DE3129179C2 - Vorrichtung zum Abschöpfen von auf Wasser schwimmenden Stoffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschöpfen von auf Wasser schwimmenden Stoffen, insbesondere Öl, wobei das abgeschöpfte Stoff-Wassergemisch aufgefangen und nach einer bestimmten Absetzzeit der Stoff abgesaugt wird und das Wasser mit dem auf und/oder unter der Wasseroberfläche befindlichen Stoff auf eine Auflaufschräge geleitet und beim und/oder nach dem Auflaufen auf diese Auflaufschräge aufgefangen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abschöpfen von auf Wasser schwimmenden Stoffen, insbesondere öl, mit einer gegen die Wasseroberfläche geneigten Aufiauffläche, deren vorderes Ende unterhalb und deren hinteres Ende oberhalb der Wasseroberfläche liegt, und mit mindestens einer Auffangöffnung in der Auflauffläche oberhalb der Wasseroberfläche, die mit einem Auffangraum verbunden ist.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE-OS 28 19 281 bekannt. Bei dieser bekannten Abschöpfvorrichtung liegt die Aufiauframpe in einem Rampentunnel, so daß diese als Schiff ausgebildete bekannte Vorrichtung zum Einsatz bei Wellengang wenig geeignet ist, weil sich die Wellen an der Tunneldecke brechen würden, was zu einer Verwirbelung auf der Rampe führen würde, so daß keine Abschöpfung möglich wäre. Weiterhin kann hierbei innerhalb des Tunnels ein Wellenstau entstehen und somit ein Rückstaueffekt, der ein Abschöpfen vollständig verhindern würde. Weiterhin ist es hierbei nachteilig, daß die Rampe oberhalb des Bodens beginnt, so daß sich eine senkrechte, den einlaufenden iVelien zugekehrte Heckwand ergibt. Diese senkrechte Heckwand erzeugt aber eine Stauwelle vor der Rampe, die ein Auflaufen eines eventuell vorhandenen Ölfilms erschwert, ein Effekt, der insbesondere bei ruhigen Gewässern von Bedeutung ist. Aufgrund der vorstehenden konstruktiven Gegebenheiten ist diese bekannte Vorrichtung vor allem bei stärkerem Wellengang nur

j^r> beschränkt funktionstauglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine hohe Abschöpfleistung sowohl bei ruhigem Gewässer als auch bei Wellengang bzw. starker Wasserströmung erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Auflauffläche einen Teil der Oberfläche des Schwimmkörpers bildet und sich unmittelbar von dem Boden des Schwimmkörpers schräg nach oben erstreckt, wobei der entlang der Auflauffläche gemessene Abstand zwischen Wasseroberfläche und Auffangöffnung und/oder der Neigungswinkel der Auflauffläche gegenüber der Horizontalen in Abhängigkeit von der Auflaufgeschwindigkeit des Wassers und/oder der Höhe des Wellengangs gewählt sind.

Aufgrund dieser konstruktiven Ausführungsform gemäß der Erfindung wird verhindert, daß sich unmittelbar vor der Schrägfläche eine Stauwelle aufbauen kann. Dies ist aber Bedingung dafür, daß unter allen Bedingungen ein sicheres Abschöpfen überhaupt möglich ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß beim Auflaufen die auf der Oberfläche befindlichen, abzuschöpfenden Stoffe sich nicht mit dem auflaufenden Wasser vermischen und mit nur einer begrenzten Was-

M) sermenge auf die Fläche aufgeschwemmt werden. Es erfolgt somit beim Auffangen bereits eine erste Trennung und Reduzierung der Wassermenge in bezug auf die aufzunehmenden Stoffe, da nur die obersten Wasscrsehichien zusammen mit den auf der Oberfläche

h^r) schwimmenden Stoffen aufgefangen werden. Durch die erfindungsgcmäl.iu Ausgestaltung wird die sich ausbildende Siauwclle weil vor die Auflauffläche vorverlagert und wcilgehendst reduziert, so daß die abzuschöpfen-

den Stoffe die Welle ungehindert überwinden können. Weiterhin bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, daß durch die unterhalb der Wasseroberfläche beginnende Aufiaufschräge auch Stoffe mit erfaßt wenden, die sich unterhalb der Wasseroberfläche befinden, insbesondere auch bei Wellengang ist die vorliegende Erfindung von Vorteil, weil durch das Auflaufen eine fortlaufende Schwächung der Wellenenergie entsprechend der Steigung erreicht wird. Dabei bietet die Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, durch Veränderung des Auflaufweges und/oder des Auflaufwinkels die optimale Abschöpfung in Abhängigkeit von der jeweiligen Anlaufgeschwindigkeit und/oder der Höhe der Wellen zu erreichen. Insbesondere kann bei starker Strömung und hohen Wellen ein gestaffeltes bzw. stufenförmiges Auffangen der auf der Auflaufschräge angeschwemmten Stoffe erfolgen.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, die sich insbesondere für die Anwendung auf Binnengewässern mit relativ geringem Wellengang eignet, daß die Auffangöffnung sich über die gesamte Breite der Auflauffläche erstreckt.

Bei stärkeren Strömungsgeschwindigkeiten und höherem Wellengang ist es insbesondere vorteilhaft, wenn auf der Auflauffläche mehrere schlitzförmige Auffangöffnungen im Abstand nebeneinander und übereinander angeordnet sind. Hierbei kann die Anordnung derart sein, daß die jeweils oberen Auffangöffnungen oberhalb der Zwischenräume zwischen den unteren Auffangöffnungen angeordnet sind. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung und Ausführung der Auffangöffnungen wird eine vollständige Abschöpfung der gesamten angeschwemmten Stoffe erreicht und ein Rückstau durch evtl. zurückfließende Anteile verhindert.

Indem in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorderste Auffangöffnung eine sich über die gesamte Breite der Auflauffläche erstreckende schlitzförmige Auffangöffnung ausgebildet ist, an der sich dann die vorstehend beschriebene Anordnung der einzelnen Auffangöffnungen anschließen, wird eine Vorrichtung geschaffen, die sowohl bei ruhigem als auch bei bewegtem Wasser optimal eingesetzt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Auffangöffnungen sind in den Unteransprüchen 6 bis 9 beschrieben.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, A-cnn der Schwimmkörper einen flutbaren Doppelboden und/ oder flutbare Wallgänge besitzt. Durch das Fluten des Doppelbodens und der Wallgänge kann jeweils die Wasserlinie des Schwimmkörpers bei einem vorgegebenen Tiefgang verändert werden. Dabei wird durch das Fluten des Doppelbodens und der Wallga.ige der Schwimmkörper abgesenkt und durch ein Lenzen derselben kann der Tiefgang verringert werden. Der Tiefgang hängt dabei von dem gewünschten Abstand der ersten Überlaufkante der Aufnahmeöffnungen von der Wasseroberfläche ab und dieser wird wiederum in Abhängigkeit vom Wellengang, der Strömungsgeschwindigkeit und dem angestrebten Ölstand des abgesetzten Öles im Auffangbehälter gewählt. Beispielsweise bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/Sek. wird der Tiefgang derart eingestellt, daß eine Höhenüberwindung von ca. 70 mm zum Erreichen der ersten Überlaufkante der Auffangöffnungen erforderlich ist.

Mittels der Hut- und lenzbaren Wallgänge und des Doppelbodens ist es ebenso möglich, den Tiefgang in Abhängigkeit von der Aufnahmemengc des Öl-Wassergemischs im Auffangbehälter konstant zu halten, so daß der Doppelboden und die Wallgänge in gleicher Weise entleert bzw. gelenzt werden, wie sich der Auffangbehälter füllt, d. h. die gelenzie Wassermenge entspricht gcwiehtsmäüig der Aufnahmemenge des Auffangbehälters. Mit diesem ist es ebenfalls möglich, durch unterschiedliche Befüllung der sich gegenüberliegenden Tanks eine Veränderung des Auflaufwir:kels zu erzeugen.

ίο Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 11 und 12 enthalten.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig.) eine Seitenansicht im Schnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit alternativ ausgestalteter Auflauffläche.

Fig. 3 eine Seitenansicht im Schniit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 3,

F i g. 5 eine Aufsicht auf mehrere miteinander gelenkig verbundene Vorrichtungen gemäß F i g. 3.

Wie sich aus F i g. 1 ergibt, besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem Schwimmkörper 1, der eine Auflaufschräge bzw. -fläche 2 besitzt, die einen Nei-

jo gungswinkel κ mit der Unterkante bzw. dem Boden 3 des Schwimmkörpers einschließt. Das heißt, daß die Auflauffläche 2 sich bis zur Schwimmkörperunterkante erstreckt, so daß sich im Betrieb des Schwimmkörpers die Auflauffläche 2 mit ihrem vorderen Abschnitt stets

J5 unterhalb einer Wasseroberfläche 4 befindet, wodurch eine Stauwelle möglichst weit der Auflauffläche 2 vorgelagert wird. Die Strömungsrichtung des auflaufenden Wassers ist durch den Pfeil X angegeben. Das Auflaufen des Wassers auf die Auflauffläche 2 kann einerseits durch eine Bewegung des Schwimmkörpers 2 in Richtung des Pfeils Y erreicht werden oder aber, indem der Schwimmkörper I stillsteht und das Auflaufen des Wassers ullcinc durch eine entsprechende Strömung des Wassers in Pfeilrichtung A'erreicht wird. Das Auflaufen

<r> des Wassers kann auch durch beide Effekte gleichzeitig bewirkt werden. In der Auflauffläche 2 ist eine Auffangöffnung 5 ausgebildet. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Auffangöffnung 5, die sich zweckmäßiger Weise über die gesamte Breite der Auflauffläche 2 erstreck;, wobei die Auflauffläche 2 praktisch an der Vorderkante, der Überlaufkante 6 endet. Die Auffangöffnung 5 ist im dargestellten Beispiel unmittelbar mit dem Innenraum eines Auffangbehälters 7 verbunden. Befindet sich nun auf der Wasseroberfläche 4 eine Schicht aus abzuschöpfenden Stoffen, insbesondere eine ölschicht, so wird im Behälter 7 das über die Überlaufkante 6 laufende Öl-Wassergemisch gesammelt. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Pumpenaggregat 8 auf, das zum Absaugen des sich im Behäl-

bo terinnenraum auf dem Wasser abgesetzten Öls bzw. Stoffes dient. Der Behälterinnenraum ist unmittelbar über eine öffnung Ta mit dem Außenwasser verbunden, wodurch eine automatische Wasserstandsanpassung auf den mittleren Wasserstand zwischen Wellenberg und

b5 Wellental im Innenraum erfolgt. Dabei wird das über die Pumpe 8 abgesaugte öl in einen bzw. mehrere Lagertanks 9 gepumpt. Es liegt jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wenn die erfindungsgemäßc Vorrichtung

derartige Lagertanks selbst nicht aufweist, sondern derartige Lagertanks beispielsweise in einem den Schwimmkörper 1 schiebenden Schlepper oder aber bei einer stationär angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung außerhalb des Schwimmkörpers angeordnet sind. Dabei kann dann eine Verbindung zwischen dem Pumpenaggregat 8 und den Lagertanks mittels einer flexiblen Schlauchleitung erfolgen.

Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung flutbare bzw. lenzbare Wallgänge 10 und einen ebenfalls flutbaren bzw. lenzbaren Doppelboden II. Mittels des Doppelbodens 11 und der Wallgänge 10 kann der Tiefgang oder die Neigung des Schwimmkörpers 1 jeweils eingestellt werden.

Das Pumpenaggregat 8 ist in einem Maschinenraum 12 angeordnet. In diesen Maschinenraum kann zusätzlich eine nicht dargestellte Antriebseinheit für den erfindungsgemäßen Schwimmkörper vorgesehen sein zum Antreiben einer oder mehrerer Schiffsschrauben 13. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch ebenfalls, wenn der Schwimmkörper 1 nicht unmittelbar selbst angetrieben ist. Dem Pumpenaggregat 8 ist zweckmäßigerweise eine Zentrifuge 14 nachgeordnet und/oder ein Adsorptions-Koaleszenz-Filter, um eine vollständige Trennung des abgesaugten Öls von einem bestimmten Wasserrestgehalt zu erreichen.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwimmkörpers dargestellt, wobei jedoch gleiche Teile wie in Fig. 1 mit denselben Bezugsziffern versehen sind. Hierbei ist die Auflauffläche 2 mit einer Vielzahl von Auffangöffnungen 16, 17 versehen. Dabei ist die vorderste Auffangöffnung 16 als Schlitz ausgebildet, der sich über die gesamte Breite der Auflauffläche 2 erstreckt. In Auflaufrichtung hinter dieser Auffangöffnung 16 befindet sich eine Mehrzahl von nebeneinander und übereinander angeordneten schlitzförmigen Auffangöffnungen 17. Dabei sind diese Auffangöffnungen 17 derart nebeneinander und übereinander angeordnet, daß die jeweils oberen Auffangcffnungen über den Zwischenräumen zwischen den unteren Auffangoffnungen angeordnet sind. Anstelle der Kombination eines durchgehenden vorderen Schlitzes mit dahinter angeordneten, versetzten Auffangöffnungen 17 können auch ausschließlich derartige Auffangöffnungen 17 über die gesamte Auflauffläche 2 verteilt sein, wobei ein Vorderbereich, der Auflauffläche stets öffnungsfrei ist. Die einzelnen öffnungen 5, 16 oder 17 können in ihrer Größe verstellbar ausgebildet sein.

In Fig.3 ist eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, wobei wiederum gleiche Teile wie in F i g. 1 mit denselben Bezugsziffern versehen sind.

Hierbei sind in der Auflauffläche 2 Auffangtaschen 20 ausgebildet, in denen das mit dem Wasser aufgeschwemmte öl bzw. die mit dem Wasser aufgeschwemmten Stoffe abgeschöpft werden. Die Auffangtaschen 20 sind mittels Absaugrohren 21 mit dem Pumpenaggregat 8 verbunden. Demnach ist hier kein zentraler Auffangbehälter vorhanden, vielmehr eine Vielzahl von Sammelbehältern, die durch die Auffangtaschen 20 gebildet werden. Jede Auffangtasche 20 besitzt wiederum Auffangöffnungen 22, die entsprechend den Auffangöffnungen 16,17 in Fig. 2 ausgebildet sein können. Die Auffangtaschen 20 sind im dargestellten Beispiel treppenartig übereinander und/oder versetzt zueinander in der Auflauffläche 2 angeordnet. Die Auffangtaschen 20 und/oder die Absaugrohre 21 können mittels einer Heizanlage beheizbar sein. Die Heizanlage ist dann an einem Dampfkessel mit einem Abfallölbrenner angeschlossen, was im einzelnen nicht gezeigt ist. Über die Absaugrohre wird das Stoff-Wassergemisch in Tanks 23 gepumpt, wo der Absetzprozeß abläuft. Diese Tanks 23 können mit dem Außenwasser über eine öffnung unmittelbar auch absperrbar verbunden sein.

In den dargestellten Beispielen ist eine konstante Steigung der Auflauffläche 2 dargestellt. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Steigung nicht konstant,

ίο sondern über die Auflauffläche veränderlich auszubilden. So kann beispielsweise zunächst im Anfangsbereich eine stärkere Steigung sein, denn eine verringerte kontinuierliche Steigung, die dann am Ende der Auflauffläche wiederum in eine stärkere Steigung übergeht. Es ist ebenfalls möglich, am Anfang der Auflauffläche zunächst eine geringere Steigung ais im Mitteibereich vorzusehen, um dann im Endbereich wiederum eine gegenüber dem Mittelbereich verstärkte Steigung zu wählen. Dabei sind Steigungen im Bereich von 1 :10 bis 1:4 zweckmäßig.

Wie sich insbesondere aus F i g. 4 ergibt, wobei gleiche Teile wie in F i g. 1 bis 3 mit denselben Bezugsziffern verschen sind, ist der Schwimmkörper 1 als langgestreckter Körper ausgebildet, wobei eine Breitseite von der Auflauffläche 2 gebildet wird und auf seiner anderen Breitseite der Maschinenraum 12 ausgebildet ist. Die Wallgänge 10 sind zumindest beidseitig über die Längsseile des Schwimmkörpers 1 angeordnet. Die Körperenden sind im dargestellten Beispiel als korrespondiercnde kugelgelenkartige bzw. gelenkpfannenartige Kuppelenden 23 ausgebildet, um eine Mehrzahl erfindungsgemäßer Schwimmkörper 1 zu einer ölsperre verbinden zu können, wie dies in Fig.5 dargestellt ist. Wie bereits ausgeführt, ist der Schwimmkörper 1 zur Verbesserung seiner Manövrierfähigkeit mit Antriebsschrauben 13 ausgerüstet und weist außerdem Anker 24 auf, und zwar auf der den Antriebsschrauben gegenüberliegenden Breitseite. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es, eine Mehrzahl erfindungsgemäßer Schwimmkörper untereinander bzw. in Reihe zu einer praktisch unbegrenzt langen ölsperre aneinander zu koppeln, nämlich in Abhängigkeit von der jeweiligen Größe des abzuschöpfenden ölteppichs.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine konstruktiv einfache Bauweise verwirklicht, in der keinerlei Aggregate enthalten sind, die verschleißanfällig sind. Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für den Einsatz auf See geeignet.

Darüber hinaus läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders wirtschaftlich einsetzen. So können verschiedene erfindungsgemäße Vorrichtungen an besonders gefährdeten Küstenstreifen vor Anker liegen und im Katastrophenfall mittels Schlepper an den jeweiligen Unglücksort gebracht werden. Aufgrund der langgestreckten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwimmkörpers kann beispielsweise eine Länge bis zu 100 m verwirklicht werden, so daß es möglich ist, schon mit wenigen Vorrichtungen jede öltankerhavarie bzw. jedes havarierte Bohrloch sicher abzusperren. Die erfin-

bo dungsgemäße Vorrichtung ist einfach zu bedienen und braucht bei ihrem Einsatz praktisch zur Bedienung keine besonders ausgebildeten Kräfte. Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, sie dauernd im Einsatz zu besetzen. Die Ladekapazität der erfindungsgemäßen Vor-

b5 richtung kann derart ausgelegt werden, daß der Wert des abgeschöpften Öls unter Berücksichtigung der heutigen Ölprcisc zumindest die Einsatzkosten während eines Ölunfalls ausmacht und durch diesen Betrag finan-

ziert werden kann. Dies gilt auch für größere Olkatastrophen, wenn auch dabei die l.adeianks zwischendurch geleichert werden müssen. Die erfindungsgemülJe Vorrichtung läßt sich sowohl auf See als auch in Binnengewässern und in Flüssen einsetzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

30

40

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H)

Claims (12)

3ί 29 179 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abschöpfen von auf Wasser schwimmenden Stoffen, insbesondere öl, mit einer gegen die Wasseroberfläche geneigten Auflauffläche, deren vorderes Ende unterhalb und deren hinteres Ende oberhalb der Wasseroberfläche liegt, und mit mindestens einer Auffangöffnung in der Auflaufflache oberhalb der Wasseroberfläche, die mit einem Auffangraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflauffläche (2) einen Teil der Oberfläche des Schwimmkörpers (1) bildet und sich unmittelbar von dem Boden (3) des Schwimmkörpers (1) schräg nach oben erstreckt, wobei der entlang der Auflauffläche (2) gemessene Abstand zwischen Wasseroberfläche (4) und Auffangö.'fnung (5, t.6,17,22) und/oder der Neigungswinkel (<\) der Auflauffläche (2) gegenüber der Horizontalen in Abhängigkeit von der Auflaufgeschwindigkcit des Wassers und/oder der Höhe des Wellengangs gewählt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangöffnung (5) sich über die gesamte Breite der Auflauffläche (2) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere schlitzförmige Auffangöffnungen (17) im Abstand nebeneinander und übereinander in der Auflauffläche (2) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangöffnungen (17) derart übereinander versetzt angeordnet sind, daß die jeweils oberen Auffangöffnungen oberhalb der Zwischenräume zwischen den unteren Auffangöffnungen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als vorderste Auffangöffnung eine sich über die gesamte Breite der Auflauffläche (2) erstreckende schlitzförmige Auffangöffnung (16) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangöffnungen (5, 16, 17, 22) in ihrer Öffnungsgröße verstellbar ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auflauffläche (2) Auffangöffnungen (22) angeordnet sind, die jeweils mit Auffangtaschen (20) verbunden sind, die über Absaugrohre (21) und eine Pumpe (8) mit Aufnahmetanks (23) für den abgeschöpften Stoff verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangbehälter (7) oder die Aufnahmetanks (23) durch eine Öffnung (7a) mit dem Außenwasser verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (1) in seiner Eintauchtiefe und seinem -winkel veränderbar ausgebildet isi.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (1) einen flutbaren Doppclboden (W) und/oder flulbarc Wallgänge (10) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Auflauffläche (2) eine konstante Steigung aufweist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10.dadurch gekennzeichnet.daßdic Auflauffläche (2) Bereiche unterschiedlicher Steigung aufweist.