Wirbelsturm auf Rädern

Wissenschaftler an der University of Florida arbeiten derzeit einen portablen Wind- und Regen-Simulator, mit dem sich ein Wirbelsturm-Umfeld nachbilden lässt. Das Gerät kann Windgeschwindigkeiten simulieren, wie sie beim Hurrikan Katrina auftraten und lässt sich auf einem Anhänger transportieren. Dadurch ist es nahezu überall einsetzbar und kann die Stabilität echter Häuser testen.

"Wir wollen mit dem Gerät besser verstehen lernen, welche Schäden Stürme an Gebäuden verursachen können. Und das ist notwendig, damit unsere Häuser künftig resistenter gegen Hurrikane werden", meint Rick Dixon, Exekutivdirektor der Florida Building Commission, die die Baustandards in dem US-Bundesstaat setzt und prüft.

Bereits seit den späten Neunzigerjahren führt die University of Florida ein Programm durch, bei dem Wissenschaftler mehrerer US-Universitäten die genauen Sturmstärken messen, wenn Hurrikane an Land kommen. Die Daten aus diesem "Florida Coastal Monitoring Program", die mit portablen Türmen erhoben werden, dienen nun als Ausgangsbasis für den Bau des Simulators. "Er kann genügend Wind und Regen erzeugen, um große Strukturen zu beschädigen. Mit dem Gerät ist es möglich, Experimente an Baumaterialien durchzuführen und dann zu sehen, was funktioniert und was nicht", meint Forrest Masters, Juniorprofessor für Bauingenieurwesen, der das Projekt an der University of Florida leitet.

Der Simulator besteht aus insgesamt acht 1,6-Meter-Gebläsen, die jeweils 540 Kilogramm wiegen und in zwei Reihen nebeneinander angeordnet sind. Vier 700 PS starke Schiffsdieselmaschinen treiben sie an. Die Kraftübertragung erfolgt mit Hilfe eines innovativen Hydraulik-Systems, das von der Linde Hydraulics Corporation und Cunningham Fluid Power entwickelt wurde. Sobald die Motoren warmgelaufen sind, treiben sie hydraulische Pumpen an, die eine Flüssigkeit durch die Gebläsemotoren schicken und die Blätter dadurch in Bewegung setzen, erläutert Masters.

Die Luft bewegt sich anschließend durch ein spezielles Kanalsystem, das die gewünschte Beschleunigung erzielt. Am Ende des Kanals befinden sich Ruder, mit denen sich die Windrichtung bestimmen lässt. Darin steckt auch ein Wasserinjektionssystem, das den Regen produziert.

"Die Windstärken, die aus dem Gerät kommen, sollte recht nahe an das kommen, was in der Atmosphäre bei einem Hurrikan passiert", meint Emil Simiu, Forschungsprofessor an International Hurricane Research Center an der Florida International University. Simiu arbeitet an einem ähnlichen Generator, genannt "Mauer der Winde". Im Gegensatz zum Masters Simulator ist Simius Modell allerdings stationär, so dass alle Tests in einer Halle auf dem Gelände der Universität durchgeführt werden müssen. Nichtsdestotrotz hat der Bundesstaat Florida erst kürzlich 2 Millionen Dollar an Forschungsgeldern in die Verbesserung der Anlage mit ihren aktuell sechs Gebläsen gesteckt.

Masters Simulator soll demnächst an unbewohnten Häusern getestet werden. Besonders interessiert die Forscher, welche Auswirkungen der Wind an den Ecken und Kanten von Gebäuden hat – dort, wo Mauerwerk aufeinander trifft. Ebenfalls spannend: Wie kann man die Verkleidungen an Dächern, Fenstern und Türen so gestalten, dass das Eindringen von Wasser verhindert wird?

Im Anschluss soll der Sturm-Simulator dann auch an der städtischen Infrastruktur getestet werden – bis hinunter zum Straßenschild. Building Commission-Mann Dixon glaubt, dass die Arbeit der Wissenschaftler direkten Einfluss auf die neuen Baubestimmungen für Florida haben könnten, die in diesem Jahr verabschiedet werden sollen. "Neben der wissenschaftlichen Seite geht es uns vor allem darum, die Industrie zusammenzubringen, um sich dieser Probleme anzunehmen", sagt Windforscher Masters. (bsc)