Balony.doc

Praca pochodzi z serwisu www.e-sciagi.pl

BALONY

Według legendy francuscy papiernicy, bracia Montgolfier wpadli na
pomysł balonu obserwujšc zawieszonš nad kominkiem koszulę,
wzdymanš i unoszonš przez buchajšce z paleniska rozgrzane powietrze. Po
wielu dowiadczeniach zbudowali oni balon o rednicy ponad 10m. i napełnili
go goršcym 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 wysokoć szeciu tysięcy stóp Kiedy wypełniajšce go
powietrze ochłodziło się, balon wylšdował na ziemi 2 km. od miejscca startu.
Drugi balon braci Montgolfier wypuszczony 19 wrzenia miał już
przyczepionš gondolę (zwykły kosz) w którym znalezli się pierwsi pasażerowie
- baran,kogut i kaczka. Po dziesięcio minutowym locie balon wylšdował
szczęliwie, jedynie baran zdenerwowany niecodziennš sytuacjš, bodnš swego
kolegę - koguta ranišc go na szczęcie jednak niegroznie.
Tak więc, pierwsze balony unosiły się dzięki ogrzanemu powietrzu,
ponieważ jest ono rzadsze i tym samym lżejsze od powietrza zimnego.
Kiedy wieci 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 dowiadczenia z balonem wodorowym i w
ten sposób niewiadomie dokonał wynalazku nowego typu balonu. Oba rodzaje
balonów, znane od nazwisk swych wynalazców montgolfierami i
szarlierami rywalizowały do poczštków dziewiętnastego wieku,kiedy
zaprzestano stosować metodę braci Montgolfier.
Dzisiejsze balony, w ktorych łatwo palny wodór zastšpiono niepalnym
helem,wywodzš się więc od szalier.W tych balonach zamiast rozgrzanego
powietrza stosuje się gaz lżejszy od powietrza, dzięki temu odpada koniecznoć
instalowania pod balonem odpowiednich grzejników. Ponieważ w szczelnej
powłoce balonu znajduje się gaz lżejszy od powietrza, a więc ważšcy mniej niż
wyparte przezeń powietrze, balon jak korek w wodzie unosi się ku górze.
Mówimy,że gaz stwarza siłę wznonš balonu, ten łatwiej unosi się ku górze.
Mówišc o tym, trzeba ponadto wiedzieć, że im mniejszy jest ciężar właciwy
gazu , który uzupełniony jest balon, tym większš uzyskujemy siłę nonš statku ,
w miarę za zwiększania pojemnoci powłoki ronie również siła wznona
balonu.
Charles wynalazł balon majšcy właciwie wszystkie podstawowe cechy
balonów nowoczesnych.Posiadał on powłokę z gumowatej tkaniny oplecionej
siatkš, na której zawieszony był kosz. Był wyposażony w klapę ,umożliwiajšcš
wypuszczenie gazu z powłoki podczas lotu, w balast oraz barometr do
mierzenia wysokoci lotu ( im wyżej ,tym cinienie atmosferyczne jest wyższe.)

W lad za Francjš 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 rodek 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 wiatowej, a w obu wojnach wiatowych 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 poczštku używano też balonów
do badań naukowych, dokonujšc wzlotów na wysokoć wielu kilometrów. Od
końca ubiegłego stulecia wysyła się regularnie balony metereologiczne-z
czasem załogę zastšpiły w nich przyrzšdy automatycznie dokonujšce pomiarów
i rejestrujšce ich wyniki. W1931 roku szwajcarski uczony Auguste Piccard
zbudował pierwszy balon zdolny do lotow do stratosfery (najwyższej warstwy
atmosfery ziemskiej ) i osišgnš w nim wysokoć prawie 16 km. Dalsze loty
stratosferyczne doprowadziły do obecnego rekordu, wynoszšcego 34 668
metrów. Ustanowił go Amerykanin M.D.Ross.
Baloniarstwo stało się również pięknš konkurencjš sportowš dla ludzi
odważnych. Polacy odnieli w nim wiele sukcesów przed ostatniš wojnš
wiatowš. W naszych czasach balon zawędrował nawet na orbitę okołoziemskš.
Amerykański sztuczny satelita Echo , z którym w 1960 roku
przeprowadzono udane eksperymenty łšcznoci na wielkie odległoci, był
właciwie balonem, którego złożona powłoka wraz z butlš sprężonego gazu
została wyniesiona rakietš na wysokoc około 400 kilometrów, gdzie nastšpiło
automatyczne jej napelnienie. Warto jednak dodać, że na orbicie Echo nie
zachowywał się jak balon ( nie był lżejszy od otaczajšcego go, bardzo
rozrzedzonego na tej wysokoci powietrza atmosfery ), tylko jak sztuczny
satelita - kršżył dzięki nadanej mu przez rakietę odpowiedniej prędkoci
poczštkowej.
W nowoczesnycch balonach powłoka wykonana jest z mocnej,
niestrzępišcej 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. ,pozwalajšcy na jej
stały odczyt z gondoli. Goršce powietrze do balonu zapewnia palnik zasilany
płynnym propanem. Cienki przewód dostarcza gaz do stale palšcego się
palnika zapłonowego, a przewód o dużym przelocie-gaz do zaworu palnika
głównego. Po otwarciu zaworu z palnika bucha silny płomień (3-4 m ),
kierujšcy do wnętrza powłoki strumień goršcego powietrza. Aby utrzymać
wysokoć , pilot otwiera zawór palnika na kilka sekund , a następnie zamyka
go na pół minuty.
Nylonowe pręty podtrzymujš palniki wysoko nad głowami załogi; w
czasie lotu palniki wiszš na linkach powłoki balonu . Do prętów
przymocowane sš przewody gazu, a wszystko osłonięte ochronnymi rękawami
,zapinanymi na zamki błyskawiczne.
Butle na propan wykonane sš z wytrzymałego, lekkiego stopu lub ze stali
nierdzewnej i majš miękkš osłonę, chronišcš załogę przed obrażeniami podczas
wstrzšsów przy lšdowaniu. Butla zawiera ok. 40 litrów gazu, co wystarcza na
ok. 40 minut lotu.
Gondola z wikliny nadal daje optymalne połšczenie lekkoci i sprężystej
wytrzymałoci W balonach na ogrzane powietrze nie ma piercienia znanego z
balonów na gaz. Gondola podwieszona jest do ramy palników na linkach ze
stali, tworzšcych pętlę pod gondolš i wplecionych w wiklinę.
Aby utrzymać balon w stałej wysokoci, konieczne jest wyrzucanie
balastu - piasku w celu zrekompensowania stopniowej ucieczki gazu z
powłoki.Wyrzucenie zbyt dużej iloci piasku powoduje wznoszenie się balonu,
co zmusza kierujšcego do wypuszczenia pewnej iloci gazu nie tylko po to, aby
balon obniżył lot, lecz dlatego, że gaz rozszerza się na dużej wysokoci i
zachodzi koniecznoć zmiejszenia jego iloci. Przemienne upuszczanie gazu i
zrzucanie balastu skraca lot.
Latanie balonem-jako sport-niemal całkowicie zanikło po I wojnie
wiatowej,głównie dlatego, iż gaz niezbędny do napełniania balonów stał się
trudno dostępny i drogi. Dzi odbywajš się na wiecie regularne zawody
balonowe i próby bicia rekordów długoci przelotu.

STEROWCE

Wadš balonów było to, że leciały tam, gdzie niósł je wiatr. Dlatego też
w1852 roku Henri Giffard zbudował balon długoci 44 m o kształcie cygara i
wyposażył go w silnik parowy, aby można było balonem sterować.
W 1898 r. Ferdinand von Zeppelin zbudował sterowiec posiadajšcy
wewnštrz sztywnš ramę wykonanš 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
wiecie balon Hindenburg i zginęło 35 osób, zaprzestano lotów sterowcami.
Wielkie sterowce lat międzywojennych istotnie zniknęły, lecz zdolnoć
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 nowš
generację większych statków latajšcych, wykonanych z takich materiałów jak
włókno węglowe i plastik ,i napełnianych helem.
Współczesny sterowiec wewnštrz napełnionej helem powłoki posiada
napełnione powietrzem balony kompensacyjne. Podczas wznoszenia się
sterowca cinienie 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 migła, napędzane silnikami pozwalajš sterowcami uzyskiwać
prędkoć do 160 km/h. migła pracujš w tunelach migłowych, aby obniżyć
hałas i zwiększyć sprawnoć. Można je przechylać w górę lub w dół w celu
odpowiedniego skierowania cišgu przy starcie i lšdowaniu.
Pasażerowie i załoga podróżujš 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 sšdzono, że sterowce będš stanowić przyszłoć, jednakże spodziewania te
zawiodły. Obecna generacja maszyn latajšcych, które opanowały przestworza
to samoloty. Ale to już inna historia.