Ballon

Pilâtre de Rozier og Markis d'Arlandes fløj som de første i en "Montgolfière" hen over Paris, 21. november 1783

Til de første succesfulde forsøg på at få mennesker op at flyve blev der brugt balloner. Eksperimenter med et ballonlignende fartøj begyndte så tidligt som i 1709, hvor den brasilianske præst og opfinder Bartolomeu Lourenço de Gusmão satte det hele i gang. I 1783 bekræftede brødrene Joseph og Étienne Montgolfier, at en stofballon fyldt med varm luft ville lette fra jorden. Fritidsflyvning begyndte i 1906, og især belgierne markerede sig i diverse konkurrencer.

Ved begyndelsen til det nye århundrede blev en ny form for ballon også opfundet. En selvdrivende, styrbar ballon kaldet et luftskib eller en zeppeliner efter Ferdinand von Zeppelin 1838-1917, som var en tysk greve og officer.

Efter nogle stille år omkring 2.Verdenskrig blomstrede sporten op igen efter krigen på baggrund af blandt andet nye materialer og propanbrænderen, som konstant kunne forsyne ballonen med varm luft.

Op i gennem 1990erne er sporten steget mere og mere i popularitet, og i 1999 fuldførte Brian Jones og Bertrand Piccard den første tur i varmluftballon rundt om jorden uden ophold. Deres rejse startede i Schweiz, og de landede i Egypten efter at have fløjet mere end 46.000 km.

Jacques Charles nåede i december 1783 op i en højde af 4 kilometer med denne brintballon

Varme

Før en ballon kan flyve, er der mange ting, der skal passe sammen. En af de vigtigste faktorer er dog den varme luft til opdriften. Til opvarmning af en stor varmluftsballon bruges gasbrændere. Vi vil dog her fortælle om varmen i forhold til en lille hjemmelavet ballon. Man kan som varmekilde bruge en sprittablet, hvorfra den kemiske energi (Esprit) bliver omdannet til varme via afbrænding. Hvis msprit er tablettens masse og B er dens brændværdi gælder følgende formel for udregning af den kemiske energi:

Esprit = msprit * B

Ud fra denne formel kan vi se, at da B er en konstant værdi, må msprit være proportional til Esprit, og derfor kan vi konkludere, at der vil komme en lineær aftagning under forbrænding. Ved opvarmning af ballonen ændres trykket indeni ballonen i forhold til trykket udenom, og der opstår en opdrift, der får ballonen til at svæve (mere herom under ?opdrift?). Vi kan beregne den afgivne effekt fra sprittabletten med følgende formel:

P = Esprit/t

hvor P er effekten og t er tiden i sekunder. Ballonen afgiver også varme til luften rundt om den. Afbrændingseffekten skal derfor være større end ballonens afgivne effekt til omgivelserne, for at den kan flyve. Ballonens afgivne effekt til omgivelserne kan udregnes med følgende formel:

P = A * σ * (T14 ? T24)

hvor A er ballonens overfladeareal, σ = 5,67 * 10-8 W/(m2 * K4)(en udregnet konstant), T1 er temperaturen inden i ballonen, og T2 er temperaturen udenfor ballonen.

Opdriftsprincipper:

Moderne ballon i England

Tyngdekraften skaber opdrift ved at gøre lufttrykket større tættere på jordoverfladen og mindre længere væk fra jordoverfladen, da der er mere luft over et objekt ved jordoverfladen end i højere luftlag. Denne forskel i lufttryk skaber en opdrift, fordi lufttrykket er større under et objekt end over det, så der er større tryk opad, end der er nedad. Men denne opdrift er svagere sammenlignet med tyngdekraften og er altså kun så stærk, som vægten af den luft, som et objekt fortrænger. Derfor vil de fleste massive objekter ikke svæve rundt, da de vejer mere end den luft de erstatter.

Atmosfærensns opdrift vil kun løfte med en kraft svarende til vægten af den luft, et objekt, f.eks. en ballon, erstatter. Så for at få opdriften til at løfte et objekt op i luften, må objektet være lettere end den luft, det fortrænger.

Grundprincippet i ballonbygning er altså at reducere luftens massefylde, men samtidig at holde lufttrykket på samme niveau. Derfor må et vakuum i ballonen ikke være den optimale løsning; godt nok er massefylden ikke-eksisterende, men trykket er tilsvarende heller ikke eksisterende. Derfor ville ballonen kollapse, da det indre tryk ikke ville være stort nok til at modstå trykket udefra. De optimale løsninger må derfor være varm luft eller andre gasser med lavere massefylde end atmosfærisk luft.

Denne artikel er fra Wikipedia. Læs artiklen hos Wikipedia.