-
Gewinnung von Ballast für Luftfahrzeuge Bei Luftschiffen mit Gasfüllung
ist es bekanntlich erforderlich, die durch Verminderung der Nutzlast während der
Fahrt auftretende Erhöhung des Auftriebes auszugleichen. Eine solche Verminderung
der Nutzlast tritt ein durch die Abnahme der Treibstoffe für die Motoren, den Verbrauch
von Lebensmitteln durch die Besatzung und Fahrgäste sowie durch das während der
Fahrt gelegentlich notwendig werdende Abwerfen von Ballast. Man hat bisher den durch
eine solche Verminderung der Nutzlast auftretenden erhöhten Auftrieb des Luftschiffes
am einfachsten durch Abblasen von Gas in die Atmosphäre ausgeglichen. Das in die
Atmosphäre abgeblasene Gas geht unausgenutzt verloren. Außerdem tritt bei größeren
Fahrtstrecken eine so große Verminclerung der Nutzlast ein, daß sich diese nicht
mehr durch Abblasen von Gas ausgleichen läßt. In entsprechender Weise erfolgt auch
beim sog. Auswiegen des Luftschiffes vor der Fahrt und bei der Landung häufig ein.
Abblasen von Gas zur Einstellung des gewünschten Auftriebes oder Schiffsgewichtes.
-
Es wurde auch schon vorgeschlagen, Ballast für Luftfahrzeuge in der
Weise zu gewinnen, daß unter Ausnutzung einer Reaktion von Kohlenwasserstoffen mit
Sauerstoff oderLuft Wasser gebildet wird. Ferner ist bekannt, durch Ausnutzung des
Wasserstoffs als Treibmittel in den Motoren in Wechselanwendung mit normalen Kohlenwasserstofftreibstoffen
Wasser zu gewinnen. Zu diesem Zweck hat man bisher die Abgase der Motoren des Luftfahrzeuges
nutzbar zu machen versucht, indem man den in diesen Abgasen vorhandenen Wasserdampf
kondensierte.
-
Derartige Einrichtungen sind indessen mit schwerwiegenden Mängeln
behaftet. Die Abgase der Motoren v an Luftfahrzeugen enthalten nämlich nicht nur
Wasserdampf, sondern auch eine ganze Anzahl anderer Komponenten, insbesondere ölreste,
Ruß und mehr oder weniger große Gehalte an Säuren, z. B. Salpetersäure usw. Diese
Verunreinigungen gehen zum größten Teil in das bei Einrichtungen der erwähnten Art
aus den Motorabgasen gebildete Kondenswasser über und verschmutzen dieses stark.
Außerdem treten aber auch leicht Verkrustungen und Verstopfungen der in der Kondensationsanlage
vorgesehenen Rohrleitungen ein. Die sich im Kondenswasser lösende Säure aus den.
Motorabgasen führt ferner leicht zu Korrosionen 'der Rohrleitungen und der Kondensgefäße.
Eine Vermeidung dieser Mängel ist bei den bekannten Einrichtungen dieser Art nur
unvollkommen möglich, insbesondere aus dem Grunde, weil eine ausreichende Reinigung
der Motorabgase unter Berücksichtigung des bei Luftschiffen hierfür zur Verfügung
stehenden beschränkten Raumes und des beschränkten Traggewichtes sich im allgemeinen
nicht durchführen läßt.
-
Auch durch den wechselweisen Betrieb der Motoren mit Kohlenwasserstoffen
und Wasserstoff und der Kondensation der wässerigen
Verbrennungsprodukte
werden die öbengenannten Mängel nicht beseiti-gt;- denn die Verbrennungsprodukte
des Wasserstoffs . werden während der Umstellperiode, `va;s, . leicht einzusehen
ist, keineswegs aus den her mit normalen Treibstoffen betriebeneC: Motoren als saubere
Flüssigkeit gewon werden können. Abgesehen von den bei dem Wechselbetrieb der Motoren
auftretenden technischen Schwierigkeiten,- wie z. B.- Veränderung des Verdichtungsverhältnisses
der Motoren während des Wasserstöffbetriebes, werden diese, sofern überhaupt eine
praktische Verwendung des Wasserstoffs in-Motoren möglich ist, was noch__t@urchaus
tipbewiesen ist, wegen des in diesem Fal,le..bedeutend geringeren kalorischen- Effektes
des Wasserstoffs in ihrer Leistug absinken. Nachdem ein Luftfahrzeug nach Art der
Luftschiffe aber bei einer Minimalgeschwindigkeit, die bei etwa 1/3 -der normalen-liegt,
die Steuerfähigkeit verliert, so ist auch aus Gründen der Sicherheit diese Art der
' Verwendung nicht durchzuführen. : , Der schiverwiegende Nachteil eines roter=
inittierenden Betriebes zur Ballgstgewinnung liegt aber, abgesehen von der Häufigkeit
der Betriebsumstellungen, in der -andauernden Inkonstanz des Schiffsgewichtes, welche
eine einwandfreie Schiffsführung unmöglich macht.
-
Die Erfindung beschreitet daher einen anderen Weg zur Lösung der .Aufgabe
der. Gewinnung von Ballastwasser unter-Ausnutzung einer Reaktion von Wasserstoff
und Wasserstoffverbindungen mit Sauerstoff. Gemäß der Erfindung wird das abgeblasene,
als Traggas oder Ausgleichsgas vorhandene Gas, insbesondere Wasserstoff, in besonderen
Reaktionsräumen und mit geeigneten Einrichtungen durch chemische Reaktion, insbesondere
mit Sauerstoff, in eine als Ballast verwendbare saubere Flüssigkeit umgewandelt.
-
Infolge der Verwendung reiner Ausgangsstoffe und deren Umwandlung
in für diese Zwecke besonders vorgesehenen Einrichtungen wird bei dem Verfahren
sehr weitgehend reines Wasser gewonnen, das im Bedarfsfalle außer als Ballast noch
ohne weiteres für andere Z`VeclZe, gewünschtenfalls sogar zur Trkikwasserversörgung,
benutzt werden kann.
-
Der gegenüber dem Bekannten durch die Erfindung erreichte außerordentliche
Vorteil, die Reaktion von Wasserstoff oder Wasserstoffverbindungen mit Sauerstoff
oder Luft in besonderen Räumen vor sich gehen zu lassen, besteht darin, daß neben
einer er-' höhten Sicherheit und neben einer dadurch erst erreichbaren praktischen
Verwendung dieser Reaktion eine genaue Konstanthaltüng des Schiffsgewichtes zu erreichen
- ist, d: h. die mengenmäßige Umsetzung der Reaktionskomporfenten kann Gewichtsveränderungen
des Schiffes genau angepaßt werden.
-
. An Stelle des meist vorhandenen Wassersiöffes kann man die Erfindung
gewünschten-@fälls auch mit anderen Gasen sinngemäß '!dürchführen, insbesondere
mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Zur chemischen Reaktion mit dem abgeblasenen
Gas kann man am einfachsten den Sauerstoff der Luft benutzen. Dies kann beispielsweise
so geschehen;- daß der abgeblasene Wasserstoff mit einer unterhalb der Explosionsgrenze
liegenden Menge Sauerstoff oder Luft in eigens hierfür vorgesehenen Einrichtungen
vermischt und zur Reaktion gebracht wird. Die zur Reaktion' gelangenden Gasmengen
können je nach Bedarf variiert werden, es kann also jeder normale Gewichtsverlust
in kurzer Zeit ausgeglichen werden oder überhaupt nicht als Gewichtsverminderung
sich bemerkbar machen, wenn die Ballasterzeugung im gleichen Maße vorgenommen wird.
Andere Einrichtungen, vor allem die Antriebsmittel des Luftfahrzeuges, bleiben dadurch
vollkommen unbeeinflußt. Infolge des hohen Wasserstoffgehaltes der Reaktionsgase
und der dadurch bedingten hohen Wärmeleitfähigkeit läßt sich in diesem Falle die
Kondensation des Wasserdampfes besonders leicht durchführen. Der in den verbleibenden
Restgasen enthaltene überschüssige Wasserstoff kann zur erneuten Vermischung mit
Sauerstoff und Luft verwendet werden. Statt dessen kann man auch so vorgehen, daß
man den Wasserstoff mit einem außerhalb der Explosionsgrenze liegenden Überschuß
von Sauerstoff oder Luft vermischt und die nach der Kondensation des Wasserdampfes
verbleibenden Restgase in die Atmosphäre entweichen läßt. Der Wasserstoff wird in
diesem Falle praktisch restlos verbraucht.
-
Zur Erleichterung der Reaktion des abgeblasenen Gases mit dem Sauerstoff
verwendet man zweckmäßig einen Katalysator, beispielsweise aus Platin, einer Platinlegierung,
z. B. Platiniridium oder Palladium. Diese Stoffe werden in an sich bekannter Weise
in möglichst feiner Verteilung mit großer wirksamer Oberfläche verwendet, insbesondere
als sogenanntes Mohr. Der Katalysator kann dabei im Anfang zur Erzielung der notwendigen
Reaktionstemperatur aufgeheizt werden, z. B. durch einen elektrischen Heizwiderstand.
Die Reaktion verläuft, nachdem sie eingeleitet ist, exothermisch, so daß im allgemeinen
eine Kühlung des Reaktionsraumes angebracht sein wird. Die Reaktionstemperatur ist
bei der Bildung von Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff bekanntlich von den Mischungsverhältnissen
der
beiden Ausgangsgase abhängig. Sie ist am höchsten, wenn das stöchiometrische Verhältnis
ungefähr erreicht ist.
-
Man kann eine Kühlung des Reaktionsraumes am einfachsten durch den
Fahrtwind vornehmen. Dies läßt sich insbesondere in der Weise ausführen, daß in
(lern Reaktionsraum ein Temperaturmesser oder ein Temperaturregler zur entsprechenden
Veränderung des Fahrtwindes und damit der Kühlung des Reaktionsraumes eingebaut
ist, derart, daß die gewünschte Reaktionstemperatur in dem Raum aufrechterhalten
wird.
-
Man kann statt dessen auch die Gaszufuhr zu dem Reaktionsraum regeln
in Abhängigkeit von der in diesem Raum herrschenden Temperatur, und zwar sowohl
von Hand als auch selbsttätig.
-
Es ist auch möglich, den Fahrtwind durch den den Katalysator enthaltenden
Reaktionsraum hindurchstreichen zu lassen und nur die zugeführte Wasserstoffmenge
zu dosieren, z. B. mit Hilfe eines Drosselventils.
-
Der Fahrtwind läßt sich bei dem neuen Verfahren auch noch zur Kühlung
des Kondensationsraumes für den Wasserdampf ausnutzen.
-
Die oben beschriebene Anwendung eines Katalysators ist besonders einfach
und bequem. Gewünschtenfalls könnte man statt dessen auch andere Mittel zur chemischen
Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff anwenden, - beispielsweise den abgeblasenen
Wasserstoff in einer Flamme unter Zutritt von Sauerstoff verbrennen und den so entstandenen
Wasserdampf kondensieren.
-
Auch in diesem Falle vollzieht sich die Reaktion in besonderen Räumen.
-
Das bei dem Verfahren anfallende Kondenswasser läßt sich nicht nur
als Ballast ausnutzen, sondern es kann vielmehr auch für andere Zwecke nutzbar gemacht
werden, beispielsweise zur Streckung des Trinkwasservorrates oder zur elektrolytischen
Zerlegung in Wasserstoff und Sauerstoff sowie zur Kühlung der Motoren usw.
-
Das Verfahren läßt sich auch dann durchführen, wenn aus dem Luftschiff
statt Wasserstoff irgendein Kohlenwasserstoffgas abgeblasen wird. Auch in diesem
Falle läßt sich der in dem Kohlenwasserstoffgas vorhandene Wasserstoff durch Hinzutritt
von Sauerstoff in besonderen hierfür vorgesehenen Reaktionsräumen chemisch abbinden
und in Kondenswasser überführen, beispielsweise unter Anwendung eines Katalysators.
-
Schließlich kann das neue Verfahren auch für andere Luftfahrzeuge
mit Gasfüllung als Luftschiffe verwendet werden, beispielsweise für Freiballons.