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Der Anmeldungsgegenstand befasst sich mit Vorschlägen für neue Geräte und Verfahren zur Ernte von Algen, Tang und ähnlichen Gewächsen, die beispielsweise in der Ernährungswirtschaft, der Ölgewinnung, der Reinigung von Küstenbereichen, kontaminierenden Blaualgen, Ölteppichen, Gewässern, Stränden u. dgl. verwendet werden können.
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Bekannte Geräte sind aufwendig bei Motorfahrzeugen installiert, mit geringer Tiefenwirkung und erfordern Kraftstoffeinsatz bei komplizierter Bedienung und sind ohne Mengentransportmöglichkeit. Zum Stand der Technik wurde die
US 4999982 A ermittelt, aus der eine Vorrichtung zum Ernten von unter der Wasseroberfläche wachsenden krautigen Pflanzen bekannt ist. Hierfür werden rechteckige Metallgitter mit rautenförmigen Durchbrüchen verwendet, deren Kanten aus aufgeschnittenen Rauten gebildet V-förmige Vertiefungen aufweisen. Werden diese Gitter über den Gewässergrund gezogen, verfangen sich die Pflanzen in den Vertiefungen und werden ausgerissen.
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Nachteilig ist dabei, dass der Gewässerboden geschädigt werden kann, nur eine Gitterkante wirksam ist und dass die geernteten Pflanzen beim Transport leicht abgleiten können von dem starren System.
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Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Vereinfachung bei vorwiegend manueller Bedienung sowie effektiverer Wirkungsweise, ohne speziellen Motorantrieb, auch im Schiffseinsatz.
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Diese Aufgabe wird durch eine Strukturmatte sowie durch ein Verfahren für die Algenernte in Gewässern nach den Patentansprüchen 1 u. 3 gelöst.
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Der Aufbau der neuen Einrichtung geht aus von den Deutschen Patentschriften
DE 3913575 C2 ,
DOS 3909189 A1 und dort angezogenen weiteren Druckschriften (Verfahren zum Trennen und Aufnehmen von Ölteppichen auf Gewässern....). Dort sind aber völlig andersartige Gegenstände und Anwendungsbereiche behandelt worden.
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Das einfache Herstellungsverfahren für die hier als Erfindungsgegenstand zu Grunde liegende räumliche Wabenzellen-Matte könnte jedoch in angepasster Weise verwendet werden (Luftimpulsverbindungen).
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Diese neue Matte besteht aus einer relativ großen waben- oder rautenförmigen Zellstruktur, mit Zellwänden aus in kontinuierlichen Abständen zickzackförmig in schrägen Bereichen miteinander verbundenen Hochkantstreifen. Hergestellt ist sie vorzugsweise aus Voll- oder Schaumkunststoff. Bei dieser speziellen Struktur stehen alle Zellwände räumlich-schräg zueinander, wodurch im Wasser ein hydrodynamisches Anheben oder Absenken der Matte – je nach Zugrichtung – ermöglicht wird.
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Für die Anwendung zur Algenernte sind erfindungsgemäß zwei etwa gleiche Matten gleitfähig übereinander zusammenhaltend angeordnet, so dass sich beide Strukturen zu einer offenen Matteneinheit (m. entspr. größerem Höhenmaß) decken und ergänzen. (Bei mehr als 2 Matten würde ein rel. größerer Aufwand entstehen). Seitliche Bügelführungen, Versteifungswinkel, Längsleinen, feste Leisten, Federn oder Elastikbänder ergeben den mechanischen Zusammenhalt (s. 1 u. 2), ebenso würden Magnetkräfte den Gleitkontakt bewirken. Beim horizontalen Verschieben der zwei aufeinander liegenden Matten gegeneinander verändert sich die Geometrie der Zellenöffnungen in der Draufsicht (s. 4). Diese vorher maximalen Öffnungsflächen aller Zellen werden mit größerem Verschiebehub kleiner, bis auf Null. Sie decken sich hier wieder mit der Ausgangsstruktur, d. h., alle Zellwände sind wieder in Deckung miteinander, bei größtmöglicher Durchgangsöffnung, mit 90° Wandwinkel. (Auch das einfache Längsrecken einer normalen Wabenmatte verengt ihr Zellvolumen in Querrichtung. Es hat aber die Nachteile im Effekt, dass z. B. bei der zu großen Querbewegung der äußeren Randzellen diese von den Algen abgleiten). Die hier quadratische Zellenform ist durch Längsleinen oder feste Leisten stabilisiert (s. 3 u. 4). Dieser Raumänderungseffekt wird zum Erfassen und Ernten der Algen genutzt.
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Mit beiden Matten in Deckung wird die Matte auf einen Bereich von Algen- o. ä. Büschen auf dem Gewässerboden herabgelassen (s. 1 u. 2). Dabei umfassen die offenen Zellen einen Algenanteil. Nach dem Verschieben der beiden Matten gegeneinander (ggf. braucht nur die obere bewegt zu werden) durch Zugleinen von oben oder vom Wasser her, werden der Zellraum entsprechend kleiner und Algenanteile erfasst (s. 3 u. 4). Mit dem Zug an einer anderen Leinengruppe kann der Algenanteil herausgehoben und geerntet werden. (s. hydrodynamischer Effekt). Ein Schervorgang ist von den jeweiligen Verhältnissen wie die Algenfestigkeit abhängig, ggf. Schneidkanten unter den Zellwänden anordnen (s. 3). Mit vorne schräg angehobener Matte beim Schleppen an Zugleinen auf dem Gewässerboden lassen sich die Algenbüschel auch seitlich erfassen.
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Jede einzelne der zwei Matten hat also an ihrem Anfang und Ende je eine Leinengruppe, z. B. mit je zwei Leinen, insgesamt also acht Einzelleinen für beide Matten. Die Vereinigung je 2 er Leinen an den Mattenenden zu einer Mittelleine an einem Querstab reduziert vorteilhafterweise auf vier Leinen. Durch das erwähnte differenzierte Ziehen (Rüttelzug) sind die erforderlichen Bewegungen im Einsatz auszuführen.
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Als Gegenkraft der unteren zu der oberen Matte kann die untere Matte rechts mit dem Boden fixiert werden, am Schiff, einem Bodenpfahl, Anker, einer Verzahnung unter der unteren Matte o. dgl., so dass nur eine, d. h. die obere-linke Mittelleine, zum Algenlösen nach links gezogen werden muss.
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Die Vorteile des neuen Systems sind in der Einfachheit, Wirksamkeit – jede der vielen Zellen der Mattengrundfläche ist an der Algenernte beteiligt –, Anwendung sowie im Aufbau zu sehen, Herstellung mit einfachen Mitteln ohne spezielle Anforderungen, in leichter Handarbeit (automatisch: gem. obigen Schutzrechten
DE 3909189 A1 , usw., „Extrusionsblasschweißverfahren”), Wandverbindungen mit Bindfäden, Drähten, Kabelbindern o. ä. Als Werkstoff reicht im Mangelfall Naturstoff wie Bambus, Weidenzweige, Papyrus, Strohhalme usw. Im Normalfall bestehen die Matten aus Standard-Kunststoffen wie Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid o. ä. Besondere Motorantriebe sind entbehrlich, außer evtl. beim Arbeiten auf See: eine Schiffswinsch für die Mattenbewegung zur Entlastung beim Einholen.
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Anhand der 1 bis 4 wird eine mögliche praktische Ausführung der Erfindung erläutert (wobei aber hiermit wohl nur ein Teil aus der Vielzahl der Algenarten zugänglich sein wird).
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1 zeigt die Seitenansicht bzw. den schnitt A-B der 2, mit in Deckung aufeinanderliegenden Matten 1a, 1b, in Algenaufnahmestellung, mit max. geöffneten Wabeninnenräumen 3a, 3b
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2 die Draufsicht der Matten gem.- 1 (die Längenausdehnung der Matten erstreckt sich in Richtg. der längeren Blattseiten);
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3 die der 1 entsprechende Seitenansicht, bzw. Schnitt C-D der 4, mit längs versetzter oberer Matte 1a (nach dem Hub 12), d. h. Verkleinerung des offenen Wabeninnenraum 6, mit Erfassung eines Algenbüschelteils 9b;
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4 die Draufsicht der Matte gem. 3, mit von 3b auf 6 verengtem Wabenzelleninnenraums und dem von den schrägen Wänden 2a, 2b erfassten Algenbüschel 9b; (jede Zelle, 2 u. 4 hat, bei entspr. Ausdehnung, einen Algenanteil umfasst).
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1 zeigt die Zweischichtmatte auf dem Gewässerboden liegend. Seitliche Führungsbügel 5, Versteifungs-/Zentrierwinkel 4, Magnete, Federn bzw. Elastikbänder 13, ergeben einen Zusammenhalt und eine Vorspannung beim Gleiten aufeinander (infolge Leinenzug 10) und ermöglichen einen gemeinsamen Transport. Dazu dienen die Leinengruppen 10 und 11, die beide Matten differenziert bewegen können (mit Last, im Wasser oder auf dem Boden). Mit den oberen Leinen 10 lässt sich die obere Matte 1a auf der unteren 1b verschieben, in 1 u. 3 nach links. Dadurch verringert sich der max. offene Wabenzellraum 3a, 3b zur erheblich kleineren Öffnung 6, s. 4. Ein Zug an 10 u. 11 ergibt jetzt den gemeinsamen Transport.
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Zur Algenernte wird die Zweischichtmatte 1a, 1b vom Schiff aus bzw. manuell an eine geeignete Algenansammlung bewegt, durch gemeinsames Ziehen an den Leinen 10 u. 11 nach rechts (1). Dadurch steigt ggf. die Matte mit entspr. schrägen Neigungen der Verbindungen 2a, 2b (z. B. 40°/45°) im Wasser an, oder die Matte wird manuell auf die Algen gelegt. Steht sie über den Algen, wird die Bewegung angehalten und sie senkt sich von oben auf die Algen (9a), ggf. mit manuellem Nachdruck. (Stake, Paddel, Ruder). Ein Teil des Algenbusches wird von den offenen Wabenzellen der Matte (3a, 3b) umschlossen und nach Zug auf die obere Matte (oder beide im Gegenzug) 1a durch die Leinen 10 nach links erfasst (9b), infolge Verringerung der Zellenöffnungen auf die viel kleineren Öffnungen 6. Dann kann ein gewisser Teil der Algen bei gemeinsamem Zug auf beide Leinengruppen 10, 11 am rechten Mattenende gelöst, gehoben und entnommen werden. Evtl. geben Zähne oder Haken auf der Matte 1a zusätzlichen Halt (14).
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Grundsätzlich lässt sich dieses System auch für andere Pflanzenarten anwenden, etwa für hochgewachsenes Gras, das für einen einfachen Rasenmäher nur schwer erfasst werden kann.
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Die neue Doppelschichtmatte könnte beispielsweise folgende Maße haben, wobei alle Maße, einzeln oder insgesamt, in weiten Grenzen variabel sind:
Zellen-Innenweite ca. 20 bis 100 cm
Zellenwand-Höhe ca. 5 bis 20 cm
Zellenwand-Dicke ca. 0,1 bis 0,5 cm
Matten-Länge ca. 2 bis 6 m
Matten-Breite ca. 1 bis 3 m.
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Alternativen Lösungen wie Fischernetzen fehlt die Stabilität der räumlichen Wabenmatte und die Möglichkeit des gesteuerten Hebens und Senkens durch schräggestellte Wabenwände (Hydrodynamik).
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Bezugszeichenliste
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- 1a
- Wabenzellenwand, obere Matte
- 1b
- Wabenzellenwand, untere Matte
- 2a
- schräger Verbindungsbereich, obere Matte
- 2b
- schräger Verbindungsbereich, untere Matte
- 3a
- Wabenzellen-Innenraum, max. oben, beide Matten in Deckung
- 3b
- Wabenzellen-Innenraum, max. unten, beide Matten in Deckung
- 4
- Belastungswinkel (als Auflagegewicht) oben an Teil 1a, 2a fest
- 5
- Führungsbügel, unten an Teil 1b fest (an den Mattenenden)
- 6
- Wabenzellen-Öffnung, verkleinert, nach dem Verschieben der oberen Matte auf der unteren nach links
- 7
- Gewässerboden
- 8
- Gewässeroberfläche
- 9a
- Algenbüschel vor dem Erfassen
- 9b
- Algenbüschel nach dem Erfassen
- 10
- Zugleinen zum Verschieben der oberen Matte, an jeder äußeren Wabenzellenwand befestigt oder feste Leisten
- 11
- Zugleinen zum Bewegen der unteren Matte, mit Teil 10, an äußeren 1b-Wabenzellenwand befestigt oder feste Leisten
- 12
- max. Mattenhub
- 13
- Gleitdruckhalter (Federn, Elastik-Band)
- 14
- Verzahnung (Unterseite untere Matte)
- 15
- Querstab durch ob. u. unt. Mattenenden (zum Vereinigen mehrerer Zugleinen).
