Csodás, színpompás ballonok az égen – sokan talán kicsit tartanak tőlük, hisz nem sokat tudnak róluk, de legalább ennyien fantáziálnak arról, hogy egyszer felszállhatnak és madártávlatból láthatják a tájat. De pontosan mitől és hogyan repülnek ezek az égi tünemények? Megmutatjuk a részleteket!
Tartalomjegyzék
A hőlégballon részei
Egy hőlégballon alapvetően három fő részből tevődik össze, a kupolából, az égőből és a kosárból. Ez a három dolog, ami biztosan minden ballonban megvan, de ezen felül mindegyik más és más, hiszen – akárcsak az autók – különböző méretben és formában készülnek.
Vannak kimondottan versenyzésre szánt ballonok, amik csak a pilótát „bírják el”, áramvonalasabb formájuknak és kisebb méretüknek köszönhetően gyorsabban reagálnak és gyorsabban is emelkednek-süllyednek, mint nagyobb társaik. Ez utóbbiak, a buszokhoz hasonlítható utasreptető ballonok, akár 32 főt is képesek megemelni.
A kupola
Ez lényegében maga a ballon, a lufi ami magában tartja a meleg levegőt.
A mai modern hőlégballonok már olyan anyagokból készülnek, amelyek egyszerre rendelkeznek nagy szakítószilárdsággal és minimális légáteresztő képességgel, illetve vannak köztük lángálló anyagok is, így a biztonság miatt igazán nem kell aggódnunk.
Ilyen kupolákhoz használt anyag például a ripstop nejlon, ez a könnyű, de nagyon erős hasadásgátló szövet, ami alig ereszti át a levegőt. Ehhez hasonló, csak még tartósabb és erősebb anyag a hyperlast, ami szintén hozzájárul a ballon hosszú élettartamához és végül a nomex. Ez utóbbi egy a 60-as években kifejlesztett anyag, amit a tűzoltók, az autóversenyzők és a katonák ruházatához is használnak, és ami a ballon legalsó részén található, ahol az anyag nyílt lánggal találkozik.
Tudtad?
A meleg levegő felfelé száll, és nincs ez másként a hőlégballon kupolájában sem, ezért a ballon tetejében van a legmagasabb a hőmérséklet és itt kapja a legnagyobb terhelést a kupola anyaga. Egy hőlégballon kupola átlagos élettartama 500 repült óra körül van.
Az égő
Az égő – mondhatni a hőlégballon motorja – segítségével melegítjük fel a kupolában lévő levegőt, ami biztosítja a repüléshez szükséges felhajtóerőt. Az égők propán-bután gázt használnak a levegő melegítéséhez, amit kifejezetten hőlégballonos repülésekre kifejlesztett saválló acél palackokban tárolnak. Ezek a palackok a repülés során a pilóta mellett vannak bekötve a ballon kosarában.
Normál légnyomáson a PB-gáz légnemű, azonban palackban tárolva a nagy nyomás hatására cseppfolyóssá válik. Amikor a pilóta működésbe hozza az égőt, a még cseppfolyós gáz átáramlik rajta majd onnan kilövellve az őrláng begyújtja azt.
A hőlégballon kosár
A kosár lényegében az utastér, amely a pilóta és a gázpalackok mellett az utasokat is hordozza. Hasonlóan a kupolákhoz különféle kialakításúak és méretűek lehetnek, egyszemélyestől akár a 32 személyesig.
A kosárnak mindenképp erősnek kell lennie, mivel folyamatosan mozgásban van, leszállásnál pedig rendkívül nagy erők hatnak rá. A nádat vagy a fűzfavesszőt rugalmassága teszi erre a feladatra tökéletessé, mivel a fonott kosár kissé meghajlik és felfogja a rá ható energiák egy részét. A nagyobb kosarakban gyakran kap helyet belső válaszfal a szerkezeti merevítéshez és az utasok elválasztásához. Sok esetben kicsi lyukakat, belépőket is szoktak fonni a kosár oldalába, hogy segítsék az utasok be- és kiszállását.
A hőlégballon működése
Kétféle típusú repülő szerkezet létezik, amelyek felhajtóerejüknek köszönhetően képesek a gravitáció leküzdésére.
Az egyik az úgynevezett aerodinamikus gépek, mint például a helikopterek és a repülőgépek. Ezek a tolóerejükre és az előre haladó sebességükre támaszkodnak a felhajtóerő generálásához.
A másik típus, az aerosztatikus gépek, mint például a hőlégballonok, léghajók, amelyek a felhajtóerőt a légsűrűség különbségeire támaszkodva nyerik.
Hogy pontosan, hogyan is?
„Minden folyadékba vagy gázba merülő testre felhajtóerő hat. A felhajtóerő egyenlő nagyságú a test által kiszorított folyadék vagy gáz súlyával. Ez Arkhimédész törvénye.”
A hőlégballon által biztosított felhajtóerő mértéke elsősorban a kupola belsejében lévő levegő hőmérséklete és a kupolát körbevevő környező levegő hőmérséklete közötti különbségtől függ. Mivel a meleg levegő kevésbé sűrű, mint a hideg, ebből adódóan könnyebb is, így keletkezhet a hőlégballonban felhajtóerő. Most ezt nézzük meg egy példával is.
Példa
Vegyük példának a saját ballonunkat, ami egy 6000 m3 térfogatú kupolával rendelkezik.
Egy 6000 m3-es hőlégballon átlagos felszállósúlya:
Megnevezés | Tömeg |
---|---|
Kupola | 213 kg |
Égő | 48 kg |
Kosár | 207 kg |
Gázpalackok (4 db) | 192 kg |
Utasok (8 fő) | 616 kg |
Pilóta (1 fő) | 77 kg |
Összesen | 1353 kg |
A levegő külső hőmérsékletét pedig vegyük 20 °C-nak és nézzük meg mi történik, ha a kupolában levő 20 °C-os levegőt melegíteni kezdjük.
Száraz levegő tulajdonságai, tengerszinten 1013.25 hPa nyomáson:
Levegő hőmérséklete | Levegő sűrűsége | Levegő tömege | Felhajtóerő |
---|---|---|---|
20 °C | 1.204 kg/m3 | 7,224 kg | 0 kg (0 N) |
87.6 °C | 0.9785 kg/m3 | 5,871 kg | 1,353 kg (13268 N) |
100 °C | 0.9467 kg/m3 | 5,680 kg | 1,544 kg (15141 N) |
A fenti táblázatból látszik, hogy amint a kupolában található levegő hőmérséklete 87.6 °C fölé emelkedik, nagyobb felhajtóerőt generál, mint a rendszer tömege, így a hőlégballon emelkedni fog, e hőmérséklet alatt pedig süllyedni. A hőlégballon működése ennyire egyszerű. A hőlégballon kupolák maximális terhelhetősége 120 °C körül van.
A hőlégballon irányítása
Hogyan irányítjuk a ballont?
Két eszköz van a pilóta kezében az irányításhoz, az egyik maga az égő, a másik pedig a kupola legfelső részén található ürítő rés, szaknyelven dugó. A dugó nélkülözhetetlen eleme minden hőlégballonnak, megnyitásával engedjük ki a kupolában lévő meleg levegőt, amivel repülés közben a ballont süllyedésbe hozhatjuk.
A nagyobb ballonokon egy másik, hasonló elven működő nyílás is található a kupola oldalán. Ezeket az oldalsó nyílásokat forgatórésnek nevezik, mivel megnyitásukkal a ballont saját tengelye körül tudjuk forgatni. Ennek a manővernek szintén a landolásnál van nagy szerepe, hogy a hőlégballon kosár ne a rövid oldalával, hanem a hosszabbikkal érjen földet.
És hogyan kanyarodunk, megyünk jobbra-balra?
A hőlégballon egy korlátozottan irányítható szerkezet, irányát alapvetően a szél határozza meg. A pilóta csak a hőlégballon magasságának szabályozásával irányítja azt mivel különböző magasságokon különböző irányú és sebességű szelek fújnak.
Ha szeretnél még többet megtudni a hőlégballonozásról.