Вопрос о том, кто изобрел воздушный шар, наверняка будет интересен каждому школьнику. Ведь данный летательный аппарат был создан в далеком 18 веке и выдержал проверку временем, так как его используют в воздухоплавании и в наши дни. Техника и материалы меняются и совершенствуются, однако принцип действия остался на протяжении веков все тем же. Именно поэтому обращение к личностям тех людей, которые придумали это новое удивительное средство передвижения, представляется особенно актуальным.
Краткая биография
Изобретателями были братья Монгольфье. Они жили в небольшом французском городке Анноне. Оба с детства увлекались науками, ремеслами, техникой. Их отец был предпринимателем, у него была своя бумажная фабрика. После его смерти старший из братьев Жозеф-Мишель унаследовал ее и впоследствии использовал для своего изобретения.
За свои научные достижения он впоследствии стал администратором знаменитой парижской Консерватории искусств и ремесел. Его младший брат Жак-Этьен был по своему образованию архитектором.
Он увлекался научными трудами выдающегося британского ученого-естествоиспытателя открывшего кислород. Это увлечение привело к тому, что он стал принимать участие во всех экспериментах старшего брата.
Предпосылки
Рассказ о том, кто изобрел необходимо начать с объяснения условий, которые сделали возможным столь удивительное открытие. Ко второй половине 18 века уже был сделан ряд важнейших научных открытий, который позволил братьям реализовать на практике собственные наблюдения. Выше уже говорилось об открытии кислорода. В 1766 году другой британский исследователь Г. Кавендиш открыл водород - вещество, которое впоследствии стало активно использоваться в воздухоплавании. Примерно за десять лет до проведения знаменитого опыта с поднятием воздушного шара известный французский ученый А. Л. Лавуазье разработал теорию о роли кислорода в процессах окисления.
Подготовка
Итак, история о том, кто изобрел воздушный шар, тесно связана с научной жизнью второй половины 18 века. В данном случае важно отметить, что подобное изобретение стало возможно благодаря вышеперечисленным открытиям. Братья не только были в курсе последних научных открытий, но и пытались претворить их в жизнь.
Именно эта мысль и подтолкнула их к созданию шара.
В их распоряжении были все необходимые материалы для его изготовления: бумажная фабрика, оставленная им от отца, обеспечивала их бумагой, тканями. Поначалу они делали большие кульки, наполняли их горячим воздухом и запускали в небо. Первые несколько опытов подтолкнули их к идее создания большого шара. Поначалу они наполняли его паром, однако это вещество при поднятии быстро остывало, оседало в виде водяных осадков нас стенках материи. Затем было принято решение использовать водород, который, как известно, легче воздуха.
Однако этот легкий газ быстро испарялся и улетучивался через стенки материи. Не помогла даже обшивка шара бумагой, через которую газ все равно быстро исчезал. К тому же водород был очень дорогим веществом, и браться смогли раздобыть его с большим трудом. Нужно было искать другой способ для успешного завершения эксперимента.
Предварительные пробы
При описании деятельности тех, кто изобрел воздушный шар, необходимо указать на те препятствия, которым пришлось столкнуться братьям, прежде чем их эксперимент успешно завершился. После первых двух неудачных попыток поднять конструкцию в воздух Жозеф-Мишель предложил использовать не водород, а горячий дым.
Этот вариант показался братьям удачным, поскольку это вещество также было легче воздуха и, следовательно, могло поднять шар вверх. Новый опыт оказался успешным. Слух об этом успехе быстро распространился по всему городку, и жители стали просить братьев провести публичный опыт.
Полет 1783 года
Братья назначили испытание на 5 июня. Оба тщательно готовились к этому знаменательному событию. Они изготовили шар, который весил больше 200 килограммов. Он был без корзинки - того непременного атрибута, который мы привыкли видеть в современных конструкциях. К нему были прикреплены специальный пояс и несколько канатов для удержания его в нужном положении до тех пор, пока он воздух внутри оболочки будет нагреваться. Воздушный шар братьев Монгольфье имел весьма внушительный вид и произвел огромное впечатление на собравшихся. Его горловину поместили над костром, который разогревал воздух. Восемь помощников удерживали его за веревки снизу. Когда оболочка наполнилась горячим воздухом, шар поднялся вверх.
Второй полет
Воздушный шар с корзиной был также изобретен этим людьми. Однако этому предшествовал огромный резонанс, который имело открытие никому неизвестных исследователей из маленького французского городка. Этим открытием заинтересовались ученые из Академии наук. Сам король Людовик XVI проявил такой интерес к полету шара, что братьев вызвали в Париж. на сентябрь 1783 года был назначен новый полет. Братья прикрепили к шару ивовую корзину и утверждали, что она выдержит пассажиров. Они хотели полететь сами, однако в газетах развернулась острая дискуссия по поводу большого риска. Поэтому для начала было решено поднять в корзине животных. В назначенный день, 19 сентября, шар в присутствии ученых, придворных и короля поднялся наверх вместе с «пассажирами»: петухом, бараном и уткой. После небольшого полета шар зацепился за ветки деревьев и опустился на землю. Выяснилось, что животные чувствуют себя хорошо, и тогда было принято решение о том, воздушный шар с корзиной выдержит и человека. Через некоторое время первый в мире воздушный полет осуществили Жак-Этьен и известный французский ученый, физик и химик Пилатр де Розье.
Типы шаров
В зависимости от вида газа, которым заполняют оболочку, принято выделять три разновидности этих летательных устройств. Те, которые поднимаются с помощью разгоряченного воздуха, называются монгольфьерами - по фамилии его создателей. Это один из наиболее удобных и безопасных способов наполнения материи газом, который легче воздуха и, соответственно, может поднять корзину с находящимися в ней людьми. Разные виды воздушных шаров позволяют путешественникам выбирать наиболее удобный способ передвижения. Особое значение в данной конструкции имеет горелка воздушного шара.
Ее назначение состоит в том, чтобы постоянно нагревать воздух. В тех случаях, когда нужно опустить шар, необходимо открыть специальный клапан в оболочке для того, чтобы остудить воздух. Те шары, внутренность которых наполняют водородом, получили название шарльеры - по имени другого выдающегося французского химика-изобретателя, современника братьев Монгольфьеров Жака Шарля.
Другие типы аппаратов
Заслуга этого исследователя заключается в том, что он самостоятельно, не используя разработки своих выдающихся соотечественников, изобрел собственный шар, наполнив его водородом. Впрочем, его первые опыты были неудачными, так как водород, будучи взрывоопасным веществом, вступив в контакт с воздухом, взорвался. Водород является взрывоопасным веществом, поэтому его использование при наполнении оболочки летательных аппаратов сопряжен с определенными неудобствами.
Воздушные шары с гелием также называются шарльерами. Молекулярный вес этого вещества больше чем у водорода, он обладает достаточной грузоподъемностью, он безвреден и безопасен. Единственным недостатком этого вещества является его дороговизна, поэтому его используют для пилотируемых аппаратов. Те шары, которые наполняются наполовину воздухом, наполовину - газами, получили название розьеров - по имени другого современника братьев Монгольфьеров - упомянутого Пилатра де Розьера. Он разделил оболочку шара на две части, одну из которых наполнил водородом, другую - горячим воздухом. Он попытался осуществить полет на своем аппарате, однако водород загорелся, и он вместе со своим спутником погиб. Тем не менее придуманный им тип аппарата получил признание. Воздушные шары с гелием и воздухом, или водородом используются в современном воздухоплавании.
Воздушные шары поднимаются вверх, потому что заполняющий их газ легче окружающего воздуха. Многие газы, в частности водород и гелий, имеют меньшую плотность, чем воздух. Это означает, что при данной температуре они имеют меньшую массу единицы объема, чем воздух.
Когда столь легкие газы закачаны в воздушный шар, он будет подниматься до тех пор, пока общий вес оболочки с газом, корзины, груза и тросов будет меньше, чем вес воздуха, вытесненного воздушным шаром. (Поскольку воздух рассматривается в физике подобно жидкой среде, здесь применяется тот же самый закон, что и для тел, погруженных в жидкость.) Горячий воздух, имеющий меньшую плотность по сравнению с холодным, также поднимается вверх. Несмотря на то, что горячий воздух не столь легок, как некоторые газы, он более безопасен и легко воспроизводим пропановыми горелками, установленными под горловиной оболочки воздушного шара, которую обычно изготавливают из легкой ткани, такой, как упрочненный нейлон. Заполненные горячим воздухом воздушные шары обычно остаются в полете в течение нескольких часов, но без дополнительного подогрева воздуха внутри оболочки они будут постепенно терять высоту.
Молекулы при разной температуре
- Когда воздух холодный, молекулы движутся медленно и располагаются близко друг к другу.
- Когда воздух нагревается, мо лекулы начинают двигаться быстрее и расходятся в стороны, заполняя больший объем.
- Так как нагреваемый воздух продолжает расширяться, он становится менее плотным.
- При охлаждении воздуха его молекулы теряют свою скорость, объем уменьшается, а плотность увеличивается.
- Воздушный шар лежит на боку. Пропановые горелки нагревают воздух внутри оболочки, который заставит ее раздуться и подняться вверх.
- Горячий, легкий воздух (рисунок под текстом) поднимается внутри оболочки вверх и затем стекает вниз вдоль ее стенок. Холодный воздух выдавливается через горловину, вес оболочки с воздухом уменьшается и воздушный шар поднимается вверх.
- Пилоты поддерживают или увеличивают высоту полета путем периодического включения горелок. До тех пор, пока воздух внутри оболочки горячее наружного, подъемная сила преодолевает силу притяжения.
- Воздушный шар снижается по мере того, как заполняющий его воздух охлаждается и сжимается. Пилоты могут ускорить снижение, выпуская горячий воздух через отверстие в верхней части воздушного шара.
Взаимодействие давления, объема и температуры
Взаимозависимость трех параметров. Давление, объем и температура газа взаимосвязаны. При комнатной температуре (ближний рисунок справа) движение молекул газа внутри сосуда создает определенное давление. Если объем > меньшей наполовину (средний рисунок справа), внутреннее давление удваивается. Когда воздух нагревается (дальний рисунок справа) , его давление возрастает и объем увеличивается пропорционально росту температуры.
Каковы этапы подготовки к полету на воздушном шаре?
Предполетная подготовка
Для безопасного полета на воздушном шаре обязан проверить метеоусловия и выбрать подходящую отправную точку для взлета. Текущая и прогнозируемая погода должна обеспечивать пилоту необходимую видимость, чтобы иметь возможность видеть и избегать препятствий (туман или низкая облачность), ветер должен быть достаточно слабым, для обеспечения взлета и посадки (менее, чем 8-16 км./ч в зависимости от квалификации и опыта пилота, пассажиров, экипажей и наземных служб).
Отправная точка (взлетная площадка) должна быть достаточно большой, чтобы дать возможность разложить и надуть оболочку воздушного шара с отсутствием в направлении ветра таких препятствий как: линий электропередач, деревьев и зданий. И наконец, отправная точка должна быть расположена таким образом, чтобы прогнозированный поток ветра направлял воздушный шар к подходящему месту посадки. В зоне посадки воздушного шара должны отсутствовать водоемы, крупные городские районы или лес, без наличия достаточного количества топлива перелетать преграды не является безопасным.
Перед запуском, в нагнетают горячий воздух при помощи горелок работающих на пропане.
Для этого, оболочку воздушного шара раскладывают на землю и крепят к корзине и горелке. Вентилятор, часто с бензиновым двигателем, используется для нагнетания холодного уличного воздуха в оболочку. Холодный воздух частичной раздувает шар, до достижения им своей основной формы позволяющей запустить горелку для нагрева воздуха. После того как шар в вертикальном положении, пилот и пассажиры забираются в корзину. Когда пилот готов к запуску, через горелку шара он подает больше тепла и воздушный шар отрывается…
Наземный экипаж укладывает оборудование и следует по направлению полета воздушного шара к месту посадки.
Полет на воздушном шаре.
Требует определенных навыков пилота, чтобы управлять воздушным шаром - подняться или спуститься в потоках воздушных течений. Таким образом, важно, чтобы пилот определил на высотах, помимо высоты аэростата, в каком направлении дует ветер. Чтобы управлять этим, пилот использует различные методы. В том числе использует визуальные метки, такие как флаги на флагштоках, дым из труб, и т.д. Для определения направления ветра над шаром, пилот использует данные о прогнозе погоды до полета, который включает прогноз потока воздуха в верхних слоях. Также данные получают экспериментальным путем запуская гелиевые шары, известных как метеошар , до старта, чтобы получить информацию о том, куда на самом деле дует ветер. Другим способом определения фактического направления ветра является движение других воздушных шаров, размер в диаметре которых составляет больше размера метеошара .
Контроль полета воздушного шара
Направление полета шара зависит от ветра, но высоты полета воздушного шара можно регулировать путем изменения температуры воздуха внутри оболочки. Пилот может запускать один или больше клапанов горелки для повышения температуры внутри оболочки шара, тем самым управляя подъемной силой давая возможность подняться или опуститься или даже остановиться шару. Пилот также может открыть вентиляционные клапаны шара, если оболочка оборудована им, тем самым понижая температуру внутри оболочки, чтобы спуститься или замедлить или даже остановить подъем. Если пилот не будет вмешиваться, воздух внутри оболочки будет медленно охлаждаться.
Замедленная реакция
Один из трюков, присутствующих при , это учиться иметь дело с задержкой реагирования. Чтобы замедлить или остановить спуск требуется экспериментальный опыт открытия клапана горелки. Действие горелки облегчает общий вес системы шара и повышает его плавучесть, но не сразу. С того времени, что горелка работала, замедление спуска или остановка, может пройти 30 и более секунд, в зависимости от темпов снижения шара, в зависимости от охлаждения воздуха в шаре или насколько сильно работала горелка. Эта задержка требует больших знаний со стороны пилота.
Третий класс
Способность менять направление полета на высоте называют третьим классом. В северном полушарии потоки воздуха на высоте двигаются по спирали, если смотреть сверху, из уровней высокого давления и против часовой стрелки к уровню низкого давления. Но при полете близко к земле, шар будет иметь тенденцию двигаться в более прямом направлении. Таким образом, пилот должен найти поворот налево во время спуска к посадке. В южном полушарии направление спирали все с точностью наоборот. В действительности, взаимодействие с неровной местностью данные явления могут уменьшиться или полностью отсутствовать.
Горизонтальный полет
Горелка предназначена для создания достаточного количества разогретого воздуха для быстрого подъема шара. Она является более эффективной только тогда, когда широко открыта.
Но когда воздушный шар не активно подогревается, он охлаждается. Это означает, что оно находится в идеальном равновесии лишь на мгновение. Все остальное время он либо нагрет или воздух в нем охлажден.
Эти два факта дают возможность пилоту использовать горелку с интервалом в несколько секунд для поддержания шара на медленном дрейфе вверх и вниз на уровне желаемой высоты.
Исключение делается при полетах на малых высотах, как и при посадке. Горелка может использоваться очень короткими очередями со значительной высокой частотой, жертвуя тем самым эффективностью их точностью.
Транспорт
Типичная техника - это джипы с прицепом для оборудования.
Хотя, безусловно, можно наслаждаться спортом без погони на автомобиле, передвигаться к месту посадки пешком, на велосипеде, многие воздухоплаватели предпочитают следовать в погоне на автомобиле. Транспортный экипаж при посадке может помочь: с высадкой, ловить канаты при посадке шара в стесненных обстоятельствах; помочь с упаковкой оборудования.
Связь между шаром и транспортным средством осуществляется при помощи двусторонней радиосвязи, мобильных телефонов, или даже крика, когда он находится достаточно близко.
Посадка
Большинство пилотов пытаются выполнять мягкую посадку насколько это возможно. Это становится тяжелой задачей, если скорость ветра на уровне земли будет более чем 8 км/ч или около того. Если шар движется на этой скорости или более, когда он контактирует с землей, корзина (которая обычно не имеет колес и любого другого вида дна) может тянуться по земле или даже перевернуться. Даже присутствующий на земле экипаж не может оказать достаточную помощь. Общий вес (для средней пассажирской системы воздушного шара) может легко превысить вес автомобиля (лучше не стоять на стороне приземления шара, чтобы избежать быть между молотом и наковальней). Пилоты могут улучшить приземление путем посадки, в местах, защищенных от ветра, например, за линией деревьев или в небольшой долине.
Полет может длиться от 30 минут до 1 часа. Все зависит от скорости и направления ветра в день полета. Длительность полёта ограничена размерами нашего полётного района, включающего в себя Пушкинский район Санкт-Петербурга.
Выдают ли парашюты?
Парашюты не выдают, так как полёты проходят на относительно небольших высотах и, если Вам срочно понадобится на землю, быстрее и безопаснее будет совершить посадку на воздушном шаре .
Застрахованы ли пассажиры?
Тепловые аэростаты относятся к авиации общего назначения. А в авиации в обязательном порядке страхуются пассажирские места на воздушном судне. Поэтому, ступая на борт воздушного шара , Вы уже застрахованы.
Как давно вы летаете с пассажирами?
В Санкт-Петербурге более 5 лет.
Сколько пассажиров может лететь в корзине?
2-4 пассажира, в зависимости от их веса и лётного сезона.
Как выглядит весь процесс, начиная с момента встречи?
Путешествие по небу начинается с момента встречи начинающих воздухоплавателей с экипажем.
Далее мы отвозим наших пассажиров на место старта, этот этап занимает, как правило, не более получаса. После этого Вы можете наблюдать за наполнением аэростата воздухом и подготовкой команды к взлёту, или мы можем привезти Вас непосредственно к моменту старта, если Вы так желаете. Процесс подготовки воздушного шара к взлёту также занимает около получаса. После взлёта Вы можете любоваться достопримечательностями, полёт длится, как правило, от 30 до 60 минут в зависимости от направления и скорости ветра.
С момента взлёта по земле за летящим аэростатом поедет команда сопровождения, которая встретит Вас в месте вашего приземления и после традиционной церемонии посвящения в воздухоплаватели, которая займёт около 30 минут, мы отвезём Вас обратно к месту встречи.
Сколько времени займут у нас все мероприятия?
Весь процесс от момента встречи с командой до возвращения на место встречи может занять до трех часов. При этом пилот перед стартом может переносить полёт на необходимое время, с целью дождаться более комфортных погодных условий для взлёта. Мы рекомендуем Вам выделять для полёта время с запасом, не менее 5 часов, включая дорогу.
Могут ли мои друзья и близкие посмотреть на мой полет?
будут уникальными и единственными в своём роде.Собственный воздушный шар - детская мечта многих. Сегодня возможно его не только приобрести, но и сделать самостоятельно. Как? Читайте далее!
Купить воздушный шар
Сегодня несколько магазинов как за рубежом, так и в России предлагают купить воздушные шары, оболочки к ним. Новые тепловые аэростаты (тепловые воздушные шары) российского производства стоят порядка 700 тыс. рублей со всеми необходимыми комплектующими - оболочкой, корзиной, горелкой, вентилятором, воздухозаборником и т.д. Большая часть цены приходится именно на оболочку - 300-400 тыс. рублей. Стоимость с корзиной производства Чехии начинается от 30 тыс. долларов, Англии - от 40 тыс. евро.
Бывшие в употреблении аэростаты можно приобрести от 400-500 тыс. рублей за полный комплект. Кроме стоимости самого аппарата владельцу воздушного шара придется потратится на:
- расход газа;
- регистрацию и сертификацию в Росавиации;
- ежегодное продление сертификата, свидетельствующего о летной годности;
- вознаграждение пилоту (возможно, и на его обучение);
- вознаграждение наземной обслуживающей бригаде и пр.
Воздушный шар с корзиной своими руками: купол
Если вы решили сконструировать собственный воздушный шар, то в первую очередь следует заняться куполом. Для него нужно закупить прочный нейлон - полиэстер или полиамид. Важно, чтобы материал не пропускал воздух - покройте ткань с оборотной стороны жидким полиуретаном или силиконом.
Следующим этапом нейлон разрезают на сегменты нужного размера, которые сшивают особо прочными нитками. Отверстие для надувания воздушного шара с корзиной своими руками обшивают защитным слоем материала, стойкого к воздействию высоких температур.
Чтобы купол был более прочным, его дополнительно обшивают вертикально и горизонтально тканевыми лентами. Закрепляют их на самой вершине купола, а нижние края лент прикрепляют к канатам корзины-подвески.
Как сделать воздушный шар: корзина
Традиционно стенки корзины плетутся из виноградной лозы, а дно делают из так называемой морской фанеры, которая устойчива к перепадам температур и прочим экстремальным моментам. Каркас - это стальные тросы из нержавеющего материала. Ими корзина крепится к куполу. На тросы надеваются специальные кожаные чехлы, оберегающие их от повреждений.
Необходимо также сконструировать специальные подвески, где будет храниться багаж и принадлежности для воздухоплавания.
Важный элемент: горелка
Перед тем как сделать воздушный шар, необходимо тщательно продумать конструкцию горелки. Топливом для нее в настоящее время служит сжиженный пропан. Средняя мощность устройства - 4,5-6,0 тыс. мегаватт. Приобретать следует именно специальные горелки для воздушных шаров, которые изготавливаются из прочной нержавеющей стали по особой технологии, позволяющей устройству выдерживать большие перепады температур.
Собственный воздушный шар: инструкция
Пассажирский аэростат в домашних условиях, конечно, изготовить затруднительно, но вот сделать испытательный бумажный воздушный шар с корзиной своими руками весьма возможно. Вам понадобятся:
- плотная бумага;
- тонкая бумага (так называемая папиросная);
- клей;
- нитки;
- шпагат;
- ножницы;
- карандаш;
- длинная линейка;
- треугольник.
Теперь за работу:
- От диаметра вашего шара будет зависеть число и размер вырезаемых полосок. Если он равен 1,5 м, то будет нужно 12 полос, 2 м - 16, 2,5 м - 20, 3 м - 24.
- Чтобы начертить ровный шаблон, сначала проведите на бумаге вертикальную линию, равную длине будущей полоски. Через нее прочерчивайте на некотором расстоянии перпендикулярные отрезки, равные пределам ширины сегмента. Конечные точки отрезков соединяются плавной линией, которая и будет контуром полоски.
- По картонному шаблону обведите и вырежьте контуры сегментов на папиросной бумаге. Удобнее всего наложить друг на друга несколько ее слоев, образовав пачку, и вырезать разом несколько сегментов.
- Сегменты сначала склеиваются между собой "лодочками". Затем уже эти "лодочки" нужно приклеить одна к другой. Перед тем как заклеить последний шов, выверните конструкцию так, чтобы она имела форму шара.
- Основание шара скрепляется наклеенными полосками бумаги с бечевкой - эта конструкция удержит шар при нагревании.
- Вершину купола заклейте кругом из той же папиросной бумаги.
- После того как клей высохнет, расправьте купол, подержав его над паяльной лампой.
- К конструкции на той же бечевке можно приделать корзинку для специального груза.
Для запуска шара включите горелку или разожгите костер, подержите над источником тепла свой шар, не отпуская из рук бечеву. Как только воздух внутри вашего самодельного воздухоплавательного средства нагреется, его можно отпускать в полет.
Таким образом воздушный шар с корзиной своими руками можно сделать и дома. Но вот пассажирские аэростаты возможно только купить или взять в аренду.
