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Verfahren zur Erzeugung explosionsfähiger Luft-Gas-Ge-
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mische Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Erzeugung von explosionsfähigen Gas-Luft-Gemischen, bei dem ein im Gemisch mit Luft
explosionsfähiges Gas in der Atmosphäre verteilt wird.
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Es ist bekannt, explosionsfähige Gemische aus brennbaren Gasen mit
Luft militärisch auszunutzen, indem man solche Gemische zur Explosion bringt und
mit Hilfe des dabei entstehenden Uberdruckes ein oder mehrere innerhalb einer großen
Fläche befindlichen Ziele wirkungsvoll bekämpft. Das brennbare Gas kann dabei selbst
explosibel sein; es kann aber auch erst im Gemisch mit Luft explosionsfähig werden.
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Solche bekannten Gemische sind z. B. Aerosole aus Äthan oder Propan
oder Äthylenoxid mit Luft; diese
Gemische haben einen besonders
guten Wirkungsgrad.
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dabei sol unter einem Aerosol im weitesten Sinne wenigstens eine in
einem Gas, insbesondere in Luft, fein verteilte, feste, flüssige und/oder gasförmige
Substanz verstanden werden. Diese an sich bekannten aerosolbildenden Substanzen
werden in geeigneten Behältern, gegebenenfalls zusammen mit einem Trägergas, zuin
Ort ihres Einsatzes gebracht, wo sie mittels gesignete Verteilereinrichtungen über
eine mehr oder weniger große Fläche verteilt werden, so daß sie eine Cerosoiwolke
bilden. Diese Aerosolwolke wird durch geeignete Maßnahmen zur Explosion gebracht.
Derartige Aerosolexplosionen können sowohl für militärische Zwecke, z. B. beim Räumen
von Minenfeldern oder Bekämpften von Schiffen. als auch für zivile Zwecke, beispielsweise
zum Erzeugen von Schneisen in tropischen Urwäldern, angewandt werden.
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Um eine größere Fläche mit einer Aerosolwolke zu beflecken, ist es
aus der US-PS 3 94C 443 bekannt, die in einem Behalter befindliche aerosolbildende
Substanz mit Hilfe von Flugzeugen in das Zielgebiet zu bringen und dort aus zustoßen.
Das Öffnen der Behälter und Verteilen der aerosolbildenden Substanz erfolgt über
zeitgesteuerte Sprengladungen. Das Verteilen der aerosolbildenden Substanz kann
auch gemäß dem Verfahren der US-PS 3 955 509 von selbst erfolgen, wenn die aerosolbildende
Substanz selbst bei der beim Einsatz herrschenden Temperatur einen genügend hohen
Dampfdruck besitzt.
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Bei dem zuletzt genannten Verfahren wirkt sich nachteilig aus, daß
auf diese Weise keine große Fläche mit Aerosol abgedeckt werden kann. Will man diesen
Nachteil z. B. durch Einsatz einer Vielzahl von Be-
haltern ausgleichen,
dann scheitert dics oft an dem zu großen Gewicht der Behälter. Pich können auf diese
Weise nicht größere iMen,en an komprinlXerten oder verflüssigten Gasen, wie z. B.
Athan, transportiert werden, da für den Transport solcher Gase Behälter großer Festigkeit
verwendet werden müssen, deren Gewicht dann entsprechend groß ist.
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Es bestand deshalb die Aufgabe, die oben genannten Nachteile bei der
Beförderung aerosolbildender Substanzen an den Ort ihres Einsatzes zu vermeiden
und ein Verfahren zu entwickeln, aerosolbildende Substanzen, insbesondere Gase,
ohne Verwendung aufwendiger Transportbehälter direkt an ihrem Einsatzort herzustellen.
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In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun ein Verfahren zur Erzeugung
explosionsfähiger Gas-Luft-Gemische durch Verteilen eines mit Luft ein explosionsfähiges
Gemisch bildenden Gases in der Atmosphäre gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß man das Gas durch Reaktion eines Metalls oder einer Metallverbindung mit Wasser
bildet und anschließend in die Atmosphäre ausströmen läßt.
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Diese erfindungsgemäße Arbeitsweise eignet sich bevorzugt zur Erzeugung
von explosionsfähigem Aerosolen über oder an Gewässern, wie z. B. auf freier See
oder unmittelbar an Ufern zur Abwehr amphibischer Operationen. In diesen Fällen
erfolgt die Reaktion mit Hilfe eines Wasserfahrzeugs, das bevorzugt als Unterwasserfahrzeug
ausgebildet ist. Dabei strömt das Wasser über geeignete Kammern durch das Fahrzeug
in Richtung einer Auslaßöffnung; in die Kammern wird das Metall oder die Metallverbindung
eindosiert und reagiert dort
mit: cfem Wasser. Die dabei entstehenden
Gase strömen zusammen mit dem Wasser aus der Rammer über die Auslaßöffnung aus und
gelangen damit in die Atmosphäre.
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I)ie Auslaßöffnung kann, wie z. B. bei Wasserstrahlantrieben, in an
sich bekann-ter Weise aus einer als Düse ausgebildeten Verengung bestehen, die sich
anschließend konisch erweitert. Die Auslaßöffnung kann auch mit einer Turbine oder
mit einem anderen, an sich bekannten, Flüssigkeitsantrieb verbunden werden, bei
dem eine Treibstoffkomponente Wasser ist. Bei einer solchen Kombination dient der
Antrieb zur Fortbewegung des Wasserfahrzeuges und damit zur größeren räumlichen
Verteilung der Aerosolwolke.
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Es ist auch möglich, die Metallverbindung oder das Metall von einem
Unterwasserfahrzeug aus direkt in das umgebende Wasser einzubringen. Bei einer solchen
Durchführungsform vermeidet man die in der Literatur beschriebenen ungewollten Explosionen
des entstehenden Gas-Luft-Gemisches dadurch, daß man die Reaktion in einer solchen
Wassertiefe durchführt, von der aus das Gas beim Emporsteigen geniigend abicühlt;
diese Tiefe ist je nach entwickeltem Gas verschieden.
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Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, die Reaktion des Metalls oder
der Metallverbindung in einem stationär betriebenen Wasserstrahlantrieb durchzuführen.
Der Betrieb des Wasserstrahlantriebs und die Zündung der Aerosolwolke können dann
z. B. über Zeitrelais oder Zeitzünder erfolgen.
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Als Metalle oder Metall verbindungen eignen sich alle Substanzen,
die mit Wasser unter Bildung von Gasen reagieren.
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Solche Substanzen und die bei der Umsetzung mit Wasser
ablaufende
Reaktion sind an sich bekaim. Als Metalle eignen sich vor allem die Alkalimetalle,
vorzugsweise in geschmolzener Form, da sie sich dann besser dosieren lassen. Zu
den einsetzbaren Netallverbinctungen zahlen die Alkali- und Erdalkalihydride, Xorwasserstoffe,
sowie die mit Wasser reagierenden Metallalkyle.
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Die Aufzählung zeigt, daß mit den erfindungsgemäßen Verfahren explosionsfilige
Gemische aus Luft und Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen hergestellt werden
können.
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Als Metallalkyle eignen sich nicht nur bei Raumtemperatur flüssige
Metallalkyle, wie z. B. die Aluminiumalkyle, sondern auch bei Raumtemperatur feste
Metallalkyle, wie z. B. Magnesiumalkylhalogenide. Diese als Grignard-Verbindungen
bekannten Substanzen können sowohl als Lösungen - in den Lösungsmitteln, in denen
ihre Herstellung erfolgt - oder auch als Festsubstanzen eingesetzt werden, sofern
diese stabil und gut rieselfähig sind. Der Alkylrest soll bevorzugt bis zu 5 C-Atomen
besitzen.
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Unter Metallalkyle, die bei Raumtemperatur flüssig sind, fallen neben
den Aluminiumalkylen auch die Metallalkyle der höheren Homologe des Aluminiums der
3. Periode des Periodischen Systems der Elemente, die Dialkyle von Zink und Cadmium
sowie die Bleitetraalkyle. Bei den Aluminiumalkylen sind alle Alkyle einsetzbar,
bei denen mindestens eine Valenz des Metalls durch einen Alkylrest mit bis zu 5
C-Atomen ersetzt ist. Wenn nicht alle Valenzen des Metalls durch Alkylreste abgesättigt
sind, können die anderen Metallvalenzen z. B. durch Halogen oder Wasserstoff oder
einen Alkoxirest abge-
sättigt scin. Allch Mischungen von Netallalkylen
oder gemischte Metallalkyle sind einsetzbar. Die Alkylgruppen sind bevorzugt unsubstituiert.
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Als Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Metallalkyle seien genannt:
Triäthylaluminium, Tri-n-butylaluminium, Tri-n-hexylaluminium, Diäthylaluminiumhydrid,
Di-i-butylaluminiumhydrid, Dimethylaluminiumchlorid, Diäthylaluminiumjodid, Di-t-butylaluminiumchlorid,
Diäthylaluminiumäthoxid, Äthylaluminiumdichlorid, i-Butylaluminiumchlorid, Äthylaluminiumsesquichlorid,
Dimethylzink, Diäthylzink, Dipropylzink, Diäthylcadmium, Bis [2-methylpropyl] -cadmium,
Triäthylthallium, Bleitetraäthyl.
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Die Reaktion der Metalle oder Metallverbindungen mit dem Wasser soll
stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch ablaufen. Dies bedeutet, daß man maximal
ein Mol des Metalls bzw. der Metallverbindung mit der Anzahl von Molen an Wasser
zur Umsetzung bringt, die der Anzahl der Mole an freiwerdendem Gas entsprechen.
-Wenn die Umsetzung, die zur erfindungsgemäßen Aerosolbildung führt, in einem Unterwasserfahrzeug
durchgeführt wird, ist es von Vorteil, das Unterwasserfahrzeug so auszubilden, daß
die bei der Umsetzung freiwerdende Energie zum Vortrieb des Fahrzeuges verwendet
wird. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung dieser Durchführungsform besteht darin,
die Reaktion in einem Staustrahltriebwerk durchzuführen, wobei der Vortrieb durch
den Austritt der Gase bzw. des Gas-Wasser-Gemisches aus der DÜse erfolgt.
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In einer solchen Ausführungsform wird die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung in Form eines Beispiels näher erläutert: Die zeichnung zeigt ein Unterwasserfahrzeug
mit zylindrischem Rumpf 1 mit sich konisch verjüngendem Heck 2 und Stabilisierungsflächen
d an denen Ruder 4 gelenkig befestigt sind. Der vordere Teil 5 ist hydrodynamisch
günstig geformt und ist als Druckgasbehälter ausgebildet. Der treibstofftank 6,
der z. 13. Triäthylaluminium enthält, wird auf der einen Seite durch einen Kolben
7 und auf der anderen Seite durch den Boden 8 begrenzt. Der Kolben 7 wird durch
Dichtringe 9 und 10 gegenüber dem Rumpf 1 und einem Rohr 11 abgedichtet. Dieses
Rohr 11 besitzt einen als Diffusor ausgebildeten Einlauf 12 und eine als Düse ausgebildete
Verengung 13 mit sich anschließender konischer Erweiterung 14.
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Einlauf 12, Rohr 11, Verengung 13 und Erweiterung 14 bilden zusammen
ein Staustrahltriebwerk. Vom Boden 8 des Treibstofftanks 6 führen Rohrleitungen
15 zu Ventilen 16 und weiter in das Rohr II.
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In dem sich verttingenden Teil 2 des Rumpfes 1 befinden sich die in
bekannter Weise ausgeführte Elemente und Einrichtungen zur Stabilisierung und Lenkung
des Wasserfahrzeuges soie zur Betätigung der Ruder 4.
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Nachdem das Unterfasserfahrzeug durch z. B. eine Startrakete auf die
für den Betrieb des Staustrahltriebwerkes erforderliche Geschwindigkeit gebracht
wurde, werden die Ventile 16 geöffnet.
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Dadurch wird über den unter Gasdruck stehenden Kolben 7 das Metallalkyl
in das Rohr 11 gefördert, wo es mit dem durch den Einlauf 12 einströmenden Wasser
reagiert und
a. . Gas bildet.
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Dieses sowie evtl. andere Reaktionsprodukte und Wasser bzw. Wasserdampf
entweichen durch die Verengung 13 und die konische Erweiterung 14, wobei sie einen
entsprechenden Schub erzeugen , der das Unterwassergerät antreibt.
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Anschließend steigt das Gas an die Wasseroberfläche, wo es mit Luft
ein explosionsfähiges Aerosol bildet, das zur Detonation gebracht werden kann.
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L e e r s e i t e