DE69812150T2

DE69812150T2 - Verfahren und vorrichtung zum auslösen von lawinen

Info

Publication number: DE69812150T2
Application number: DE69812150T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Berlandis; Andre Eybert-Berard; Jean-Michel Taillandier
Original assignee: CT NAT DU MECHINISME AGRICOLE; Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour Lenvironnement et lAgriculture IRSTEA
Current assignee: CT NAT DU MECHINISME AGRICOLE; Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour Lenvironnement et lAgriculture IRSTEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: WO1999026039A1; JP2001523809A; EP1031008A1; NO20002393L; TR200001359T2; CA2310113A1; FR2771168B1; FR2771168A1; IS5474A; EP1031008B1; DE69812150D1; NO20002393D0; JP4180794B2; ATE234457T1; US6324982B1; NO318333B1; CA2310113C; ES2194364T3

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gewollten Auslösen einer Lawine und generell ein Verfahren zum gewollten Auslösen eines Naturereignisses, bei dem man eine oder mehrere Explosionen eines Fluids in einer festgelegten Zone verursacht, in der man dieses Ereignis oder Phänomen auslösen möchte.
Die Erfindung kann auf allen Gebieten zum Einsatz kommen, wo ein Ereignis oder Phänomen durch einen lokalen Überdruck der Atmosphäre über der von diesem Ereignis oder Phänomen betroffenen Zone ausgelöst oder in Bewegung versetzt werden kann.
Das typische von der Erfindung betroffene Gebiet ist das des gewollten Auslösens von Schneelawinen in den Wintersportstationen, den Schigebieten und ihren mechanischen Aufstiegshilfen, den Straßen sowie den Eisenbahnlinien im Gebirge und generell den öffentlichen und privaten Bauwerken.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens, die Einrichtungen umfasst, um wenigstens eine Explosion eines Fluids in einer festgelegten Zone zu verursachen, wo man das genannte Phänomen bzw. Ereignis auslösen möchte.

Stand der Technik

Es existieren schon mehrere Mittel zum gewollten Auslöser einer Lawine in einer festgelegten Zone, indem in der genannten Zone ein lokaler Überdruck der Atmosphäre erzeugt wird.
Zum Beispiel besteht eines dieser Mittel darin, explosive Ladungen, zum Beispiel TNT, anzubringen oder zu werfen und diese dann zur Explosion zu bringen. Die Explosion verursacht einen Luftstoß, der in der Lawinenzone über die Oberfläche der Schneedecke rast, als Schockwelle, die diese Schicht bis auf den Grund erschüttert und eine Lawine auslöst.
Die Handhabung dieser explosiven Ladungen ist eine Arbeit mit Risiken, trotz der durch das Personal getroffenen Vorkehrungen. Außerdem verschmutzten diese Ladungen im Allgemeinen die Umwelt.
Ein anderes dieser Mittel ist das unter der Bezeichnung GAZEX im Handel erhältliche System. Dieses Mittel ist beschrieben in der Patentanmeldung FR-A-2 636 729. Es besteht aus einer Vorrichtung mit einer Kanone oder Metallröhre mit verschlossenem Ende, und einer frontal in Richtung Schneedecke offenen Mündung. Diese Vorrichtung umfasst auch die Zuführungsleitung für ein die Verbrennung unterstützendes Gas aus einer ersten Quelle, und die Zuführungsleitung für ein brennbares Gas aus einer zweiten Quelle. Einblasdüsen für diese Gase befinden sich in verschiedenen Zonen der Kanone, verteilt über die Länge dieser Kanone, und eine Zündeinrichtung ist auf den hinteren Teil der Kanone montiert. Im Innern der Kanone wird ein Gasgemisch gebildet, zum Beispiel ein Gemisch aus Propan und Sauerstoff, und die Explosion dieses Gemisches in der Kanone wird durch die Zündeinrichtung bewirkt.
Die frontale Mündung streut den Luft- bzw. Gasstoß und die durch die Explosion auf der Oberfläche der Schneedecke verursachte Schockwelle löst dann die Lawine aus.
Obwohl diese Vorrichtung ihre Wirksamkeit in vielen Anlagen bewiesen hat, hat sie dennoch Nachteile. Tatsächlich ist die Kanone schwer - sie kann mehrere hundert Kilogramm wiegen - nicht sehr mobil, unästhetisch und teuer. Zudem benutzt dieses System elektronische Ventile, um das explosive Gasgemisch herzustellen, und benötigt folglich zahlreiche Einstellungen und Prüfungen.
Das Dokument US-A-4,873,928 beschreibt eine Vorrichtung zum Simulieren einer Nuklearexplosion, aber ohne Strahlungen. Es ist zur Untersuchung der Explosionen mit der Leistung von Nuklearexplosionen bestimmt. Diese Vorrichtung umfasst eine dehnbare Hülle, eine Befüllungsvorrichtung dieser Hülle mit einem Gasgemisch, und Elektrische Drähte, um die Explosion zu bewirken.

Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat genau die Aufgabe, die oben genannten Nachteile zu beseitigen, indem sie ein Verfahren zur künstlichen Auslösung einer Lawine durch wenigstens eine Explosion eines explosiven Fluids in einer vorher festgelegten Zone liefert, wobei dieses Verfahren einen ersten Schritt des Befüllens wenigstens einer elastischen Hülle mit einem explosiven Fluid und einen zweiten Schritt des Auslösens einer Explosion des genannten Fluids im Innern jeder Hülle umfasst, wobei jede Hülle durch die Explosion des Fluids, das sie enthält, zerstört wird.
Das Fluid kann in die Hülle mit Hilfe eines Diffusor einfüllt werden, wobei der Diffusor mit einer Gasquelle verbunden ist, durch eine Gaszuführungsleitung.
Die elastische Hülle kann direkt auf dem Diffusor befestigt werden, der dann als feststehender Träger der elastischen Hülle während der Befüllungsoperation dienen kann.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Fluid ein explosives Gasgemisch aus einem die Verbrennung unterstützenden Gas und einem trennbaren Gas sein.
Nach der Erfindung verwendet man als Treibgas ein brennbares Gas. Dieses brennbare Gas kann ausgewählt werden aus der Gruppe der Substanzen, die Wasserstoff, Tetrain, Azetylen, Propan, Butan oder ein Gemisch aus diesen Substanzen umfasst, wobei Wasserstoff das bevorzugte Gas ist.
Das die Verbrennung unterstützende Gas kann Sauerstoff sein oder Ozon, Luft oder mit Sauerstoff oder Ozon angereicherte Luft und vorzugsweise Luft.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Fluid im Innern der (jeder) elastischen Hülle, wenn diese Hülle(n) gefüllt ist (sind), denselben Druck aufweisen wie die Atmosphäre oder einen wesentlich höheren Druck als diese.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren muss jede verwendete elastische Hülle aus einem durch die Explosion des Fluids zerstörbaren Material sein. Das die Hülle bildende elastische Material und die Dicke dieses Materials müssen nämlich so gewählt werden, dass die Überdruckwelle, die durch die Explosion des Fluids erzeugt wird, sich möglichst frei ausbreiten kann, ohne einen zu großen Widerstand. Dieses Material muss außerdem ausreichend dicht sein, um das Fluid bis zu seiner Explosion einzuschließen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung kann die elastische Hülle aus einem leichten Material sein, so dass sie, wenn gefüllt mit einem das Fluid bildenden Gasgemisch, das leichter ist als die Umgebungsluft, zum Beispiel ein explosives Gemisch aus Wasserstoff und Luft, vor der Explosion eine senkrechte Position über der Schneedecke einnimmt. Außerdem kann diese Hülle aus einem biologisch abbaubaren Material sein, so dass sie die Umwelt nicht verschmutzt.
Ein Beispiel einer elastischen Hülle mit allen oben genannten Eigenschaften ist eine Hülle aus einem Material, das aus der Butyl enthaltenden Gruppe ausgewählt wird. Die Dicke des die Hülle bildenden Materials kann zum Beispiel ungefähr 100 bis 200 um betragen.
Die Hülle kann zum Beispiel ein Ballon des meteorologischen Typs sein.
Diese elastische Hülle muss außerdem ein Volumen haben, das ausreichend groß ist für ein Fluidmenge, die - mit atmosphärischem Druck oder etwas höherem Druck als diesem - die Auslösung der Lawine ermöglicht. Wenn das Fluid zum Beispiel ein Wasserstoff- Luft-Gemisch ist, kann das minimale Volumen der Hülle durch die in der Folge erläuterte Überlegung bestimmt werden, wobei davon ausgegangen wird, dass in der Hülle atmosphärischer Druck herrscht.
Man geht generell davon aus, dass man das Äquivalent von 3 kg TNT benötigt, um eine Lawine unter normalen Bedingungen auszulösen, das heißt, wenn eine natürliche Lawinengefahr besteht.
Die nachfolgende Gleichung (I) ist die chemische Gleichung der Explosion des H&sub2;- Luftsauerstoff-Gemisches:
H&sub2; + ¹/&sub2;O&sub2; → H&sub2;O (I)
Diese Gleichung (I) zeigt, dass das stöchiometrische Gemisch der Explosion unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen (273ºKelvin und 101 325 Pa) zwei H&sub2;-Volumen für ein O&sub2;-Volumen umfasst. Wenn das Fluid ein Wasserstoff-Luft-Gemisch ist, entspricht dies 30 Vol% Wasserstoff und 70 Vol% Luft. Da die Explosion von 2 g H&sub2; (1 mol H&sub2;) nach der Gleichung (I) 57 800 Kalorien liefert, also ungefähr 60 000 Kalorien, und die Explosion von 1 g TNT 1 000 Kalorien liefert, entspricht 1 g H&sub2; leistungsmäßig 30 g TNT. Da die Volumenmasse des Wasserstoffs 90 g/m³ beträgt, entspricht 1 m³ Wasserstoff 2700 g TNT. Zur Berücksichtigung gewisser Faktoren, zum Beispiel die Qualität des Gasgemisches, die Temperatur usw., nimmt man an, dass die Leistung der Explosion nicht 1 sondern 0,5 m³ Wasserstoff entspricht, also 1 m³ Wasserstoff eine Energie liefern kann, die 1,35 kg TNT entspricht. Infolgedessen ist es vorzuziehen, zur Auslösung der Lawine ein Wasserstoffvolumen von 2,2 m³ zu verwenden, damit die Leistung der Detonation ausreicht, das heißt 3 kg TNT entspricht. Dieses Wasserstoffvolumen erfordert ein Luftvolumen von 6,8 m³, um ein stöchiometrisches Detonationsgemisch zu erhalten.
Das bevorzugte Minimalvolumen der Hülle für ein H&sub2;/Luft-Gemisch beträgt also 8,9 m³, wenn das die Hülle füllende Fluid atmosphärischen Druck aufweist.
Nach der Erfindung wird das Volumen der Hülle also angepasst an das zur Auslösung einer Lawine nötige Fluidvolumen und folglich auch in Abhängigkeit von der Art dieses Fluids.
Dieses Verfahren ist also wandlungsfähig, denn es ermöglicht auch, in Abhängigkeit von klimatischen und geographischen Bedingungen Hüllen mit unterschiedlichen Volumen zu wählen.
Nach der Erfindung ist der zweite Schritt des Verfahrens ein Schritt zur Auslösung einer Explosion des Fluids im Innern jeder Hülle. Diese Explosion kann durch klassische Auslösungseinrichtungen einer Explosion ausgelöst werden, die ermöglichen, in jeder Hülle einen Funken zu entzünden. Diese Einrichtungen können zum Beispiel einen Zündkopf, eine piezoelektrische Einrichtung, einen Feuerstein usw. umfassen.
Die Explosion des in jeder Hülle enthaltenen Fluids hat deren Zerstörung und eine kugelförmige Ausbreitung einer Überdruckwelle über eine Fläche zur Folge, die man durch das Fluidvolumen optimieren kann, um durch die Erschütterung dieser Fläche eine Lawine auszulösen.
Die elastische(n) Hülle(n) wird (werden) mittels eines Trägers bzw. Halters über der Schneedecke positioniert, in einer festgelegten Zone, das heißt einer Zone, in der die Lawine durch einen lokalen Überdruck ausgelöst werden kann. Diese Zone wird "Anrisszone" genannt. Die Hülle(n) wird (werden) an einem Träger bzw. Halter befestigt, der die Ausbreitung der Druckwelle nicht stört, die durch die Explosion des Fluids über der genannten Zone erzeugt wird, zum Beispiel mit einem Abstand zwischen 2 und 3 m über der Oberfläche der Schneedecke bei einer Hülle (oder Hüllen), die eine Volumen von 10 m³ aufweist und mit einem Wasserstoff-Luft-Gemisch gefüllt ist (sind).
Nach dem Verfahren der Erfindung kann sich jede Hülle vor ihrem Einsatz zusammengefaltet in einem entsprechenden Behälter befinden, wobei dann der Befüllungsschritt dieser Hülle eine Phase des Entfaltens dieser Hülle aus dem Behälters heraus umfasst.
Der Behälter muss aus einem Material sein, das der Explosion des Fluids standhält, das in den Hüllen enthalten ist, wenn mehrere zusammengefaltete Hüllen in mehreren entsprechenden Behältern vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß kann jeder Behälter durch eine Kappe verschlossen sein, wobei der Befüllungsschritt der Hülle dann eine Abwurfphase dieser Verschlusskappe umfasst.
Die Verschlusskappe kann zum Beispiel durch den Druck abgeworfen werden, den das Fluid im Innern der zusammengefalteten Hülle während des ersten Befüllungsschritts dieser Hülle mit dem Fluid ausübt. Diese Verschlusskappe kann biologisch abbaubar sein oder an dem Behälter befestigt bleiben, derart, dass sie die Entfaltung der Hülle außerhalb des Behälters nicht behindert.
Nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Befüllungsschritt jeder Hülle außerdem eine Phase des Ansaugens von atmosphärischer Umgebungsluft und des Mischens dieser Luft mit einem adäquaten Gas umfassen, um so das explosive Fluid zu bilden.
Das adäquate Gas kann ausgewählt werden aus der Gruppe, die Wasserstoff, Helium, Tetrain, Azetylen, Propan, Methan usw. oder ein Gemisch dieser Gasen umfasst.
Nach dieser Variante kann die Luft zum Beispiel aus der Atmosphäre angesaugt werden, und mit dem Gas (den Gasen) mit Hilfe eines Unterdrucksystems des Venturi-Typs gemischt werden, in der Folge Venturisystem genannt, um in die Hülle geblasen zu werden, wobei das adäquate Gas das Venturisystem unter Druck durchquert, wobei es die Umgebungsluft durch Unterdruck mitzieht.
Das Venturisystem kann so gewählt werden, dass bei einer bestimmten, es durchquerenden Gasmenge das gebildete Luft-Gas-Gemisch am Ausgang dieses Venturisystem ein explosive Gemisch ist. So stellt das Venturisystem automatisch das in die Hülle einzufüllende Gemisch her.
Nach dieser Variante ist nur ein einziger Gasbehälter nötig, zum Beispiel für Wasserstoff, da ein Gemisch aus einem einzigen Gas und Umgebungsluft benutzt wird. Dieses Verfahren erfordert also keinen Gasgemisch-Behälter, im Gegensatz zu dem weiter oben mit Bezug auf FR-A-2 636 729 und das GATEX-System beschriebenen Verfahren, und seine hydraulische Ausrüstung ist reduziert auf eine einzige Gasleitung, die den Gasbehälter mit der Vorrichtung verbindet.
Außerdem optimiert das Venturisystem die Effizienz der Reproduzierbarkeit des explosiven Gemisches. Es handelt sich zudem um ein einfaches, statisches System, das keine Spitzentechnik erfordert, wenig Bauteile aufweist und daher kostengünstig ist.
Vorteilhafterweise kann der Brennstoff Wasserstoff sein, denn das Luft- Wasserstoff-Gemisch ist über einen relativ breiten Wasserstoffkonzentrations-Bereich explosiv, der von 13,5 Vol% bis 59 Vol% geht, mit einem Detonationsdruckwellen-Maximum bei 32,5 Vol% Wasserstoff, was also ein ungenaues Gemisch ermöglicht, so dass keine spezielle Messvorrichtung wie zum Beispiel ein Durchfluss- oder Mengenmesser nötig ist.
Bei einer speziellen Ausführungsart der Erfindung kann der Diffusor, auf dem die Hülle befestigt werden kann, das Venturisystem umfassen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können mehrere Hüllen vorgesehen werden, wobei dann der erste und der zweite Schritt, die verknüpft sind, für jede Hülle unabhängig gesteuert wird.
Vorteilhafterweise, wenn mehrere Hüllen vorgesehen sind, kann die Einleitung des Fluids in eine der Hüllen und die Explosion des Fluids in dieser Hülle durch ein automatisches Inkrementiersystem gesteuert werden. Dieses automatische Inkrementiersystem ermöglicht, nacheinander für jede Hülle den ersten und den zweiten Schritt, die verknüpft sind, zu steuern, bis alle vorgesehenen Hüllen benutzt worden sind.
Nach dem Verfahren der Erfindung kann man das Befüllen der verschiedenen Hüllen und ihre Explosion nacheinander fernsteuern, wobei das Befüllen jeder Hülle durch ein fernbedientes Elektroventil gesteuert werden kann.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung zum gewollten Auslösen einer Lawine durch wenigstens eine Explosion eines explosiven Fluids in einer festgelegten Zone umfasst wenigstens eine Hülle zur Aufnahme des explosiven Fluids und Einrichtungen zum Befüllen jeder Hülle mit dem Fluid, Einrichtungen zum Auslösen der Explosion dieses Fluids in jeder Hülle und Einrichtungen zum Steuern des Befüllens jeder Hülle und des Auslösens jeder Explosion, wobei jede Hülle durch ein Material gebildet wird, das durch die Explosion des Fluids, das sie enthält, zerstört wird.
Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Fluid ein explosives Gemisch aus Umgebungsluft und wenigstens einem Gas sein, wobei die genannten Befüllungseinrichtungen dann Einrichtungen zum Ansaugen von Umgebungsluft umfassen.
Nach der Erfindung können die Einrichtungen zum Ansaugen von Umgebungsluft Unterdrucksysteme des Venturi-Typs sein.
Nach der Vorrichtung der Erfindung ist die Hülle aus einem Material, das aus der Butyl enthaltenden Gruppe ausgewählt wird. Die Hülle kann zum Beispiel ein Ballon des meteorologischen Typs mit einem Volumen von 10 m³ sein.
Nach der Erfindung können die Einrichtungen zur Auslösung der Explosion in der Hülle einen Zündkopf umfassen, angeordnet in der Hülle, in Kontakt mit dem Fluid, das sie enthält.
Nach einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese Vorrichtung außerdem für jede Hülle einen Behälter umfassen, der diese Hülle im zusammengefalteten, also leeren Zustand enthält, so dass sie den Behälter verlassen und sich entfalten kann, wenn das Fluid in sie hineingeblasen wird.
Nach dieser Variante kann jeder Behälter außerdem eine Verschlusskappe umfassen, die abgeworfen wird, wenn das Fluid in die Hülle oder den Ballon hineingeblasen wird.
Die Behälter und die entsprechende abwerfbare Verschlusskappe sind vorteilhafterweise aus einem Material, das den durch die Explosion eines Ballons erzeugten Überdruck aushält. Dieses Material wird - für den Behälter und die Verschlusskappe - zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt, die Polypropylen enthält.
Nach der Erfindung, wenn die Vorrichtung mehrere Behälter umfasst, können diese auf einem Träger befestigt werden, der im Boden verankert ist.
Der abnehmbare Teil muss auf dem festen Teil so befestigt sein, dass seine Position auf dem festen Teil durch die Explosion der Hüllen nicht verändert wird. Nach dieser Ausführungsart kann der abnehmbare Teil des Trägers, wenn alle Hüllen benutzt worden sind, durch einen neuen abnehmbaren Teil ersetzt werden, auf dem neue Hüllen und entsprechende Behälter befestigt sind. Außerdem, erfindungsgemäß, je nach erwünschter Größe der Wirkung der zur Auslösung einer Lawine in einer festgelegten Zone nötigen Explosion, kann ein abnehmbarer Teil mit Hüllen eines bestimmten Volumens leicht durch einen anderen abnehmbaren Teil mit Hüllen mit einem anderen Volumen ersetzt werden.
Nach der Erfindung erfordert die Verankerung im Boden keine Betonverankerungsblöcke. Es genügen Schnellverankerungseinrichtungen wie zum Beispiel Sprengpfähle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also leicht transportiert werden, da sie aus einem abnehmbaren Teil und einem festen, am Boden mittels Schnellverankerung befestigten Teil besteht, so dass in bestimmten Fällen kein Helikoptertransport nötig ist.
Nach der Erfindung können der feste und/oder der abnehmbare Teil höhenverstellt werden, so dass man sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung an viele Aufstellungsorte anpassen kann.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung so kompakt wie möglich, um sich gut in die Landschaft zu integrieren und Stürmen und rutschendem Schnee zu widerstehen.
Der zweite, ortsfeste Teil kann einen Verteiler umfassen, um Gas in jede Hülle einzuspeisen, und Befüllungssteuereinrichtungen für jede der Hüllen, sowie Einrichtungen zum Auslösen der Explosion in jeder dieser Hüllen.
Nach der Erfindung kann die Vorrichtung ein Inkrementierungs-Steuersystem umfassen für die Befüllung von jeder der aufeinanderfolgenden Hüllen oder Ballone mit dem Fluid und ihre Explosion.
Nach der Erfindung kann jeder Behälter eine zylindrische Form haben und ein erstes, den Boden bildendes Ende und ein zweites, eine abwerfbare Verschlusskappe bildendes aufweisen, wobei diese Verschlusskappe eine konische Form hat.
Nach der Erfindung kann der Boden des Behälters von einer Gaszuführungsleitung durchquert werden, wobei diese Leitung den zylindrischen Behälter im Wesentlichen längs seiner Symmetrieachse durchqueren kann und in Höhe der konischen Verschlusskappe in einem Diffusor enden kann, auf dem die Hülle befestigt werden kann, wobei der Diffusor dazu bestimmt ist, das Fluid in die Hülle hineinzublasen.
Der Diffusor kann ein Venturisystem umfassen, das eine seitliche Ansaugöffnung von atmosphärischer Umgebungsluft aufweist, wobei diese Öffnung sich vorzugsweise in Höhe der konischen Verschlusskappe befindet, um die Luftansaugung zu vereinfachen.
Nach der Erfindung können mehrere Behälter und ihre entsprechenden Hüllen vorgesehen und auf dem abnehmbaren Teil des Träger befestigt sein, wobei die Behälter auf diesem Träger vorzugsweise um einen horizontalen Kreis herum angeordnet sind. Der Träger kann zum Beispiel 10, 15, 20 oder 25 Behälter tragen, je nach dem, wie viele Lawinen voraussichtlich in einer Wintersaison ausgelöst werden müssen.
Nach der Erfindung, wenn das Fluid eine explosives Luft-Gas-Gemisch ist, ist das Gas vorzugsweise Wasserstoff.
Die Vorrichtung der Erfindung umfasst vorzugsweise mehrere Hüllen und ist in einer festgelegten Zone installiert, die der Anrisszone einer Lawine entspricht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einer Kommandostation verbunden sein, die sich vorzugsweise nicht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet, sondern in einer lawinenfreien Zone. Diese Kommandostation kann zum Beispiel umfassen: das Gas, zum Beispiel Wasserstoff, ein elektronisches Steuersystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung, einen Fernsteuerungs-Sender/Empfänger der Kommandostation und eine Batterien- und Solarzelleneinrichtung für die Stromversorgung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat zahlreiche Vorteile: zum Beispiel ein reduziertes Volumen und Gewicht, eine große Beweglichkeit, eine gute Integration in die Landschaft, eine reduzierte Kommando- und Gasreservenstation, eine reduzierte hydraulische Ausrüstung, ein automatisch hergestelltes, stöchiometrisches explosives Gemisch, minimale Anschaffungskosten, eine große Effizienz und eine große Umweltrücksicht.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen besser aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung hervor. Diese Beschreibung betrifft ein erläuterndes und nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel und bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Figuren

- Die Fig. 1 ist ein Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Hülle oder einen Ballon darstellt, gefüllt mit explosivem Fluid;
- die Fig. 2 ist Schema einer Vergrößerung eines Querschnitts eines Diffusors mit einem Venturisystem, auf dem eine Hülle befestigt ist;
- die Fig. 3 ist eine Ansicht - partiell im Querschnitt - einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung mit mehreren Behältern und den entsprechenden Hüllen, wobei in einem im Querschnitt dargestellten Behälter eine zusammengefaltete Hülle zu sehen ist;
- die Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Querschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der mehrere Behälter vorgesehen sind;
- die Fig. 5 ist ein allgemeiner Schalt- und Installationsplan der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihrer Kommandostation.

Detaillierte Darstellung einer Ausführungsart der Erfindung

Mit Bezug auf die Fig. 1, entsprechend dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, setzt sich die dargestellte Vorrichtung zusammen aus einer Hülle bzw. einem Ballon 2 des meteorologischen Typs aus Butyl, entfaltet und mit einem Fluid 3 gefüllt, gebildet durch ein Wasserstoff- und Luftgemisch. Diese Hülle 2 ist mit einem Haltering 6 auf dem Diffusor 5 befestigt, durch den das Fluid in die Hülle hineingeblasen wird. Der Diffusor 5 wird durch eine Gaszuführungsleitung 7 unter einem Druck von 3 bis 6 Bar mit Wasserstoff versorgt, wobei die Gaszuführung in diese Hülle durch ein Elekroventil 9 gesteuert wird. In dieser Figur sind auch ein Behälter 11 dargestellt, in dem sich die Hülle zusammengefaltet befindet, ehe sie mit dem Fluid gefüllt wird, und eine abwerfbarer Deckel 13, der während der Befüllung durch das Fluid abgeworfen wird. Der Behälter 11 ist an dem Halter 15 befestigt.
Ein elektrischer Zündkopf 4 befindet sich in der Hülle, so dass er Kontakt hat mit dem explosiven Fluid, das in die Hülle eingefüllt wird. Dieser Zündkopf ist durch elektrisch leitfähige Drähte 8 mit Steuereinrichtungen (nicht dargestellt in dieser Figur) zur Auslösung der Explosion des Fluids in der Hülle verbunden. Dieser Zündkopf hätte auch in Höhe des Venturi-Systems angeordnet werden können. Die Fig. 2 ist ein Schema einer Vergrößerung eines Querschnitts des Diffusors 5, auf dem die Hülle 2 befestigt ist. Der Diffusor 5 umfasst ein Venturisystem, in dem eine seitliche Ansaugöffnung 17 von atmosphärischer Umgebungsluft vorgesehen ist. Dieses Venturisystem ermöglicht, durch Ansaugung - bewirkt durch den das System unter Druck durchströmenden Wasserstoff - Umgebungsluft in die Hülle zu bringen, um das explosive Fluid zu bilden. Das Venturisystem wird in Abhängigkeit eines Wasserstoffdrucks von 3 bis 6 Bar am Eingang dieses Systems gewählt.
Die H&sub2;-Zuführungsleitung 7 zum Diffusor ist ein entspricht einer Gaszuführungsleitung mit einem Durchmesser von ungefähr 30 mm.
Das gebildete Wasserstoff-Luft-Gemisch enthält 25 bis 35 Vol% Wasserstoff und 75 bis 65 Vol% Luft.
Die elektrisch leitfähigen Drähte 8 für die Stromversorgung des Zündkopfs 4 zur Auslösung der Explosion des Fluids in der Hülle sind ebenfalls in dieser Hülle dargestellt.
Die Fig. 3 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsart einer Vorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung mit mehreren Hüllen 2, zusammengefaltet in ihren entsprechenden Behältern 11, wobei die Figur einen Behälter 11 im Querschnitt zeigt, in dem sich eine zusammengefaltete Hülle 2 befindet, die den Behälter verlässt, sobald das Fluid in sie hineingeblasen wird. Jeder Behälter ist zylindrisch und hat einen Durchmesser von 60 bis 80 mm. Ein abwerfbarer konischer Deckel 13 verschließt jeden Behälter 11, um die entsprechende Hülle zu schützen, bis sie mit Fluid befüllt wird. Die seitliche Öffnung 17 jedes Venturisystems befindet sich unter dem abwerfbaren Deckel 13, so dass leicht Umgebungsluft angesaugt werden kann, wenn der Wasserstoff dieses System axial durchströmt. Während der Befüllung der Hülle mit dem Fluid bewirkt der durch das Fluid n der Hülle ausgeübte Druck den Abwurf des Deckels 13, so dass die Hülle den Behälter verlassen und sich entfalten kann. Die Behälter werden an einem Halter 15 befestigt, der einen ersten, abnehmbaren Teil 19 der Vorrichtung bildet, wobei dieser Teil 19 abnehmbar auf einem Träger 23 festgemacht ist, der im Boden 25 verankert ist und eine Höhe über dem Boden von 1 bis 2,5 m hat. Die Versorgung jedes Behälters erfolgt über ein Elektroventil 9, temperatur fest bis -20ºC und versorgt mittels Niederspannung von 12 oder 24 V. Alle Elektroventile sind zusammengefasst auf einem einzigen Verteiler 19, befestigt am Träger 23. Der ortsfeste Träger 23 umfasst auch einen Verteiler 27 der elektrischen Steuerbefehle der Elektroventile 9 und der Zündköpfe in jeder Hülle (nicht dargestellt), verbunden mit jedem Elektroventil und mit jedem Zündkopf durch ein hochpaariges elektrisches Kabel 29. Dieser Verteiler 27 ist sorgfältig durch ein Metallgehäuse abgeschirmt und an Masse gelegt.
Die Behälter werden in der Fabrik montiert, wobei diese Montage umfasst: das Anbringen eines Zündkopfs in jeder Hülle, ein Montieren und Befestigen jeder Hülle auf einem Diffusor, ein Falten jeder Hülle in jedem entsprechenden Behälter und ein Montieren eines abwerfbare konischen Deckels auf jeden Behälter.
Die Vorrichtung 1 wird in einer Lawinenanrisszone installiert.
Die Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Querschnitts des abnehmbaren Trägers 19, in der kreisförmig 17 Behälter 11 und ihre entsprechenden Hüllen 2 dargestellt sind. Die Anzahl kann modifiziert werden in Abhängigkeit von der vorgesehenen bzw. voraussichtlichen Häufigkeit von Lawinensprengungen in der Wintersaison.
Die dimensionalen Charakteristika des abnehmbaren Trägers lassen sich durch folgende Anforderungen definieren:
- eine größtmögliche Kompaktheit (Integration in die Umgebung, Sturmfestigkeit, Schnee- und Erdrutschfestigkeit, usw.),
- Höhenverstellbarkeit (ein einziges System muss verschiedenartigsten Installationsorten entsprechen),
- keine Notwendigkeit von Betonverankerungsblöcken (Verankerung durch Sprengpfähle oder andere Schnellverankerungseinrichtungen),
- leichte Transportierbarkeit (Demontage), um einen Hubschraubereinsatz möglichst zu vermeiden,
- die Hüllenträger bzw. -behälter müssen den durch die Explosion einer Hülle verursachten Überdruck aushalten (maximaler Druck der Explosion 10 bis 15 Bar; der auf die Hüllenträger bzw. -behälter wirkende Überdruck darf einige hundert mBar nicht überschreiten.
Die Fig. 5 ist ein allgemeiner Installations- und Schaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und ihrer Kommandostation 31.
Die Kommandostation 31 befindet sich im oberhalb der Lawinenanrisszone, in der die Vorrichtung 1 angeordnet ist.
Die Kommandostation 31 besteht aus einem für den Hubschraubertransport geeigneten, faradisierten Schutzraum 32. Diese Schutzraum umfasst:
- einen Wasserstoffvorrats-Gestell 47 mit 9 bis 11 Flaschen;
- eine Hauptelektroventil 35 und ein 180/10Bar-Hochdruck/Niederdruck-Monoreduzierventil 37;
- eine elektrische Stromversorgung für den Betrieb der Steuereinrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zwei wärmegedämmte Batterien von 12 V, 80 Ah, als Puffer, mit einem Solarpanel 51, 24 V; 1000 W, angeordnet auf dem Schutzraum;
- einen Elektroschrank zur Steuerungskontrolle mit einer Schnittstelle zwischen einem Sender/Empfänger 43 und einer Steuereinrichtung 41 der Elektroventile 9 der Einrichtungen zur Auslösung der Explosion des Fluids in jeder Hülle;
- eine Steuereinrichtung 45 zur Befüllung jeder Hülle und zur Auslösung der entsprechenden Explosion,
- eine Sende-Empfangsantenne 49, die ermöglicht, die Kommandostation aus der Ferne zu bedienen, und einen Blitzableiter 53 zum Schutz des Schutzraums gegen Blitzschlag.
Jede Flasche hat ein Volumen von 50 l und enthält 9000 Liter Wasserstoff mit einem Druck von 180 Bar, was bei 11 Flaschen und atmosphärischem Druck insgesamt 99000 Liter Wasserstoff ergibt. Wenn man davon ausgeht, dass der Wasserstoff zur Befüllung der Hüllen auf einen Druck von 4 Bar entspannt wird, beträgt das verfügbare Volumen 176 · 50 · 11, also 96800 Liter Wasserstoff. Für jede Befüllung einer Hülle 2 eines Volumen von 10 m³ mit einem explosiven Wasserstoff-Luft-Gemisch verwendet man 2200 Liter Wasserstoff. Der Gesamtvorrat reicht also für die Befüllung von 40 10 m³-Hüllen.
Der Schutzraum ruht auf dem Boden auf einem Metalldrahtgeflecht, das an Masse liegt und verankert ist. Lüftungsöffnungen unten und oben, gegen das Eindringen von Schnee und Insekten geschützt, sind vorgesehen, um jede Ansammlung von Wasserstoff in dem Schutzraum zu vermeiden.
Der Schutzraum ist gegen unbefugtes Eindringen durch eine nicht dargestellte verriegelte Tür geschützt.
Erfindungsgemäß sind zwischen der Kommandostation 31 und der Vorrichtung 1 Verbindungen vorgesehen. Diese Verbindungen sind ein Wasserstoffversorgungsrohr 33 zwischen der Kommandostation 31 und der Vorrichtung 1 sowie ein Kabel 39 zur Übertragung der Steuerbefehle für die Elektroventile 9 und die Zündköpfe jeder Hülle.
Das Rohr 33 ist ein Mitteldruck-Rohr mit einem Metallmantel für den mechanischen Schutz und zur Abschirmung, das zwischen der Kommandostation und der Vorrichtung 1 in gewissen Abständen verankert ist, um nicht durch Schnee- oder Erdrutsch mitgerissen zu werden. Die Abschirmung dieses Rohrs ist mit der Masse des Schutzraums und der Masse der Vorrichtung 1 verbunden. Der Innendurchmesser dieses Rohrs beträgt 8 bis 10 mm, um über seine Länge Druckverluste zu vermeiden.
Das Hauptelektroventil 35 steuert die Wasserstoffversorgung der Vorrichtung 1 durch die Kommandostation in dem Rohr 33, das Hochdruck/Niederdruck-Monoreduzierventil (180/10 Bar) 37 ermöglicht, einen statischen Wasserstoffdruck am Ausgang dieses Monoreduzierventils in dem Rohr 33 auf 4 bis 6 Bar zu regeln. Der statische Druck am Ausgang des Monoreduzierventils 37 wird gemäß der Länge des Rohrs 33 zwischen der Kommandostation und der Vorrichtung 1 geregelt.
Das Kabel 39 ist ein hochpaariges abgeschirmtes Kabel, das einen mechanischen und elektrischen Schutz umfasst. Die Anzahl der Paare entspricht der Anzahl der bei der Vorrichtung 1 vorgesehenen Hüllen. Jedes Paar ist abgeschirmt. Dieses Kabel 39 stellt die elektrische Verbindung zwischen der Kommandostation 31 und dem Verteiler 27 der elektrischen Steuerung der Elektroventile 9 und den Zündköpfen jeder Hülle her.
Die Ausgänge des faradayisierten Schutzraums, das heißt die Durchführungen der elektrischen Kabel 39, des Rohrs 33 zur Wasserstoffversorgung der Vorrichtung 1, der Antenne 49 und des Solarpanels 51 durch die Schutzraumwand sind durch Coaxstop- Systeme oder Gleichwertiges geschützt.
Ein elektronisches Codiersystem ermöglicht eine automatische Inkrementierung der Befehle zur Befüllung und zur Explosion von einer zerstörten Hülle zu einer in einem Behälter zusammengefalteten Hülle.
Das nachfolgende Beispiel ist ein Beispiel für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Der Sender/Empfänger 43 in der Kommandostation 31 ist dank der elektrischen Versorgung durch Batterie und Solarpanel permanent im Bereitschaftszustand. Er kann zum Beispiel von einer allgemeinen Skipistendienst-Zentrale aus durch Funkbefehl folgendermaßen aktiviert werden:
Einschalten der Spannung der Kommandostation und der Vorrichtung 1 - Befehlsausführungsbericht (compte-rendu d'ordre) - Öffnung des Elektroventils 9 einer ersten Hülle und Befüllung dieser Hülle in 1 bis 2 Minuten - Befehlsausführungsbericht - Schließen des genannten Ventils - Befehlsausführungsbericht - Befehl an den entsprechenden Zündkopf: EXPLOSION - Befehlsausführungsbericht. Inkrementierung auf eine zweite in einem Behälter zusammengefaltete Hülle, Abschalten der Spannung, Rückkehr zum Bereitschaftszustand der Kommandostation und der Vorrichtung 1.

Claims

1. Verfahren zur künstlichen Auslösung einer Lawine durch wenigstens eine Explosion eines explosiven Fluids in einer vorher festgelegten Zone, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen ersten Schritt des Füllens wenigstens einer elastischen Hülle mit einem explosiven Fluid und einen zweiten Schritt des Auslösens einer Explosion des genannten Fluids im Innern jeder Hülfe umfasst, wobei jede Hülle durch die Explosion des Fluids, das sie enthält, zerstört wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jede elastische Hülle sich zusammengefaltet in einem entsprechenden Behälter befindet, wobei der Füllschritt dieser Hülle eine Phase der Entfaltung der genannten Hülle aus dem genannten Behälter heraus umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem jeder Behälter durch eine Verschlusskappe verschlossen ist, wobei der Füllschritt der entsprechenden Hülle eine Phase des Ausstoßens der genannten Verschlusskappe umfasst, um so die Entfaltung der Hülle zu ermöglichen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei den der Füllschritt jeder Hülle eine Phase des Ansaugens von Umgebungsluft und des Mischens dieser Luft mit einem adäquaten Gas umfasst, um auf diese Weise ein explosives Fluid zu bilden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem man, wobei mehrere Hüllen vorgesehen sind, in für jede Hülle unabhängiger Weise den ersten und den zweiten Schritt, die verbunden sind, steuert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem man aus der Ferne nacheinander das Füllen der verschiedenen Hüllen und ihre Explosion steuert.

7. Vorrichtung (1) zur künstlichen Auslösung einer Lawine durch wenigstens eine Explosion eines explosiven Fluids in einer festgelegten Zone, wobei die genannte Vorrichtung wenigstens eine Hülle (2) zur Aufnahme des explosiven Fluids (3) und Einrichtungen (5) zum Füllen jeder Hülle mit dem Fluid und Einrichtungen (4) zum Auslösen der Explosion dieses Fluids in jeder Hülle sowie Einrichtungen (31) zum Steuern des Füllens jeder Hülle und des Auslösens jeder Explosion umfasst, und jede Hülle (2) durch ein Material gebildet wird, das durch die Explosion des Fluids, das sie enthält, zerstört wird, wobei die genannte Vorrichtung außerdem einen Behälter (11) für jede Hülle (2) umfasst und dabei dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannte Hülle, wenn sie leer ist, sich derart zusammengefaltet in dem entsprechenden Behälter befindet, dass sie diesen Behälter verlassen und sich entfalten kann, wenn das Fluid in die Hülle eingefüllt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Fluid eine explosive Mischung aus atmosphärischer Umgebungsluft und wenigstens einem Gas ist, wobei die genannten Fülleinrichtungen (5) Einrichtungen (17) zum Ansaugen von atmosphärischer Umgebungsluft umfassen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Einrichtungen zum Ansaugen von atmosphärischer Umgebungsluft Venturisysteme sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Einrichtungen (4) zum Auslösen der Explosion in der Hülle einen Zündkopf (4) umfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der jeder Behälter (11) außerdem einen beim Einfüllen des Fluids (3) in die Hülle (2) abwerfbaren Deckel (13) umfasst.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, die mehrere auf einem Träger (19) befestigte Behälter (11) umfasst, wobei dieser Träger im Boden (25) verankert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Träger (19) einen ersten, lösbaren Teil (15), an dem die Behälter (11) befestigt sind, und einen zweiten, fest im Boden verankerten Teil (23) umfasst.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der zweite, fest verankerte Teil (23) einen Gasverteilkopf (21) umfasst, um jeder Hülle Gas zuzuführen, und Füll- und Explosionssteuereinrichtungen (27) des Fluids in jeder der Hüllen umfasst.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 mit einem Inkrementierungssteuersystem für das Füllen und die Explosion des Fluids in jeder der aufeinanderfolgenden Hüllen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Behälter (11) von zylindrischer Form ist und ein erstes, mit einem Boden verschlossenes Ende und ein zweites, durch einen abwerfbaren Deckel (13) verschlossenes Ende umfasst, wobei dieser Deckel von konischer Form ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der der Boden des Behälters (11) von einer Zuführungsleitung eines Gases durchquert wird, wobei diese Leitung (7) den zylindrischen Behälter im Wesentlichen entsprechend seiner Symmetrieachse durchquert und in Höhe des konischen Deckels (13) durch einen Diffusor (5) endet, an dem die Hülle festgemacht ist, wobei dieser Diffusor dazu bestimmt ist, das Fluid in die Hülle (2) einzufüllen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Diffusor (5) ein Venturisystem umfasst, das eine in Höhe des konischen Deckels (13) befindliche Öffnung (17) zum Ansaugen von atmosphärischer Umgebungsluft aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, bei der das Gas Wasserstoff ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der das Gas Wasserstoff ist und die verwendeten elastischen Hüllen (2) Hüllen des meteorologischen Typs mit einem Volumen von 10 m³ sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, bei dem das Material der Hülle aus der Gruppe ausgewählt wird, die Butyl enthält.

22. Einsatz einer Vorrichtung mit wenigstens einer Hülle (2) zur Aufnahme eines explosiven Fluids (3), Einrichtungen (5) zum Füllen jeder Hülle mit dem Fluid, Einrichtungen (4) zum Auslösen der Explosion dieses Fluids in jeder Hülle und Einrichtungen (31) zum Steuern des Füllens jeder Hülle und des Auslösens jeder Explosion, wobei jede Hülle durch ein Material gebildet wird, das durch die Explosion des Fluids, das sie enthält, zerstört wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vorrichtung für die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 benutzt wird.

23. Einsatz einer Vorrichtung nach Anspruch 22, bei dem das Fluid eine explosive Mischung aus atmosphärischer Umgebungsluft und wenigstens einem Gas ist, wobei die genannten Fülleinrichtungen (5) Einrichtungen (17) zum Ansaugen von atmosphärischer Umgebungsluft sind.

24. Einsatz einer Vorrichtung nach Anspruch 23, bei dem die Einrichtungen zum Ansaugen von atmosphärischer Umgebungsluft Venturisysteme sind.

25. Einsatz einer Vorrichtung nach Anspruch 22, bei dem die Einrichtungen zum Auslösen einer Explosion in der Hülle (2) einen Zündkopf (4) umfassen.