höhenunterschiede bei Tidewasserständen gemessen.

Siehe auch: Beckenschwingung, Wellenresonanz, Stehende Welle

Datei:Folie03.JPG

Beckenschwingung, Grundfrequenz

Hohlraumresonator

Ein Hohlraumresonator verwendet Resonanz zur Verstärkung einer Welle. Dabei sind die Innenwände derart angeordnet, dass Reflexion einer Welle zwischen ihnen möglich ist. Wenn eine mit dem Hohlraum resonante Welle in diesen eintritt, wird sie im Hohlraum unter Entstehung geringer Verluste hin und her reflektiert (siehe: Stehende Welle). Je mehr Wellenenergie in den Hohlraum gelangt, desto besser überträgt sich diese auf die stehende Welle und verstärkt deren Intensität.

Beispiele für Hohlraumresonatoren:

1. Die Klystron-Röhre eines Mikrowellenherdes (siehe auch Magnetron)
2. Das zylindrische Rohr einer Flöte
3. Der Korpus einer Violine.

In einem Laser, wird Licht einer bestimmten Frequenz in einem Hohlraumresonator verstärkt, der gewöhnlich aus einer Anordnung von zwei oder mehreren Spiegeln besteht.

Bei Tideresonanz stellt die in einer Bucht schwingfähige Wasserermasse den Hohlraumresonator dar.

Bei Wellenresonanzen können gleichzeitig mehrere Eigenfrequenzen einer zwischen der Küste und vorgelagerten Riffen schwingfähigen Wassermasse getroffen werden, sodass dieselbe Wassermasse unterschiedlichen Resonatoren zugeordnet werden kann.

Spektrum

Ausgehend von der ursprünglichen Bezeichnung für die Darstellung der Spektralfarben in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. der Frequenz hat Spektrum eine komplexe Bedeutung erlangt.

Im Besonderen werden unterschieden:

• allgemein: Die Gesamtheit der
  • Teilgebiete (Sparten) eines Gebietes (der Wissenschaft, des Handels, der Arbeit, der Forschung u.a. ...)
  • der Bestandteile eines Gemisches (von Gasen, Flüssigkeiten, Festkörpern u.a.)
• Wellenvorgänge: Darstellung physikalischer Größen als Funktion der Wellenlänge bzw. der Frequenz.

Herkunft

Der Begriff Spektrum wurde ursprünglich für die Darstellung der Spektralfarben in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. der Frequenz verwendet.

$c_{g}=c-L\cdot {\frac {dc}{dL}}$

	dc/dL	dc/df
Normale Dispersion	$>0$	$<0$
Anomale Dispersion	$<0$	$>0$
Keine Dispersion	$=0$	$=0$

	Schwerewellen	elektromagnet. Wellen
Wellenlänge	L[m]	$\lambda$
Wellenfrequenz	f[Hz]	$\nu$
Wellenperiode	$T={\frac {1}{f}}[s]$	$-$
Phasengeschwindigkeit	$c=L\cdot f[m/s]$	$v=\lambda \cdot \nu$
Gruppengeschwindigkeit	$c_{g}[m/s]$	$v_{g}$
Wassertiefe	d [m]	$-$
Erdbeschleunigung	$g\left[m/s^{2}\right]$	$-$

$c=L\cdot f={\sqrt {{gL \over {2\pi }}\tanh {2\pi d \over L}}}$

$dc/dL\geq 0\ bzw.\ dc/df\leq 0$

$c=L\cdot f={\sqrt {gL \over {2\pi }}}$

$c=L\cdot f={\sqrt {g\cdot d}}$

Siehe auch: Wellenresonanz, Dopplereffekt

Literatur

• Autor: Titel. Verlag, Ort Erscheinungsjahr ISBN
• Herausgeber (Hrsg.): Titel. x. Aufl. Verlag, Ort Erscheinungsjahr (Reihe, Band) ISBN
• Autor: Titel. In: Herausgeber (Hrsg.): Sammelwerk Verlag, Ort Erscheinungsjahr, S. x-y