NO20120492A1

NO20120492A1 - Breakwaters

Info

Publication number: NO20120492A1
Application number: NO20120492A
Authority: NO
Inventors: Oeystein Olav Groenolen; Trond Leithe
Original assignee: Roto Invest As
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-28
Also published as: WO2013162375A1

Abstract

En bølgebryter (100) for en merd (200) har flere konkave flater (150) anbrakt rundt omkretsen. De konkave flatene (150) er atskilt av mellomflater (151), og hver konkav flate (150) ligger i sin helhet radialt nærmere rotasjonsaksen enn hver mellomflate (151). Når bølgebryteren utsettes for bølgeslag fra korte, steile bølger, ledes vann og energi opp og radialt ut fra merden av de konkave flatene (150). Lange bølger vil i stor grad løfte bølgebryteren (100) og merden (200), og i mindre grad håndteres av bølgebryteren. Bølgebryteren gjør det mulig å plassere merden (200) i områder med større signifikant bølgehøyde enn det som har vært mulig tidligere.A wave switch (100) for a cage (200) has several concave surfaces (150) disposed around the circumference. The concave surfaces (150) are separated by intermediate surfaces (151), and each concave surface (150) as a whole is radially closer to the axis of rotation than each intermediate surface (151). When the wave switch is exposed to waves from short, steep waves, water and energy are led up and radially from the cage of the concave surfaces (150). Long waves will largely lift the wave switch (100) and the cage (200), and to a lesser extent be handled by the wave switch. The wave switch makes it possible to place the cage (200) in areas with a significantly higher wave height than previously possible.

Description

BAKGRUNN BACKGROUND

Teknisk felt Technical field

[0001] Denne oppfinnelsen gjelder en bølgebryter for en merd. [0001] This invention relates to a breakwater for a cage.

Kjent og beslektet teknikk Known and related art

[0002] Fiskeoppdrett kan foregå i en såkalt åpen merd, hvor en not er opphengt i en flytekrage. Noten skal hindre oppdrettsfisk fra å rømme, og friskt, oksygenrikt vann tilføres gjennom noten. En ulempe med slike åpne merder er at smitte, for eksempel parasitter eller virus, passerer uhindret gjennom noten. Dette har medført økt bruk av antibiotika, som i stor grad slippes ut gjennom noten og øker risikoen for at parasitter og mikroorganismer blir resistente mot antibiotika. Disse kan igjen smitte vill fisk, som kan spre smitten til andre bestander av oppdrettsfisk Et annet problem med åpne merder er forurensing fra organisk avfall som slipper ut gjennom noten. Dette avfallet kan inneholde uspist for som kan tiltrekke seg vill eller rømt smittet fisk og dermed øke risikoen for smitte. Uønsket algeoppblomstring og oksygenmangel er andre problemer som skyldes at organisk avfall slippes ut av en åpen merd. [0002] Fish farming can take place in a so-called open cage, where a net is suspended in a floating collar. The seine is to prevent farmed fish from escaping, and fresh, oxygen-rich water is supplied through the seine. A disadvantage of such open cages is that infection, for example parasites or viruses, pass unhindered through the groove. This has led to increased use of antibiotics, which are largely released through the groove and increases the risk of parasites and microorganisms becoming resistant to antibiotics. These can in turn infect wild fish, which can spread the infection to other populations of farmed fish. Another problem with open cages is contamination from organic waste that escapes through the net. This waste may contain uneaten feed which can attract wild or escaped infected fish and thus increase the risk of infection. Unwanted algae blooms and lack of oxygen are other problems caused by organic waste being released from an open cage.

[0003] Noen av disse problemene kan løses med en lukket merd, som kan ha en tett presenning eller en struktur med stive vegger opphengt i flytekragen. En lukket merd kan ha et innløp som tilfører vann fra dyp hvor smitte ikke er et problem, og et avløp som gjør det mulig å samle opp avfallet fra merden og sende det til viderebehandling. Imidlertid kan selv relativt små bølger skylle over en flytekrage og bringe med seg smitte. Smittefaren kan altså øke med konsentrasjonen av smitte i vannet rundt merden. [0003] Some of these problems can be solved with a closed cage, which can have a dense tarpaulin or a structure with rigid walls suspended in the floating collar. A closed cage can have an inlet that supplies water from deep where contamination is not a problem, and a drain that makes it possible to collect the waste from the cage and send it for further processing. However, even relatively small waves can wash over a flotation collar and bring infection with it. The risk of infection can therefore increase with the concentration of infection in the water around the cage.

[0004] Problemene med smitte kan reduseres ved å lukke merdene og øke avstanden mellom merder med samme art. En lukket merd vil ikke slippe ut store mengder uspist for som tiltrekker seg smittet fisk, og mengden av smittet fisk rundt merden begrenses i det vesentlige til fisk som tilfeldigvis vandrer forbi. Konsentrasjonen av smittet fisk vil ventelig reduseres med avstanden mellom merdene. Tilsvarende vil konsentrasjonen av parasitter og virus som fraktes i vannet avta når avstanden mellom merdene øker. [0004] The problems with infection can be reduced by closing the cages and increasing the distance between cages of the same species. A closed cage will not release large quantities of uneaten food that attract infected fish, and the amount of infected fish around the cage is essentially limited to fish that happen to wander past. The concentration of infected fish will be expected to decrease with the distance between the cages. Correspondingly, the concentration of parasites and viruses carried in the water will decrease when the distance between the cages increases.

[0005] Behovet for å redusere smittefare og mangel på områder der bølgehøyden er så liten at vann ikke eller i svært liten grad strømmer over flytekragen fører i sin tur til et behov for å kunne plassere en merd eller et oppdrettsanlegg i et område med større bølger. Større bølger medfører nye problemer, f eks at mer vann strømmer over flytekragen og at økte krefter på flytekragen kan føre til at en not eller presenning revner slik at fisken i merden rømmer. [0005] The need to reduce the risk of infection and the lack of areas where the wave height is so small that water does not or to a very small extent flows over the floating collar leads in turn to a need to be able to place a cage or a breeding facility in an area with larger waves . Larger waves cause new problems, for example that more water flows over the float collar and that increased forces on the float collar can cause a groove or tarpaulin to tear so that the fish in the cage escape.

[0006] De havbølgene som er interessante i denne beskrivelsen skyldes hovedsakelig vind som blåser over havflaten. Når sjøen ellers er rolig kan man se havdønninger som et bølgetog av harmonisk bølger med tydelige, parallelle topper og bunner. Bølgenes periode, bølgelengde og amplitude er lett gjenkjennelig. Lokal vind kan generere mindre bølger som beveger seg i ulike retninger. Noen steder adderes bølgetoppene i det de passerer hverandre, andre steder sammenfaller bølgebunner og danner en lokal bunn før bølgene glir fra hverandre. Denne interferensen mellom mange bølgekomponenter i ulik retninger resulterer i en urolig havflate med topper som har steile vegger på alle kanter og tilsvarende trauformede bunner i stedet for lange, sammenhengende bølgekammer som i eksempelet med havdønninger på en ellers rolig havflate. Den urolige havflaten mangler med andre ord det tydelige bølgemønsteret til en harmonisk bølge, og har i stedet topper og bunner som oppstår og forsvinner tilsynelatende tilfeldig. Det er særlig en slik urolig havflate som er interessant for den foreliggende oppfinnelsen. Med "bølger" menes i det følgende toppene og bunnene som skyldes interferens, selv om disse ikke har et tydelig bølgemønster. Vi skiller med andre ord her mellom harmoniske bølgekomponenter og "bølger" som skyldes interferens mellom harmoniske bølgekomponenter. [0006] The ocean waves that are of interest in this description are mainly due to wind blowing over the sea surface. When the sea is otherwise calm, you can see ocean swells as a wave train of harmonic waves with clear, parallel peaks and troughs. The period, wavelength and amplitude of the waves are easily recognisable. Local wind can generate smaller waves that move in different directions. In some places the crests of the waves add up as they pass each other, in other places the crests of the waves coincide and form a local bottom before the waves slide apart. This interference between many wave components in different directions results in a turbulent sea surface with peaks that have steep walls on all sides and corresponding trough-shaped bottoms instead of long, continuous wave chambers as in the example of ocean swells on an otherwise calm sea surface. In other words, the turbulent sea surface lacks the clear wave pattern of a harmonic wave, and instead has peaks and troughs that appear and disappear seemingly at random. It is particularly such a troubled sea surface that is interesting for the present invention. In the following, "waves" mean the peaks and troughs caused by interference, even if these do not have a clear wave pattern. In other words, we distinguish here between harmonic wave components and "waves" that result from interference between harmonic wave components.

[0007] For enkelhets skyld beskrives i det følgende én horisontal romdimensjon som kan representere en hvilken som helst horisontal retning radialt inn mot eller ut fra en rotasjonssymmetrisk merd. Havflaten kan da betraktes som en sum av harmoniske bølger: [0007] For the sake of simplicity, one horizontal spatial dimension is described in the following which can represent any horizontal direction radially towards or outward from a rotationally symmetrical cage. The sea surface can then be considered as a sum of harmonic waves:

hvor where

rj( x, t) er havoverflatens utsving fra en likevektsstilling i vertikal retning (z), rj( x, t) is the fluctuation of the sea surface from an equilibrium position in the vertical direction (z),

x er en horisontal romdimensjon, x is a horizontal space dimension,

/er tid, /is time,

a, er bølgekomponent i's maksimale utsving fra likevektsposisjonen, a, is wave component i's maximum fluctuation from the equilibrium position,

cosQ er kosinusfunksjonen, cosQ is the cosine function,

kter bølgekomponent i's bølgetall kt= 2n/ kt, der kter bølgekomponentens bølgelengde, kter wave component i's wave number kt= 2n/ kt, where kter is the wavelength of the wave component,

( Oi er bølgekomponent i's vinkelfrekvens c<y>, = 2ithu der t, er bølgekomponentens periode, og Bi er en fasekomponent som kan velges tilfeldig for hver bølgekomponent. (Oi is wave component i's angular frequency c<y>, = 2ithu where t is the wave component's period, and Bi is a phase component that can be chosen randomly for each wave component.

[0008] Havflaten kan modelleres statistisk, og det finnes kart og statistikk over såkalt signifikant bølgehøyde H$. Med bølgehøyde H menes i det følgende forskjellen mellom topp og bunn i en bølge, dvs H=2a hvor a er amplituden. Signifikant bølgehøyde Hser midlere bølgehøyde av den høyeste tredelen av bølgene i et område. Enkeltbølger kan være vesentlig høyere enn denne middelverdien, men bølger med bølgehøyde større enn 2, 2Hs, såkalte freakbølger, opptrer relativt sjelden. [0008] The sea surface can be modeled statistically, and there are maps and statistics of so-called significant wave height H$. In the following, wave height H means the difference between top and bottom of a wave, i.e. H=2a where a is the amplitude. Significant wave height Hsees the average wave height of the highest third of the waves in an area. Single waves can be significantly higher than this average value, but waves with a wave height greater than 2.2Hs, so-called freak waves, occur relatively rarely.

[0009] En merd som plasseres på en havflaten vil bli påtrykket en drivkraft Ft( t) fra havbølgene. Kraften som virker på merden i vertikal retning kan uttrykkes: [0009] A cage that is placed on an ocean surface will be subjected to a driving force Ft(t) from the ocean waves. The force acting on the cage in the vertical direction can be expressed as:

hvor where

m er merdens masse, m is the mass of the cage,

yi er et vertikalt utsving fra likevekt og yi is a vertical fluctuation from equilibrium and

V> er den første tidsderiverte av utsvinget, dvs farten i vertikal retning, V> is the first time derivative of the swing, i.e. the speed in the vertical direction,

\ y er den andre tidsderiverte av utsvinget, dvs akselerasjon i vertikal retning, \ y is the second time derivative of the swing, i.e. acceleration in the vertical direction,

Fo er en kraft som søker å bringe merden tilbake til likevekt, f eks oppdrift fra en flytekrage. I noen tilfeller kan Fo tilnærmes med en fjærkraft, Fo = - s<y>r hvor s er en positiv, konstant "fjærstivhet". Fortegnet betyr at når flytekragen skyves ned i vannet, så virker oppdriften i motsatt retning, dvs oppover. Fo is a force that seeks to bring the cage back to equilibrium, e.g. buoyancy from a buoyancy collar. In some cases, Fo can be approximated by a spring force, Fo = - s<y>r where s is a positive, constant "spring stiffness". The sign means that when the flotation collar is pushed into the water, the buoyancy acts in the opposite direction, i.e. upwards.

Fe> er en dempende kraft som avhenger av farten i/>. I noen tilfeller kan Fp tilnærmes med en viskøs demping som er proporsjonal med farten, dvs FD= - c- \ y hvor c er en positiv konstant. Fortegnet betyr at dempekraften virker i motsatt retning av farten gjennom vannet. Fe> is a damping force that depends on the speed i/>. In some cases, Fp can be approximated with a viscous damping that is proportional to the speed, i.e. FD= - c- \ y where c is a positive constant. The sign means that the damping force acts in the opposite direction to the speed through the water.

Fter drivkraften fra havbølgene. Fter the driving force from the ocean waves.

Kreftene varierer med tiden/. The forces vary with time/.

[0010] Hvis vi ser bort fra den påtrykte kraften fra bølgene et øyeblikk, dividerer alle ledd med m og antar atFoer en "fjærkraft" og FDen viskøs demping som beskrevet over og omformer konstantene, får vi bevegelsesligningen for en dempet harmonisk oscillator: [0010] If we disregard the applied force from the waves for a moment, divide all terms by m and assume that For a "spring force" and FThe viscous damping as described above and transform the constants, we get the equation of motion for a damped harmonic oscillator:

hvor where

y/betegner utsving og prikkene over betyr første og andre tidsderivert som over, y/denotes fluctuation and the dots above mean first and second time derivatives as above,

Cer dempingsforholdet, og Cer the damping ratio, and

a>oer den udempede vinkelfrekvensen til oscillatoren. a>o is the undamped angular frequency of the oscillator.

[0011] Ligning (3) har kjente analytiske løsninger som i noen tilfeller kan være en tilstrekkelig god tilnærming, f eks hvis utsving og fart er små. Viktige resultater av ligning (3) er at systemet bringes raskest mulig til likevekt når C= 1, såkalt kritisk demping, og at det oppstår resonans ved vinkelfrekvensen a>o-Tilsvarende gjelder en svingende rotasjonsbevegelse som oppstår når én side av flytekragen skyves ned og slippes. Resonans er uønsket i begge tilfeller, fordi en bølge som treffer en udempet bølgebryter kan øke amplituden på vertikale svingninger inntil bølgebryteren og/eller merden skades, eller inntil bølgebryteren vippes forbi en stilling der vann strømmer inn i merden eller fisk svømmer ut. [0011] Equation (3) has known analytical solutions which in some cases can be a sufficiently good approximation, for example if fluctuations and speed are small. Important results of equation (3) are that the system is brought to equilibrium as quickly as possible when C= 1, so-called critical damping, and that resonance occurs at the angular frequency a>o-The same applies to an oscillating rotational movement that occurs when one side of the floating collar is pushed down and is released. Resonance is undesirable in both cases, because a wave hitting an undamped breakwater can increase the amplitude of vertical oscillations until the breakwater and/or the cage is damaged, or until the breakwater is tipped past a position where water flows into the cage or fish swim out.

[0012] Bevegelsesligningen (2) kan for eksempel løses numerisk, og det kan om nødvendig tas hensyn til at oppdriften Fo ikke er proporsjonal med utsvinget og at den dempende kraften FDkan være langt fra en lineær funksjon av farten, f eks hvis en uformelig presenning skal trekkes raskt gjennom vannet når merden utsettes for et kraftig bølgeslag. Det er alternativt mulig å måle de udempede harmoniske vinkelfrekvensene coo for vertikal translasjon og rotasjon for et gitt system av merd og bølgebryter, f eks ved modellforsøk, og tilpasse oppdrift og merdens overflate slik at dempingsforholdet Cblir tilnærmet 1 (kritisk demping). [0012] The motion equation (2) can, for example, be solved numerically, and if necessary it can be taken into account that the buoyancy Fo is not proportional to the deflection and that the damping force FD can be far from a linear function of the speed, for example if an irregular tarpaulin must be pulled quickly through the water when the cage is exposed to a strong wave impact. Alternatively, it is possible to measure the undamped harmonic angular frequencies coo for vertical translation and rotation for a given system of cage and breakwater, e.g. in model tests, and adapt buoyancy and the surface of the cage so that the damping ratio Cbecomes close to 1 (critical damping).

[0013] For å modellere effekten av havbølgene kan Airys ligninger benyttes. Disse beskriver (harmoniske) havbølger generelt og med tilnærminger for dypt vann (dybde > 0, 5Å) og grunt vann (dybde < 0,05.A). Noen resultater for dypt vann: [0013] To model the effect of the ocean waves, Airy's equations can be used. These describe (harmonic) ocean waves in general and with approximations for deep water (depth > 0.5Å) and shallow water (depth < 0.05.A). Some results for deep water:

Fasefart: Phase speed:

Gruppefart: Group speed:

Dispersj onsrelasj on: Dispersion relation:

Trykkoscillasjon: Pressure Oscillation:

Energitetthet: Energy density:

hvor: where:

g er tyngdens akselerasjon (9,81m/s 2) g is the acceleration of gravity (9.81m/s 2)

Q er en observert vinkelfrekvens, Q is an observed angular frequency,

E er energitettheten per horisontal flateenhet (J/m ) E is the energy density per horizontal surface unit (J/m )

p er tettheten til havvannet (kg/m ), og p is the density of the sea water (kg/m ), and

k, a, x, a og t er som ovenfor. k, a, x, a and t are as above.

[0014] Flere resultater finnes i en rekke lærebøker, og beskrives ikke nærmere her. [0014] More results can be found in a number of textbooks, and are not described in more detail here.

[0015] Fra ligningene (4) og (5) følger at fasefart og gruppefart øker når bølgelengden øker, slik at ulike bølgekomponenter har ulik fart. Det er også kjent at bølgekomponenter transporterer energi horisontalt, og at energitransporten skjer med gruppefarten. Her noteres at den horisontale energien i vesentlig grad fraktes med lange bølger. [0015] It follows from equations (4) and (5) that phase velocity and group velocity increase as the wavelength increases, so that different wave components have different velocities. It is also known that wave components transport energy horizontally, and that the energy transport occurs with the group speed. Here it is noted that the horizontal energy is to a significant extent transported with long waves.

[0016] Ligning (6) gir et tilnærmet forhold mellom bølgelengder og bølgenes observerte perioder på dypt vann. [0016] Equation (6) gives an approximate relationship between wavelengths and the observed periods of the waves in deep water.

[0017] Av ligning (7) følger at trykkoscillasj onene øker med amplituden a og eksponentielt med bølgetallet Korte bølger med stor amplitude gir med andre ord større trykk-svingninger, og dermed større kraftvariasjoner (bølgeslag), enn lengre bølger med små amplituder. Dette gjelder også når de harmoniske bølgene overlagres og danner topper og trau som beskrevet ovenfor. Merden vil med andre ord duve opp og ned på lange, slake bølger, mens korte, krappe bølger kan gi betydelige slag rettet oppover. [0017] It follows from equation (7) that the pressure oscillations increase with the amplitude a and exponentially with the wave number. In other words, short waves with a large amplitude produce larger pressure fluctuations, and thus larger power variations (wave impact), than longer waves with small amplitudes. This also applies when the harmonic waves are superimposed and form peaks and troughs as described above. In other words, the cage will bob up and down on long, gentle waves, while short, choppy waves can produce significant blows directed upwards.

[0018] Ligning (8) angir midlere energitetthet, her målt i J/m<2>, for en havflate med midlere amplitude a, som i sin tur kan anslås fra signifikant bølgehøyde Hs. Energien som overføres fra én enkelt bølge avviker fra denne middelverdien, og er proporsjonal med a<2>. En dobling av amplituden gir altså en firedobling av energien som påtrykkes merden i vertikal retning. [0018] Equation (8) indicates mean energy density, here measured in J/m<2>, for a sea surface with mean amplitude a, which in turn can be estimated from significant wave height Hs. The energy transmitted from a single wave deviates from this mean value, and is proportional to a<2>. A doubling of the amplitude thus results in a quadrupling of the energy applied to the cage in the vertical direction.

[0019] NO 3399196 Bl beskriver en lukket halvkuleformet merd med stive vegger. I én utførelsesform kan merden lukkes, fylles med vann og senkes til en dybde hvor havbølgenes påvirkning er sterkt redusert. Effekten av havbølgene avtar eksponentielt med dybden. [0019] NO 3399196 B1 describes a closed hemispherical cage with rigid walls. In one embodiment, the cage can be closed, filled with water and lowered to a depth where the impact of ocean waves is greatly reduced. The effect of ocean waves decreases exponentially with depth.

[0020] Problemet som søkes løst med den foreliggende oppfinnelsen er å frembringe en bølgebryter som gjør det mulig å plassere en merd i et område med større og steilere bølger enn i områdene som brukes i dag. Det er videre et formål å kunne bruke bølgebryteren både på åpne og lukkede merder, og å frembringe en bølgebryter som kan lages til en lavere pris enn en nedsenkbar merd. [0020] The problem sought to be solved with the present invention is to produce a breakwater that makes it possible to place a cage in an area with larger and steeper waves than in the areas used today. It is also an aim to be able to use the breakwater both on open and closed cages, and to produce a breakwater that can be made at a lower price than a submersible cage.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

Dette løses ifølge oppfinnelsen med en bølgebryter for en merd, hvor bølgebryteren har en rotasjonssymmetrisk indre vegg med en øvre kant og en nedre kant og den indre veggen har større diametre enn merdens ytre vegg. Bølgebryteren har videre en toppflate som strekker seg radialt utover fra den indre veggens øvre kant til et rotasjonssymmetrisk ytre toppområde og en ytre flate som strekker seg aksialt og radialt fra toppområdet til den indre veggens nedre kant. Bølgebryteren er kjennetegnet ved at den ytre flaten har flere konkave flater anbrakt rundt omkretsen av bølgebryteren, hvor de konkave flatene er atskilt av mellomflater og hver konkav flate i sin helhet ligger radialt nærmere rotasjonsaksen enn hver mellomflate. This is solved according to the invention with a breakwater for a cage, where the breakwater has a rotationally symmetrical inner wall with an upper edge and a lower edge and the inner wall has larger diameters than the outer wall of the cage. The breakwater further has a top surface which extends radially outwards from the upper edge of the inner wall to a rotationally symmetrical outer top area and an outer surface which extends axially and radially from the top area to the lower edge of the inner wall. The breakwater is characterized by the fact that the outer surface has several concave surfaces placed around the perimeter of the breakwater, where the concave surfaces are separated by intermediate surfaces and each concave surface as a whole is radially closer to the axis of rotation than each intermediate surface.

[0021] I en foretrukket utførelsesform krummer de konkave flatene seg glatt fra den nedre kanten av bølgebryterens indre vegg til toppområdet radialt ytterst på bølgebryteren, slik at bølger som treffer de konkave flatene blir avledet oppover og radialt utover. De konkave flatene leder derfor vann, krefter og energi fra bølgene opp og radialt ut fra bølgebryteren. [0021] In a preferred embodiment, the concave surfaces curve smoothly from the lower edge of the breakwater's inner wall to the top area radially at the outermost part of the breakwater, so that waves hitting the concave surfaces are deflected upwards and radially outwards. The concave surfaces therefore direct water, forces and energy from the waves up and radially out from the breakwater.

[0022] Bølgebryterens ytre flate motvirker også uønsket rotasjon i vertikalplanet. [0022] The breakwater's outer surface also counteracts unwanted rotation in the vertical plane.

[0023] Ytterligere trekk og fordeler fremgår av de uselvstendige patentkravene. [0023] Further features and advantages appear from the independent patent claims.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0024] Oppfinnelsen beskrives nærmere i den etterfølgende detaljerte beskrivelsen med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor: [0024] The invention is described in more detail in the following detailed description with reference to the attached drawings, where:

Fig. 1 viser en første utførelsesform av en bølgebryter anbrakt omkring en merd. Fig. 1 shows a first embodiment of a breakwater placed around a cage.

Fig. 2 viser en bølgebryter sett ovenfra, Fig. 2 shows a breakwater seen from above,

Fig. 3 er et vertikalt snitt gjennom en første utførelsesform, Fig. 3 is a vertical section through a first embodiment,

Fig. 4 illustrerer avleding av krefter og energi, Fig. 4 illustrates the dissipation of forces and energy,

Fig. 5 illustrerer krefter som virker vinkelrett på bølgebryterens plan, Fig. 5 illustrates forces that act perpendicular to the plane of the breakwater,

Fig. 6 er et vertikalt snitt gjennom en alternativ utførelsesform, Fig. 6 is a vertical section through an alternative embodiment,

Fig. 7 viser den alternative utførelsesformen på figur 6 sett ovenfra, og Fig. 7 shows the alternative embodiment of Fig. 6 seen from above, and

Fig. 8 illustrerer vertikale og roterende svingninger av en bølgebryter med merd. Fig. 8 illustrates vertical and rotational oscillations of a cage breakwater.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

[0025] Figur 1 viser en foretrukket utførelsesform av en bølgebryter 100. Bølgebryteren er rotasjonssymmetrisk om den sentrale z-aksen som vises i figur 1.1 denne beskrivelsen og i patentkravene skal "opp" forstås som retningen indikert med pilen på z-aksen "Ned" er motsatt vei. Med "aksialt" og "radialt" menes retninger henholdsvis parallelt med og vinkelrett ut fra eller inn mot bølgebryterens rotasjonsakse [0025] Figure 1 shows a preferred embodiment of a breakwater 100. The breakwater is rotationally symmetrical about the central z-axis shown in figure 1.1 this description and in the patent claims "up" shall be understood as the direction indicated by the arrow on the z-axis "down" is the opposite way. "Axial" and "radial" mean respectively directions parallel to and perpendicular from or towards the breakwater's axis of rotation

[0026] I alle utførelsesformene nedenfor kan bølgebryteren ha positivt oppdrift, dvs at bølgebryterens midlere tetthet er mindre enn tettheten til vannet omkring. Dette kan oppnås på samme måte som i kjente flytekrager, for eksempel ved å lage bølgebryteren hul og fylle hulrommet med luft, skum eller et annet materiale. Det skal imidlertid forstås at bølgebryteren 100 kan kobles til en flytekrage (ikke vist separat) som sammen med bølgebryteren 100 gir positiv oppdrift. Den foreliggende oppfinnelsen omfatter derfor både bølgebrytere med positiv oppdrift og bølgebrytere med negativ oppdrift. [0026] In all the embodiments below, the breakwater can have positive buoyancy, i.e. the mean density of the breakwater is less than the density of the surrounding water. This can be achieved in the same way as in known floating collars, for example by making the breakwater hollow and filling the cavity with air, foam or another material. However, it should be understood that the breakwater 100 can be connected to a float collar (not shown separately) which, together with the breakwater 100, provides positive buoyancy. The present invention therefore includes both breakwaters with positive buoyancy and breakwaters with negative buoyancy.

[0027] Rundt omkretsen av bølgebryteren 100 vises et antall konkave flater 150 som strekker seg nedover og radialt innover fra toppområdet 120 til bunnen av bølgebryteren. Mellom de konkave flatene 150 vises mellomflater 151. På figur 1 er mellomflatene 151 den ytre flaten av ribber som blant annet tar opp krefter. Dette er nærmere beskrevet i forbindelse med figurene 4 og 5 nedenfor. [0027] Around the circumference of the breakwater 100, a number of concave surfaces 150 are shown which extend downward and radially inward from the top area 120 to the bottom of the breakwater. Intermediate surfaces 151 are shown between the concave surfaces 150. In Figure 1, the intermediate surfaces 151 are the outer surface of ribs which, among other things, take up forces. This is described in more detail in connection with figures 4 and 5 below.

[0028] Bølgebryteren 100 kan fremstilles på enhver kjent måte, for eksempel som sektorformede segmenter som siden settes sammen til en ringformet struktur med kjente metoder, f eks bolter og flenser, sveising og/eller liming. I patentkravene skilles det mellom tenkte matematiske plan som skiller de sammensatte segmentene og valgfrie fysiske endeflater som lukker hvert segment. Hensikten med endeflatene er å frembringe vanntette skott mellom segmentene, slik at vann ikke trenger inn i hele bølgebryteren hvis ett segment skades. [0028] The breakwater 100 can be manufactured in any known manner, for example as sector-shaped segments which are then assembled into a ring-shaped structure using known methods, for example bolts and flanges, welding and/or gluing. In the patent claims, a distinction is made between imaginary mathematical planes that separate the composite segments and optional physical end surfaces that close each segment. The purpose of the end surfaces is to create watertight bulkheads between the segments, so that water does not penetrate the entire breakwater if one segment is damaged.

[0029] Hvert segment, enten det er lukket med endeflater eller ikke, kan eksempelvis fremstilles som et hult legeme av for eksempel et fiberforsterket epoksy-harpiks eller rotasjonsstøpt polyetylen (PE). Kroppene kan forsterkes med indre ribber, fylles med skum eller luft osv. Disse og flere varianter er velkjente for en fagmann. Fremstilling av bølge-bryteren beskrives derfor ikke nærmere her. [0029] Each segment, whether it is closed with end surfaces or not, can for example be produced as a hollow body of, for example, a fiber-reinforced epoxy resin or rotationally molded polyethylene (PE). The bodies can be reinforced with internal ribs, filled with foam or air, etc. These and more variants are well known to a person skilled in the art. Production of the wave breaker is therefore not described in more detail here.

[0030] Det er også en fordel om oppdrift og utforming av bølgebryteren velges og/eller konstrueres slik at bølgebryteren med merd er kritisk dempet mot rotasjon i et vertikalplan som beskrevet i forbindelse med figur 8. [0030] It is also an advantage if the buoyancy and design of the breakwater is selected and/or constructed so that the breakwater with cage is critically damped against rotation in a vertical plane as described in connection with Figure 8.

[0031] Bølgebryteren 100 har en toppflate 130 som strekker seg radialt utover fra merdens vegg 210 til et ytre toppområde 120. Toppområdet 120 kan fordelaktig utstyres med fendere eller en ytre støtdempende ring slik at båter kan legges inntil uten at bølgebryteren skades. I patentkravene er begrepet "støtdempende elementer" ment å dekke en slik ring, fendere eller tilsvarende innretninger. Videre kan toppflaten 130 med fordel utstyres med en sklisikker gangbane av en type som er vanlig på flytekrager rundt en merd. [0031] The breakwater 100 has a top surface 130 which extends radially outwards from the cage wall 210 to an outer top area 120. The top area 120 can advantageously be equipped with fenders or an outer shock-absorbing ring so that boats can be docked without damaging the breakwater. In the patent claims, the term "shock-absorbing elements" is intended to cover such a ring, fenders or similar devices. Furthermore, the top surface 130 can advantageously be equipped with a non-slip walkway of a type that is common on floating collars around a cage.

[0032] I figur 1 er merden 200 et halvkuleformet stivt skall som i norsk patent NO 3399196 til Maritime oppdrett AS, og de konkave flatene danner en jevn overgang til merdens ytre flate 210. Bølgebryteren 100 kan imidlertid også brukes med andre typer merder. Dette er nærmere beskrevet i forbindelse med figur 8 nedenfor. I figur 1 er videre den halvkuleformede veggen 210 forlenget oppover i en tett vegg 220 som kan redusere sjøsprøyt og vind inn i merden 200. [0032] In Figure 1, the cage 200 is a hemispherical rigid shell as in Norwegian patent NO 3399196 to Maritime farming AS, and the concave surfaces form a smooth transition to the outer surface 210 of the cage. However, the breakwater 100 can also be used with other types of cages. This is described in more detail in connection with figure 8 below. In Figure 1, the hemispherical wall 210 is further extended upwards into a dense wall 220 which can reduce sea spray and wind into the cage 200.

[0033] Figur 2 viser en utførelsesform av samme type som på figur 1, men med lenger avstand mellom ribbene 152. Figuren er delvis gjennomskåret for å illustrere at de konkave flatene 150 i denne utførelsesformen strekker seg helt inn til bølgebryterens indre veggl 10 som her omslutter den ytre veggen av merden 200. Den ytre omkretsen er tegnet med tykk strek for å illustrere en støtdempende ring 121 i toppområdet av bølgebryteren. [0033] Figure 2 shows an embodiment of the same type as in Figure 1, but with a longer distance between the ribs 152. The figure is partially cut through to illustrate that the concave surfaces 150 in this embodiment extend all the way to the breakwater's inner wall 10 as here encloses the outer wall of the cage 200. The outer circumference is drawn in thick line to illustrate a shock-absorbing ring 121 in the top region of the breakwater.

[0034] Figur 3 er et vertikalt snitt gjennom bølgebryteren tatt langs linje III- III i figur 2. Bølgebryterens indre vegg 110 er tilpasset merdens ytre vegg 210, slik at de to veggene for eksempel forløper nær eller inntil hverandre i vertikalretningen. Selv om begge veggene har en krum form i vertikalplanet vist i figur 3, så er begge veggene 110, 210 rotasjonssym-metriske om symmetriaksen vist med aksen z på figur 1 i et vertikalt område som er høyt nok til at bølgebryteren 100 kan forbindes med merdens vegg 210. [0034] Figure 3 is a vertical section through the breakwater taken along line III-III in Figure 2. The breakwater's inner wall 110 is adapted to the cage's outer wall 210, so that the two walls, for example, run close to or adjacent to each other in the vertical direction. Although both walls have a curved shape in the vertical plane shown in Figure 3, both walls 110, 210 are rotationally symmetrical about the axis of symmetry shown with the axis z in Figure 1 in a vertical area that is high enough for the breakwater 100 to be connected to the cage's wall 210.

[0035] Den konkave flaten 150 er en krum flate som forløper fra det ytre toppområdet 120 nedover og radialt innover (mot høyre i figur 3) til en nedre kant 140 av bølgebryterens indre vegg 110. Overgangsflater mot toppområdet, og eventuelt i bunnområdet, vises ikke i figur 4, men bør lages i en praktisk utførelse av bølgebryteren. [0035] The concave surface 150 is a curved surface that extends from the outer top area 120 downwards and radially inwards (towards the right in Figure 3) to a lower edge 140 of the breakwater's inner wall 110. Transition surfaces towards the top area, and possibly in the bottom area, are shown not in figure 4, but should be made in a practical version of the breakwater.

[0036] Toppflaten 130 er som i de foregående figurene. Mellomflaten 151 er den ytre flaten av ribbene 152 som vises i figur 2. Det gjennomskårne støtdempende elementet 121 forløper rundt hele bølgebryteren 100 ved toppområdet 120. Hensikten med det støtdempende elementet 121 er å dempe støt fra brønnbåter og andre fartøy som legges inntil merden. Elementet 121 kan for eksempel fylles med luft eller skum eller, som nevnt, erstattes med andre typer fendere. [0036] The top surface 130 is as in the previous figures. The intermediate surface 151 is the outer surface of the ribs 152 shown in figure 2. The cut-through shock-absorbing element 121 extends around the entire breakwater 100 at the top area 120. The purpose of the shock-absorbing element 121 is to dampen impacts from well boats and other vessels that are placed next to the cage. The element 121 can, for example, be filled with air or foam or, as mentioned, replaced with other types of fenders.

[0037] Figur 4 viser en vertikalt rettet kraft Fzsom representerer kraften fra en innkommende bølge. Kraften kan dekomponeres i en kraft F/v som virker normalt på veggen 150, dvs vinkelrett på tangenten 153, og en komponent i x-retningen vist ved pil Fx. Den konkave flaten 150 virker på vannet med en motsatt rettet og like stor kraft. Vannet skyves dermed i radial retning, fra høyre mot venstre på figur 4. Vann avbøyes altså av veggen 150 som vist med pil 300. Kraften i radial retning kan divideres på areal, og gir dermed et trykk rettet radialt utover i den øvre delen av den konkave flaten 150. [0037] Figure 4 shows a vertically directed force Fz which represents the force from an incoming wave. The force can be decomposed into a force F/v which acts normally on the wall 150, i.e. perpendicular to the tangent 153, and a component in the x direction shown by arrow Fx. The concave surface 150 acts on the water with an oppositely directed and equal force. The water is thus pushed in a radial direction, from right to left in figure 4. Water is thus deflected by the wall 150 as shown by arrow 300. The force in the radial direction can be divided by area, and thus produces a pressure directed radially outwards in the upper part of the concave surface 150.

[0038] Kurven z(x) på figur 4 representer den delen av veggen 150 som har den hule siden ned, dvs der z"(x) = d 2 z/dx 2 < 0. Som nevnt bør kurven z(x) skjøtes til en overgangskurve mot toppområdet 120 slik at tangenten z'(x0) sammenfaller med tangenten til overgangskurven. I noen tilfeller kan det være aktuelt å skjøte kurven z(x) mot overflaten til en halvkuleformet merd slik at tangentene til de to kurvene sammenfaller i punktet (xi, zi). Det er videre en fordel at z(x), z'(x) og z"(x) er kontinuerlige funksjoner. Det er også klart at hvis vinkelen a mellom z'(xo) og toppflaten 130 blir liten, så vil den øverste delen av flaten 150 bidra lite til å reflektere krefter radialt utover, men i stedet oppta en stor del av de vertikalt rettede kreftene fra bølgene. For ordens skyld påpekes at det med begrepet "glatt" slik det brukes her, er ment kurver og flater uten vesentlige skarpe knekker, dvs at hovedformen er kontinuerlig og har kontinuerlige deriverte som beskrevet. Med "glatt" menes altså ikke "polert" eller tilsvarende. Tvert om kan det være en fordel å utstyre de matematisk glatte flatene med en ruglete eller ru overflate, eksempelvis som overflaten på en golfball, for å skape turbulens og redusere viskøst drag fra et sjikt nær flatene. [0038] The curve z(x) in Figure 4 represents the part of the wall 150 that has the hollow side down, i.e. where z"(x) = d 2 z/dx 2 < 0. As mentioned, the curve z(x) should be joined to a transition curve towards the top area 120 so that the tangent z'(x0) coincides with the tangent of the transition curve In some cases it may be appropriate to splice the curve z(x) to the surface of a hemispherical cage so that the tangents of the two curves coincide at the point (xi, zi). It is also an advantage that z(x), z'(x) and z"(x) are continuous functions. It is also clear that if the angle a between z'(xo) and the top surface 130 becomes small, then the top part of the surface 150 will contribute little to reflect forces radially outwards, but instead absorb a large part of the vertically directed forces from the waves. For the sake of clarity, it is pointed out that the term "smooth" as used here means curves and surfaces without significant sharp breaks, i.e. that the main shape is continuous and has continuous derivatives as described. By "smooth" is not meant "polished" or similar. On the contrary, it can be an advantage to equip the mathematically smooth surfaces with a rough or rough surface, for example like the surface of a golf ball, in order to create turbulence and reduce viscous drag from a layer close to the surfaces.

[0039] Den innkommende bølgen transporterer som nevnt energi med gruppefarten, og havflaten har en energitetthet tilnærmet som i ligning (8). Den innkommende energien går delvis med til å løfte bølgebryteren og delvis med til bevegelsesenergi i vannet som skyves ut ved overkanten av flaten 150 ved pilen pr på figur 4. Som nevnt i innledningen er mye av energien som kommer inn mot bølgebryteren knyttet til "lange" bølger. Hvordan energien knyttet til lange bølger i stor grad bidrar til å løfte bølgebryteren og i mindre grad trenger å avledes av bølgebryteren er nærmere beskrevet i forbindelse med figur 8 nedenfor. [0039] As mentioned, the incoming wave transports energy with the group speed, and the sea surface has an energy density approximately as in equation (8). The incoming energy partly contributes to lifting the breakwater and partly contributes to kinetic energy in the water which is pushed out at the upper edge of the surface 150 by the arrow pr in Figure 4. As mentioned in the introduction, much of the energy coming in towards the breakwater is related to "long" waves. How the energy associated with long waves largely contributes to lifting the breakwater and to a lesser extent needs to be diverted by the breakwater is described in more detail in connection with figure 8 below.

[0040] Figur 5 viser en vertikal kraft Fzsom virker på flaten 150. Denne kraften er proporsjonal med trykket p og bredden .4 av flaten 150 ( Fz ~ pz A). Trykket p kan anslås, for eksempel ved hjelp av ligning (7), og bredden^ kan tilpasses etter strekkfastheten til materialet som brukes i bølgebryteren, høyden på toppområdet 120 osv på kjent måte. Bredden^ av de konkave flatene 150 er mindre enn bredden av mellomflatene 151 fordi det er en fordel å ha størst mulig flate som avleder energien fra de korte, krappe bølgene. Det overlates til fagmannen å dimensjonere antall mellomvegger eller ribber (152; figur 2) avhengig av materialet som er valgt. [0040] Figure 5 shows a vertical force Fz acting on the surface 150. This force is proportional to the pressure p and the width .4 of the surface 150 (Fz ~ pz A). The pressure p can be estimated, for example by means of equation (7), and the width ^ can be adjusted according to the tensile strength of the material used in the breakwater, the height of the top area 120, etc. in a known manner. The width^ of the concave surfaces 150 is smaller than the width of the intermediate surfaces 151 because it is an advantage to have the largest possible surface which diverts the energy from the short, sharp waves. It is left to the expert to dimension the number of intermediate walls or ribs (152; Figure 2) depending on the material chosen.

[0041] Figurene 6 og 7 viser en alternativ utførelsesform der den konkave flaten 150 er den radialt indre veggen i en kanal med en nedre åpning 153 og en øvre åpning 154. Den øvre åpningen 154 kan være mindre enn den nedre åpningen 153 slik at vann som presses inn i åpningen 153 får gradvis økt trykk oppover i kanalen og dermed større utgangsfart i den øvre åpningen 154. Figur 6 er et snitt ved linjen Vl- VI i figur 7, og delen 160 er kun en del av den skumfylte varianten vist i på figur 7. Denne utførelsesformen kan ha en fender 121 eller tilsvarende og andre trekk beskrevet over, men illustreres her for enkelhets skyld uten slike ekstra trekk. [0041] Figures 6 and 7 show an alternative embodiment where the concave surface 150 is the radially inner wall of a channel with a lower opening 153 and an upper opening 154. The upper opening 154 can be smaller than the lower opening 153 so that water which is pressed into the opening 153 gradually increases pressure upwards in the channel and thus a greater output velocity in the upper opening 154. Figure 6 is a section at the line Vl-VI in Figure 7, and the part 160 is only part of the foam-filled variant shown in in Figure 7. This embodiment may have a fender 121 or equivalent and other features described above, but is illustrated here for simplicity without such additional features.

[0042] Figur 8 viser merden 200 fra figur 1 som beveges opp og ned med en vertikal bevegelse y/( t) og roterer frem og tilbake i et vertikalt xz-plan med en bevegelse <p( t). Rotasjonsbevegelsen ( p( t) er illustrert ved at bølgebryterens rotasjonsakse svinger om den vertikale z-aksen om en akse (ikke vist) vinkelrett på papirplanet, og det forstås at dette tilsvarer at toppflate 130 svinger om horisontalplanet vist ved x-aksen med samme rotasjonsbevegelse q>( t). Linjen 310 representerer havflaten. Det er klart at en liten helning på havflaten 310 liten gir et lite bidrag til rotasjonen q>( t), men at bølgehøyden kan være stor selv om helningen er liten. For eksempel kan en havdønninger ha en bølgehøyde på lm og bølgelengde på flere hundre meter, og tidevannsbølger kan gi høydeforskjeller på 3-4 m og ha enda mindre helning. Slike bølger kan med andre ord bidra mye til den vertikale bevegelsen y/( t) og lite til rotasjonsbevegelsen q>( t). [0042] Figure 8 shows the cage 200 from Figure 1 which is moved up and down with a vertical movement y/( t ) and rotates back and forth in a vertical xz plane with a movement <p( t ). The rotational movement (p(t)) is illustrated by the breakwater's axis of rotation swinging about the vertical z-axis about an axis (not shown) perpendicular to the paper plane, and it is understood that this corresponds to top surface 130 swinging about the horizontal plane shown by the x-axis with the same rotational movement q>( t). The line 310 represents the sea surface. It is clear that a small slope on the sea surface 310 makes a small contribution to the rotation q>( t), but that the wave height can be large even if the slope is small. For example, a ocean swells have a wave height of lm and a wavelength of several hundred meters, and tidal waves can produce height differences of 3-4 m and have an even smaller slope. In other words, such waves can contribute a lot to the vertical movement y/( t) and little to the rotational movement q>(t).

[0043] Helningen av linjen 310 kan uttrykkes som H/( X/ 2), hvor bølgehøyden H er høydeforskjellen mellom en bølgekam og en bølgebunn, og k/ 2 er den horisontale avstanden mellom bølgekannen og bølgebunnen. Det bemerkes for ordens skyld at H/( X/ 2) = 4a/ X, og at steilheten a/ X, hvor a er bølgens amplitude og X er bølgelengden, er mye brukt i litteraturen, for eksempel som parameter i ulike tabeller om bølgeforhold. [0043] The slope of the line 310 can be expressed as H/( X/ 2 ), where the wave height H is the height difference between a wave crest and a wave base, and k/ 2 is the horizontal distance between the wave trough and the wave base. It should be noted for the record that H/( X/ 2) = 4a/ X, and that the steepness a/ X, where a is the wave's amplitude and X is the wavelength, is widely used in the literature, for example as a parameter in various tables on wave conditions .

[0044] Anta nå at bølgelengden reduseres inntil bølgebryteren 100 ligger på en bølgeflate mellom en bølgekam og nærmeste bølgebunn, dvs slik at X/ 2~D. I figur 8 tilsvarer dette at bølgen har en topp i den venstre enden av linjen 310 og nærmeste bunn ved den høyre enden av linjen 310. Hvis H er bølgehøyden, D er bølgebryterens diameter og /? en vinkel mellom linjen 310 og et horisontalplan, ses av figur 8 at: [0044] Now suppose that the wavelength is reduced until the breakwater 100 lies on a wave surface between a wave crest and the nearest wave base, ie so that X/ 2~D. In Figure 8, this corresponds to the wave having a peak at the left end of line 310 and the closest bottom at the right end of line 310. If H is the wave height, D is the breakwater diameter and /? an angle between the line 310 and a horizontal plane, it can be seen from Figure 8 that:

Settes H= 2m og D = 21 va. inn i ligning (9), blir helningsvinkelen 0- 5°. Fra det ovenstående er det klart at bølger med bølgelengde X > 2D og steilhet a/ X < 2/(4-27)~0,02 gir en helningsvinkel /? < 5°. Slike "lange, slake" bølger gir, som nevnt, et lite bidrag til rotasjonsbevegelsen ( p( t), men kan bidra vesentlig til den vertikale bevegelsen y/( t), for eksempel med tidevannsforskj eller på flere meter. For en gitt bølgehøyde, f eks signifikant bølgehøyde Hs, avtar bidraget til rotasjonsbevegelsen q>( t) med økende bølgelengde. Lange, slake bølger gir bevegelser som i stor grad håndteres av et ankersystem og i liten grad av bølgebryteren 100. Set H= 2m and D = 21 va. into equation (9), the inclination angle becomes 0-5°. From the above it is clear that waves with wavelength X > 2D and steepness a/ X < 2/(4-27)~0.02 give an angle of inclination /? < 5°. Such "long, slow" waves make, as mentioned, a small contribution to the rotational movement ( p( t ), but can contribute significantly to the vertical movement y/( t ), for example with a tidal difference or of several metres. For a given wave height , e.g. significant wave height Hs, the contribution to the rotational movement q>( t) decreases with increasing wavelength. Long, slack waves produce movements that are largely handled by an anchor system and to a small extent by the breakwater 100.

[0045] Pil 300 illustrerer at korte, steile bølger blir tvunget radialt utover av flatene 150 som beskrevet i forbindelse med figur 4 ovenfor. De korte og krappe bølgene er for oversiktens skyld ikke vist på figur 8. Fra det ovenstående kan "korte bølger" defineres som bølger med bølgelengde X < 2D, hvor D er bølgebryterens diameter. Som illustrasjon kan man tenke seg en bølge med X=D, hvor bølgebryteren 100 henger mellom to bølgetopper. Denne bølgen vil bidra til den vertikale bevegelsen y/( t), men en merd 200 festet til bølgebryteren 100 vil hindre rask bevegelse oppover, slik at bidraget til den vertikale bevegelsen y/( t) blir lite fra en slik bølge, i hvert fall fra bølgehøyder som er små i forhold til merden. Bølgebryteren 100 avleder vannet radialt utover, slik at ikke alle kreftene fra den vertikale bevegelsen overføres til merden. Tilsvarende gjelder andre bølgelengder mindre enn 2D. [0045] Arrow 300 illustrates that short, steep waves are forced radially outward by the surfaces 150 as described in connection with Figure 4 above. For the sake of clarity, the short and steep waves are not shown in figure 8. From the above, "short waves" can be defined as waves with wavelength X < 2D, where D is the diameter of the breakwater. As an illustration, one can imagine a wave with X=D, where the breakwater 100 hangs between two wave crests. This wave will contribute to the vertical movement y/( t ), but a cage 200 attached to the breakwater 100 will prevent rapid upward movement, so that the contribution to the vertical movement y/( t ) will be small from such a wave, at least from wave heights that are small compared to the cage. The breakwater 100 diverts the water radially outwards, so that not all the forces from the vertical movement are transferred to the cage. Similarly, other wavelengths smaller than 2D apply.

[0046] En havflate med signifikant bølgehøyde Hser som nevnt et interferensmønster sammensatt av mange bølgekomponenter med ulike frekvenser og bølgetall. Dette interferensmønsteret har topper som kan treffe en side av bølgebryteren 100 og bidra til rotasjonsbevegelsen q>( t). I figur 8 er dette illustrert ved at bølgebryteren 100 er løftet fra flaten 310 på venstre side, og tilsvarende presset under flaten 310 på høyre side. Den vertikale kraften eller "bølgeslaget" som kan vippe bølgebryteren ut av likevekt er beskrevet i forbindelse med figur 4, og illustrert skjematisk med pil 300 på venstre side i figur 8. [0046] A sea surface with significant wave height Hser, as mentioned, an interference pattern composed of many wave components with different frequencies and wave numbers. This interference pattern has peaks that can hit one side of the breakwater 100 and contribute to the rotational motion q>( t ). In Figure 8, this is illustrated by the fact that the breakwater 100 is lifted from the surface 310 on the left side, and correspondingly pressed under the surface 310 on the right side. The vertical force or "wave impact" that can tip the breakwater out of equilibrium is described in connection with figure 4, and illustrated schematically with arrow 300 on the left side in figure 8.

[0047] Når bølgebryteren 100 dermed tvinges ned under overflaten 310, som vist til høyre i figur 8, vil de konkave flatene 150 yte en motstand. Hvis vi antar at farten er lav og utsvinget, dvs vinkelen mellom toppflaten 130 og x-aksen, er lite, så gjelder bevegelsesligningen (3) med enkle tilpasninger for rotasjonsbevegelsen ( p( t), og det er relativt enkelt å tilpasse systemet av bølgebryter 100 og merd 200 med kritisk demping mot rotasjon q>( t). Siden systemet av bølgebryter 100 og merd 200 sett ovenfra er rotasjonssymmetrisk som vist i figurene 2 og 7, vil tilnærmingene i xz-planet ovenfor gjelde i alle radiale plan gjennom rotasjonssymmetriaksen. [0047] When the breakwater 100 is thus forced down below the surface 310, as shown on the right in Figure 8, the concave surfaces 150 will provide a resistance. If we assume that the speed is low and fluctuating, i.e. the angle between the top surface 130 and the x-axis is small, then the equation of motion (3) applies with simple adaptations for the rotational movement ( p( t), and it is relatively easy to adapt the system of breakwater 100 and cage 200 with critical damping against rotation q>( t). Since the system of breakwater 100 and cage 200 seen from above is rotationally symmetrical as shown in figures 2 and 7, the approximations in the xz plane above will apply in all radial planes through the rotational symmetry axis.

[0048] Anta nå at utførelsesformen vist i figurene 1 og 8 med diameter D = 27m settes ut i et område med signifikant bølgehøyde Hs= 2m. Steile interferenstopper med Å<D diameteren D vil hovedsakelig bidra til rotasjonen q>( t) ved at de slår vertikalt opp mot bølgebryteren. Bølgehøyder på inntil 4m (a=2m) kan håndteres av en bølgebryter med høyde ca 2m. Interferenstopper med bølgelengde ca 2D vil delvis løfte merden og delvis slå opp under bølgebryteren som beskrevet over. Også i dette tilfellet vil bølgehøyder inntil 4m håndteres av en bølgebryter på ca 2m. Siden freakbølger med kamhøyde over 2, 2Hsgt sjeldne, kan en bølgebryter 100 med høyde tilnærmet lik den signifikante bølgehøyden i et område være en første tilnærming ved dimensjonering av bølgebryteren. I talleksempelet over kan altså en bølgebryter med diameter 27m og høyde ca 2m passe i et område med Hs= 2m. [0048] Now assume that the embodiment shown in figures 1 and 8 with diameter D = 27m is deployed in an area with significant wave height Hs = 2m. Steep interference peaks with Å<D diameter D will mainly contribute to the rotation q>( t) by striking vertically against the breakwater. Wave heights of up to 4m (a=2m) can be handled by a breakwater with a height of about 2m. Interference peaks with a wavelength of approx. 2D will partly lift the cage and partly strike up under the breakwater as described above. In this case too, wave heights of up to 4m will be handled by a breakwater of approx. 2m. Since freak waves with a crest height above 2.2Hsgt are rare, a breakwater 100 with a height approximately equal to the significant wave height in an area can be a first approximation when dimensioning the breakwater. In the numerical example above, a breakwater with a diameter of 27m and a height of approx. 2m can therefore fit in an area with Hs= 2m.

[0049] I figur 8 er bidraget fra de lange og slake bølgene illustrert med linjen 310, som heller /? = 2° fra den horisontale x-aksen. Bidraget fra bølgeslaget (pil 300) på venstre side gir en ytterligere rotasjon, slik at toppflaten 130 i figur 8 heller 5° i forhold til x-aksen. I figur 8 er hele bølgebryteren 100 over vannflaten 310, men det ses relativt enkelt at hvis bølgeslaget på venstre side vipper bølgebryteren 5° eller mer i forhold til flaten 310, så vil toppflaten 130 være under vann på høyre side i figur 8. Som nevnt avledes de vertikale kreftene av flatene 150 (jf pil 300), men det er også viktig å dempe rotasjonsbevegelsen mest mulig effektivt slik at ikke gjentatte små bølgeslag øker utsvinget inntil en kant av merden skyves under vann slik at vann kan strømme inn eller fisk kan rømme. [0049] In Figure 8, the contribution from the long and weak waves is illustrated by the line 310, which rather /? = 2° from the horizontal x-axis. The contribution from the wave impact (arrow 300) on the left side provides a further rotation, so that the top surface 130 in figure 8 inclines 5° in relation to the x-axis. In Figure 8, the entire breakwater 100 is above the water surface 310, but it is relatively easy to see that if the wave impact on the left side tilts the breakwater 5° or more in relation to the surface 310, then the top surface 130 will be under water on the right side in Figure 8. As mentioned the vertical forces are diverted by the surfaces 150 (cf. arrow 300), but it is also important to dampen the rotational movement as effectively as possible so that repeated small wave impacts do not increase the deflection until an edge of the cage is pushed under water so that water can flow in or fish can escape .

[0050] Med resonans i den vertikale bevegelsen y/( t) menes her at bølgebryteren 100 får en amplitude som bringer den helt under vann, for eksempel etter gjentatte regelmessige napp fra en presenning som gir stor motstand når bølgebryteren beveges opp og liten motstand når bølgebryteren beveges nedover i vannet. Også her kan bølgebryterens masse, flate og oppdrift justeres slik at bølgebryteren dempes kritisk som beskrevet i innledningen. Tilsvarende kan merden integreres med flyteelementer og bølgebryter slik at hele systemet bør dempes kritisk. Demping mot vertikal translasjon skal tilsvarende forstås som demping som hindrer at bølgebryteren havner under vann. [0050] By resonance in the vertical movement y/(t) is meant here that the breakwater 100 gets an amplitude that brings it completely under water, for example after repeated regular nips from a tarpaulin which gives great resistance when the breakwater is moved up and little resistance when the breakwater is moved downwards in the water. Here, too, the breakwater's mass, surface and buoyancy can be adjusted so that the breakwater is critically damped as described in the introduction. Correspondingly, the cage can be integrated with floating elements and breakwater so that the entire system should be critically damped. Damping against vertical translation must similarly be understood as damping that prevents the breakwater ending up under water.

[0051] Som ekstra sikring kan den hele veggen 220 hindre at fisk rømmer og/eller at vann strømmer inn hvis bølgebryteren vippes mer enn et visst utslag, for eksempel 5° i forhold til vannflaten 310 eller 7° i forhold til den horisontale x-aksen i talleksempelet over. [0051] As an additional safeguard, the entire wall 220 can prevent fish from escaping and/or water flowing in if the breakwater is tilted more than a certain extent, for example 5° in relation to the water surface 310 or 7° in relation to the horizontal x- the axis in the numerical example above.

[0052] Figurene 1 og 8 viser en halvkuleformet merd 200 med relativt lite viskøst drag. Hvis denne halvkuleformede merden 200 erstattes av en pose (ikke vist) laget av en egnet duk, for eksempel en presenning, så vil det viskøse draget fra merdposen øke. Bølgebryteren 100 kan konstrueres som beskrevet ovenfor, og fortsatt avlede kraft og energi radialt bort fra merden. Systemet av bølgebryter og merdpose vil imidlertid utsettes for større vertikale sjokk (bølgeslag) fra interferensbølgene på en urolig havflate, slik at en merdpose festet til en bølgebryter 100 som beskrevet over vil tåle lavere signifikante bølgehøyder, dvs ha en lavere grense for bølger som skyller over bølgebryteren, enn en halvkuleformet merd 200 med stivt skall festet til den samme bølgebryteren 100. Det er godt kjent på fagfeltet å forsterke en not og/eller presenning med strekkelementer, f eks tau eller vaiere, som opptar krefter slik at ikke all kraft overføres til noten eller presenningen. Det er derfor ikke nødvendigvis vesentlig større risiko for at notposen revner i større bølger. [0052] Figures 1 and 8 show a hemispherical cage 200 with relatively little viscous drag. If this hemispherical cage 200 is replaced by a bag (not shown) made of a suitable fabric, for example a tarpaulin, then the viscous drag from the cage bag will increase. The wave breaker 100 can be constructed as described above, and still divert power and energy radially away from the cage. The system of breakwater and cage bag will, however, be exposed to greater vertical shocks (wave impact) from the interference waves on a rough sea surface, so that a cage bag attached to a breakwater 100 as described above will withstand lower significant wave heights, i.e. have a lower limit for waves that wash over the breakwater, than a hemispherical cage 200 with a rigid shell attached to the same breakwater 100. It is well known in the field to reinforce a groove and/or tarpaulin with tensile elements, e.g. ropes or wires, which absorb forces so that not all the force is transferred to the sheet or tarpaulin. There is therefore not necessarily a significantly greater risk of the net bag rupturing in larger waves.

[0053] Det kan tenkes utførelsesformer hvor en bølgebryter 100 i følge oppfinnelsen plasseres radialt utenfor en tradisjonell flytekrage med not eller presenning og festes i flytekragen med et sjokkabsorberende system av fjærer og støtdempere som tar opp kraftige bølgeslag og raskest mulig demper svingningene i systemet. Et slikt sjokkabsorberende system kan alternativt plasseres rundt en halvkuleformet merd med stivt skall. Det noteres i denne forbindelse at et slikt sjokkabsorberende system kan fordyre systemet av bølgebryter og merd, og at effekten av den økte kostnaden kan være usikker, fordi variasjonene av bølgetall og amplituder kan være store som beskrevet i innledningen. [0053] Embodiments can be imagined where a breakwater 100 according to the invention is placed radially outside a traditional floating collar with a groove or tarpaulin and is attached to the floating collar with a shock-absorbing system of springs and shock absorbers that absorb strong wave impacts and dampen the oscillations in the system as quickly as possible. Such a shock-absorbing system can alternatively be placed around a hemispherical cage with a rigid shell. It is noted in this connection that such a shock-absorbing system can make the system of breakwater and cage more expensive, and that the effect of the increased cost can be uncertain, because the variations in wave numbers and amplitudes can be large as described in the introduction.

Claims

1. Breakwater (100) for a cage (200), where the breakwater has a rotationally symmetrical inner wall (110) having an upper edge and a lower edge (140) and it the inner wall (110) has larger diameters than the cage's outer wall (210), a top surface (130) extending radially outward from the inner wall (110) upper edge to a rotationally symmetric outer peak region (120) and an outer surface extending axially and radially from the top area (120) to the lower edge (140) of the inner wall, characterized in that the outer surface has several concave surfaces (150) placed around the perimeter of the breakwater, where the concave surfaces (150) are separated by intermediate surfaces (151) and each concave surface (150) as a whole is radially closer to the axis of rotation than each intermediate surface (151).

2. Breakwater according to claim 1, where the breakwater (100) comprises several sector-shaped segments separated by mathematical planes which run perpendicular to the top surface 300 through the axis of rotation, and where the bodies are connected to each other to form the breakwater.

3. Breakwater according to claim 2, where each body is further closed with a first and second end surface parallel to the mathematical planes.

4. Breakwater according to one of the preceding claims, where a shock-absorbing element (121) is placed along the outer top area (120).

5. Breakwater according to one of the preceding claims, where the top surface (130) comprises a walkway.

6. Breakwater according to one of the preceding claims, where at least one concave surface (150) forms the radially inner wall of a channel with a lower opening (153) and an upper opening (154).

7. Breakwater according to claim 6, where the lower opening (153) is larger than the upper opening (154).

8. Cage (200) with a breakwater (100) according to one of the preceding claims.

9. Cage according to claim 8, where the buoyancy and surface of the breakwater are adapted to the cage's mass and viscous drag so that the cage (200) with breakwater (100) is critically damped against a rotational movement q>( t) in a vertical plane.

10. Cage according to claim 8 or 9, where the breakwater (100) and the cage (200) are critically damped against a translational movement y/(t) in a vertical plane.