Balony

Według legendy francuscy papiernicy, bracia Montgolfier wpadli na
pomysł balonu obserwując zawieszoną nad kominkiem koszulę,
wzdymaną i unoszoną przez buchające z paleniska rozgrzane powietrze. Po
wielu doświadczeniach zbudowali oni balon o średnicy ponad 10m. i napełnili
go gorącym powietrzem nad ogniskiem. Wzbił się on w przestworza 5.6.1783 r.
na rynku miasteczka Annonay. Zbudowany był z kawałków tkaniny oraz
papieru. Poleciał na wysokość sześciu tysięcy stóp Kiedy wypełniające go
powietrze ochłodziło się, balon wylądował na ziemi 2 km. od miejscca startu.

Drugi balon braci Montgolfier wypuszczony 19 września miał już
przyczepioną gondolę (zwykły kosz) w którym znalezli się pierwsi pasażerowie
- baran,kogut i kaczka. Po dziesięcio minutowym locie balon wylądował
szczęśliwie, jedynie baran zdenerwowany niecodzienną sytuacją, bodną swego
kolegę - koguta raniąc go na szczęście jednak niegroznie.

Tak więc, pierwsze balony unosiły się dzięki ogrzanemu powietrzu,
ponieważ jest ono rzadsze i tym samym lżejsze od powietrza zimnego.

Kiedy wieści o nowych wynalazkach dotarły do Akademii Nauk w
Paryżu polecono zbadać tę sprawę młodemu fizykowi profesorowi Charles`owi.
W oparciu o niepewne informacje wywnioskował, że Montgolfierowie
napełnili swój balon, wodorem, jedynym wówczas znanym gazem lżejszym od
powietrza. Przeprowadził w Paryżu doświadczenia z balonem wodorowym i w
ten sposób nieświadomie dokonał wynalazku nowego typu balonu. Oba rodzaje
balonów, znane od nazwisk swych wynalazców „montgolfierami” i
„szarlierami” rywalizowały do początków dziewiętnastego wieku,kiedy
zaprzestano stosować metodę braci Montgolfier.

Dzisiejsze balony, w ktorych łatwo palny wodór zastąpiono niepalnym
helem,wywodzą się więc od szalier.W tych balonach zamiast rozgrzanego
powietrza stosuje się gaz lżejszy od powietrza, dzięki temu odpada konieczność
instalowania pod balonem odpowiednich grzejników. Ponieważ w szczelnej
powłoce balonu znajduje się gaz lżejszy od powietrza, a więc ważący mniej niż
wyparte przezeń powietrze, balon jak korek w wodzie unosi się ku górze.
Mówimy,że gaz stwarza siłę wznośną balonu, ten łatwiej unosi się ku górze.
Mówiąc o tym, trzeba ponadto wiedzieć, że im mniejszy jest ciężar właściwy
gazu , który uzupełniony jest balon, tym większą uzyskujemy siłę nośną statku ,
w miarę zaś zwiększania pojemności powłoki rośnie również siła wznośna
balonu.

Charles wynalazł balon mający właściwie wszystkie podstawowe cechy
balonów nowoczesnych.Posiadał on powłokę z gumowatej tkaniny oplecionej
siatką, na której zawieszony był kosz. Był wyposażony w klapę ,umożliwiającą
wypuszczenie gazu z powłoki podczas lotu, w balast oraz barometr do
mierzenia wysokości lotu ( im wyżej ,tym ciśnienie atmosferyczne jest wyższe.)

W ślad za Francją zaczęto wypuszczać balony w innych krajach,między
innymi w Polsce, gdzie w1784 r. dokonano licznych prób w Warszawie
Krakowie, Lwowie, Puławach, Pińczowie.Balony zawiodły wprawdzie nadzieje
jako środek komunikacji powietrznej ,ponieważ były zdane na łaskę wiatrów,
ale szybko znalazły zastosowanie wojskowe.W 1749 roku wojska francuskie
użyły balonów obserwacyjnych, które stosowano masowo jeszcze podczas
pierwszej wojny światowej, a w obu wojnach światowych balony zaporowe,
pomiędzy którymi rozpinano stalowe sieci, utrudniały akcje
nieprzyjacielskiemu lotnictwu. Na przyklad Anglicy unieszkodliwili w ten
sposób ponad 200 niemieckich rakiet V-1. Od początku używano też balonów
do badań naukowych, dokonując wzlotów na wysokość wielu kilometrów. Od
końca ubiegłego stulecia wysyła się regularnie balony metereologiczne-z
czasem załogę zastąpiły w nich przyrządy automatycznie dokonujące pomiarów
i rejestrujące ich wyniki. W1931 roku szwajcarski uczony Auguste Piccard
zbudował pierwszy balon zdolny do lotow do stratosfery (najwyższej warstwy
atmosfery ziemskiej ) i osiągną w nim wysokość prawie 16 km. Dalsze loty
stratosferyczne doprowadziły do obecnego rekordu, wynoszącego 34 668
metrów. Ustanowił go Amerykanin M.D.Ross.

Baloniarstwo stało się również piękną konkurencją sportową dla ludzi
odważnych. Polacy odnieśli w nim wiele sukcesów przed ostatnią wojną
światową. W naszych czasach balon zawędrował nawet na orbitę okołoziemską.
Amerykański sztuczny satelita „ Echo „ , z którym w 1960 roku
przeprowadzono udane eksperymenty łączności na wielkie odległości, był
właściwie balonem, którego złożona powłoka wraz z butlą sprężonego gazu
została wyniesiona rakietą na wysokośc około 400 kilometrów, gdzie nastąpiło
automatyczne jej napelnienie. Warto jednak dodać, że na orbicie „ Echo „ nie
zachowywał się jak balon ( nie był lżejszy od otaczającego go, bardzo
rozrzedzonego na tej wysokości powietrza atmosfery ), tylko jak sztuczny
satelita - krążył dzięki nadanej mu przez rakietę odpowiedniej prędkości
początkowej.

W nowoczesnycch balonach powłoka wykonana jest z mocnej,
niestrzępiącej się tkaniny nylonowej. Wzasadzie czasza balonu nie nagrzewa
się powyżej temp.120 st. C,dużo niższej od temp. topnienia nylonu. Na wszelki
wypadek na szczycie czaszy instaluje się czujnik temp. ,pozwalający na jej
stały odczyt z gondoli. Gorące powietrze do balonu zapewnia palnik zasilany
płynnym propanem. Cienki przewód dostarcza gaz do stale palącego się
palnika zapłonowego, a przewód o dużym przelocie-gaz do zaworu palnika
głównego. Po otwarciu zaworu z palnika bucha silny płomień (3-4 m ),
kierujący do wnętrza powłoki strumień gorącego powietrza. Aby utrzymać
wysokość , pilot otwiera zawór palnika na kilka sekund , a następnie zamyka
go na pół minuty.

Nylonowe pręty podtrzymują palniki wysoko nad głowami załogi; w
czasie lotu palniki wiszą na linkach powłoki balonu . Do prętów
przymocowane są przewody gazu, a wszystko osłonięte ochronnymi rękawami
,zapinanymi na zamki błyskawiczne.

Butle na propan wykonane są z wytrzymałego, lekkiego stopu lub ze stali
nierdzewnej i mają miękką osłonę, chroniącą załogę przed obrażeniami podczas
wstrząsów przy lądowaniu. Butla zawiera ok. 40 litrów gazu, co wystarcza na
ok. 40 minut lotu.

Gondola z wikliny nadal daje optymalne połączenie lekkości i sprężystej
wytrzymałości W balonach na ogrzane powietrze nie ma pierścienia znanego z
balonów na gaz. Gondola podwieszona jest do ramy palników na linkach ze
stali, tworzących pętlę pod gondolą i wplecionych w wiklinę.

Aby utrzymać balon w stałej wysokości, konieczne jest wyrzucanie
balastu - piasku w celu zrekompensowania stopniowej ucieczki gazu z
powłoki.Wyrzucenie zbyt dużej ilości piasku powoduje wznoszenie się balonu,
co zmusza kierującego do wypuszczenia pewnej ilości gazu nie tylko po to, aby
balon obniżył lot, lecz dlatego, że gaz rozszerza się na dużej wysokości i
zachodzi konieczność zmiejszenia jego ilości. Przemienne upuszczanie gazu i
zrzucanie balastu skraca lot.

Latanie balonem-jako sport-niemal całkowicie zanikło po I wojnie
światowej,głównie dlatego, iż gaz niezbędny do napełniania balonów stał się
trudno dostępny i drogi. Dziś odbywają się na świecie regularne zawody
balonowe i próby bicia rekordów długości przelotu.

STEROWCE

Wadą balonów było to, że leciały tam, gdzie niósł je wiatr. Dlatego też
w1852 roku Henri Giffard zbudował balon długości 44 m o kształcie cygara i
wyposażył go w silnik parowy, aby można było balonem sterować.
W 1898 r. Ferdinand von Zeppelin zbudował sterowiec posiadający
wewnątrz sztywną ramę wykonaną z lekkiego metalu. Od tego czasu zaczęto
budować ogromne sterowce pasażerskie. Jeden z nich Graf Zeppelin wykonał
144 loty transatlantyckie. Jednakże gdy w1937 r. zapalił się największy na
świecie balon Hindenburg i zginęło 35 osób, zaprzestano lotów sterowcami.

Wielkie sterowce lat międzywojennych istotnie zniknęły, lecz zdolność
tego rodzaju statku powietrznego do utrzymywania się w powietrzu całymi
godzinami nadal czyniła je przydatnymi do takich zadań, jak wykrywanie łodzi
podwodnych.Aż po koniec lat 60. budowano małe miękkie sterowce napełnione
bezpiecznym niepalnym gazem -helem. W latach 80. zaczęto wytwarzać nową
generację większych statków latających, wykonanych z takich materiałów jak
włókno węglowe i plastik ,i napełnianych helem.

Współczesny sterowiec wewnątrz napełnionej helem powłoki posiada
napełnione powietrzem balony kompensacyjne. Podczas wznoszenia się
sterowca ciśnienie atmosferyczne maleje, a hel w powłoce rozszerza się.
Zamiast upuszczać drogocenny hel, otwiera się zawory balonów
kompensacyjnych i upuszcza z nich powietrze. Przy obniżaniu lotu
wpompowuje się powietrze do balonów kompensacyjnych.

Duże śmigła, napędzane silnikami pozwalają sterowcami uzyskiwać
prędkość do 160 km/h. Śmigła pracują w tunelach śmigłowych, aby obniżyć
hałas i zwiększyć sprawność. Można je przechylać w górę lub w dół w celu
odpowiedniego skierowania ciągu przy starcie i lądowaniu.

Pasażerowie i załoga podróżują w gondoli podczepionej do powłoki
sterowca. Wykonana z lekkiego wytrzymałego włókna węglowego, zapewnia
ona ten sam wysoki komfort co i nowoczesne samoloty komunikacyjne.

Na balonach nie można oprzeć żadnej regularnej komunikacji. Przed 70
laty sądzono, że sterowce będą stanowić przyszłość, jednakże spodziewania te
zawiodły. Obecna generacja maszyn latających, które opanowały przestworza
to samoloty. Ale to już inna historia.