HSB Bionik

Challenge Based Learning

BankGuard - Schutzsystem für Ufer von Binnengewässern

Marine Bionik & Nachhaltigkeit - 4. Semester 2021

Binnenschiffe verursachen Wellenschlag, der Ufer beschädigt und die Ansiedlung von Pflanzen und Tieren erschwert. Studierende entwickelten daher bionische Strukturen zur Wellendämpfung, inspiriert von Kiemenbögen, Seegras und Mangroven. Tests zeigten, dass bewegliche Platten die Strömung bremsen und die Wellendauer um fast ein Drittel reduzieren können.

Links Flusswasser, schwimmende Personen, rechts Uferböschung mit Wiese und Bäumen.

Binnenschiffe und Boote verursachen bei ihrer Fahrt durch Flüsse Wellenschlag und Sog, die dazu führen das Böschungen und Uferschutzeinrichtungen unterspült werden. Dies wirkt sich nachteilig auf die Ansiedlung von Pflanzen und Tieren aus und führt zu hohen Instandhaltungskosten. Auf der anderen Seite bietet die Binnenschifffahrt Potential von nachhaltigerem Warentransport im Innland. 

 

Vor dem Hintergrund dieser Problematik entwickelten die Studierenden bionische Konzepte für eine Struktur zur Wellendämpfung. Zum einen abstrahierten sie das Prinzip der Kiemenbögen des Löffelstörs (Polyodon spathula), der mit diesen Nahrungspartikel aus dem Wasser filtert. Die strömungsorientiere Anbringung der Elemente an den Hülsen erfolgte nach Vorbild des gemeinen Seegrases (Zostera marina) und die Anordnung der Strukturen nach Vorbild der roten Mangrove (Rhizophora mangle). Die unterschiedlichen Entwurfsstufen wurden in ihrer Funktionsweise in einem einfachen Wasserkanal und das Strömungsverhalten der geprüften Modelle mit Hilfe von Partikle Image Velocimetry getestet. Die Studierenden konnten nachweisen, das bewegliche Platten die Strömungsgeschwindigkeit bremsen. Die Wellenschlagdauer konnte um knapp ein Drittel reduziert werden. 

Demonstrator zu dem studentischen Projekt "BankGuard": Links die Uferbefestigung nach bionischen Vorbild, rechts die herkömmliche Bauweise. Das schwarze Objekt in der Mitte stellt ein Binnenschiff dar.

Abb.: 3D gedruckter Demonstrator des Projekts. Links: Orange neuartige Schutzstrukturen für den Uferschutz. Rechts: Vergleich zum herkömmlichen Uferschutz.

Quelle: Meier J., Pätz P., Preuß J., Schnohr J., Witkabel, A. (2021): BankGuard – Das Schutzsystem für die Ufer von Binnengewässern. Projektbericht Internationaler Studiengang Bionik, Hochschule Bremen, unpubliziert.

WordPress Appliance - Powered by TurnKey Linux