Hager, Martin

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Article, Published VersionHager, MartinStudium von Wellenformen und Wellenkräften beiunterschiedlichen WellenanlaufrichtungenDie KüsteZur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI)Verfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/100997Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Hager, Martin (1971): Studium von Wellenformen und Wellenkräften bei unterschiedlichenWellenanlaufrichtungen. In: Die Küste 21. Heide, Holstein: Boyens. S. 29-33.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigenNutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte.Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license isapplicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the materialof the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms ofthe restrictive license will be binding.Studium von Wellenformen und Wellenkrti en beiunterschiecllichen WellenanlaufrichtungenVon Martin Hager*)Neuere Beobaclitungen haben gezeigt, daB die Verinderung der Wellenform von Wasser-schwerewellen bei der Bewegung entlang einer lotrechten oder geneigten Wand durch die beider Uberschallstrdmung in der Gasdynamik auftretende analoge Erscheinung der Mad,reBexiongedeutet werden kann. Die Machreflexion tritt bei spitzem Winkel zwisdien Wellenfortschritts-richtung und re ektierender Wand besonders deutlich liervor. Beim VerdichtungsstoB strebt der'." " . I.5: 1  L[St:IG.81:r-:..[C.-PNrCH,5. ··2 9p ..\ /\/I "'t-'..' 1. lf' 1LANGE /LA.I. 2 1'. ..6.,, /,1 l'':', 3 :· ,1-I"NENrO.13.,2<4,4 .:.:-I. ,EL ..1..,A=USTADT /Abb. 1. Westliche Ostsee - Windwirkwege30'- Lfe ·.:'j ..AA_.·'.C. *t,,: : ..-1--<41r--/g...5!1-'..- 0-1,5,4,f / -...Druck wihrend der Fortbewegung entlang eines Keiles oder einer unendlichen Halbscheilie ingenugend groher Entfemung von der Kante des Hindemisses dem doppelten Anfangswert zu.Durch den sogenannten Mach-stem-Effekt wird die ankommende Welle rechtwinklig gegen dieWand gebeugt. Diese Erscheinung entsteht nach Verdffentlichungen von FRIEDLANDER (1940)und LIGHTHILL (1949) in der Gasdynamik durch Uberlagerung eines Verdichtungsstolies miteiner Beugungswelle, die von der Kante der Scheibe oder einer einspringenden Ecke ausgeht.Der Reflexionsdruck in GrijBe des zweifachen Anfangswertes wird infolge der Oberlagerung erstin groBer Entfernung von der Kante der Scheibe erreicht, wobei der Druckverlauf wesentlichvon der Gestalt des DruckstoBes abhiingt.Bei den Wasserschwerewellen kann sich eine Beugungswelle nur in einem begrenzten Be-reich auswirken, weil diese je nach der Weite des Wellenspektrums von den ankommenden undreflektierten Wellen uberlagert wird.') Diplom-Ingenieur, Regierungsbaudirektor im Bundesverkehrsministerium, Bonn..../*1.-Klel F=10Dkm4 l..: -C - ·..i, ,·jk4\ . :..r'\FI& 1'i-.t.....1.-'50Die Küste, 21 (1971), 29-33Abb. 2Leuchrturm Kiet imBau - Lufibild.... -. 5. ': .. ....b  a &2--'.f ·'. .=2232 .j.1-7 PkiE.k. ' .'-....,-'.4.fr-*'t i5 6-,aii.3-·EL:....%3...£1 -*-ril:-·.*2':2 j ;7. .;F -3: ; * -£44 migr.** -4-%34 - -- -: r. Air:,.1..· -LK:1-._:..,  :·. i: ' . _.27..r .*- 4 ;4,- 1 ,. 7-3  ...-'.t#thrb: MIEJEZkE.j·-fii-it jy' i '. -:t k.t,-'--:.--t.:·.-: * -2WH-*.*.*-- ..44.,1.-': . - . ...3..be,7 2 -:--, - 1..*..- c·-.2.' i,: ·*99  ,.--:.r:3...:. 40* ;4:-*:. /.- le.Mt.V,Lia $**gwhw.:...---*, fprI ··'U- i. ..3 ':> -Im Jallre 1964 hat WIEGEL uber Beobachtungen der Machreflexion und liber ModellstudienVon PERROUD, NIELSEN, SIGuRDSSON und WEGEL berichtet, die an der University of Californiain Berkeley ausgefiihrt warden sind. Ahnliche Beobaclitungen beim Bau eines Hafens an derOstseekuste gaben Veranlassung, die Erscheinungen der Machre exion unter Naturbedingungenniiher zu untersuchen und die hieraus entstehenden Bauwerksbelastungen nachzuweisen. Hieruberist beim XXII. Internationalen SchiffahrtskongreE berichtet worden. Es standen zwei nach Lageund Gestalt geeignete Baujverke zur Verfugung. Die Gesanitsituation ist aus Bild 1 zu erkennen.Die Bilder 2 und 3 zeigen das Fundament des Leuclitturms Kiel und die Hafenmole in Eckernfdrde, die beide mit den notwendigen Mefieinrichtungen ausgerustet waren. Die Untersuchungenkonzentrierten sich auf die 520 m lange senkrechte Hafenmole, die bei der 15 -in-Tiefenlinie in ir.:-,7..4.t.FL 3071 ...:2:44 J. ..,; 2 *t947* c . 9/ 135.#fd 4: -·Abb. 3 id'* C...1 .. 9'**i,.Hafenanlage Eckern-= 13*4)1.'.. \. · ,:* '- ·,, ..farde - Lufibild * 1*: i.' '.,-6 , ..a' '.130I4t.35* - .*·3'.2,1..*.,.......94,4:.T .3...,:.·:.:.'.Im .4. ./ .tdi.' . 6'4.ji,2-.: ... C#*,#ImailgilDie Küste, 21 (1971), 29-3331den Seegrund einbindet und damit fur das Auftreten der Machreflexion besonders ganstige Vor-aussetzungen bot. Durch geeignete Anordnung von MeEpunkten auf ganzer Linge der Wandwar es mtiglich, die Verinderungen des Wellenbildes beim Auftreffen der schrag anlaufendenTiefwasserwellen und beim Fortschreiten entlang der Molenwand zu verfolgen und die dabeiauftretenden Wellenkriiae zu messen. Durch Erfassung der MeBwerte mit selbstschreibendenRegistriergeriten war eine eindeutige zeittiche Zuordnung m6glich. Im Verlauf eines Jalireswurden mit diesen Einrichtungen alle flir die Auswertung wichtigen Me£daten erfaBt.-\Haf \1 Emu1 \I ----\ s nach per eud2,0li' / 7 --/ -ir/--------:l1 . / */ ; /./#** 1--/·\  / 1.. ,T.S 7>  -C-L -- 1 .Z\.,-C. , - =-....1 .. \f----7).0 nach Pe,roudHa ----1-- ----f /eii- 1/ *a  //enk#me  0,5-  -/------ - 42&4* 'Ha'GH''/.--*..-.--0 --10 /0 2D 30 .. 50 60 70 BO 9D.Einfanwinket .1\kf A' Scr:242'Hs1. Hr e-_ HaA#.<20- 20°<'<4% 45-<.<90'9>/ ....Abb. 4. VergraBerung der Wellenhahen an lotreciter Wand in Abhzingigkeirr von der Wellenanlaufrich-tzing; MeBergebnisse an der Osimole - Eckernfarde und Vergleidi mit Modelimessungen von PerroudHa = Wellenhdhe der ankommenden WelleHs = Wellenh6lie der aufgesteitten WelleHr = Wellenhahe der reflektierten Wellea = Einfallwinkel zwischen Wellenfortschristsrichring und Bauwerkswand2 - Reflexionswinkel zwischen Fortschrittsrichtung der reflektierten Welle und Bauwerks-wandIn Abb. 4 sind einige Ergebnisse der Wellenli5henmessungen dargestellt. Dabei sind solcheMessungen ausgewahlt worden, bei denen die Wellenspektren der ankommenden Wellen mag-lichst wenig voneinander abweichen, weil die Aufsteilung der Wellen beim Reflexionsvorgangvon der Weite des Spektrums abhingt. Die Vergr6Berung der Wellenhlihen an der lotrechtenWand wurde in Abhingigkeit von der Wellenanlaufrichtung aufgetragen. Zum Vergleidi mitfruheren Untersuchungen sind die von Perroud im Labor mit Einzelwellen gefundenen Werteals ausgezogene Linie eingetragen. Die uber den Maximalwerten der Eckernfbrder Messungengezeichnete Hullkurve Em, und die durch statistische Auswertung gefundene RegressionskurveDie Küste, 21 (1971), 29-33323 1 l. sin 1201 1 / cos 12ajEmea - -Ta + -4  in 6a I It -6-(cos 6a -3 1 2 )zeigen eine gleichartige Tendenz der Wellenaufsteilung. Allerdings liegt die maximale Wellen-aufsteilung bei einem Wellenantaufwinkel von 10 bis 150 gegenuber 220 bei den mit einer Ein-zelwelle durchgefuhrten Laboruntersuchungen. Infolge der Energieubertragung in der Mach-//1/.\4/u -..1-hi# I.1, //1# P/Rly/U144.L./://..4--I 15.--:J-p----Ir*-*-'=51.--\-- -- V L#Z ..-..-..1--r-34=.-65-='------,1/i/------:\ \...4%4... WeMenkammi200 250ll...EnlfernIng vom MolinankngAbb. 5. Verinderung der Wellenhahen beim Fortsdireiten ari der lorrechten Wand fur verschiedcneW - %\=\Wellenanlaufrichrungen nach Me£ergebnissen an der Ostmolell11 WM1.Y'bR F( -i-%.1-4 IC.=--.,1 .--Abb. 6. Wellendruck an lotrecliter Wand. Vergleidz von Medergebnissen bei schrigem Wellenangriff miterrechneten Werten bei rechtwinkligem WellenangriffW = Wellendruck in m WSWAI = Gemessener Wellendruck bei schrigem WellenangriffWR = Erreconeter Wellendruck bei rechrwinkligem WellenangriffWb - Druckanstieg unter dem WellenbergWt - Druckabnahme unter dem WellentalHIH.2.5200 61 f. '505,0-..0-.P-20-'P-0--'.5 F.0 QS 0 Q.. 'Sm 0 . . 30 4 2 60 m = /0Die Küste, 21 (1971), 29-33bogenwelle wird die Wellenaufsteilung im ungunstigsten Fall die Gr6Ke der Totalreflexionsogar um 20 v. H. iiberschreiten. Es gentigt deshalb nicht, die Normalkomponente der Wellen-krifie beim Refiexionsvorgang anzusetzen, vielmehr muE mir einem Lastbild gereclinet werden,welches bei Anlaufwinkeln zwischen 0 und 600 der Aufsteitung3 sin* 601+-a+n 12-a*entspricht.Ein Maximum der Wellenaufsteilung tritt in einer Entfernung von etwa 100 m bis 150 mvon der Bauwerkskante und ein weiteres Maximum in etwa doppelter Entfernung auf, wie inAbb. 5 gezeigr wird. Hier wird der EinfluBbereich der von der Bauwerksecke ausgehenden Beu-gungswelle deutlich, die bei steileren Einfallwinkeln durch Kreuzseebildung abgebaut wird.Die bei den jeweiligen Seegangssituationen vorhandene Druckverteilung an der Wandwzirde durch Wellendruckmessungen festgesteHt. Die Verh ltniswerte einiger Wellendruck-auswertungen zu dem rechnerischen Gesanitdruck bei rechtwinklig reflektierter Welle iii Abb. 6bestdrigen die Obereinstimmung zwischen dem Wellenbild der Machreflexion und den hieraus zuerwartenden Druckwerten.Wichtig ist auch die Festsrellung, daB die Aufsteilung im Machbogen von der Oberflachen-gestalt und Rauhigkeit des Bauwerks verhiltnismdBig wenig beeinflult wird. Dagegen li ngt dieAufsteilung nicht allein wesentlich vom Anlaufwinkel, sondern auch van der Dichte und Ver-reilung des Wellenspektrums ab.Im iibrigen werden die Beugungserscheinungen und damit die Gru£e der Aufsreitung vonder Gestalt des Bauwerksendes beeinfluBt, welches der Wellenfront zugekehrt ist.Die Bauwerksform am entgegengeserzten Ende ist von Bedeutung, wenn die weiter fort-schreitende Welle in der verinderte Form fur andere Anlagen an der Kiiste maligebend ist.33Die Küste, 21 (1971), 29-33

Studium von Wellenformen und Wellenkräften bei unterschiedlichen Wellenanlaufrichtungen

http://henry.baw.de/bitstream/20.500.11970/100997/1/k021105.pdf

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