Balon na gorące powietrze to najstarszy rodzaj statku powietrznego. Loty balonem mogą być romantyczną przygodą, okazją do podziwiania zapierających dech w piersiach widoków i przede wszystkim bardzo ciekawym doświadczeniem. Budowa balonu na gorące powietrze, sterowanie balonem to niezwykle interesujące zagadnienia, które postaramy się wam wyjaśnić. Zapraszamy na podniebną wycieczkę.
Budowa balonów ogrzewanych gorącym powietrzem i ich działanie
Spis treści
Balon na ogrzane powietrze to najstarszy rodzaj statku powietrznego. Pierwsza udokumentowana próba wzniesienia w powietrze balonu wypełnionego gorącym powietrzem należy do portugalskiego duchownego i wynalazcy Bartolomeo Lourenço de Gusmăo, który dokonał tego w 1709 roku. Nieco później, w 1783 roku, bracia Joseph Michel i Jacques Étienne Montgolfier wykonali pierwszy wzlot papierowo-płóciennym balonem napełnionym gorącym powietrzem. Balon, będący na uwięzi, przeleciał wówczas 2336 m, unosząc się na wysokość ok. 1,8 km. 21 listopada 1783 roku w Paryżu odbył się zaś pierwszy swobodny lot balonem. Na pokładzie znaleźli się Jean François Pilâtre de Rozier i François Laurent d’Arlandes. Lot balonem na gorące powietrze był znany nawet w starożytności. Chińczycy i Mongołowie używali balonów w bitwach, ale konstrukcje te nie unosiły człowieka.
Początkowo, by ogrzać powietrze w balonie rozpalano ognisko – nie była to więc bezpieczna rozrywka. Balony na ogrzane powietrze ustąpiły więc miejsca takim, napełnionym gazem lżejszym od powietrza, zazwyczaj wodorem. Renesans balonów na ogrzane powietrze nadszedł jednak w latach 60. XX w., kiedy do wytwarzania i podtrzymywania płomienia zaczęto używać palników zasilanych propanem z butli. Dzięki temu zwiększono pułap oraz czas lotów balonem.
Budowa balonu na gorące powietrze
Budowa balonu na gorące powietrze jest genialna w swej prostocie. Balon taki można podzielić ze względu konstrukcję na 3 główne elementy. Są to: powłoka balonu, system zasilania i kosz balonu. Powłoka balonu wykonana jest lekkich i jednocześnie wytrzymałych, impregnowanych tkanin poliestrowych lub poliamidowych. Tkanina ma za zadanie utrzymać ciepło wewnątrz balonu i jednocześnie musi być odporna na wilgoć i promieniowanie UV. Zszywa się ją z mniejszych elementów i dodatkowo wzmacnia taśmami nośnymi. W dolnej części powłoki, najbardziej narażonej na bezpośredni kontakt z płomieniem, taśmy uszyte są ze specjalnej tkaniny o nazwie Nomex, która wytrzymuje temperaturę do 1300°C.
Kosz balonu pleciony jest z rattanu lub z wikliny i wykańcza się go skórą. To sprawdzone materiały, które są lekkie, trwałe, estetyczne i łatwe w konserwacji oraz naprawie. Technologia balonu na gorące powietrze to jednak przede wszystkim układ zasilania, który składa się z palników, węży i butli z gazem. Urządzenie do ogrzewania powietrza w powłoce oraz zbiorniki na gaz wykonane są ze stali szlachetnej, aluminium lub tytanu, czyli materiałów odpornych na korozję i wytrzymałych. Kompletny balon, wraz z niezbędnym wyposażeniem i paliwem waży około 400 kg.
Jak lata balon? Zasada działania balonu na gorące powietrze
Rozróżniamy dwa podstawowe typy balonów: gazowe oraz na ogrzane powietrze. W gazowych siłę nośną stanowi lżejszy od powietrza gaz, np. hel lub wodór. Ten ostatni nie jest już jednak stosowany, ponieważ jest łatwopalny i niebezpieczny. Zastąpił go niepalny, ale bardzo drogi hel. Z tych powodów balony gazowe są rzadkością. Współczesne balony to bezpieczne balony na ogrzane powietrze. Ich powłoki napełniane są zwykłym powietrzem atmosferycznym, które ogrzane zmniejsza swoją gęstość i staje się lżejsze od zimnego.
Jak działa balon? To prosta zasada Archimedesa – balony poruszają się według prawa wyporu odkrytego przez tego uczonego kilkaset lat przed naszą erą. Balon napełniony powietrzem cieplejszym niż to dookoła niego uniesie się do góry, a ten napełniony powietrzem zimniejszym od temperatury otaczającego go powietrza, opadnie na dół. Niestety, nie można balonem wznieść się dowolnie wysoko, ponieważ w górnych partiach atmosfery powietrze jest bardzo rzadkie, a więc i lekkie. Jeśli balon ma utrzymywać się na stałej wysokości należy utrzymywać wartość siły wyporu na tym samym poziomie, co siła ciężkości.
Do ogrzewania powietrza używane są palniki zasilane propanem. W ciągu godziny lotu zużywa się ok. 60-100 litrów gazu. Udźwig balonu zależy od różnicy temperatur pomiędzy powietrzem w powłoce, a powietrzem otaczającym. Zazwyczaj do lotu wystarcza temperatura 90-110°C. Zimą wystarczy nawet tylko 30-40°C.
Przygotowanie balonu do lotu
Loty balonem na gorące powietrze nie wymagają lotniska. Do startu balonu wystarczy dość gładki, najlepiej trawiasty teren o wymiarach 50 x 50 m. Przygotowanie balonu do lotu rozpoczyna się od rozłożenia powłoki. Kosz wraz z palnikiem oraz zamocowanymi wewnątrz butlami z gazem LPG musi zostać położony w jej dolnej części. Następnie za pomocą karabinków łączy się linki nośne powłoki z linkami kosza i ramą palnika.
Do rozłożonej na ziemi czaszy balonu wdmuchuje się zimne powietrze, które następnie ogrzewa się palnikiem. Powietrze wtłaczane jest przez obszerny otwór w dolnej części powłoki. Używa się w tym celu spalinowego wentylatora – to stałe wyposażenie balonu na gorące powietrze. Kiedy balon jest mniej więcej w połowie napełniony zimnym powietrzem, można uruchomić palnik. Po ok. pół minucie takiego nagrzewania czasza „wstaje”. Powietrze, stopniowo ogrzewając się, unosi do góry powłokę i całkowicie ją wypełnia. Dalsze ogrzewanie spowoduje start balonu. Trzy tysiące metrów sześciennych powietrza po podgrzaniu do kilkudziesięciu stopni Celsjusza potrafi unieść ciężar ponad 900 kg.
Sposoby sterowania i kontrolowania lotu balonem
Do sprawnej obsługi balonu potrzebna jest 4-osobowa załoga. Sterowanie balonem polega na zmienianiu wysokości lotu i znajdowaniu takiego wiatru, który umożliwi skręt w pożądanym kierunku. Kontrola lotu balonem to więc sztuka rozpoznawania kierunków wiatru, które przy ziemi i na dużej wysokości różnią się od siebie o kilkanaście do kilkudziesięciu stopni. Nie można lecieć balonem pod wiatr ani krążyć nad wybraną okolicą. Maksymalny pułap lotów balonem na ogrzane powietrze wynosi zwykle kilka kilometrów. Zwykle podczas godzinnego lotu pokonuje się dystans kilkunastu lub kilkudziesięciu kilometrów.
Aby bezpiecznie wylądować balonem, trzeba wybrać odpowiednie pole znajdujące się w linii lotu. Im wiatr jest silniejszy, tym pole musi być dłuższe, aby balon zdążył wyhamować. Po zbliżeniu się do miejsca lądowania należy przestać ogrzewać powietrze w powłoce. Balon wtedy łagodnie opada, aż w końcu zatrzymuje się w miejscu. Powietrze z balonu wypuszcza się przez specjalny, duży otwór w jego górnej części, uruchamiany z gondoli. Balony na ogrzane powietrze nie potrzebują balastu tak jak balony z helem lub wodorem, ponieważ do zmiany wysokości lotu wystarczy zmiana temperatury powietrza w powłoce.
Bezpieczeństwo lotów balonem na gorące powietrze
Loty balonem na gorące powietrze uznane są przez Międzynarodową Federację Lotniczą (FAI) za najbezpieczniejszy sport w lotnictwie. Pasażerowie podróżują wygodnie w koszu bez pasów i spadochronów. Bezpieczeństwo lotów balonem zapewnia jednak wykwalifikowany pilot balonu, którego wskazówek podczas startu, lotu oraz lądowania należy słuchać. Ryzyko niebezpieczeństwa związane jest głównie z pogodą. Przy zmiennej pogodzie może dojść do niespodziewanych załamań i silnych podmuchów wiatru. Dlatego właśnie, podczas planowania lotu, ogromną wagę przywiązuje do prognozy pogody. Obowiązuje zasada – lepiej nie lecieć niż żałować, że się poleciało. Loty turystyczne organizowane są jedynie przy pięknej, stabilnej pogodzie i z zachowaniem wszystkich możliwych środków ostrożności.
Loty balonem to wspaniała atrakcja, taka z serii tych nie do przegapienia w życiu. Latać można przez cały rok i praktycznie przez całą dobę. Zimowe loty są równie malownicze jak letnie, a nocny lot balonem należy do najbardziej widowiskowych przeżyć, jakich można doświadczyć. Pierwszy lot to wyjątkowe wydarzenie, a lecący przechodzą nawet czasem chrzest według starych tradycji lotniczych. Nadawane są im honorowe tytuły oraz imiona, otrzymują certyfikaty pierwszego lotu. Bajeczne krajobrazy i świetna zabawa to gwarancja lotów balonem na ciepłe powietrze.
