Ściągi z fizyki-2003 r, Balony


Temat: BALONY

Według legendy francuscy papiernicy, bracia Montgolfier wpadli na

pomysł balonu obserwując zawieszoną nad kominkiem koszulę,

wzdymanš i unoszonš przez buchajšce z paleniska rozgrzane powietrze. Po

wielu doświadczeniach zbudowali oni balon o średnicy ponad 10m. i napełnili

go gorącym powietrzem nad ogniskiem. Wzbił się on w przestworza 5.6.1783 r.

na rynku miasteczka Annonay. Zbudowany był z kawałków tkaniny oraz

papieru. Poleciał na wysokoœć szeœciu tysięcy stóp Kiedy wypełniajšce go

powietrze ochłodziło się, balon wylšdował na ziemi 2 km. od miejscca startu.

Drugi balon braci Montgolfier wypuszczony 19 wrzeœnia miał już

przyczepionš gondolę (zwykły kosz) w którym znalezli się pierwsi pasażerowie

- baran,kogut i kaczka. Po dziesięcio minutowym locie balon wylšdował

szczęœliwie, jedynie baran zdenerwowany niecodziennš sytuacjš, bodnš swego

kolegę - koguta ranišc go na szczęœcie jednak niegroznie.

Tak więc, pierwsze balony unosiły się dzięki ogrzanemu powietrzu,

ponieważ jest ono rzadsze i tym samym lżejsze od powietrza zimnego.

Kiedy wieœci o nowych wynalazkach dotarły do Akademii Nauk w

Paryżu polecono zbadać tę sprawę młodemu fizykowi profesorowi Charles`owi.

W oparciu o niepewne informacje wywnioskował, że Montgolfierowie

napełnili swój balon, wodorem, jedynym wówczas znanym gazem lżejszym od

powietrza. Przeprowadził w Paryżu doœwiadczenia z balonem wodorowym i w

ten sposób nieœwiadomie dokonał wynalazku nowego typu balonu. Oba rodzaje

balonów, znane od nazwisk swych wynalazców „montgolfierami” i

„szarlierami” rywalizowały do poczštków dziewiętnastego wieku,kiedy

zaprzestano stosować metodę braci Montgolfier.

Dzisiejsze balony, w ktorych łatwo palny wodór zastšpiono niepalnym

helem,wywodzš się więc od szalier.W tych balonach zamiast rozgrzanego

powietrza stosuje się gaz lżejszy od powietrza, dzięki temu odpada koniecznoœć

instalowania pod balonem odpowiednich grzejników. Ponieważ w szczelnej

powłoce balonu znajduje się gaz lżejszy od powietrza, a więc ważšcy mniej niż

wyparte przezeń powietrze, balon jak korek w wodzie unosi się ku górze.

Mówimy,że gaz stwarza siłę wznoœnš balonu, ten łatwiej unosi się ku górze.

Mówišc o tym, trzeba ponadto wiedzieć, że im mniejszy jest ciężar właœciwy

gazu , który uzupełniony jest balon, tym większš uzyskujemy siłę noœnš statku ,

w miarę zaœ zwiększania pojemnoœci powłoki roœnie również siła wznoœna

balonu.

Charles wynalazł balon majšcy właœciwie wszystkie podstawowe cechy

balonów nowoczesnych.Posiadał on powłokę z gumowatej tkaniny oplecionej

siatkš, na której zawieszony był kosz. Był wyposażony w klapę ,umożliwiajšcš

wypuszczenie gazu z powłoki podczas lotu, w balast oraz barometr do

mierzenia wysokoœci lotu ( im wyżej ,tym ciœnienie atmosferyczne jest wyższe.)



W œlad za Francjš zaczęto wypuszczać balony w innych krajach,między

innymi w Polsce, gdzie w1784 r. dokonano licznych prób w Warszawie

Krakowie, Lwowie, Puławach, Pińczowie.Balony zawiodły wprawdzie nadzieje

jako œrodek komunikacji powietrznej ,ponieważ były zdane na łaskę wiatrów,

ale szybko znalazły zastosowanie wojskowe.W 1749 roku wojska francuskie

użyły balonów obserwacyjnych, które stosowano masowo jeszcze podczas

pierwszej wojny œwiatowej, a w obu wojnach œwiatowych balony zaporowe,

pomiędzy którymi rozpinano stalowe sieci, utrudniały akcje

nieprzyjacielskiemu lotnictwu. Na przyklad Anglicy unieszkodliwili w ten

sposób ponad 200 niemieckich rakiet V-1. Od poczštku używano też balonów

do badań naukowych, dokonujšc wzlotów na wysokoœć wielu kilometrów. Od

końca ubiegłego stulecia wysyła się regularnie balony metereologiczne-z

czasem załogę zastšpiły w nich przyrzšdy automatycznie dokonujšce pomiarów

i rejestrujšce ich wyniki. W1931 roku szwajcarski uczony Auguste Piccard

zbudował pierwszy balon zdolny do lotow do stratosfery (najwyższej warstwy

atmosfery ziemskiej ) i osišgnš w nim wysokoœć prawie 16 km. Dalsze loty

stratosferyczne doprowadziły do obecnego rekordu, wynoszšcego 34 668

metrów. Ustanowił go Amerykanin M.D.Ross.

Baloniarstwo stało się również pięknš konkurencjš sportowš dla ludzi

odważnych. Polacy odnieœli w nim wiele sukcesów przed ostatniš wojnš

œwiatowš. W naszych czasach balon zawędrował nawet na orbitę okołoziemskš.

Amerykański sztuczny satelita „ Echo „ , z którym w 1960 roku

przeprowadzono udane eksperymenty łšcznoœci na wielkie odległoœci, był

właœciwie balonem, którego złożona powłoka wraz z butlš sprężonego gazu

została wyniesiona rakietš na wysokoœc około 400 kilometrów, gdzie nastšpiło

automatyczne jej napelnienie. Warto jednak dodać, że na orbicie „ Echo „ nie

zachowywał się jak balon ( nie był lżejszy od otaczajšcego go, bardzo

rozrzedzonego na tej wysokoœci powietrza atmosfery ), tylko jak sztuczny

satelita - kršżył dzięki nadanej mu przez rakietę odpowiedniej prędkoœci

poczštkowej.

W nowoczesnycch balonach powłoka wykonana jest z mocnej,

niestrzępišcej się tkaniny nylonowej. Wzasadzie czasza balonu nie nagrzewa

się powyżej temp.120 st. C,dużo niższej od temp. topnienia nylonu. Na wszelki

wypadek na szczycie czaszy instaluje się czujnik temp. ,pozwalajšcy na jej

stały odczyt z gondoli. Goršce powietrze do balonu zapewnia palnik zasilany

płynnym propanem. Cienki przewód dostarcza gaz do stale palšcego się

palnika zapłonowego, a przewód o dużym przelocie-gaz do zaworu palnika

głównego. Po otwarciu zaworu z palnika bucha silny płomień (3-4 m ),

kierujšcy do wnętrza powłoki strumień goršcego powietrza. Aby utrzymać

wysokoœć , pilot otwiera zawór palnika na kilka sekund , a następnie zamyka

go na pół minuty.

Nylonowe pręty podtrzymujš palniki wysoko nad głowami załogi; w

czasie lotu palniki wiszš na linkach powłoki balonu . Do prętów

przymocowane sš przewody gazu, a wszystko osłonięte ochronnymi rękawami

,zapinanymi na zamki błyskawiczne.

Butle na propan wykonane sš z wytrzymałego, lekkiego stopu lub ze stali

nierdzewnej i majš miękkš osłonę, chronišcš załogę przed obrażeniami podczas

wstrzšsów przy lšdowaniu. Butla zawiera ok. 40 litrów gazu, co wystarcza na

ok. 40 minut lotu.

Gondola z wikliny nadal daje optymalne połšczenie lekkoœci i sprężystej

wytrzymałoœci W balonach na ogrzane powietrze nie ma pierœcienia znanego z

balonów na gaz. Gondola podwieszona jest do ramy palników na linkach ze

stali, tworzšcych pętlę pod gondolš i wplecionych w wiklinę.

Aby utrzymać balon w stałej wysokoœci, konieczne jest wyrzucanie

balastu - piasku w celu zrekompensowania stopniowej ucieczki gazu z

powłoki.Wyrzucenie zbyt dużej iloœci piasku powoduje wznoszenie się balonu,

co zmusza kierujšcego do wypuszczenia pewnej iloœci gazu nie tylko po to, aby

balon obniżył lot, lecz dlatego, że gaz rozszerza się na dużej wysokoœci i

zachodzi koniecznoœć zmiejszenia jego iloœci. Przemienne upuszczanie gazu i

zrzucanie balastu skraca lot.

Latanie balonem-jako sport-niemal całkowicie zanikło po I wojnie

œwiatowej,głównie dlatego, iż gaz niezbędny do napełniania balonów stał się

trudno dostępny i drogi. Dziœ odbywajš się na œwiecie regularne zawody

balonowe i próby bicia rekordów długoœci przelotu.



STEROWCE



Wadš balonów było to, że leciały tam, gdzie niósł je wiatr. Dlatego też

w1852 roku Henri Giffard zbudował balon długoœci 44 m o kształcie cygara i

wyposażył go w silnik parowy, aby można było balonem sterować.

W 1898 r. Ferdinand von Zeppelin zbudował sterowiec posiadajšcy

wewnštrz sztywnš ramę wykonanš z lekkiego metalu. Od tego czasu zaczęto

budować ogromne sterowce pasażerskie. Jeden z nich Graf Zeppelin wykonał

144 loty transatlantyckie. Jednakże gdy w1937 r. zapalił się największy na

œwiecie balon Hindenburg i zginęło 35 osób, zaprzestano lotów sterowcami.

Wielkie sterowce lat międzywojennych istotnie zniknęły, lecz zdolnoœć

tego rodzaju statku powietrznego do utrzymywania się w powietrzu całymi

godzinami nadal czyniła je przydatnymi do takich zadań, jak wykrywanie łodzi

podwodnych.Aż po koniec lat 60. budowano małe miękkie sterowce napełnione

bezpiecznym niepalnym gazem -helem. W latach 80. zaczęto wytwarzać nowš

generację większych statków latajšcych, wykonanych z takich materiałów jak

włókno węglowe i plastik ,i napełnianych helem.

Współczesny sterowiec wewnštrz napełnionej helem powłoki posiada

napełnione powietrzem balony kompensacyjne. Podczas wznoszenia się

sterowca ciœnienie atmosferyczne maleje, a hel w powłoce rozszerza się.

Zamiast upuszczać drogocenny hel, otwiera się zawory balonów

kompensacyjnych i upuszcza z nich powietrze. Przy obniżaniu lotu

wpompowuje się powietrze do balonów kompensacyjnych.

Duże œmigła, napędzane silnikami pozwalajš sterowcami uzyskiwać

prędkoœć do 160 km/h. Œmigła pracujš w tunelach œmigłowych, aby obniżyć

hałas i zwiększyć sprawnoœć. Można je przechylać w górę lub w dół w celu

odpowiedniego skierowania cišgu przy starcie i lšdowaniu.

Pasażerowie i załoga podróżujš w gondoli podczepionej do powłoki

sterowca. Wykonana z lekkiego wytrzymałego włókna węglowego, zapewnia

ona ten sam wysoki komfort co i nowoczesne samoloty komunikacyjne.



Na balonach nie można oprzeć żadnej regularnej komunikacji. Przed 70

laty sšdzono, że sterowce będš stanowić przyszłoœć, jednakże spodziewania te

zawiodły. Obecna generacja maszyn latajšcych, które opanowały przestworza

to samoloty. Ale to już inna historia.

Wygenerowano: 04-10-2003 07:06:02



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ściągi z fizyki-2003 r, Fizyka w cyrku
Ściągi z fizyki-2003 r, Mierniki prądu stałego
Ściągi z fizyki-2003 r, Szkodliwość hałasu i zapobieganie hałasowi
Ściągi z fizyki-2003 r, Księżyc ziemi
Ściągi z fizyki-2003 r, Burze
Ściągi z fizyki-2003 r, Cząstki elementarne
Ściągi z fizyki-2003 r, Wpływ produkcji wytwarzania energii na środowisko naturalne
Ściągi z fizyki-2003 r, Mikrofony i ich parametry
Ściągi z fizyki-2003 r, Napięcie elektryczne
Ściągi z fizyki-2003 r, Jowisz
Ściągi z fizyki-2003 r, Siła
Ściągi z fizyki-2003 r, Ogniwa słoneczne
Ściągi z fizyki-2003 r, Silnik prądu stałego i prądnica prądu zmiennego
Ściągi z fizyki-2003 r, Definicje astronomiczne
Ściągi z fizyki-2003 r, Atmosfera Układu Słonecznego
Ściągi z fizyki-2003 r, Wyższość prądu zmiennego nad stałym
Ściągi z fizyki-2003 r, Silnik elektryczny
Ściągi z fizyki-2003 r, Jednoski miary siły i energii
Ściągi z fizyki-2003 r, Induktor-zasada działania

więcej podobnych podstron