Comment les ballons à air chaud travail Expliquez que Stuff
U p, haut, et loin! Si vous aimez l'idée de voler, mais vous avez nulle part en particulier pour aller, un ballon à air chaud pourrait être juste la chose. À une époque où turboréacteurs peuvent vous faire sauter autour du monde en quelques heures et des fusées zoom systématiquement en espace, flottant sous un grand sac plein de gaz peut sembler un peu vieux jeu, mais les ballons puis à air chaud ont été où a commencé vraiment Voyage d'air. Demandez à la plupart des gens qui étaient les pionniers du vol humain et ils répondront « Les frères Wright » sans la pensée d'un moment. Mais ces hommes brillants de l'Ohio étaient seulement les inventeurs de vol humain sous tension moteur; deux autres frères, Joseph Michel et Jacques-ÉÉtienne Montgolfier, les battre dans l'air d'environ 120 ans quand ils ont mis au point les premiers ballons à air chaud pratique. Jamais demandé comment ces sacs à gaz flottant géants fonctionnent réellement? Regardons de plus près!
Photo: Avec quelques coups puissants du brûleur à gaz, ce ballon à air chaud en toute sécurité ces grands arbres dégagé.
Comment fonctionne un ballon à air chaud (en théorie)?
En un mot: la flottabilité.
ballons à air chaud flottent dans le ciel pour à peu près la même raison que les bateaux flottent sur la mer. Un bateau flotte parce qu'il est supporté par l'eau sous: le poids du bateau (tirant vers le bas) est exactement compensée par la pression de l'eau au-dessous (en poussant vers le haut). Un bateau ne flotte pas parfaitement à la surface de l'eau, mais coule en partie dans l'eau selon la façon dont il est lourd. Plus le bateau, plus la surface de l'eau en dessous, plus la force de la pression d'eau poussant vers le haut sur elle, et le plus de poids qu'il peut porter.
Voici une autre façon de regarder: d'une manière générale, un objet flottera si elle est moins dense que l'eau (autrement dit, plus léger qu'un volume égal d'eau) et couler si elle est plus dense (plus lourd qu'un volume égal d'eau). Imaginez un bloc de plomb la taille de votre bras est tombé dans une baignoire remplie d'eau. Un « de plomb armful » pèse beaucoup plus qu'un « d'eau armful » conduire si coule au fond de la baignoire tout de suite. Mais un « plastique armful » -le bras plastique d'un mannequin, par exemple-flotteurs, car il pèse moins que le même volume d'eau.
Photo: La fumée monte parce que l'air chaud monte et l'air chaud monte parce qu'il est moins dense que l'air plus frais autour d'elle. Photo gracieuseté du Département américain de l'énergie / Laboratoire national de l'énergie renouvelable.
ballons à air chaud flottent parce que l'air emprisonné à l'intérieur du ballon est chauffé par un brûleur, ce qui rend moins dense que l'air extérieur. Voici une autre façon de penser. Vous avez probablement entendu des gens dire que la chaleur monte, par lequel ils veulent vraiment dire que l'air chaud monte. Lorsque vous voyez des nuages de gaz gris sale à la dérive vers le haut des cheminées industrielles, c'est parce que l'air sortant d'entre eux est plus chaud que l'air ambiant (entourant). Si vous pouvez envelopper un sac autour de l'air chaud entrant dans le fond d'une cheminée, et le sceller, le sac entier se tirer vers le haut et sortir de la partie supérieure avant le zoom hors et dans l'air. En effet, vous auriez fait un tout petit ballon à air chaud!
ballons minuscules ne sont pas en fait une grande utilité, cependant. Si vous voulez porter un poids lourd sur la mer, vous avez besoin d'un grand navire: celui qui peut déplacer plus l'eau peut transporter plus de charge. Exactement de la même façon, vous avez besoin d'un grand ballon à air chaud pour soulever un grand poids car vous avez besoin pour créer plus de portance avec un plus grand volume de gaz chaud. Juste pour soulever un poids de l'homme adulte, vous auriez besoin d'un ballon sur les 4 m (13 pi) de rayon avec l'air intérieur chauffé à une température d'environ 120 ° C (250 ° F). Cela explique pourquoi les ballons à air chaud sont généralement si grand.
Comment fonctionne un ballon à air chaud (dans la pratique)?
Si vous savez que l'air chaud monte, vous pourriez vous construire un ballon à air chaud sans savoir quoi que ce soit plus sur d'autres mots dans la science, juste par essais et erreurs. Qu'est-ce que vous avez besoin de construire un ballon à air chaud dans la pratique? Trois choses: une enveloppe, un brûleur et un panier.
Photo: Enveloppes: Regardez le petit peuple dans le centre de cette image et vous pouvez voir à quel point ces grandes enveloppes sont. Notez les goussets (les courbes, les bandes verticales à partir de laquelle les enveloppes sont cousues ensemble). Photo gracieuseté de NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).
L'air chaud qui remplit l'enveloppe provient de jets de gaz alimentés par des bouteilles de propane (similaires à ceux que vous pouvez utiliser sur un réchaud de camping portable). Bien que certains ballons ont un seul brûleur, il est plus fréquent d'avoir deux ou plus, à la fois pour fournir plus de portance et pour des raisons de sécurité (au cas où un brûleur ne). bouteilles de carburant supplémentaires sont généralement effectuées à l'extérieur du panier.
Photo: Burners: Deux brûleurs à gaz propane sont de tir à l'air chaud dans ce ballon. Notez la jupe résistant à la chaleur d'orange protégeant l'enveloppe à la partie inférieure, constituée d'un matériau tel que du Nomex®. Photo courtoisie Todd Frontom de la Marine américaine.
Photo: Les principales parties d'un ballon à air chaud. Photo gracieuseté de NASA Glenn Research Center (NASA-GRC) avec annotations par Expliquer ce genre de choses.
Il est traditionnel pour les ballons à air chaud pour transporter leurs passagers et de marchandises dans un panier en osier suspendu directement sous les brûleurs et l'enveloppe. Wicker est léger, durable et squashy, il aide à absorber une partie de l'impact si les terres de ballon trop rapidement. Le panier est relié aux brûleurs par huit cordes solides ou des chaînes. Les cordes de l'ensemble brûleur se connecter à l'enveloppe au-dessus de très forts, des bandes de support de charge qui courent verticalement les joints entre la gorge et la couronne de l'enveloppe.
Comment volez-vous un ballon à air chaud?
Vous lancez un ballon à air chaud par déballer l'enveloppe et le poser sur le sol. Vous attachez à vos brûleurs et panier et utiliser un grand ventilateur pour le gonfler avec de l'air froid. Quand cela est fait, vous supprimez le ventilateur et d'utiliser les brûleurs pour chauffer l'air jusqu'à ce qu'il soit assez chaud pour vous soulever du sol. Une fois que vous êtes en vol, tout ce que vous pouvez vraiment contrôler est de savoir si le ballon monte ou descend: vous pouvez monter en allumant les brûleurs pour chauffer l'air dans l'enveloppe; vous pouvez descendre en ouvrant l'évent de parachute pour permettre à l'air chaud pour échapper à l'air frais et de se précipiter pour prendre sa place. Donc, jusqu'à est facile et vers le bas, mais qu'en est-direction? Une fois que vous avez maîtrisé ballonnement, vous trouverez, vous pouvez déplacer latéralement (très crûment) en faisant la montée du ballon ou la chute de sorte qu'il attrape les courants d'air (vents légers ou brise) soufflant dans la direction dans laquelle vous voulez voyager. Mais il est très peu hasardeux et-miss et l'une des joies de ballons à air chaud est que vous ne savez jamais vraiment où vous allez aller!
ballonnement haute altitude
Balayer gracieusement sur le paysage local est une chose, mais qu'en glissant sur l'océan ou planant au-dessus des montagnes? Plus extrême votre voyage, plus extrême le ballon dont vous avez besoin pour arriver en un seul morceau! ballons modernes à haute altitude, comme le Breitling Orbiter. ressembler à quelque chose de la science spatiale; dans les premiers jours de l'aviation, le manque d'accès à des matériaux de haute technologie et de la technologie, braves pionniers ont dû faire preuve d'ingéniosité pure pour se protéger au lieu. En 1925, pionnier de l'aviation Ralph Hazlett Upson a développé ce ballon amélioré, avec quelques caractéristiques intéressantes pour faire de longs voyages, de record à haute altitude.
- 1. et 2. moitiés supérieure et inférieure du ballon à peu près sphérique. L'enveloppe est faite de tissu blanc léger, blanchies avec un support en caoutchouc blanc pour aider à réfléchir la lumière du soleil et de protéger contre le rayonnement solaire, contribuant ainsi à réduire la quantité de lest (poids d'équilibrage) nécessaire dans le panier.
- 3. Cône au sommet en forte double couche de tissu comprend des cordes au panier que le pilote peut utiliser pour décharger toute accumulation de neige.
- 4. rubans réalisés à partir de suspension renforcée, de la soie caoutchoutée.
- 5. jante contribue à amortir le mouvement vertical du ballon équatoriale (soit soudain montant ou descendant), ce qui donne un vol lisse. Il est conçu pour jeter la neige ou la pluie et à l'abri de la moitié inférieure du ballon.
- 6. bande une sorte de caténaire renforcée « taille » à partir de laquelle les blocages du cycle de charge.
- 7. cordes de pied.
- 8. Charge d'anneau à partir de laquelle le panier est suspendu.
- 9. Panier.
- 10. Gores-en tissu à pli unique léger, mais avec leur direction de chaîne disposé sur la polarisation (diagonale), et en alternance, pour une résistance accrue.
- 22. Valve ligne.
- 23. Valve
- 27. Rip panneau d'une partie de l'enveloppe qui peut être rapidement tiré ouvert à dégonfler le ballon rapidement à l'atterrissage.
- 28. ligne de neige peut être tiré à la neige secouez libre du cône.
- 30. radeau gonflable.
Qui a inventé les ballons à air chaud?
Voici quelques moments clés de l'histoire de l'aérostation: