DE2329395C2 - Vorrichtung zur Änderung der inneren Struktur von Wolken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Änderung der inneren Struktur von Wolken zum Auslösen von Regenfällen oder zum Verhindern von Hagelschlag durch Bildung von Stoßwellen, die durch wiederholte, in Intervallen erfolgende Explosionen in einer Brennkammer mit einer Lufteinlaßöffnung erfolgen unter Verwendung eines explosionsfähigen Gemisches aus Luft und Acetylen, wobei die Explosion direkt entweder bei Berührung mit Luft, mit einem anderen Produkt oder einem anderen Gemisch erfolgt und jeweils anschließend an die Explosion ein schlagartiges Abführen der freigesetzten Energie nach oben über ein an die Brennkammer angeschlossenes aufrechtes nach oben erweitertes Rohr erfolgt, wobei die Brennkammer einen weiten Abschnitt, in dem die Explosion stattfindet und einen verjüngten Abschnitt aufweist, der an den engen Abschnitt des erweiterten Rohres anschließt.

Eine derartige Vorrichtung ist in dem Buch von F. Houdaille, »Les Orages a Greles et Ie Tir des Canons«, Paris 1901 auf den Seiten 100, 101, 228 bis 231 beschrieben. Es wird dabei eine Frequenz von einer Explosion pro Minute empfohlen, die bei großer Gefahr nicht über drei Explosionen pro Minute gesteigert werden soll.

Die Erfinder haben erkannt, daß die bekannten Frequenzen zu niedrig sind, um eine wirkungsvolle Bekämpfung von z. B. Hagelwolken herbeizuführen.

Gewitter, die Kombinationen von wäßrigen, leuchtenden und elektrischen Wetterphänomenen darstellen, lokalisieren sich vorzugsweise in der Ebene oder in flachen Senken, die oft »barometrische Sümpfe« genannt werden. Die von Gewittern und insbesondere Ha gel angerichteten Schäden sind allgemein bekannt

Wiederholte Störungen wie unter der Einwirkung eines ziemlich starken Winds verschieben und verlängern die Hagelwolken.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß die Schußfrequenz der Vorrichtung bei einer vereinfachten gesteuerten Luftzufuhr erhöht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten Maßnahmen. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen. Die Störphänomene, die von den Stoßwellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgerufen werden und in Wolkenhöhe lokalisiert werden, sind durch die erzielbare hohe Schußfrequenz hochwirksam.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lufteinlaßöffnung mit einer Rückschlagklappe wird diese angestrebte hohe Schußfrequenz ermöglicht, weil die Anlage nach jeder Explosion sofort wieder selbsttätig in eine Position zurückkehrt, die für eine erneute Explosion bereit ist

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert

Die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung hängt von der Wiederholung der in der Brennkammer 21 erzeugten Explosionen mit einer kurzen Frequenz ab, wobei die so freigesetzte Energie zwangsläufig in große Höhen durch den kegelstumpfförmigen Kamin 28 fortgepflanzt wird, der mit dem unteren Teil der Brennkammer 21 verbunden ist Die Explosionen können durch Verbrennung eines Gemisches aus Acetylen und Luft erzeugt werden. Bei verschiedenen Frequenzen durchgeführte Experi mente haben ergeben, daß unterhalb einer bestimmten Frequenz die in Wolkenhöhe erzeugte Störung nicht ausreicht, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Die in Wolkenhöhe erzeugten Phänomene verursachen eine progressive Änderung der inneren Wolkenstruktur,

wobei jede Stoßwelle zu dieser Änderung beiträgt. Das Zeitintervall zwischen dem Eintreffen von zwei aufeinanderfolgenden Stoßwellen muß klein genug sein, um eine Rückgängigmachung der bereits vorgenommenen Änderung und damit eine Rückkehr der Wolke zur Ha gelstruktur zu vermeiden. Versuche haben ergeben, daß das maximale Zeitintervall zwischen zwei Explosionen kleiner als 25 s und vorzugsweise kleiner als 15 s sein muß.

Oberhalb 25 s ist das Zeitintervall zwischen dem Ein-

treffen zweier aufeinanderfolgender Stoßwellen an der Hagelwolke zu groß, um eine angemessene Wirkung zu erzielen. Zwischen 15 und 25 s ist das Verfahren wirksam, jedoch ist die Zeit zur Änderung der inneren Wolkenstruktur proportional langer, und der Wirkungsgrad des Verfahrens bei Gefahr eines unmittelbar bevorstehenden Hagelschlags könnte nicht ausreichen.

Ab einem Explosionszeitintervall von 15 s und insbesondere zwischen 8 und 14 s ist der Wirkungsgrad des Verfahrens maximal, und die erhaltenen Ergebnisse sind

ω beeindruckend.

In bestimmten Fällen ist der erhaltene Effekt sogar heilend gewesen, d. h., die wiederholten Schüsse alls 12s auf einen bereits stattfindenden Hagelschlag haben

nach einigen Schüssen eine fortschreitende Änderung der Struktur der Hagelkörner erlaubt, indem diese immer weicher wurden und schließlich eine völlig geschmolzene Struktur einnahmen, so daß der Hagel sich zu Regen wandelte.

Zeitintervalle unterhalb 8—10 s können selbstverständlich angewendet werden, jedoch führen sie zu erhöhten Brennstoffkosten, weshalb sie unwirtschaftlicher sind. Sie können jedoch bei einem besonders drohenden Hagel verwendet werden, um eine äußerst schnelle Wirkung zu erzielen.

Am unteren Ende der Brennkammer 21 ist mindestens eine Lufteinlaßöffnung 31 vorgesehen, die während der Explosion durch eine Klappe verschlossen ist, die um eine horizontale oder vertikale Achse beweglich ist und eine etwa* größere Abmessung als die öffnung in der Brennkammerwand hat. Diese Klappe deckt durch Positionieren in die Schließstellung an die Innenwand der Brennkammer 21 deren öffnung ab.

Dieser Lufteinlaß dient zur Zufuhr der ^.ur Verbrennung des Acetylens notwendigen Luft Er muß aber auch dann vorhanden sein, wenn man in den Brenner ein vordosieries Gemisch von Luft und Acetylen einbläst In der Ruhestellung deckt die Klappe die öffnung in der Wand ab, gegen die sie sich normalerweise einfach durch ihr Eigengewicht anlegt. Wenn das Luft- und Acetylen-Gemisch gezündet ist, drückt die Explosion die Klappe so stark gegen die Wand, daß sie zurückprallt und stark nach oben gedrückt wird, so daß ein sehr plötzlicher Luftstoß erfolgt, der dazu beiträgt in der Brennkammer 21 und dann im Kamin 28 einen aufsteigenden Luftstrom zu erzeugen, der eine gute Ausbildung der Stoßwelle fördert Die Klappe fällt anschließend zurück, schlägt eine bestimmte Anzahl von Malen gegen die Wand, und nimmt danach ihre Gleichgewichtsstellung ein, so daß sie für eine neue Explosion vorbereitet ist.

Vorzugsweise ist die Klappe so gestaltet daß sie in ihrer Ruhestellung — d. h. in ihrer unteren Stellung, falls die Klappe um eine horizontale Achse drehbar ist, die sich oberhalb der Wandöffnung befindet — nicht genau an der Wand anliegt sondern mit dieser einen bestimmten Winkel zwischen 10° und 45° und vorzugsweise zwischen 15° und 30° einschließt.

Eine derartige Einrichtung kann in verschiedener Weise gebildet werden, insbesondere in sehr einfacher Weise durch Ausrüsten der Klappe mit einem System von Gegengewichten oder durch eine Schraubenfeder, die auf der Klappenachse montiert und so angeordnet ist, daß die Klappe in ihrer Ruhestellung mit der Brennerwand den gewünschten Winkel von vorzugsweise etwa 20° einschließt.

Von Bedeutung ist auch das Verhältnis, das für eine gegebene Höhe der Explosionskammer zwischen dem Durchmesser D der Brennkammer 21 d. h. dem weiten Teil, in dem die Explosionen stattfinden, und dem Durchmesser d des verjüngten Abschnitts des kegelstumpfförmigen Kamins 28 besteht, der sich oberhalb der Brennkammer 21 befindet. Ein derartiges Verhältnis, das zweckmäßig zwischen 4 und 2,5 liegt, bei einer Brennkammerhöhe von etwa dem dreifachen Durchmesser, trägt zusätzlich zum Wirkungsgrad und zur Sicherheit des Systems bei. Wenn D/d größer als 4 ist, wird der Durchmesser D im Verhältnis zu d zu groß, d. h., der Winkel, der durch den konischen Teil des Brenners gegenüber der Horizontalen gebildet wird, wird zu klein, so daß die durch die Explosion freigesetzte Energie dazu neigt, nach unten reflektiert zu werden, was eine Verringerung der Wirksamkeit der erzeugten Stoßwelle mit sich bringt Wenn D/d kleiner als 23 ist ist der Durchmesser des verjüngten Teils unter denselben Bedingungen zu groß, so daß die Stoßwelle verhältnismäßig schwach wird.

Weiter ist die Vorrichtung zwischen dem Scheitel der oberen verjüngten Teils der Brennkammer 21 und dem verjüngten Grundteil des kegelstumpfförmigen Kamins 28 mit einem zylindrischen Abschnitt 30 versehen, der ίο die Verbindung zwischen diesen beiden Teilen herstellt Dieser zylindrische Abschnitt 30 gewährleistet auch eine bessere Wirkung der erhaltenen Stoßwelle.

Die Einleitung des Acetylens in die Brennkammer kann durch jede geeignete Einrichtung erfolgen, insbesondere durch gleichzeitiges Einspritzen eines vordosierten Gemisches von Luft und Acetylen mittels einer oder mehrerer an sich bekannter Einspritzeinrichtungen, wie sie für Acetylenschweißbrenner verwendet werden. In diesem Fall können die Einspritzeinrichtungen direkt an eine Acetylenquelle angeschlossen sein, z. B. an eine kommerziell erhältliche Acetylenflasche, und zwar mittels eines Rohres, auf dem eine geeignete Dosiereinrichtung wie ein Magnetventil, ein pulsierendes Absperrorgan oder jede andere automatische, elektrische oder vorzugsweise mechanische Einrichtung vorgesehen sein kann, die die Acetylenzufuhr unterbricht, wenn ein geeignetes Volumen in die Brennkammer 21 eingespritzt worden ist Eine derartige Einrichtung kann außerdem durch eine oder mehrere identisehe oder verschiedene Einrichtungen verdoppelt werden, die parallel geschaltet sind und bei Auftreten einer Störung der ersten Einrichtung in Betrieb genommen werden können.

Das Acetylen kann auch ohne vorheriges Mischen mit Luft eingespritzt werden, wobei ein Mischen sich dann in der Brennkammer 21 dank der Klappe vollzieht, deren Funktion bereits oben erläutert wurde.

Im letzteren Fall wird das Acetylen vorzugsweise in die Brennkammer 21 mittels eines Rohres 35 eingespritzt das in das Innere der Brennkammer vorspringt und schräg von oben nach unten gerichtet ist wobei sein unteres Ende sich im wesentlichen in Höhe der Lufteinlaßöffnung 31 befindet, so daß ein homogenes Gemisch erhalten werden kann.

Das Zünden des Gemisches kann durch irgendein geeignetes mechanisches, elektrisches oder piezoelektrisches System erfolgen, oder ganz allgemein gesprochen, durch irgendein System, das im gewünschten Zeitpunkt eine Flamme oder einen Funken auslöst, der zum Zünden des Gemisches ausreicht. Wenn dieses besonders schwer zu zünden ist, kann das Zünden sehr leicht mittels Funken erfolgen, die z. B. mit einer Zündkerze erzeugt werden, wie sie in Brennkraftmaschinen vorgesehen ist, oder mit einem piezoelektrischen Quarz, mit einem rotglühenden Widerstand usw. Eine andere Zündeinrichtung besteht darin, ständig außerhalb des Brenners eine Zündflamme 34 zu unterhalten, die z. B. durch Acetylen versorgt wird. Diese Zündflamme wird einige Zentimeter vor einer kleinen öffnung in der Brennkammer angeordnet, und wenn die Explosion ausgelöst werden soll, führt man der Zündflamme Acetylen zu, um so eine längere Flamme zu erzielen, die dann in die Brennkammer durch die öffnung eindringt und das Gemisch zündet.

Bu einer ausgeführten Vorrichtung besteht die Brennkammer 21 aus 10 mm-Blech, und zwar aus einem zylindrischen Abschnitt 22 mit einem Durchmesser D von 45 cm, an dem ein Boden 23 angeschweißt ist, der in

seinem Mittelteil eine kleine öffnung 24 hat, die die automatische Abfuhr von Wasser gestattet, das sich am Boden der Brennkammer ansammeln kann.

Die Hohe des zylindrischen Abschnitts 22 beträgt 100 cm. Am Scheitel dieses zylindrischen Abschnitts 22 ist z. B. durch eine Schweißnaht ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 25 befestigt, dessen enger Teil (d) einen Durchmesser von 16 cm hat und mit einem kreisrunden Flansch 2>5 verschweißt ist, der mit öffnungen zur Aufnahme von Verschraubungen versehen ist, die die Verbindung einerseits einer Halterung 27 der Vorrichtung und andererseits des kegelstumpfförmigen Kamins 28 gewährleisten, der seinerseits mit einem Flansch 29 an seinem unteren Ende versehen ist.

Die Höhe des Kamins beträgt etwa 4 m, und die Form des innenraums des unteren Abschnitts ist so gewählt, daß sie mit dem oberen Teil des konischen Abschnitts der Brennkammer einen Zylinder 30 mit einer Höhe von etwa 12 cm bildet, dessen Zweckmäßigkeit bereits oben erläutert wurde.

Am unteren Ende der Brennkammer befindet sich die Lufteinlaßöffnung 31 mit einem Querschnitt von etwa 120 cm². Im Inneren der Brennkammer befindet sich die (nicht gezeigte) Klappe, die um eine horizontale Achse verschwenkbar ist, die sich oberhalb der öffnung 31 befindet, wobei diese Klappe in die untere Stellung gelangt, um die öffnung 31 zu verschließen. Die Klappe ist mit Gegengewichten versehen, die so angeordnet sind, daß in der unteren Stellung die Klappe einen Winkel von 20° mit der Brennkammer bildet.

In der Brennkammerwand sind zwei weitere öffnungen 32 und 33 vorhanden, deren erste gegenüber einer Zündflamme 34 angeordnet ist und zum Zünden des Gemisches im gewünschten Zeitpunkt dient, während die zweit«: (33) ein Rohr 35 zur Acetylenzufuhr durchtreten läßt, (Jas sich schräg von oben nach unten in die Brennkammer erstreckt, in deren Innenraum es mit einer Länge von 20 cm hineinragt.

Das Rohr 35 ist mit einem Dosierer 36 über ein Dreiwege-Ventil 37 verbunden, das einerseits an die Zündflamme 34- und andererseits an eine Acetylenquelle angeschlossen ist, die z. B. durch eine Acetylenflasche 38 gebildet ist, wie sie im Handel erhältlich ist. Das Drei-Wege-Ventil 37 ist mit einem Kanal versehen, der ständig eine direkte Verbindung zwischen der Acetylenflasehe 38 und dem Rohr 35 gestattet und damit die Zündflamme kontinuierlich versorgt.

Der Dosierer 36 ist durch eine Glocke 39 gebildet, die in Wasser eintaucht, das in einem zylindrischen Behälter 40 enthalten ist, der einen etwas größeren Durchmesser als die eintauchende Glocke hat.

Das Aceuyien-Einspritzen kann auch mitteis einer Einspritzeinrichtung vorgenommen werden, die automatisch das Luft-Acetylen-Gemisch herstellt; diese Einspritzeinrichtung ist an eine Acetylenquelle über ein Rohr angeschlossen, in das ein Magnetventil eingeschaltet ist, das seinerseits durch einen Zeitgeber gesteuert ist, der gleichzeitig die Acetylenzufuhr und das Zünden steuert Der Zeitgeber arbeitet elektronisch mit automatischer Rückstellung, was für eine erste Stellung das öffnen des Magnetventils für eine bestimmte erste Zeit gestattet, das die Acetylenzufuhr steuert, und für eine zweite Zeit das Schließen eines Versorgungskreises, der über eineii Unterbrecher und eine Spule an einer Zündkerze, wie sie in Kraftfahrzeugen verwendet wird, einen Funken auslöst, der das Gemisch zündet.

Nach einer anderen Ausführungsform wird Acetylen über ein Rohr zugeführt, das einerseits eine Zündflamme über ein anderes Rohr speist, in dem aus Sicherheitsgründen ein Rückschlagventil montiert ist, und eine oder mehrere Einspritzeinrichtungen, die einer öffnung gegenüberliegen, die in der Wand einer Brennkammer vorgesehen ist. Im Rohr zur Acetylenspeisung befindet sich ein Drei-Wege-Magnetventil, das mittels eines Motors verstellbar ist, der seinerseits durch einen Zeitgeber gesteuert ist, der von einer geeigneten Stromquelle gespeist ist.

Die geschilderten Ausführungsbeispiele haben den Vorteil eines vollautomatischen Betriebs. Ihre mögliche Speisung durch eine unabhängige Stromquelle wie eine Batterie gestattet ihre leichte Installation an Orten, die nicht an das normale Wechselstromnetz angeschlossen sind, was häufig der Fall ist, wenn eine derartige Vorrichtung inmitten von zu schützenden Kulturen wie Obstgärten, Weinbergen, Tabakpflanzungen od. dgl. installiert werden soll.

Die praktische Erprobung der beschriebenen Ausführungsbeispieie hat außerordentlich gute Ergebnisse gezeigt, insbesondere bei der Bekämpfung von Hagelschlag.

Das erfindungsgemäße Verfahren muß ausgelöst werden, sobald die Hagelwolken sich der zu schützenden Zone nähern. Durch manuelles oder automatisches Auslösen findet eine Explosion alle 10 bis 15 s statt, wobei man dann sehr schnell eine visuelle Änderung der Wolkenstruktur bemerkt und somit jeder Hagelschlag vermieden wird. Man kann die Schüsse der erfindungsgemäßen Vorrichtung bis zum Verschwinden jeglicher Hagelgefahr fortsetzen. Der erhaltene Schutz erfaßt eine Oberfläche von mindestens 50 bis 100 ha. Ein Schutz einer größeren Oberfläche kann durch Auslösen von stärkeren Explosionen mit einer entsprechend dimensionierten Vorrichtung erzielt werden.

Anstelle von Luft-Acetylen-Gemischen können auch Flüssiggase wie Methan, Butan oder Propan, Sprengstoffe oder ganz allgemein Produkte oder Verbindungen, die entweder spontan oder durch Mischung mit einem anderen Pordukt oder einer anderen Verbindung eine chemische Reaktion auslösen können, die genügend Energie freisetzt, verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Änderung der inneren Struktur von Wolken zum Auslösen von Regenfällen oder zum Verhindern von Hagelschlag durch Bildung von Stoßwellen, die durch wiederholte, in Intervallen erfolgende Explosionen in einer Brennkammer mit einer Lufteinlaßöffnung erfolgen unter Verwendung eines explosionsfähigen Gemisches aus Luft und Acetylen, wobei die Explosion direkt entweder bei Berührung mit Luft, mit einem anderen Produkt oder einem anderen Gemisch erfolgt und jeweils anschließend an die Explosion ein schlagartiges Abführen der freigesetzten Energie nach oben über ein an die Brennkammer angeschlossenes aufrechtes nach oben erweitertes Rohr erfolgt wobei die Brennkammer einen weiten Abschnitt, in dem die Explosion stattfindet und einen verjüngten Abschnitt aufweist, der an den engen Abschnitt des erweiterten Rohres anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßöffnung (31) an der Seitenwand der Brennkammer (21) mit einer Rückschlagklappe versehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe in ihrer Ruhestellung mit Hilfe einer um die Schwenkachse der Klappe gewundenen Schraubenfeder oder eines Gegengewichts in einer von der Lufteinlaßöffnung (31) abstehenden Position gehalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe in ihrer Ruhestellung mit der Seitenwand der Brennkammer (21) einen Winkel von 10° bis 45° einschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen 15° und 30°, vorzugsweise 20° beträgt.