WO2021255253A1 - Schwimmfähige insel - Google Patents

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WO2021255253A1
WO2021255253A1 PCT/EP2021/066646 EP2021066646W WO2021255253A1 WO 2021255253 A1 WO2021255253 A1 WO 2021255253A1 EP 2021066646 W EP2021066646 W EP 2021066646W WO 2021255253 A1 WO2021255253 A1 WO 2021255253A1
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island
grains
water
floatable
buoyant
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PCT/EP2021/066646
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Peter SCHWAMMBERGER
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Schwammberger Peter
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    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
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    • A01G24/40—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor characterised by their structure
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/60—Ecological corridors or buffer zones

Definitions

  • the present invention relates to a buoyant island and the use of a buoyant island.
  • EP 2 468 088 B1 describes an adjustable, vegetated, buoyant island consisting of non-woven lattice fleece and foam injections.
  • JP 2003 013424 describes a buoyant island made of one or more layers of water-permeable, non-woven mesh made of recycled carpet fibers and plastic bottles and expanded foam as a float.
  • JP 2002 142583 describes a vegetated island made of plantable water-absorbing material consisting of a non-woven mesh structure with built-in expanded foam rods.
  • US 2019/0230877 Al describes a buoyant island made of several plastic tubes arranged in parallel, with the plants growing in the spaces between them.
  • WO 2019/104377 Al describes modules made from plastic frames with plastic baskets filled with Scoria, in which plants grow.
  • floating islands can still offer room for improvement.
  • the buoyant island has at least one layer, the layer having grains, the grains consisting essentially of an expanded mineral material, the grains being angular, the grains being compacted in a support structure.
  • the highly stable, buoyant expanded mineral material is compressed in a carrier structure, as a result of which the grains of the expanded mineral material interlock in the carrier structure and the grains are enclosed by the carrier structure. Due to the buoyancy of the expanded mineral material, the proposed buoyant island does not require any floats. Accordingly, the proposed invention depicts a buoyant, natural soil that can be planted or built on.
  • such a buoyant island can improve the water quality of a body of water particularly well, counteract and avoid water eutrophication, a natural habitat for flora, fauna, fish and other aquatic organisms can be provided, and the buoyant island can be easily integrated into the natural landscape without negatively affecting flora, fauna and water.
  • a floating island can promote microbial degradation processes of water pollutants and create a natural aquatic and terrestrial ecosystem without having to make significant interventions in existing flora and fauna or in the water itself, its structure and in particular the water level.
  • the buoyant islands according to the invention advantageously offer a mineral, natural soil material for flora and fauna, due to a large surface area also a habitat for the colonization of nutrient- and pollutant-degrading microorganisms, as well as a habitat for terrestrial and aquatic organisms.
  • the layers according to the invention are resistant to damage from the effects of frost.
  • dispensing with floating bodies natural rooting of the entire island can be achieved, with which a higher water treatment performance can be achieved.
  • rainwater and wastewater can be cleaned particularly well by such a floating island.
  • a floating island can promote microbial degradation processes of water pollutants, so that the floating island cleans ponds, lakes, streams, rivers, oceans as well as rainwater and heavily polluted wastewater, in particular it cleans surface runoff from urban and agricultural areas, municipal wastewater, industrial wastewater or mine wastewater .
  • water can be treated in a particularly natural way.
  • a particularly high cleaning efficiency of the water can be achieved, since the entire island body can be rooted through and accordingly no micro-channels are formed through which untreated water can pass through the island.
  • the island is therefore suitable for the treatment of fresh and salt water.
  • buoyant island is particularly well suited for hydroponic systems. Due to the bulk of the grains, the mineral material offers an improved substrate for the development of plant roots, since it can adapt to the space requirements of the growing roots by rearranging the grains.
  • the floating island can be fully recycled after harvest. In particular, the floating island represents a particularly sustainable and resource-saving way for hydroponics and / or aquaponics.
  • such a floating island is particularly suitable for freshwater and seawater aquaculture.
  • such an island removes the nutrients that get into the water through food residues and excretions from aquatic organisms. Accordingly, such a floating island receives an ecologically good water quality.
  • such floating islands increase fish production, lower the water temperature due to the low thermal conductivity of the mineral material, and create a habitat through the plant roots.
  • breeding tanks can be separated into individual areas by the island, so that, for example, fish and crustaceans can be raised in one tank.
  • the flexible structure of the floating island can reduce wave movements particularly well.
  • the floating islands offer protection from bank erosion.
  • the floating island provides soil for the reforestation of mangroves, which are particularly threatened by the rise in sea levels.
  • the floating island according to the invention is also advantageously suitable for land reclamation on water, for example for the fortification and expansion of nature reserves, the greening of urban areas, the creation of Recreational areas, coastal protection, and the creation of building land on water.
  • the floating island provides a floor for at least one building, for example a house, a number of houses or commercial properties, and / or other structures, such as streets, public spaces, gardens, parks, soccer fields, airfields.
  • buoyant island is to be understood in particular as an island that can be installed in waters provided for this purpose and is at least partially above the water level.
  • a “buoyant island” is also an island that is temporarily completely below the water level, for example due to waves.
  • island is to be understood in the context of the invention as an object surrounded by water, in particular an object completely surrounded by water.
  • An island can also be a peninsula that is only partially surrounded by water.
  • mineral material is to be understood as meaning a mostly crystalline material that is solid under normal conditions and that can be produced by geological processes.
  • honeycomb or cellular structure is to be understood in the context of the invention as a carrier structure which partially or completely surrounds and encloses the “mineral material”.
  • the grains consist of a plurality of different mineral materials.
  • the mineral material has a low density, preferably a density less than or equal to the density of water, in particular a density less than or equal to 1 g / cm 3 .
  • a density is to be understood as the dry bulk density.
  • the buoyant island does not have to have any additional devices in order to be buoyant.
  • the grains have an average grain size, which makes the layer of the buoyant island suitable as a root space for plants. This is to be understood as meaning, in particular, a mean grain size in the size range of sand, gravel or stones. In particular, it can be provided that the grains have an average grain size in a range from 2 mm to 100 mm, preferably in a range from 10 mm to 500 mm.
  • the mean grain size and grain diameter are to be understood as the equivalent diameter of the weight average D50 of the grains, measured by sieving in accordance with DIN 66165.
  • the mineral material has pores.
  • this is to be understood as meaning that the mineral material is porous, that is to say has a corresponding cavity volume.
  • the mineral material has a large surface for the settlement of pollutant-degrading microorganisms.
  • a high level of thermal insulation can be achieved, so that the island sustainably lowers the water temperature and prevents a temperature rise in areas that are critical for fish and other aquatic organisms. Furthermore, the evaporation of water can thereby be reduced.
  • the mineral material dry has a thermal conductivity in a range from greater than or equal to 0.02 W / (m K) to less than or equal to 0.3 W / (m K), preferably greater or equal to 0.06 W / (m K) to less than or equal to 0.1 W / (m K).
  • the mineral material consists essentially of expanded mineral material, preferably selected from the group consisting of expanded glass, in particular foam glass gravel and mixtures thereof. It can be provided that the expanded mineral material is a natural or an expanded mineral material produced artificially by supplying temperature, as well as a mixture of naturally and artificially expanded mineral materials.
  • the grains have advantageous grain sizes, an advantageous density, and strength and pores. This results in the advantages described above.
  • the layer can have grains of foam glass with a dry density in a range from greater than or equal to 0.1 g / cm 3 to less than or equal to 0.3 g / cm 3 and an average grain size of greater than or equal to 2 mm to less than or equal to 260 mm .
  • the layer can have, for example, grains of volcanic slag with a Dry bulk density in a range from greater than or equal to 0.8 g / cm 3 to less than or equal to 1.7 g / cm 3 and an average grain size of greater than or equal to 6 mm to less than or equal to 500 mm.
  • the layer can have grains made of foam glass with a uniaxial compressive strength in a range from greater than or equal to 0.01 kN / cm 2 to less than or equal to 0.057 kN / cm 2 .
  • the surface of foam glass has a degree of water absorption in a range from greater than or equal to 10% to less than or equal to 1%, the internal degree of water absorption of foam glass grains being 0%.
  • foam glass with capillary-breaking or capillary-capable properties, or mixtures thereof can be used.
  • the grains of foam glass have an angular shape because the material is broken during the manufacturing process. Accordingly, the individual cores tilt into one another, which means that particularly stable layers can be produced when the angular cores are compressed.
  • the at least one layer has a honeycomb or cellular structure, the structure consisting of one or more parallel strips which are connected to one another laterally offset.
  • the strips are flexible, so that honeycombs or cells form when the structure is drawn out like an accordion.
  • the honeycomb-shaped or cell-shaped structure has a base, the base being connected at right angles to the lower longitudinal side of the strips.
  • the honeycomb or cellular structure can be filled with grains and then compacted so that the at least one layer of grains gives the structure buoyancy on water.
  • the base consists of the same material as the strips.
  • the floor can consist of several parallel wires, in particular wire ropes, which are laterally offset with one another or are interwoven.
  • the wires are flexible, so that honeycombs or cells form when the structure is drawn out like an accordion.
  • the floor can be made of a degradable material so that the floor will dissolve over time after the floating island is installed. In this way, several interconnected layers can be produced, with only the bottom layer being able to have a bottom.
  • the honeycomb or cellular structure consists of several strips, in a range from greater than or equal to 60 strips to less than or equal to 30 strips, the strips having a height in a range from greater than or equal to 40 cm to less than or equal to can be equal to 20 cm, wherein the strips can have a length in a range from greater than or equal to 240 cm to less than or equal to 120 cm.
  • the strips and the base are provided with openings.
  • the openings have a width which is smaller than the mean grain size of the grains of the at least one layer.
  • the honeycomb or cellular structure consists essentially of stainless steel welding grids.
  • the honeycomb or cellular structure consists of a coated mineral fiber composite, coated metal, geotextile and / or plastic.
  • the strips and the bottom of the honeycomb or cellular structure are firmly or flexibly connected to one another. This means that the individual strips and the floor made of mineral fiber composite, coated metal, geotextiles and / or plastic can be firmly or flexibly connected to one another.
  • the design of the honeycomb or cellular structure can give the buoyant island additional stability.
  • the strips and the ground can consist of a geotextile, the connections between the strips and the ground being produced by a seam or by adhesive.
  • the strips and the base can consist of plastic, in particular HDPE (high density polyethylene) or PP (polypropylene), the strips and the base being welded to one another by ultrasound. It can be provided that the material surface has a texture. As a result, it can be achieved in a particularly advantageous manner that the grains of the at least one layer interlock in the honeycomb or cellular structure and connect to the structure.
  • the material of the strips or the structure has a restoring force by which the grains introduced into the structure are held.
  • the structure exerts a spring force on the introduced and compacted grains, by means of which a breaking apart of the compacted grains can be reduced, preferably avoided.
  • it can also be possible to pull the structure apart again for refilling in the event of any loss of material in grains and to introduce new grains, which are then integrated into the existing filling by the restoring force of the structure.
  • the strips and the base consist of a flexible grid, the grid having a mesh size which is smaller than the mean grain size of the grains of the at least one layer.
  • the mesh size of the grid can preferably be in a range between 15 mm ⁇ 15 mm and 35 mm x 35mm, such as 25mm x 25mm.
  • the diameter of the bars or wires can preferably be in a range between 1 mm and 5 mm, for example 2 mm.
  • the grid can consist of mineral fibers, in particular glass fibers, which are coated and bonded with an elastic polymer or bitumen.
  • the grid can consist of HDPE or PE, the connections being made by ultrasonic welding.
  • the grid can consist of metal wire, wherein the metal grid can have a coating, wherein the connections can be made by wrapping a wire.
  • honeycomb or cellular structure is to be understood in the context of the present invention as a body which holds grains together and forms a buoyant island with them.
  • the island has a plurality of honeycomb or cellular structures, wherein the honeycomb or cellular structures are connected directly or indirectly to one another and wherein the honeycomb or cellular structures can have different heights independently of one another.
  • the plurality of honeycomb or cellular structures are connected to one another via connecting devices in the honeycomb or cellular structure.
  • a connection device is understood to mean openings in the honeycomb or cellular structure which, if they overlap, can be connected horizontally in the longitudinal and transverse directions by a screw with a nut or a bolt with a pin.
  • the honeycomb-shaped or cell-shaped structure is traversed by horizontally running ropes or tendons. The ropes or tendons are threaded through the folded honeycomb or cellular structure and then attached to the bank of a body of water.
  • the honeycomb-shaped or cell-shaped structure can be drawn out in the manner of an accordion along the ropes or tendons on the surface of the water.
  • the connection of two or more honeycomb or cellular structures can be facilitated by means of ropes or tendons.
  • the filling of the honeycomb or cellular structure with buoyant mineral material, for example with a concrete pump, and the compacting, for example with a vibrator can be facilitated by ropes or tendons.
  • the floating mineral material is compacted in the honeycomb or cellular structure with a suitable device, so that the grains interlock in the openings or meshes of the structure.
  • the present invention manages without a floating body, since the extremely floatable mineral material carries the honeycomb or cellular structure.
  • the at least one layer can be completely penetrated by plants and thus a dense network of roots is formed below the floating island.
  • the layer can react flexibly to movements in the environment, such as wave movements or mechanical stress.
  • a higher biodiversity as well as an increase in the species population and an improvement in the ecosystem can be achieved.
  • a binding agent is arranged between the grains.
  • the binder is preferably a strong, flexible adhesive, for example a drainage concrete or a synthetic resin made of polyurethane, which is applied in liquid form to the surface of one layer and then hardens.
  • the layer retains its shape, the interstices and porous structure of the layer not being adversely affected and the layer remaining permeable to water and rootable after the binder has hardened.
  • the application of a binding agent to the surface of the at least one layer offers protection against mechanical effects and abrasion of the surface, in particular abrasion by wind or waves.
  • the application of a binding agent to the surface of the at least one layer in the area of ropes or wires increases the stability of the floating island.
  • the island has a plurality of layers, preferably at least two layers, in particular at least three layers, the plurality of layers being arranged one on top of the other in layers.
  • the buoyant island can have different properties on its surface than on its underside.
  • the layers have different buoyancy, so that layers are deeper reach into the water than others.
  • the surface is particularly suitable for planting with plants and the underside is suitable as a habitat for aquatic organisms.
  • At least one layer is connected to at least one other layer.
  • the plurality of layers have grains with different grain diameters, the mean grain diameter of the grains of a lower layer preferably being greater than the mean grain diameter of the grains of an upper layer.
  • the buoyancy of the islands can be designed and aerobic and anaerobic zones can be created. In this way, the buoyancy can be adjusted for the respective application.
  • a preferred habitat can be created for, for example, nitrifying and denitrifying microorganisms.
  • the direction of flow of water through the floating island can be influenced by different grain sizes and thus the duration of water in the island body can be lengthened.
  • the honeycomb or cellular structures of the layers can also have different openings or mesh sizes.
  • the bottom layer can be designed with larger grain sizes and further openings or meshes than the layers above.
  • the layer or a plurality of layers are selected so that the island extends into different water depths and acts as a filter for solids and suspended matter present in the water when the water is flowing horizontally.
  • the island can be designed in such a way that the layer or the plurality of layers of mineral material extend to the bottom of the water, so that contaminated water is passed through the layer or layers of the island and filtered.
  • the layer or a plurality of layers lie on the bed of the water, so that contaminated water flows through the layers.
  • the floating island adapts to the water level. This makes it possible, in a particularly advantageous manner, to dispense with bypass channels, as is customary in plant-type sewage treatment systems with horizontal flow.
  • plants are planted in the surface of the buoyant island.
  • the layers and grains of the buoyant island are additionally held together by the plants and give the island additional stability.
  • the roots of the planted plants can preferably grow into the spaces between the grains of the layer and offer a protective effect against abrasion of the mineral material. The roots can reach into the water as far as the underside of the buoyant island.
  • the island is ideally suited for the cultivation of useful plants. Due to the different grain size distribution of the material and the different buoyancy of the material, the islands can be adapted to the requirements of the plants with regard to the depth of the island in water. This is particularly advantageous when growing economically valuable plants. Aquaculture operators can earn a sideline, for example, by growing economically valuable plants.
  • the floating island is planted by planting seeds or planting young plants on the surface of the top layer.
  • the roots can advantageously enclose the individual grains and thus reduce abrasion that can occur between the grains in the event of friction, for example with wave movements or mechanical effects.
  • it can be achieved that the roots of neighboring plants intertwine and interlock and create a flexible network of roots. As a result, it can also be achieved that the grains are held together and the layers naturally become more stable and flexible.
  • the plants can also advantageously ensure that roots grow through the layers and penetrate the body of water below the island. Further entanglement and entanglement in the water body can form a dense network of roots. As a result, a large surface area can be created for microorganisms that break down nutrients and pollutants, with the plants being able to absorb pollutants directly from the water and remove them sustainably from the water.
  • the network of roots formed in the water can serve as a filter for suspended matter on which pollutants are often adsorbed.
  • the pollutants can be removed from the water directly through absorption in the plant roots or through microbial processes.
  • the microorganisms can live in a sticky biofilm on the root surface. Suspended matter can adhere to the sticky biofilm and form lumps that sink to the bottom of the water when they become too heavy detach from the root surface.
  • the root network also offers a habitat, retreat, breeding space and food for fish and other aquatic organisms.
  • layers of the plurality of honeycomb or cellular structures have grains with different grain diameters. It can preferably be provided that areas of the layers of structures in the edge area or upstream have larger grain diameters than layers of structures in the center of the island or downstream.
  • a layer of a structure in the edge region of the island has grains with a grain size in a range from 20 mm to 50 mm and a layer of an island module in the center of the island has grains in a range from 2 mm to 10 mm.
  • the honeycomb or cellular structures extend into different water depths.
  • the length of stay is influenced by water, the water is directed into certain areas and the island body is passable for fish and other aquatic organisms.
  • a buoyant island to improve the water quality, counteracting and / or avoiding water eutrophication, as a habitat for flora and fauna, as a habitat for fish and other aquatic organisms, as green corridors to connect habitats, as protection against Bank erosion, to reduce the flow velocity of the water, to treat Rainwater, for the treatment of sewage, for the creation of local recreation areas, for loading and / or for water cultures proposed.
  • buoyant island is floating in a body of water or water container and is planted if necessary.
  • floating islands are connected to one another in a modular manner to form different shapes.
  • the buoyant island is connected to anchoring devices on the bank or the bottom of the water by means of ropes and / or chains in order to hold the island in one position.
  • the rope and / or chain length can be chosen so that the buoyant island can adapt to changes in the water level.
  • Components made of concrete or other suitable materials with a large weight can be used as anchoring devices.
  • provision can be made for the buoyant island to be pole-mounted or to be implemented on a roller guide mounted on the vertical bank.
  • the ropes also serve as a connection device for honeycomb structures and as an installation device for the honeycomb structure on water.
  • Figure 1 shows isometrically the first embodiment of the buoyant island.
  • FIG. 2 shows isometrically the first embodiment of the buoyant island from FIG. 1 with several layers.
  • FIG. 4 shows the first embodiment in plan view, the honeycomb structure being pulled out like an accordion.
  • FIG. 5 shows the first embodiment in plan view from FIG. 4, the honeycomb structure having a flexible base.
  • Figure 6 shows a section A-A of a first embodiment.
  • Figure 7 shows the shape of the grains of the buoyant mineral material.
  • FIG. 8 shows the distribution of forces within a compacted honeycomb of the honeycomb structure from FIG. 6 filled with buoyant mineral material.
  • FIG. 9 shows the first embodiment from FIG. 4 in plan view, the honeycomb structure having a bend.
  • FIG. 10 shows isometrically the first embodiment from FIG. 1 with plants.
  • FIG. 11 shows, isometric, a section of the honeycomb structure from FIG. 1 with ropes.
  • Figure 12 shows schematically the method of installing the first embodiment of the floating island on water.
  • FIG. 13 shows isometric details of different variants of the honeycomb structure from FIG. 13
  • FIG. 14 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 2, the island consisting of four layers and having openings in the middle layer.
  • FIG. 15 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 2, the island consisting of an upper layer and, in sections, of further layers.
  • FIG. 16 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 15, the layers being connected to one another at different depths.
  • FIG. 17 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 10, the interior of the honeycomb structure being designed to be open.
  • FIG. 18 shows a second embodiment of the floating island in plan view.
  • FIG. 19 shows a third embodiment of the floating island in plan view.
  • FIG. 20 shows, similar to FIG. 19, the third embodiment of the floating island in plan view, the cell structure having rectangles.
  • FIG. 21 shows a fourth embodiment of the floating island for the construction of buildings.
  • FIG. 1 shows isometrically an embodiment of the buoyant island.
  • the island of the embodiment shown has a layer 1.
  • a layer 1 consists of a honeycomb structure 6, the honeycomb of which is filled with highly buoyant mineral material 5.
  • the honeycomb structure 6 can consist of metal, plastic, mineral fibers or other suitable materials.
  • the shape of the buoyant island can correspond to the shape shown, but can also be designed in any other shape.
  • FIG. 2 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 1, the island having an upper layer 1, a middle layer 2 and a lower layer 3.
  • the island consists of three layers 1, 2, 3.
  • the island can consist of one layer 1 or more layers.
  • the depth of a layer can be designed as desired, with layers with different depths being able to be connected to one another.
  • FIG. 3 shows the one embodiment of the honeycomb structure 6 of the buoyant island in plan view.
  • the honeycomb structure 6 consists of parallel, flexible or solid strips 7 of the same height, the strips being connected to one another at constant intervals via connections 8, laterally offset.
  • the strips can consist of welded grids, for example made of stainless steel or titanium, the connections 8 of the strips 7 being made by open ferrules or spot welding.
  • the strips can consist of polymers, for example UV-stabilized HDPE, the connections 8 of the strips 7 being welded by ultrasound.
  • the strips can consist of woven mineral fibers, for example glass fibers with a coating of bitumen or other suitable materials.
  • FIG. 4 shows the first embodiment of the honeycomb structure 6 from FIG. 3 in plan view, the strips being flexible. The distances between the connections 8 are arranged in such a way that the flexible strips lying flat on top of one another can be pulled out when pulled to form said honeycomb structure 6. Accordingly, the strips 7 of the honeycomb structure 6 are flexible.
  • FIG. 5 shows the first embodiment of the flexible honeycomb structure 6 from FIG. 4 in a plan view, the flexible honeycomb structure 6 accordingly having a base 9 which is connected to the honeycomb structure 6 by connections 8.
  • the floor 9 consists of ropes arranged in parallel, the ropes being connected to one another laterally offset at constant intervals via connections 8.
  • the ropes can consist of wires, for example made of stainless steel or titanium, the connections 8 of the ropes being made by open ferrules. Alternatively, the wire ropes can be intertwined. Alternatively, the ropes can consist of polymers, for example UV-stabilized HDPE, whereby the connections 8 of the ropes can be knotted or ultrasonically welded.
  • FIG. 6 shows a section A-A through the honeycomb structure 6 from FIG.
  • the bottom 9 makes it easier to fill and compact the honeycombs with buoyant mineral material 5.
  • the bottom 9 can be flexible, as in FIG. 5, or consist of the same material as the strips 7 of the honeycomb structure 6 in FIG. Accordingly, the bottom 9 can be solid.
  • FIG. 7a shows the buoyant mineral material 5 which has edges in its shape.
  • FIG. 7b shows the buoyant mineral material 5 which, when compressed, interlocks due to its angular shape.
  • FIG. 8 shows the distribution of forces within a compacted honeycomb of the honeycomb structure 6 from FIG. 6 filled with buoyant mineral material 5 5 from FIG. 7 can be diverted in the horizontal direction and finally removed from the strips 7. The grains of the buoyant mineral material 5 tilt in the openings or the perforated surface of the strips 7. In addition, the weight 11 of the mineral material 5 counteracts the buoyancy force 10 above the water level.
  • FIG. 8b shows the force distribution within a honeycomb of the honeycomb structure 6 from FIG. 6 under pressure load 12, for example by a person or a building, so that the honeycomb is immersed deeper in the water and the buoyancy forces 10 counteract the pressure force 12.
  • FIG. 9 shows the first embodiment of the flexible honeycomb structure 6 from FIG. 4 in a plan view, the flexible honeycomb structure 6 having a bend under application of a directed tensile force 13, whereby the honeycomb structure 6 can be shaped.
  • FIG. 9a shows the bending of the honeycomb structure 6 when a directed tensile force is applied in the horizontal direction.
  • FIG. 9b shows the bending of the honeycomb structure 6 when a directed tensile force is applied in the vertical direction.
  • FIG. 10 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 1, the layer 1 being planted with young plants 14.
  • the honeycomb structure 6 is traversed by ropes 15, the ends of which are anchored on the bank of a body of water or the edge of a basin.
  • the ropes 15 allow the honeycomb structure 6 to be filled with mineral material 5 and then the mineral material 5 to be compacted onto water.
  • FIG. 11 shows isometrically a section of the honeycomb structure 6 from FIG. 1, the honeycomb structure 6 being traversed by cables 15 (FIG. 11a).
  • the cables 15 can also be used to connect two or more honeycomb structures 6 (FIG. 1 lb).
  • FIG. 12 shows schematically the method of installing the first embodiment of the floating island of Figure 10 on water.
  • the ropes 15 are threaded through the folded honeycomb structure 6 and attached to anchoring devices 16 and tensioned.
  • the honeycomb structure 6 is drawn out along the ropes and fixed to the rope with clamps 17 (FIG. 12a).
  • the extended honeycomb structure 6 is filled in sections with mineral material 5 and optionally compacted using a floating platform 18 with a compacting device 19, for example a vibrating plate (FIG. 12b).
  • the ropes 15 are then released from the anchorage and fastened in such a way that the island floats in water and can adapt to changes in the water level (FIG. 12c).
  • the floating island can then be planted with lung plants 14 (FIG. 12d).
  • FIG. 13 shows an isometric section of the honeycomb structure 6 from FIG. 10.
  • the strips 7 have openings 20, wherein the openings 20 can have different shapes, for example the openings 20 can be square (FIG. 13a), round (FIG rectangular ( Figure 13c).
  • Holes 21 are provided along the connections 8 of the strips 7.
  • Ropes 15 can run through the holes 21, the holes 21 also serving to connect two or more honeycomb structures on the transverse and longitudinal side of the honeycomb structure 6 by suitable connecting devices, for example by lacing, screwing, bolt or pin connections or other suitable connecting devices.
  • FIG. 14 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 2, the island having a further layer 4 and openings 20 in layers 2 and 3.
  • the openings 20 can be of any size and arrangement by cutting the layers 2 and 3 can be created.
  • the openings 20 can penetrate the entire island, whereby the flow of water within the layers 2 and 3 can be regulated, whereby the flow of water can be distributed within the island, so that polluted water is distributed particularly efficiently to the island body and with the Roots of the plants 14 comes into contact.
  • the openings 20 can also only occur at the edge of the island, so that the openings 20 can be used as caves for aquatic creatures, for example lobsters. Accordingly, the island can be used for the breeding of aquacultures.
  • FIG. 15 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 2, the island consisting of an upper layer 1 and sections of further layers 2, 3 and 4, so that sections of the island with greater depths result.
  • the sections consisting of several layers can be designed as deep as desired and act as a filter for suspended matter in the water and as a resistance to the water flow.
  • the residence time of polluted water, for example rainwater or river water, within the island can be increased and the flow rate of the water can be reduced, so that the cleaning efficiency of the polluted water is increased.
  • the volume for water treatment can be separated from the rest of the water.
  • FIG. 16 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 15, wherein the layers of the honeycomb structure 6 can be connected to one another at different depths.
  • FIG. 17 shows isometrically an embodiment of the buoyant island from FIG. 10, the interior of the honeycomb structure 6 being designed to be open. Accordingly, light and oxygen can get into the water inside the honeycomb structure 6, whereby microbial cleaning processes in the water can be influenced.
  • a net can be attached to the underside of the honeycomb structure 6, creating a breeding tank for aquatic Living being results. For example, several breeding tanks can be installed in a breeding tank, which means that different aquatic creatures can be grown in one breeding tank.
  • FIG. 18 shows, similar to FIG. 3, a second embodiment of the floating island from FIG. 1 in plan view, the layer 1 having a cell structure 24.
  • the cell structure 24 consists of parallel, flexible, equally high strips 7, the strips 7 being connected to one another laterally offset at constant intervals via connections 8, the cell structure similar to has a bottom 9 in FIG.
  • the strips 7 and ground 9 can consist of non-woven geotextile, for example a polymer.
  • the strips and the base can consist of a grid, for example made of coated wire, coated glass fibers, plastic or other suitable materials.
  • the cell structure 24 results largely from the use of other materials for the strips 7 and their connections 8, the cell structure 24 being produced by pulling the flexible strips lying flat on top of one another.
  • FIG. 19 shows, similar to FIG. 3 and FIG. 18, a third embodiment of the floating island from FIG. 1 in plan view, the layer 1 having a cell structure 24 consisting of squares.
  • the cell structure 24 consists of strips 7 connected to one another, the cell structure having a solid base 9.
  • the strips 7 and the bottom 9 can consist of a grid, for example a welded grid made of stainless steel.
  • the cell structure 24 can consist of an injection-molded part, for example of HDPE, the cell structure 24, similar to FIG. 13, having openings that are round, oval, square or rectangular.
  • the material surface can have a texture so that the angular cores of the mineral material 5 also interlock in the cell structure 24.
  • the cell structure 24 results significantly through the use of rigid connections, the cell structure 24 not being flexible like the first and second embodiments.
  • FIG. 20 shows, similar to FIG. 19, the third embodiment of the floating island from FIG. 1 in a plan view, the layer 1 having a cell structure 24 consisting of rectangles.
  • FIG. 21 shows a fourth embodiment of the floating island from FIG. 2 in a side view, the layers 1, 2 and 3 having a cell structure or gabion design filled with buoyant mineral material 5.
  • a proven concrete slab 25 is provided on the upper layer 1, which can be built on with buildings and roads.
  • Mineral material 5 is provided as an intermediate layer for laying infrastructure, for example pipes and sewers, in order to keep the load as low as possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schwimmfähige Insel, sowie die Verwendung einer schwimmfähigen Insel, wobei die schwimmfähige Insel zumindest eine Schicht (1) aufweist, wobei die Schicht (1) eine Struktur mit Körnern aufweist, wobei die Körner aus einem expandierten mineralischen Material (5) bestehen.

Description

SCHWIMM FÄHIGE INSEL
Die vorliegende Erfindung betrifft eine schwimmfähige Insel, sowie die Verwendung einer schwimmfähigen Insel.
Schwimmfähige Inseln sind an sich bekannt. EP 2 468 088 Bl beschreibt eine verstellbare, vegetierte schwimmfähige Insel bestehend aus nicht gewebtem Gittervlies und Schaumstoffinjektionen. JP 2003 013424 beschreibt eine schwimmfähige Insel aus einer oder mehreren Schichten aus wasserdurchlässigem, nicht-gewebtem Geflecht aus recycelten Teppichfasem und Plastikflaschen und expandiertem Schaumstoff als Auftriebskörper. JP 2002 142583 beschreibt eine vegetierte Insel aus bepflanzbarem wasserabsorbierendem Material bestehend aus einem nicht gewebten Geflechtgefüge mit eingebauten expandierten Schaumstoffstäben. US 2019/0230877 Al beschreibt eine schwimmfähige Insel aus mehreren parallel angeordneten Plastikröhren, wobei die Pflanzen in den Zwischenräumen wachsen. WO 2019/104377 Al beschreibt Module aus holen Plastikrahmen mit Scoria befüllten Plastikkörben, in denen Pflanzen wachsen.
Schwimmfähigen Inseln können jedoch noch Verbesserungspotential bieten. Verbesserungspotential kann sich dabei insbesondere in der Stabilität, Nachhaltigkeit und Gestaltungsflexibilität ergeben. Insbesondere kann sich Verbesserungspotential bei der Verbesserung der Gewässerqualität durch die Insel ergeben sowie bei der Installation der Insel.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte schwimmfähige Insel bereitzu stellen. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine schwimmfähige Insel gemäß Anspruch 1 sowie ferner durch die Verwendung einer schwimmfähigen Insel gemäß Anspruch 13 und durch das Verfahren zur Herstellung einer schwimmfähigen Insel gemäß Anspruch 14. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren angegeben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
Mit der Erfindung wird eine schwimmfähige Insel vorgeschlagen.
Die schwimmfähige Insel weist zumindest eine Schicht auf, wobei die Schicht Körner aufweist, wobei die Körner im Wesentlichen aus einem expandierten mineralischen Material bestehen, wobei die Körner kantig sind, wobei die Körner in einer Trägerstruktur verdichtet sind.
Das hoch stabile, schwimmfähige expandierte mineralische Material wird in einer Trägerstruktur verdichtet, wodurch sich die Körner des expandierten mineralischen Materials in der Trägerstruktur verzahnen und die Körner von der Träger Struktur eingeschlossen werden. Aufgrund der Schwimmfähigkeit des expandierten mineralischen Materials benötigt die vorgeschlagene schwimmfähige Insel keine Auftriebsköper. Entsprechend bildet die vorgeschlagene Erfindung einen schwimmfähigen, natürlichen Boden ab, der bepflanzt oder auch bebaut werden kann.
Es konnte in überraschender Weise gezeigt werden, dass durch eine derartige schwimmfähige Insel die Gewässerqualität eines Gewässers besonders gut verbessert werden kann, Gewässereutrophierung entgegengewirkt und vermieden werden kann, ein natürliches Habitat für Flora, Fauna, Fische und andere aquatische Lebewesen bereitgestellt werden kann, und die schwimmfähige Insel gut in das natürliche Landschaftsbild integrierbar ist, ohne negative Umwelteinwirkungen auf Flora, Fauna und Gewässer auszuüben. Insbesondere können durch eine derartige schwimmfähige Insel mikrobielle Abbauprozesse von Gewässerschadstoffen begünstigt und ein natürliches aquatisches sowie terrestrisches Ökosystem geschaffen werden, ohne wesentliche Eingriffe in bestehende Flora und Fauna oder in das Gewässer an sich, seine Struktur und insbesondere den Wasserspiegel vornehmen zu müssen. Die erfindungsgemäßen schwimmfähigen Inseln bieten in vorteilhafter Weise ein mineralisches natürliches Bodenmaterial für Flora und Fauna, auf Grund einer großen Oberfläche zudem Lebensraum für die Besiedlung von nährstoff- und schadstoffabbauenden Mikroorganismen, sowie ein Habitat für terrestrische und aquatische Lebewesen. Zudem sind die erfindungsgemäßen Schichten durch ihren flexiblen Aufbau widerstandsfähig gegenüber Beschädigungen durch Frosteinwirkung. Weiter kann durch den Verzicht auf Schwimmkörper eine natürliche Durchwurzelung der gesamten Insel erreicht werden, womit eine höhere Wasserbehandlungsleistung erreicht werden kann.
Zudem konnte in überraschender Weise gezeigt werden, dass durch eine derartige schwimmfähige Insel Regenwasser und Abwasser besonders gut gereinigt werden kann. Insbesondere können durch eine derartige schwimmfähige Insel mikrobielle Abbauprozesse von Wasserschadstoffen begünstigt werden, sodass die schwimmfähige Insel Teiche, Seen, Bäche, Flüsse, Ozeane sowie Regenwasser und stark belastete Abwasser reinigt, insbesondere Oberflächenabflüsse von urbanen und landwirtschaftlichen Flächen, kommunales Abwasser, Industrieabwasser oder Mienenabwasser reinigt. Aufgrund der Körner kann Wasser auf besonders natürliche Weise behandelt werden. Weiter kann durch den Verzicht auf Schwimmkörper eine besonders hohe Reinigungseffizienz des Wassers erreicht werden, da der gesamte Inselkörper durchwurzelt werden kann und sich entsprechend keine Mikrokanäle bilden, durch die Wasser unbehandelt die Insel passiert. Die Insel ist demnach für die Behandlung von Süß- und Salzwasser geeignet. Weiter konnte in überraschender Weise gezeigt werden, dass sich eine derartige schwimmfähige Insel besonders gut für hydroponische Systeme eignet. Auf Grund einer Schüttung der Körner bietet das mineralische Material ein verbessertes Substrat für die Entwicklung von Pflanzenwurzeln, da es sich den Raumbedürfnissen der wachsenden wurzeln durch Neuanordnung der Körner anpassen kann. Die schwimmfähige Insel kann nach der Ernte vollständig wiederverwertet werden. Insbesondere stellt die schwimmfähige Insel eine besonders nachhaltige und ressourcenschonende Weise für die Hydroponik und/oder Aquaponik dar.
Zudem konnte in überraschender Weise gezeigt werden, dass sich eine derartige schwimmende Insel besonders gut fuer Süßwasser- und Meerwasser-Aquakulturen eignet. Insbesondere entfernt eine derartige Insel die Nährstoffe, die durch Futterreste und Ausscheidungen aquatischer Lebewesen ins Wasser gelangen. Entsprechend erhält eine derartige schwimmende Insel eine ökologisch gute Wasserqualität. Es konnte in überraschender Weise gezeigt werden, dass derartige schwimmfähige Inseln die Fischproduktion erhöht, durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des mineralischen Materials die Gewässertemperatur senkt, und durch die Pflanzenwurzeln ein Habitat schafft. Weiter können Zuchtbecken durch die Insel in einzelne Bereiche getrennt werden, sodass beispielweise Fische und Krustentiere in einem Becken gezüchtet werden können.
Weiter konnte in überraschender Weise gezeigt werden, dass durch den flexiblen Aufbau der schwimmfähigen Insel Wellenbewegungen besonders gut reduziert werden können. Insbesondere bieten die schwimmenden Inseln Schutz vor Ufererosion. Insbesondere bietet die schwimmende Insel Boden fuer die Wiederaufforstung von Mangroven, die durch den Anstieg des Meeresspiegels besonders bedroht sind.
Die erfindungsgemäße schwimmfähige Insel eignet sich zudem in vorteilhafter Weise zur Landgewinnung auf Wasser, beispielsweise zur Befestigung und Ausweitung von Naturschutzgebieten, der Begrünung von urbanen Gebieten, der Erschaffung von Naherholungsgebieten, dem Küstenschutz, und der Erschaffung von Baugrund auf Wasser. Insbesondere bietet die schwimmende Insel einen Boden fuer mindestens ein Gebäude, beispielsweise ein Haus, eine Reihe von Häusern oder Gewerbeimmobilien, und/oder anderen Strukturen, wie beispielsweise Straßen, öffentliche Plätze, Gärten, Parks, Fußballfelder, Flugplätze.
Unter dem Begriff „schwimmfähige Insel“ ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Insel zu verstehen, die sich in dafür vorgesehenen Gewässern anbringen lässt und sich zumindest teilweise oberhalb des Wasserspiegels befindet. Dabei ist eine „schwimmfähige Insel“ auch eine Insel, die sich zeitweise vollständig unterhalb des Wasserspiegels befindet, beispielsweise durch Wellengang.
Unter dem Begriff „Insel“ sind im Sinne der Erfindung ein von Wasser umgebenes Objekt zu verstehen, insbesondere ein vollständig von Wasser umgebenes Objekt. Eine Insel kann dabei aber auch eine Halbinsel sein, die nur teilweise von Wasser umgeben ist.
Unter dem Begriff „mineralisches Material“ ist im Sinne der Erfindung eine bei Normalbedingungen feste, zumeist kristallines Material zu verstehen, das durch geologische Prozesse herstellbar ist.
Unter dem Begriff „waben- oder zellenförmige Struktur“ ist im Sinne der Erfindung eine Trägerstruktur zu verstehen, die das „mineralische Material“ teilweise oder vollständig umgibt und einschließt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Körner aus einer Mehrzahl verschiedener mineralischer Materialien bestehen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mineralische Material eine geringe Dichte aufweist, vorzugsweise eine Dichte kleiner oder gleich der Dichte von Wasser, insbesondere eine Dichte kleiner oder gleich 1 g/cm3.
Insbesondere ist im Sinne der vorliegenden Erfindung unter einer Dichte die Trockenrohdichte zu verstehen.
Dadurch kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die schwimmfähige Insel keine zusätzlichen Vorrichtungen aufweisen muss, um schwimmfähig zu sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Körner eine mittlere Korngröße aufweisen, durch die die Schicht der schwimmfähigen Insel als Wurzelraum für Pflanzen geeignet ist. Darunter ist insbesondere eine mittlere Korngrößen im Größenbereich von Sand, Kies oder Steinen zu verstehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Körner eine mittlere Korngröße aufweisen in einem Bereich von 2 mm bis 100 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 10 mm bis 500 mm.
Unter der mittleren Korngröße und dem Komdurchmesser ist der Äquivalenzdurchmesser des Massenmittels D50 der Körner zu verstehen gemessen durch Siebung nach DIN 66165.
Durch die vorbeschriebenen Korngrößen kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass Schüttungen der Körner nach Verdichtung entsprechend Zwischenräume aufweisen, so dass Wurzeln von Pflanzen hindurchwachsen können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mineralische Material Poren aufweist. Darunter ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass das mineralische Material porös ist, also ein entsprechendes Hohlraumvolumen aufweist. Dadurch kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass das mineralische Material eine große Oberfläche für die Ansiedlung von schadstoffabbauenden Mikroorganismen aufweist. Zudem kann dadurch eine hohe Wärmedämmung erreicht werden, sodas s die Insel nachhaltig die Gewässertemperatur senkt und einen Temperaturanstieg in für Fische und andere aquatische Lebewesen kritische Bereiche verhindert. Weiter kann dadurch die Evaporation von Wasser verringert werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mineralische Material trocken eine Wärmeleitfähigkeit aufweist in einem Bereich von größer oder gleich 0,02 W/(m K) bis kleiner oder gleich 0,3 W/(m K), vorzugsweise von größer oder gleich 0,06 W/(m K) bis kleiner oder gleich 0,1 W/(m K).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mineralische Material im Wesentlichen aus expandiertem mineralischem Material besteht, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Blähglas, insbesondere Schaumglas Schotter und Mischungen davon. Es kann vorgesehen sein, dass das expandierte mineralische Material ein natürliches oder ein künstlich durch Temperaturzufuhr hergestelltes expandiertes mineralisches Material ist, sowie eine Mischung aus natürlich und künstlich expandierten mineralischen Materialien.
Dadurch kann auf vorteilhafte Weise erreicht werden, dass die Körner vorteilhafte Korngrößen, eine vorteilhafte Dichte sowie Festigkeit und Poren aufweisen. Dadurch ergeben sich die vorbeschriebenen Vorteile.
Beispielsweise kann die Schicht Körner aus Schaumglas aufweisen mit einer Trockendichte in einem Bereich von grösser oder gleich 0,1 g/cm3 bis kleiner oder gleich 0.3 g/cm3 und einer mittleren Korngröße von größer oder gleich 2 mm bis kleiner oder gleich 260 mm. Alternativ oder zusätzlich kann die Schicht beispielsweise Körner aus Vulkanschlacke aufweisen mit einer Trockenrohdichte in einem Bereich von größer oder gleich 0,8 g/cm3 bis kleiner oder gleich 1,7 g/cm3 und einer mittleren Korngröße von größer oder gleich 6 mm bis kleiner oder gleich 500 mm.
Beispielsweise kann die Schicht Körner aus Schaumglas aufweisen mit einer einachsigen Druckfestigkeit in einem Bereich von grösser oder gleich 0,01 kN/cm2 bis kleiner oder gleich 0.057 kN/cm2. Zudem hat die Oberfläche von Schaumglas einen Wasserabsorptionsgrad in einem Bereich von grösser oder gleich 10% bis kleiner oder gleich 1%, wobei der interne Wasserabsorptionsgrad von Schaumglaskörnern 0% beträgt. Dadurch kann auf vorteilhafte Weise erreicht werden, dass die Körner besonders widerstandsfähig gegen Druckbelastungen sind, keine Schadstoffe absorbieren und eine große Oberfläche für mikrobielles Wachstum zur Verfügung stellen. Insbesondere kann Schaumglas mit kapillarbrechenden oder kapillarfähigen Eigenschaften, oder Mischungen davon, verwendet werden. Die Körner aus Schaumglas haben eine kantige Form, da das Material beim Herstellungsprozess gebrochen wird.. Entsprechend verkanten sich die einzelnen Koerner ineinander, wodurch sich bei Verdichtung der kantigen Koemer besonders stabile Schichten hersteilen lassen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Schicht eine wabenförmige oder zellenförmige Struktur aufweist, wobei die Struktur aus einem oder mehreren parallelen Streifen besteht, der/die seitlich versetzt miteinander verbunden ist/sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Streifen flexibel sind, sodass sich Waben oder Zellen bilden, wenn die Struktur ziehharmonikaartig ausgezogen wird. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur in gefalteten Zustand leicht und kompakt transportiert und vor Ort zu einer großen Fläche ausgezogen werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur einen Boden aufweist, wobei der Boden rechtwinklig mit der unteren Längsseite der Streifen verbunden ist. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur mit Körnern befüllt und anschließend verdichtet werden kann, sodass die zumindest eine Schicht aus Körnern der Struktur Auftrieb auf Wasser verleiht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Boden aus dem gleichen Material wie die Streifen besteht. Alternativ kann der Boden aus mehreren parallelen Drähten, insbesondere Drahtseilen bestehen, die seitlich versetzt miteinander verbunden oder verwebt sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Drähte flexibel sind, sodass sich Waben oder Zellen bilden, wenn die Struktur ziehharmonikaartig ausgezogen wird. Alternativ kann der Boden aus einem abbaubaren Material bestehen, sodass sich der Boden nach Installation der schwimmenden Insel mit der Zeit auflöst. Auf diese Weise lassen sich mehrere miteinander verbundene Schichten hersteilen, wobei nur die unterste Schicht einen Boden aufweisen kann.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur aus mehreren Streifen besteht, in einem Bereich von grösser oder gleich 60 Streifen bis kleiner oder gleich 30 Streifen, wobei die Streifen eine Höhe in einem Bereich von grösser oder gleich 40 cm bis kleiner oder gleich 20 cm aufweisen können, wobei die Streifen eine Länge in einem Bereich von grösser oder gleich 240 cm bis kleiner oder gleich 120 cm aufweisen können. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Streifen und der Boden mit Öffnungen versehen sind. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Öffnungen eine Weite aufweisen, die kleiner ist als die mittlere Korngröße der Körner der zumindest einen Schicht. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, dass sich die Körner beim Verdichten in den Waben oder Zellen der Struktur verzahnen und die Struktur für Wasser und Wurzeln durchlässig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur im Wesentlichen aus Edelstahl Schweißgittern besteht. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur aus einem beschichteten Mineralfaserverbund, beschichtetem Metall, Geotextil und/oder Kunststoff besteht. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Streifen und der Boden der wabenförmigen oder zellenförmigen Struktur fest oder flexibel miteinander verbunden sind. Darunter ist zu verstehen, dass die einzelnen Streifen und der Boden aus Mineralfaserverbund, beschichtetem Metall, Geotextilien und/oder Kunststoff fest oder flexibel miteinander verbunden sein können. Die Ausgestaltung der wabenförmigen oder zellenförmigen Struktur kann der schwimmfähigen Insel zusätzliche Stabilität verleihen.
Beispielsweise können die Streifen und der Boden aus einem Geotextil bestehen, wobei die Verbindungen der Streifen und des Bodens durch eine Naht oder durch Klebstoff hergestellt sind. Alternativ können die Streifen und der Boden aus Kunststoff bestehen, insbesondere HDPE (High Density Polyethylen) oder PP (Polypropylen), wobei die Streifen und der Boden durch Ultraschall miteinander verschweißt sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Materialoberfläche eine Textur aufweist. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, dass sich die Körner der zumindest einen Schicht in der waben- oder zellenförmigen Struktur verzahnen und mit der Struktur verbinden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Material der Streifen beziehungsweise der Struktur eine Rückstellkraft aufweist, durch welche die in die Struktur eingebrachten Körner gehalten werden. In diesem Sinne übt die Struktur auf die eingebrachten und verdichteten Körner eine Federkraft aus, durch welche ein Auseinanderbrechen der verdichteten Körner verringert, vorzugsweise vermieden werden kann. Hierdurch kann es auch möglich sein, die Struktur zu einer Nachbefüllung bei etwaigen Materialverlust an Körnern wieder auseinanderzuziehen und neue Körner einzubringen, welche dann durch die Rückstellkraft der Struktur in die vorhandene Füllung integriert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Streifen und der Boden aus einem flexiblen Gitter bestehen wobei das Gitter eine Maschenweite aufweist, die kleiner ist als die mittlere Korngröße der Körner der zumindest einen Schicht. Vorzugsweise kann dabei die Maschenweite des Gitters in einem Bereich zwischen 15mm x 15mm bis 35mm x 35mm, wie beispielsweise 25mm x 25mm liegen. Der Durchmesser der Gitterstäbe oder - Drähte kann dabei vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1mm bis 5mm, beispielsweise 2 mm, liegen.
Beispielsweise kann das Gitter aus Mineralfasern bestehen, insbesondere Glasfasern, die mit einem elastischen Polymer oder Bitumen beschichtet und verbunden sind. Alternativ kann das Gitter aus HDPE oder PE bestehen wobei die Verbindungen durch Ultraschall Schweißen hergestellt werden. Alternativ kann das Gitter aus Metalldraht bestehen, wobei das Metallgitter eine Beschichtung aufweisen kann, wobei die Verbindungen durch Umwickelung durch einen Draht ausgeführt sein können.
Unter einer wabenförmigen oder zellenförmigen Struktur ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Körper zu verstehen, der Körner zusammenhält und mit diesen eine schwimmfähige Insel bildet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Insel eine Mehrzahl von wabenförmigen oder zellenförmigen Strukturen aufweist, wobei die wabenförmigen oder zellenförmigen Strukturen direkt oder indirekt miteinander verbunden sind und wobei die wabenförmigen oder zellenförmigen Strukturen unabhängig voneinander unterschiedliche Höhen aufweisen können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von wabenförmigen oder zellenförmigen Strukturen über Verbindungs Vorrichtungen in der waben- oder zellenförmigen Struktur miteinander verbunden ist. Unter einer Verbindungsvorrichtung sind dabei Öffnungen in der waben- oder zellenförmigen Struktur zu verstehen, die bei Überlappung durch eine Schraube mit Mutter oder Bolzen mit Stift horizontal in Längs- und Querrichtung verbunden werden können. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur von horizontal verlaufenden Seilen oder Sehnen durchlaufen ist. Die Seile oder Sehnen werden dabei durch die gefaltete wabenförmige oder zellenförmige Struktur gefädelt und anschließend am Ufer eines Gewässers befestigt.
Dadurch kann auf vorteilhafte Weise erreicht werden, dass die wabenförmige oder zellenförmige Struktur entlang den Seilen oder Sehnen auf der Wasseroberfläche ziehharmonikaartig ausgezogen werden kann. Insbesondere kann durch Seile oder Sehnen das Verbinden von zwei oder mehreren waben- oder zellenförmigen Strukturen erleichtert werden. Weiterhin kann durch Seile oder Sehnen das Befüllen der wabenförmigen oder zellenförmigen Struktur mit schwimmfähigem mineralischem Material, beispielsweise mit einer Betonpumpe, und das Verdichten, beispielsweise mit einem Rüttler, erleichtert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das schwimmende mineralische Material mit einem geeigneten Gerät in der wabenförmigen oder zellenförmigen Struktur verdichtet wird, sodass sich die Körner in den Öffnungen oder Maschen der Struktur verzahnen.
Dadurch kann auf vorteilshafte Weise erreicht werden, dass die Körner der Schicht zusammengehalten werden, und ein Fluidaustausch der Umgebung mit den Körnern der Schicht möglich bleibt. Zudem kann auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, dass die vorliegende Erfindung ohne Schwimmkörper auskommt, da das äußerst schwimmfähige mineralische Material die wabenförmige oder zellenförmige Struktur trägt.
Weiterhin kann erreicht werden, dass die zumindest eine Schicht durch Pflanzen vollständig durchwurzelt werden kann und sich somit ein dichtes Wurzelnetzwerk unterhalb der schwimmenden Insel bildet. Zudem kann erreicht werden, dass die Schicht flexibel auf Bewegungen der Umgebung reagieren kann, wie beispielsweise Wellenbewegungen oder mechanische Beanspruchung. Weiterhin kann bei entsprechend großen Korngrößen, Öffnungen und Maschenweiten erreicht werden, dass auch Kleinfische und andere aquatische Kleinlebewesen durch die Öffnungen gelangen können. Dadurch können eine höhere Artenvielfalt sowie eine Zunahme der Artenpopulation und eine Verbesserung des Ökosystems erreicht werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen den Körnern ein Bindemittel angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Bindemittel ein haftstarker, flexibler Klebstoff, beispielsweise ein Dränagebeton oder ein Kunstharz aus Polyurethan, der flüssig auf die Oberfläche der einen Schicht aufgetragen wird und dann erhärtet.
Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, dass die Schicht ihre Form beibehält, wobei die Zwischenräume und poröse Struktur der Schicht nicht nachteilig beeinträchtigt werden und die Schicht nach Aushärten des Bindemittels wasserdurchlässig und durchwurzelbar bleibt. Insofern bietet das Aufbringen eines Bindemittels an der Oberfläche der zumindest einen Schicht Schutz vor mechanischen Einwirkungen und Abrieb der Oberfläche, insbesondere Abrieb durch Wind oder Wellen. Das Aufbringen eines Bindemittels an der Oberfläche der zumindest einen Schicht im Bereich von Seilen oder Drähten erhöht insofern die Stabilität der schwimmenden Insel.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Insel eine Mehrzahl von Schichten aufweist, vorzugsweise zumindest zwei Schichten, insbesondere zumindest drei Schichten, wobei die Mehrzahl von Schichten schichtweise aufeinander angeordnet ist.
Dadurch kann erreicht werden, dass die schwimmfähige Insel an ihrer Oberfläche andere Eigenschaften als an ihrer Unterseite aufweisen kann. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass die Schichten einen unterschiedlichen Auftrieb aufweisen, sodass Schichten tiefer ins Wasser reichen als andere. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass die Oberfläche besonders für das Bepflanzen mit Pflanzen geeignet ist und die Unterseite als Lebensraum für aquatische Lebewesen geeignet ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Schicht mit zumindest einer anderen Schicht verbunden ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Schichten Körner mit unterschiedlichen Komdurchmessern aufweisen, wobei vorzugsweise der mittlere Komdurchmesser der Körner einer unteren Schicht größer ist als der mittlere Komdurchmesser der Körner einer oberen Schicht.
Durch die verschiedene Korngrößen lassen sich vorteilhafter Weise der Auftrieb der Inseln gestalten sowie aerobe und anaerobe Zonen erzeugen. Dadurch kann der Auftrieb fuer die jeweilige Anwendung angepasst werden. Beispielsweise kann ein bevorzugter Lebensraum für beispielsweise nitrifizierende und denitrifizierende Mikroorganismen geschaffen werden.
Durch die verschiedene Korngrößen lassen sich vorteilhafter Weise beim Durchfließen der Schichten, Feststoffe und Schwebstoffe aus dem Wasser filtern. Insbesondere kann durch verschiedene Korngrößen die Fließrichtung von Wasser durch die schwimmende Insel beeinflusst werden und somit die Aufenthaltsdauer von Wasser in dem Inselkörper verlängert werden.
Entsprechend können die waben- oder zellenförmigen Strukturen der Schichten auch unterschiedliche Öffnungen oder Maschenweiten aufweisen. Beispielsweise kann die unterste Schicht mit größeren Korngrößen und weiteren Öffnungen oder Maschen ausgestaltet sein als die darüber liegenden Schichten. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schicht oder Mehrzahl von Schichten so ausgewählt werden, so dass die Insel in verschiedene Wassertiefen reicht und bei horizontaler Fließrichtung des Gewässers als Filter von Fest- und Schwebstoffen, die im Wasser vorliegen, wirkt. Die Insel kann so ausgestaltet sein, dass die Schicht oder die Mehrzahl von Schichten aus mineralischem Material bis auf den Gewässergrund reichen, sodass verunreinigtes Wasser durch die Schicht oder Schichten der Insel geleitet und gefiltert wird.
Insofern kann vorgesehen sein, dass die Schicht oder Mehrzahl von Schichten auf dem Gewässergrund aufliegen, sodass verunreinigtes Wasser durch die Schichten fließt. Bei starkem Anstieg des Wasserspiegels passt sich die schwimmende Insel dem Wasserspiegel an. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise auf Umgehungskanäle, wie bei horizontal durchströmten Pflanzenkläranlagen üblich, verzichtet werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in die Oberfläche der schwimmfähigen Insel Pflanzen eingepflanzt sind.
Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Insel in die Umgebung natürlich eingliedert. Zudem kann dadurch erreicht werden, dass durch die Pflanzen die Schichten und Körner der schwimmfähigen Insel zusätzlich zusammengehalten werden und der Insel zusätzlich Stabilität verleiht. Die Wurzeln der eingepflanzten Pflanzen können dabei vorzugsweise in die Zwischenräume der Körner der Schicht wachsen und bieten eine Schutzwirkung gegen Abrieb des mineralischen Materials. Dabei können die Wurzeln bis an die Unterseite der schwimmfähigen Insel in das Wasser reichen.
Zudem kann dadurch erreicht werden, dass sich die Insel zum Anbau von Nutzpflanzen hervorragend eignet. Durch die unterschiedliche Komgrössenverteilung des Materials und den unterschiedlichen Auftrieb des Materials, können die Inseln an die Anforderungen der Pflanzen bezüglich Tiefgang der Insel in Wasser angepasst werden. Insbesondere ist dies von Vorteil beim Anbau von ökonomisch wertvollen Pflanzen. Betreiber von Aquakulturen können beispielsweise durch den Anbau von ökonomisch wertvollen Pflanzen ein Nebenerwerb erwirtschaften.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bepflanzen der schwimmfähigen Insel durch Ausbringen von Samen oder durch Bepflanzung mit Jungpflanzen an der Oberfläche von der obersten Schicht erreicht wird.
Dabei können die Wurzeln vorteilhafter Weise die einzelnen Körner umschließen und somit Abrieb, der bei Reibung beispielsweise bei Wellenbewegungen oder mechanischen Einwirkungen zwischen den Körnern auftreten kann, reduzieren. Zudem kann erreicht werden, dass sich Wurzeln benachbarter Pflanzen verschlingen und verhaken und ein flexibles Wurzelgeflecht schaffen. Dadurch kann weiter erreicht werden, dass die Körner zusammengehalten werden und die Schichten auf natürliche Weise stabiler und flexibler werden.
Durch die Pflanzen kann zudem vorteilhafter Weise erreicht werden, dass Wurzeln durch die Schichten hindurchwachsen und in den unter der Insel befindlichen Wasserkörper eindringen. Durch weiteres Verschlingen und Verhaken im Wasserkörper kann sich ein dichtes Wurzelgeflecht ausbilden. Dadurch kann eine große Oberfläche für nähstoff- und schadstoffabbauende Mikroorganismen erzeugt werden, wobei die Pflanzen Schadstoffe direkt aus dem Wasser aufnehmen können und diese nachhaltig aus dem Gewässer entfernen können. Zudem kann das im Wasser ausgebildete Wurzelgeflecht als Filter für Schwebstoffe dienen, an die häufig Schadstoffe adsorbiert sind.
Die Schadstoffe können direkt durch Aufnahme in die Pflanzenwurzeln oder durch mikrobielle Prozesse aus dem Wasser entfernt werden. Die Mikroorganismen können in einem klebrigen Biofilm auf der Wurzeloberfläche leben. Schwebstoffe können an dem klebrigen Biofilm haften und formen Klumpen, die auf den Gewässergrund sinken, wenn diese zu schwer werden und sich von der Wurzeloberfläche lösen. Das Wurzelgeflecht bietet zudem ein Habitat, Rückzugsraum, Brutraum und Nahrung für Fische und andere aquatische Lebewesen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Schichten der Mehrzahl von waben- oder zellenförmigen Strukturen Körner mit unterschiedlichen Komdurchmessern aufweisen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass Bereiche der Schichten von Strukturen im Randbereich oder flussaufwärts größere Korndurchmesser aufweisen als Schichten von Strukturen im Zentrum der Insel oder flussabwärts. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Schicht einer Struktur im Randbereich der Insel Körner aufweist mit einer Korngröße in einem Bereich von 20 mm bis 50 mm und eine Schicht eines Inselmoduls im Zentrum der Insel Körner in einem Bereich von 2 mm bis 10 mm.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die waben- oder zellenförmigen Strukturen in unterschiedliche Wassertiefen reichen.
Durch die verschiedene Korngrößen lassen sich vorteilhafter Weise beim Durchfließen der Schichten Feststoffe und Schwebstoffe aus dem Wasser filtern sowie die Fließrichtung von Wasser steuern.
Dadurch kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Aufenthaltsdauer von Wasser beeinflusst wird, das Wasser in bestimmte Bereiche geleitet wird und der Inselkörper für Fische und andere aquatische Lebewesen passierbar ist.
Mit der Erfindung wird weiterhin die Verwendung einer schwimmfähigen Insel zur Verbesserung der Gewässerqualität, Entgegenwirkung und/oder Vermeidung von Gewässereutrophierung, als Habitat für Flora und Fauna, als Habitat für Fische und andere aquatische Lebewesen, als grüne Korridore zum Verbinden von Habitaten, als Schutz vor Ufererosion, zur Verminderung der Fließgeschwindigkeit des Gewässers, zur Behandlung von Regenwasser, zur Behandlung von Abwässern, zur Erstellung von Naherholungsgebieten, zur Ladgewinnung und/oder für Wasserkulturen vorgeschlagen.
Im Detail ist vorgesehen, dass eine vorbeschriebene schwimmfähige Insel in einem Gewässer oder Wasserbehälter schwimmend angebracht wird und gegebenenfalls bepflanzt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass schwimmfähige Inseln modular zu verschiedenen Formen miteinander verbunden werden. Zudem kann vorgesehen sein, dass die schwimmfähige Insel über Seile und/oder Ketten mit Verankerungsvorrichtungen am Ufer oder Gewässergrund verbunden wird, um die Insel an einer Position zu halten. Die Seil- und/oder Kettenlänge kann dabei so gewählt werden, dass sich die schwimmfähige Insel an Veränderungen des Wasserspiegels anpassen kann. Als Verankerungsvorrichtungen können Komponenten aus Beton oder anderen geeigneten Materialien mit einem großen Gewicht verwendet werden. In urbanen Gewässern mit befestigten Ufern kann vorgesehen sein, dass die schwimmfähige Insel pfahlmontiert oder an einer am vertikalen Ufer montierten Rollenführung ausgeführt ist. Die Seile dienen zudem als Verbindungsvorrichtung von Wabenstrukturen, sowie als Installationsvorrichtung der Wabenstruktur auf Wasser.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert. Die Figuren zeigen mögliche Ausgestaltungen der Erfindung. Prinzipiell sind jedoch auch Kombinationen oder Abwandlungen der Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung möglich.
Figur 1 zeigt isometrisch die erste Ausführungsform der schwimmfähigen Insel.
Figur 2 zeigt isometrisch die erste Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 1 mit mehreren Schichten.
Figur 3 zeigt die erste Ausführungsform in Draufsicht. Figur 4 zeigt die erste Ausführungsform in Draufsicht, wobei die wabenförmige Struktur ziehharmonikaartig ausgezogen wird.
Figur 5 zeigt die erste Ausführungsform in Draufsicht aus Figur 4, wobei die wabenförmige Struktur einen flexiblen Boden aufweist.
Figur 6 zeigt einen Schnitt A-A einer ersten Ausführungsform.
Figur 7 zeigt die Form der Körner des schwimmfähigen mineralischen Materials.
Figur 8 zeigt die Kräfteverteilung innerhalb einer, mit schwimmfähigem mineralischem Material befüllten und verdichteten Wabe der Wabenstruktur aus Figur 6.
Figur 9 zeigt die erste Ausführungsform aus Figur 4 in Draufsicht, wobei die wabenförmige Struktur eine Biegung aufweist.
Figur 10 zeigt isometrisch die erste Ausführungsform aus Abbildung 1 mit Pflanzen.
Figur 11 zeigt isometrisch einen Ausschnitt der Wabenstruktur aus Figur 1 mit Seilen.
Figur 12 zeigt schematisch das Verfahren zur Installation der ersten Ausführungsform der schwimmenden Insel auf Wasser.
Figur 13 zeigt isometrisch Ausschnitte verschiedener Varianten der Wabenstruktur aus Figur
10.
Figur 14 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 2, wobei die Insel aus vier Schichten besteht und Öffnungen in dem mittleren Schichten aufweist.
Figur 15 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 2, wobei die Insel aus einer oberen Schicht und in Abschnitten aus weiteren Schichten besteht.
Figur 16 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 15, wobei die Schichten mit unterschiedlichen Tiefen miteinander verbunden sind.
Figur 17 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 10, wobei das Innere der Wabenstruktur offen ausgeführt ist.
Figur 18 zeigt eine zweite Ausführungsform der schwimmenden Insel in Draufsicht.
Figur 19 zeigt eine dritte Ausführungsform der schwimmenden Insel in Draufsicht.
Figur 20 zeigt, ähnlich wie in Figur 19, die dritte Ausführungsform der schwimmenden Insel in Draufsicht, wobei die Zellenstruktur Rechtecke aufweist. Figur 21 zeigt eine vierte Ausführungsform der schwimmenden Insel fuer den Bau von Gebäuden.
Figur 1 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel. Die Insel der gezeigten Ausführungsform weist eine Schicht 1 auf. Eine Schicht 1 besteht aus einer Wabenstruktur 6, deren Waben mit hoch schwimmfähigem mineralischem Material 5 gefüllt ist. Die Wabenstruktur 6 kann aus Metall, Kunststoff, Mineralfasern oder anderen geeigneten Materialien bestehen. Die Form der schwimmfähigen Insel kann in einer bevorzugten Ausführungsform der gezeigten Form entsprechen, kann jedoch auch in jeglichen anderen Formen ausgebildet sein.
Figur 2 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 1, wobei die Insel eine oberen Schicht 1, eine mittlere Schicht 2 und eine untere Schicht 3 aufweist. In Figur 2 besteht die Insel aus drei Schichten 1, 2, 3. In der Praxis kann die Insel aus einer Schicht 1 oder mehreren Schichten bestehen. Die Tiefe einer Schicht kann beliebig ausgeführt sein, wobei Schichten mit unterschiedlichen Tiefen miteinander verbunden sein können.
Figur 3 zeigt die eine Ausführungsform der Wabenstruktur 6 der schwimmfähigen Insel in Draufsicht. Die Wabenstruktur 6 besteht aus parallel angeordneten, flexiblen oder festen, gleich hohen Streifen 7, wobei die Streifen in konstanten Abständen über Verbindungen 8 seitlich versetzt miteinander verbunden sind. Die Streifen können aus Schweißgittem, beispielsweise aus Edelstahl oder Titan, bestehen, wobei die Verbindungen 8 der Streifen 7 durch offene Pressklemmen oder Punktschweißen hergestellt sind. Alternativ können die Streifen aus Polymeren, beispielsweise aus UV stabilisiertem HDPE, bestehen, wobei die Verbindungen 8 der Streifen 7 durch Ultraschall verschweißt sind. Alternativ können die Streifen aus gewebten Mineralfasern, beispielsweise aus Glasfasern mit einer Beschichtung aus Bitumen oder anderen geeigneten Materialien bestehen. Figur 4 zeigt die erste Ausführungsform der Wabenstruktur 6 aus Figur 3 in Draufsicht, wobei die Streifen flexibel sind. Die Abstände der Verbindungen 8 sind so angeordnet, dass sich die flach aufeinander liegenden flexiblen Streifen bei Zug zu besagter Wabenstruktur 6 ausziehen lassen. Demnach sind die Streifen 7 der Wabenstruktur 6 flexibel.
Figur 5 zeigt die erste Ausführungsform der flexiblen Wabenstruktur 6 aus Figur 4 in Draufsicht, wobei die flexible Wabenstruktur 6 demnach einen Boden 9 aufweist, der durch Verbindungen 8 mit der Wabenstruktur 6 verbunden ist. Der Boden 9 besteht aus parallel angeordneten Seilen, wobei die Seile in konstanten Abständen über Verbindungen 8 seitlich versetzt miteinander verbunden sind. Die Seile können aus Drähten, beispielsweise aus Edelstahl oder Titan, bestehen, wobei die Verbindungen 8 der Seile durch offene Pressklemmen hergestellt sind. Alternativ können die Drahtseile miteinander verflochten sein. Alternativ können die Seile aus Polymeren, beispielsweise aus UV stabilisiertem HDPE, bestehen, wobei die Verbindungen 8 der Seile verknotet oder durch Ultraschall verschweißt ausgeführt sein können.
Figur 6 zeigt einen Schnitt A-A durch die Wabenstruktur 6 aus Figur 3. Die wabenförmige Struktur 6, bestehend aus miteinander verbundenen Streifen 7, weist demnach einen Boden 9 auf, der durch Verbindungen 8 mit der Wabenstruktur 6 verbunden ist. Der Boden 9 erleichtert das Befüllen und Verdichten der Waben mit schwimmfähigem mineralischem Material 5. Der Boden 9 kann, wie in Figur 5 flexibel sein oder aus dem gleichen Material wie die Streifen 7 der wabenförmigen Struktur 6 in Figur 2 bestehen. Demnach kann der Boden 9 fest sein.
Figur 7a zeigt das schwimmfähige mineralische Material 5, das in seiner Form Kanten aufweist. Figur 7b zeigt das schwimmfähige mineralische Material 5, das sich bei Verdichten durch seine kantige Form ineinander verzahnt. Figur 8 zeigt die Kräfteverteilung innerhalb einer mit schwimmfähigem mineralischem Material 5 befüllten und verdichteten Wabe der Wabenstruktur 6 aus Figur 6. Figur 8a zeigt die Verteilung der Auftriebskräfte 10 des schwimmfähigen mineralischen Materials 5, wobei die Auftriebskräfte 10 aufgrund der ineinander verzahnten Körner des schwimmfähigem mineralischem Materials 5 aus Figur 7 in horizontale Richtung umgeleitet werden und schließlich von den Streifen 7 abgetragen werden. Die Körner des schwimmfähigen mineralischen Materials 5 verkanten sich in den Öffnungen oder der perforierten Oberfläche der Streifen 7. Zudem wirkt die Gewichtskraft 11 des mineralischen Materials 5 oberhalb des Wasserspiegels der Auftriebskraft 10 entgegen. Figur 8b zeigt die Kräfteverteilung innerhalb einer Wabe der Wabenstruktur 6 aus Figur 6 unter Druckbelastung 12, beispielsweise durch eine Person oder ein Bauwerk, sodass die Wabe tiefer ins Wasser eingetaucht ist und die Auftriebskräfte 10 der Druckkraft 12 entgegenwirkt.
Figur 9 zeigt die erste Ausführungsform der flexiblen Wabenstruktur 6 aus Figur 4 in Draufsicht, wobei sich die flexible Wabenstruktur 6 unter Anwendung von einer gerichteten Zugkraft 13 eine Biegung aufweist, wodurch die Wabenstruktur 6 geformt werden kann. Figur 9a zeigt Biegung der Wabenstruktur 6 unter Anwendung einer gerichteten Zugkraft in Horizontalrichtung. Figur 9b zeigt die Biegung der Wabenstruktur 6 unter Anwendung einer gerichteten Zugkraft in Vertikalrichtung.
Figur 10 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 1, wobei die Schicht 1 durch Jungpflanzen 14 bepflanzt ist. Die Wabenstruktur 6 ist von Seilen 15 durchlaufen, deren Enden am Ufer eines Gewässers oder Rand eines Beckens verankert sind. Die Seile 15 ermöglichen das Befüllen der Wabenstruktur 6 mit mineralischem Material 5 und anschließendem Verdichten des mineralischem Materials 5 auf Wasser. Figur 11 zeigt isometrisch einen Ausschnitt der Wabenstruktur 6 aus Abbildung 1, wobei die Wabenstruktur 6 mit Seilen 15 durchzogen sind (Figur 11a). Die Seile 15 können zudem zur Verbindung von zwei oder mehreren Wabenstrukturen 6 eingesetzt werden (Figur 1 lb).
Figur 12 zeigt schematisch das Verfahren zur Installation der ersten Ausführungsform der schwimmenden Insel aus FigurlO auf Wasser. Die Seile 15 werden durch die gefaltete Wabenstruktur 6 gefädelt und an Verankerungsvorrichtungen 16 befestigt und gespannt. Die Wabenstruktur 6 wird entlang den Seilen ausgezogen und mit Klemmen 17 am Seil fixiert (Figur 12a). Die ausgezogene Wabenstruktur 6 wird in Abschnitten mit mineralischem Material 5 befüllt und optional unter Verwendung einer schwimmenden Plattform 18 mit einem Verdichtungsgerät 19, beispielsweise einer Rüttelplatte, verdichtet (Figur 12b). Die Seile 15 werden anschließend von der Verankerung gelöst und so befestigt, dass die Insel in Wasser schwimmt und sich Veränderungen des Wasserspiegels anpassen kann (Figur 12c). Anschließend kann die schwimmende Insel mit lungpflanzen 14 bepflanzt werden (Figur 12d).
Figur 13 zeigt isometrisch einen Ausschnitt der Wabenstruktur 6 aus Figur 10. Die Streifen 7 weisen Öffnungen 20 auf, wobei die Öffnungen 20 unterschiedliche Formen aufweisen können, beispielsweise können die Öffnungen 20 quadratisch (Figur 13a), rund (Figur 13b), oval, oder rechteckig (Figur 13c) ausgeführt sein. Entlang den Verbindungen 8 der Streifen 7 sind Löcher 21 vorgesehen. Durch die Löcher 21 können Seile 15 verlaufen, wobei die Löcher 21 ebenfalls zum Verbinden zweier oder mehrerer Wabenstrukturen an der Quer- und Längsseite der Wabenstruktur 6 durch geeignete Verbindungsvorrichtungen dienen, beispielsweise durch Verschnürung, Verschraubung, Bolzen- beziehungsweise Stiftverbindungen oder anderen geeigneten Verbindungsvorrichtungen.
Figur 14 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 2, wobei die Insel eine weitere Schicht 4 und Öffnungen 20 in den Schichten 2 und 3 aufweist. Die Öffnungen 20 können in beliebiger Größe und Anordnung durch Zuschnitt der Schichten 2 und 3 erstellt werden. Die Öffnungen 20 können die gesamte Insel durchdringen, wodurch der der Fluss von Wasser innerhalb der Schichten 2 und 3 geregelt werden kann, wodurch der Fluss von Wasser innerhalb der Insel verteilt werden kann, sodass verschmutztes Wasser besonders effizient auf den Inselkörper verteilt wird und mit den Wurzeln der Pflanzen 14 in Kontakt kommt. Die Öffnungen 20 können ebenfalls nur am Rand der Insel auftreten, sodass die Öffnungen 20 als Höhlen fuer aquatische Lebewesen, beispielsweile Hummer, nutzbar sind. Entsprechend kann die Insel fuer die Zucht von Aquakulturen eingesetzt werden.
Figur 15 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 2, wobei die Insel aus einer oberen Schicht 1 und in Abschnitten aus weiteren Schichten 2,3 und 4 besteht, sodass sich Abschnitte der Insel mit größeren Tiefen ergeben. Die Abschnitte bestehend aus mehreren Schichten können beliebig tief ausgeführt sein und agieren als Filter für Schwebstoffe im Wasser und als Widerstand gegen die Wasserströmung. Auf diese Weise kann die Verweildauer von verschmutztem Wasser, beispielsweise Regenwasser oder Flusswasser, innerhalb der Insel erhöht werden und die Fließgeschwindigkeit des Wassers verringert werden, sodass die Reinigungseffizienz des verschmutzten Wassers erhöht wird. Weiter lässt sich durch die tieferen Schichten, beispielsweise an den Rändern der Insel das Volumen zur Wasserbehandlung vom restlichen Gewässer abtrennen.
Figur 16 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 15, wobei die Schichten der Wabenstruktur 6 mit unterschiedlichen Tiefen miteinander verbunden sein können.
Figur 17 zeigt isometrisch eine Ausführungsform der schwimmfähigen Insel aus Figur 10, wobei das Innere der Wabenstruktur 6 offen ausgeführt ist. Entsprechend kann Licht und Sauerstoff im Inneren der Wabenstruktur 6 ins Wasser gelangen, wodurch mikrobielle Reinigungsprozesse im Wasser beeinflusst werden können. An der Unterseite der Wabenstruktur 6 kann ein Netz angebracht sein, wodurch sich ein Zuchtbehälter für aquatische Lebewesen ergibt. Beispielsweise können mehrere Zuchtbehälter in einem Zuchtbecken installiert werden, wodurch sich unterschiedliche aquatische Lebewesen in einem Zuchtbecken züchten lassen.
Figur 18 zeigt, ähnlich wie in Figur 3, eine zweite Ausführungsform der schwimmenden Insel aus Figur 1 in Draufsicht, wobei die Schicht 1 eine Zellenstruktur 24 aufweist. Die Zellenstruktur 24 besteht, ähnlich wie die Wabenstruktur 6 aus den Abbildungen 1-17, aus parallel angeordneten, flexiblen, gleich hohen Streifen 7, wobei die Streifen 7 in konstanten Abständen über Verbindungen 8 seitlich versetzt miteinander verbunden sind, wobei die Zellenstruktur, ähnlich wie in Figur 5 einen Boden 9 aufweist. Die Streifen 7 und Boden 9 können aus nicht-gewebten Geotextil, beispielsweise aus einem Polymer bestehen. Alternativ können die Streifen und der Boden aus einem Gitter bestehen, beispielsweise aus einem beschichteten Draht, beschichteten Glasfasern, Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien bestehen. Die Zellenstruktur 24 ergibt sich maßgeblich durch die Verwendung anderer Materialien der Streifen 7 und deren Verbindungen 8, wobei sich die Zellenstruktur 24 durch Zug der flach aufeinander liegenden flexiblen Streifen ergibt.
Figur 19 zeigt, ähnlich wie in Figur 3 und Figur 18, eine dritte Ausführungsform der schwimmenden Insel aus Figur 1 in Draufsicht, wobei die Schicht 1 eine Zellenstruktur 24 bestehend aus Quadraten aufweist. Die Zellenstruktur 24 besteht aus miteinander verbundenen Streifen 7, wobei die die Zellenstruktur einen festen Boden 9 aufweist. Die Streifen 7 und der Boden 9 können aus einem Gitter bestehen, beispielsweise aus einem Schweißgitter aus Edelstahl. Alternativ kann die Zellenstruktur 24 aus einem Spritzgussteil, beispielsweise aus HDPE, bestehen, wobei die Zellenstruktur 24, ähnlich wie in Figur 13, Öffnungen aufweist, die rund, oval, quadratisch oder rechteckig ausgeführt sind. Zudem kann die Materialoberfläche eine Textur aufweisen, damit sich die kantigen Koerner des mineralischen Materials 5 zusätzlich in der Zellenstruktur 24 verzahnen. Die Zellenstruktur 24 ergibt sich maßgeblich durch die Verwendung fester Verbindungen, wobei die Zellenstruktur 24 nicht, wie die erste und zweite Ausführungsform, flexibel ist.
Figur 20 zeigt, ähnlich wie in Figur 19, die dritte Ausführungsform der schwimmenden Insel aus Figur 1 in Draufsicht, wobei die Schicht 1 eine Zellenstruktur 24 bestehend aus Rechtecken aufweist.
Figur 21 zeigt eine vierte Ausführungsform der schwimmenden Insel aus Figur 2 in Seitenansicht, wobei die Schichten 1, 2 und 3 eine mit schwimmfähigen mineralischen Material 5 gefüllte Zellenstruktur oder Gabionenbauweise aufweist. An der oberen Schicht 1 ist eine bewährte Betonplatte 25 vorgesehen, die mit Gebäuden und Straßen bebaut werden kann. Als Zwischenschicht zur Verlegung von Infrastruktur, beispielsweise Leitungen und Abwasserkanäle, ist mineralisches Material 5 vorgesehen, um die Auflast möglichst gering zu halten.
Bezugszeichen:
1 Obere Schicht
2 Zweite Schicht
3 Dritte Schicht
4 Vierte Schicht
5 mineralisches Material
6 Wabenstruktur
7 Streifen
8 Verbindungen
9 Boden
10 Auftriebskraft
11 Gewichtskraft
12 Druckkraft
13 Zugkraft
14 Jungpflanze
15 Draht, Seil oder Sehne
16 Verankerung
17 Klemme
18 Schwimmende Plattform
19 Verdichtungsgerät
20 Öffnung
21 Loch
22 Aussparung
23 Netz
24 Zellenstruktur
25 bewährtes Betonfundament

Claims

Patentansprüche
1. Schwimmfähige Insel, aufweisend zumindest eine Schicht, wobei die zumindest eine Schicht eine Struktur mit Körnern aufweist, wobei die Körner aus einem expandierten mineralischen Material bestehen, vorzugsweise aus Schaumglas Schotter, wobei die Körner kantig sind.
2. Schwimmfähige Insel nach Anspruch 1, wobei die schwimmfähigen Körner in der Struktur verdichtet sind, wobei die kantigen Körner untereinander und in der Struktur verzahnt sind und somit der Struktur Auftrieb verleihen.
3. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Struktur aus einem oder mehreren flexiblen Streifen besteht, wobei der oder die Streifen parallel angeordnet sind, wobei die Streifen seitlich versetzt miteinander verbunden sind, sodas s die Vielzahl an Streifen bei Zug eine Struktur aus Waben oder Zellen bildet.
4. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Struktur aus Waben oder Zellen einen Boden aufweist.
5. Schwimmfähige Insel nach Anspruch 4, wobei der Boden aus mehreren flexiblen Drähten oder Seilen besteht, wobei die Drähte oder Seile parallel angeordnet sind, wobei die Drähte oder Seile seitlich versetzt miteinander verbunden sind, sodass die Vielzahl an Drähten oder Seilen bei Zug eine Struktur aus Waben oder Zellen bildet, wobei der Boden mit der Struktur verbunden ist, sodass sich der Boden bei Zug simultan mit der Struktur ausziehen lässt.
6. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Streifen Öffnungen aufweisen.
7. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Streifen eine perforierte Oberfläche aufweisen.
8. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Streifen und der Boden aus einem Gitter bestehen.
9. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen den Körnern ein Bindemittel angeordnet ist, vorzugsweise ein elastischer Klebstoff oder Dränbeton.
10. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Insel eine Mehrzahl von Schichten nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist, vorzugsweise zumindest zwei Schichten, insbesondere zumindest drei Schichten, wobei die Mehrzahl von Schichten schichtweise aufeinander angeordnet sind.
11. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Schichten Körner mit unterschiedlichen mittleren Komdurchmessern aufweisen, wobei vorzugsweise der mittlere Komdurchmesser der Körner einer unteren Schicht größer ist als der mittlere Komdurchmesser der Körner einer oberen Schicht.
12. Schwimmfähige Insel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in eine Oberfläche der schwimmfähigen Insel Pflanzen eingepflanzt sind.
13. Verwendung schwimmfähiger Inseln nach einem der vorherigen Ansprüche zur Verbesserung der Gewässerqualität, Entgegenwirkung und/oder Vermeidung von Gewässereutrophierung, als Habitat für Fische und andere aquatische Lebewesen, als Schutz vor Ufererosion und/oder zur Verminderung der Fließgeschwindigkeit des Gewässers, als Schutz vor Küstenerosion, zur Landgewinnung und/oder Landbefestigung auf dem Wasser, zur Reinigung von Regenwasser und/oder Abwasser, als Hydroponik und/oder Aquakultur und/oder Aquaponik, wobei die schwimmfähige Insel in einem Gewässer schwimmend angebracht und bepflanzt wird.
14. Verfahren zur Herstellung einer schwimmfähigen Insel, aufweisend die Schritte:
(a) Bereitstellen einer Struktur zur Aufnahme von Körnern aus expandiertem mineralischem Material.
(b) Einbringen von Körnern aus schwimmfähigem expandiertem Material in die bereitgestellte Struktur.
(c) Verdichten der eingebrachten Körner mit der Maßgabe, dass diese untereinander und in der Struktur verzahnen.
(d) Ggf. Aufbringen eines Bindemittels auf die Oberfläche der schwimmfähigen Insel, ggf. Installation eines Gitters auf Oberfläche der schwimmfähigen Insel.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Mehrzahl von Strukturen zur Ausbildung einer schwimmfähigen Insel miteinander, vorzugsweise lösbar, verbunden werden.
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