Repülés ballonnal

Nemrég írtunk Sir Richard Branson rekordjairól és rekordkísérleteiről, köztük a Föld ballonnal történő megkerüléséről. Az általa használt ballon érdekes keveréke volt a két leggyakrabban használt levegőnél könnyebb repülőeszköznek. Érdemes egy kicsit a mélyére nézni ennek a különös és természetközeli repülési formának.

Ma a ballonoknak többféle elven működő típusa van, aszerint, hogy milyen célból készülnek. Egy elem mindegyiknél közös, ami a ballonok repülésének az alapelve is: a szerkezet összsúlya kisebb, mint a vele azonos térfogatú levegőé, így felhajtóerő keletkezik. Ezért is nevezik ezeket a szerkezeteket levegőnél könnyebb repülőeszközöknek.

Az Arkhimédész-törvényeként ismert tétel szerint minden folyadékba, vagy gázba merített testre akkora felhajtóerő hat, mint a test által a folyadékból, vagy gázból kiszorított térfogat súlya.


Arkhimédész törvényének szemléltetése –
a vízbe merített tárgyat tartó mérleg kevesebbet mutat

Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy egy 1 kg tömegű test felemeléséhez 1 kg tömegű levegőt kell kiszorítania az őt emelő szerkezetnek. A levegő sűrűsége kb. 1,2 kg köbméterenként, így ez nem egész egy köbméternyi levegőnek felel meg.

Ha van egy 1 kg-os testünk, akkor egy 1 köbméteres tartállyal felemelhetnénk, amelyben vákuum van. Mivel nem tudunk olyan kis tömegű vákuumtartályt készíteni, amelyet ne roppantana össze a környező levegő nyomása, ezért a tartályban lévő gáz tömegét más módszerrel kell csökkenteni.


Ballonfesztivál Új-Mexikóban

Ennek egyik egyszerű módja, hogy a levegő helyett könnyebb gázt töltünk a tartályba. A levegőnél könnyebb gázokat használó ballonokat hívjuk gázballonnak. Az így létrejött felhajtóerő akkora, amekkora a ballonból kiszorított levegő súlya, levonva belőle a helyére töltött könnyebb gáz súlyát.

Ilyen töltőgáz például a hidrogén, amelynek sűrűsége 14-szer kisebb a levegőénél. Egy tartályba (ballonba) töltve így felhajtóerőhöz jutunk, amely kisebb ugyan a vákuuménál (hiszen magának a betöltött hidrogénnek is van tömege), viszont olyan tartályt már tudunk gyártani, amely könnyű, nagyméretű és nem kell ellenállnia a belső és külső nyomás különbségének, ahogy azt vákuum esetén kellene.

A hidrogén azonban veszélyes, mivel rendkívül gyúlékony gáz – a Hindenburg léghajó katasztrófájánál ékesebben ezt semmi sem bizonyítja.


A Hindenburg léghajó –
hidrogénnel töltött tartályok emelték a magasba.

A Hindenburg igazából egy gázballon volt, de légcsavart meghajtó motorja és kormányfelületei miatt inkább léghajónak nevezzük.  A ballont és a léghajót csupán az különbözteti meg, hogy ez utóbbi irányítható, vonóerőt biztosító motorja van, míg a ballon szabadon repül, csupán a szelet és a saját felhajtóerejét kihasználva.

A gázballonok feltöltésére legelterjedtebb gáz a hélium. Adott térfogatú héliumtöltet a hidrogén emelőerejénél kisebbet ad, mivel sűrűsége nagyjából kétszerese a hidrogénének, viszont jóval “barátságosabb”, ártalmatlan, kémiailag közömbös, nem gyúlékony gáz. A jelenlegi gázballonok és léghajók szinte kizárólag hélium töltéssel repülnek.


Egy modern gázballon – hélium töltéssel

A felhajtóerő létrehozásának másik módja, hogy a tartályban levegő van ugyan, de a sűrűségét csökkentjük le valahogy. Erre szolgál a melegítés. Ha a levegőt felmelegítjük, sűrűsége kisebb lesz és létrejön a felhajtóerő. A felmelegített levegőt használó ballonok a hőlégballonok.

A ballonban lévő levegő melegítésével emelkedhet a hőlégballon, ha a levegő kihűl, illetve kieresztik és hidegebb levegő áramlik a helyére, a ballon lesüllyed. Ez ma a legelterjedtebb ballonos repülési forma.


Hőlégballon fesztivál résztvevői –
felmelegített levegő adja a felhajtóerőt.

Létezik hőléghajó is, vagyis olyan hajtással és kormányzással rendelkező léghajó, amelyben a felmelegített levegő adja a felhajtóerőt.

A világkerülésre használt ballonok az előzőleg bemutatott két típus, a gázballon és a hőlégballon keverékei. Ezeket feltalálójukról Rozier-ballonoknak nevezzük. Hamarosan bemutatjuk ezt a Richard Branson és a Picard által is használt ballontípust, amely a hosszútávú, nagy magasságban történő repülés legmegfelelőbb eszköze.

Korábbi anyagaink:
A legek ura – Sir Richard Branson rekordkísérletei
Repülni Jó Tóksó – a ballonrepülésről

Ajánlott linkek:
Minden a ballonokról és a magyar ballonrepülésről

Címkék: hőlégballon    történelem

2 hozzászólás

  1. Repülni jó » A Földkerülő ballon

    2010. április 22. @ 12:24

    […] könnyebb repülő szerkezetek, a ballonok repüléséről és típusairól nemrég olvashattak egy rövid áttekintést. A Rozier-ballon egy érdekes keveréke a gázballonnak és a hőlégballonnak. Nevét Pilatre de […]

  2. Perjési Attila Károly

    2017. január 1. @ 10:42

    Az elméleti tudás jó dolog! DE, a gyakorlatban “mutatszik” meg bizonyított az elmélet működése, használhatósága.
    Szóval, kísérleti célra kellene alkalmazni egy olyan (többször is felhasználható eszközt) pl.: ballont, amelyik nem robbanás veszélyes, és maximum 5 kilogramm hasznos tömeget (kötötten) maximun 20 méter magasságig fel lehet ereszteni és vissza húzni. A mérés alkalmankénti időtartama kevesebb mint 60 perc (+ a telepítés). És az egész költség kímélő!!!

Szóljon hozzá!

STA TRAVEL