для чего используют воздушный шар
Воздушный шар
Воздушный шар — летательный аппарат (аэростат), в котором для полета используется газ легче воздуха.
Воздушные шары могут быть и детской забавой, и транспортным средством, и спортивным снарядом, и даже приспособлением, служащим для доставки в небо серьезного научного оборудования. Впервые такой летательный аппарат, наполненный горячим воздухом, построили в 1783 г. братья Монгольфье. Поэтому до сих пор все тепловые шары называют монгольфьерами.
Физик Жак Шарль предложил наполнять оболочку воздушного шара легкими газами. Преимущество этого способа состояло в том, что горячий воздух, остывая, становится тяжелым, чего нельзя сказать о газе, который изначально легче воздуха. Такие шары стали называть шарльерами. Монгольфьеры и шарльеры легко различить между собой, ведь оболочка последних не имеет отверстия для поступления горячего воздуха.
Как устроен воздушный шар?
Оболочка шара изготавливается из специальных прочных и легких тканей. На ткань нашивают вертикальные и горизонтальные ленты, которые создают силовой каркас и предотвращают возможные разрывы оболочки. В верхней части моделируется парашютный клапан. Он служит для аварийного выпуска теплого воздуха. К оболочке клапан поджимается за счет внутреннего давления в шаре и открывается с помощью фала управления. Фал управления представляет собой гибкий шнур (веревку) из прочного термостойкого материала. Второй конец фала управления прикреплен к специальной петле, которая надежно пришита внутри оболочки шара.
Пассажирская корзина служит для размещения экипажа, снаряжения, балласта, грузов и тепловой установки. Гондолой ее называют потому, что на первых воздушных шарах кабина для экипажа часто по форме напоминала венецианскую лодку. В наши дни гондолы изготавливают методом плетения из лозы и тростника. Такие конструкция и материалы позволяют выдерживать удары при жестких посадках.
Балластом называют мешки с песком, сброс которых из гондолы позволяет при аварийных ситуациях быстро набрать высоту. Горелка является основной частью тепловой установки шара. С ее помощью сжигается газ (пропан), и тем самым нагревается воздух, находящийся внутри оболочки. Газовые баллоны размещаются по углам внутри корзины. От них газ по шлангам подается к горелке.
Стропы соединяют гондолу и оболочку шара.
Как управлять воздушным шаром?
Оболочку воздушного шара наполняют горячим воздухом, который обладает меньшей плотностью, чем холодный, и поэтому способен подниматься. Регулируя при помощи тепловой установки температуру воздуха в оболочке, можно изменять высоту полета. Управлять высотой можно также, выпуская горячий воздух через парашютный клапан для снижения или сбрасывая балласт, для того чтобы набрать высоту.
Воздушный шар, его устройство и виды
Воздушный шар, его устройство и виды.
Воздушный шар – это летательный аппарат (аэростат), в котором для полёта используется газ, который легче воздуха.
Воздушный шар как летательный аппарат, устройство воздушного шара:
Воздушный шар движется в воздухе благодаря потокам ветра, имеющим различное направление и интенсивность.
Поскольку в целом воздушный шар менее плотен, чем окружающий его воздух, он поднимается вверх вместе с прикрепленной к нему полезной нагрузкой.
Воздушный шар не лишен недостатков. Так, у него отсутствует механизм управления. Воздушным шаром невозможно управлять горизонтально, так как он летит в том направлении, куда его направят воздушные потоки. Кроме того, на воздушном шаре невозможно перевозить крупногабаритные и тяжёлые грузы.
Типы и виды воздушных шаров:
В зависимости от наполнения различают следующие типы воздушных шаров: монгольфьеры (тепловые воздушные шары), шарльеры (газовые воздушные шары) и розьеры (комбинированные воздушные шары).
По назначению шары делятся на свободные или неуправляемые, привязные и управляемые (дирижабли).
Монгольфьеры, шарльеры и розьеры. Тепловые, газовые и комбинированные воздушные шары:
Монгольфьеры или Montgolfière – воздушные шары, наполненные нагретым воздухом. Монгольфьеры также именуются тепловыми воздушными шарами.
Свое название они получили по фамилии изобретателей братьев Монгольфье – Жозеф-Мишеля и Жак-Этьенна.
Первый демонстрационный полёт монгольфьер совершил в городе Аннонэ (Annonay, Франция) 5 июня 1783 г. Шар без экипажа поднялся на высоту до 500 метров и продержался в воздухе около 10 минут, пролетев при этом 2 километра.
19 сентября 1783 г. в Версале (под Парижем) в присутствии короля Людовика XVI во дворе его замка в час дня воздушный шар взмыл в воздух, унося в своей корзине первых воздушных путешественников, которыми были овца, курица и утка. Шар пролетел 4 км за 10 минут.
21 ноября 1783 г. в Париже впервые в воздух на монгольфьере поднялись воздухоплаватели. Стартовав около 14:00 от замка ла Мюетт в Булонском лесу (парк на западной окраине Парижа), воздушный шар поднялся на высоту около 1 км. Пролетев около 9 км за 25 минут, перелетев Сену, первые воздухоплаватели приземлились на холме Бют-о-Кай между ветряными мельницами невдалеке за городским валом.
Первый монгольфьер, созданный братьями Монгольфье, имел простую конструкцию: из купола и корзины. Он наполнялся горячим воздухом, благодаря которому поднимался вверх. В дальнейшем конструкция монгольфьера была доработана. Конструкция современного воздушного шара включает в себя пропановую горелку, устанавливаемую между тканевой оболочкой и корзиной, для нагрева воздуха и набора высоты и спускной клапан, устанавливаемый в тканевой оболочке для спуска нагретого воздуха и снижения высоты. С помощью пропановой горелки воздух нагревается, и, поскольку разреженный горячий воздух легче холодного, шар взлетает. В случае набора слишком большой высоты пилот дёргает за специальный шнур, соединённый с клапаном в тканевой оболочке воздушного шара – часть горячего воздуха выходит наружу, и воздушный шар опускается (снижается).
Принцип работы монгольфьера заключается в следующем. При нагревании воздух расширяется, поэтому заданный объем пространства содержит меньше воздуха. Это делает его легче и, если его подъемная сила больше, чем вес воздушного шара, содержащего нагретый воздух, он (нагретый воздух) согласно закону Архимеда будет поднимать воздушный шар вверх. Воздушный шар, наполненный горячим воздухом, может подниматься вверх только до тех пор, пока не закончится топливо для пропановой горелки, поддерживающей воздух в нагретом состоянии.
Подъёмная сила (F) монгольфьера в килограммах на 1 м³ объёма оболочки может быть выражена формулой:
Та – абсолютная температура воздуха в атмосфере, выраженная в K,
То – абсолютная температура воздуха в оболочке, выраженная в K,
Р – атмосферное давление в мм рт. ст.
Например, при атмосферном давлении 760 мм рт. ст., температуре атмосферного воздуха 20 °С и средней температуре воздуха в оболочке 50 °С подъёмная сила монгольфьера составит 0,11 кг на 1 м³ объёма оболочки.
Шарльеры – воздушные шары, наполненные лёгким газом, как правило, водородом, гелием или другими газами легче воздуха. Шарльеры также именуются газовыми воздушными шарами.
Шарльеры свое название получили по имени французского учёного и изобретателя Жака Александра Сезара Шарля.
Первый демонстрационный полёт без экипажа шарльер совершил 27 августа 1783 г. на Марсовом поле в Париже. Полёт «шарльера» с экипажем состоялся 1 декабря 1783 г. в Париже.
Устройство шарльера как воздушного шара отличается от устройства монгольфьера. У первого отсутствует пропановая горелка. Кроме того, шарльер снабжен балластом, который сбрасывается для набора высоты, а также спускным клапаном для сброса газа и снижения высоты.
Особенностью шарльеров является то, что воздушные шары данного типа имеют большую подъемную силу для заданного объема, чем монгольфьеры. Поэтому им не нужно иметь большие объемы купола.
Подъёмная сила (F) шарльера в килограммах на 1 м³ газа-наполнителя при нормальных условиях может быть выражена формулой:
где М – молекулярная масса газа-наполнителя.
Например, подъемная сила водорода при нормальных условиях составляет 1,205 кг/м³, гелия – 1,116 кг/м³, метана – 0,58 кг/м³, аммиака – 0,536 кг/м³, азота – 0,045 кг/м³.
Розьеры – воздушные шары, использующие для полета подъемную силу одновременно легкого газа и нагретого воздуха, размещённых в отдельных оболочках. Розьеры также именуются комбинированными воздушными шарами.
Изобретателем первого комбинированного воздушного шара был французский физик Пилатр де Розье. Конструкция состояла из двух соединенных оболочек: верхняя, сферическая, была заполнена водородом, а нижняя, цилиндрическая, — подогреваемым воздухом. По задумке автора, аппарат должен был включать в себя преимущества шарльеров (газовых шаров) и монгольфьеров (шаров с нагретым воздухом).
Первый полёт розьера с экипажем состоялся 15 июня 1785 г. и окончился неудачно при попытке пересечь пролив Ла-Манш. Из-за технической неисправности воздушный шар упал с большой высоты, не отлетев от берегов Франции, и экипаж, состоявший из изобретателя и его помощника, погиб.
Данный тип воздушного шара в настоящее время иногда используется для рекордных полетов на большие расстояния, например, для кругосветных путешествий.
Воздушный шар. Виды и устройство. Как летать и особенности
Воздушный шар положил начало гражданской авиации. Принцип его работы не изменился по сей день: отсутствует и двигатель, и руль для управления. Есть лишь купол с корзиной, горелка и мешки с песком.
История создания
Воздушный шар воплотил древнейший замысел человека о подчинении воздушной стихии. Первое описание аэростата было сделано в 1306 году французским миссионером Бассу, который стал свидетелем его подъема в воздух в Китае, в день восхождения на престол императора Фо Киена.
И все же родиной аэростата признается Франция, а его первыми изобретателями — братья Этьен и Жозеф Монгольфье. В 1783 году в городе они произвели запуск сконструированного ими шарообразного аэростата 3,5 метров в диаметре и массой 155 кг, наполненного горячим воздухом. Его полет протекал всего 10 минут на высоте 300 м, а пройденный путь составил около километра.
Купол аэростата братьев Монгольфье был выполнен из льняной ткани и оклеен бумагой. Для подогрева воздуха был разведен костер из мелко нарезанной соломы. А спустя недолгое время устройство агрегата дополнилось специальной корзиной для путешественников.
Подъем в воздух первого аэростата стал небывалым событием для той эпохи. В честь их создателей агрегаты стали называть монгольфьерами.
Устройство воздушного шара
Современные агрегаты производятся из более технологичных материалов, но схема осталась той же, что и братьев Монгольфье. Для пошива оболочки больше не используется лен и бумага, их заменил тонкий и прочный полиэфирный материал. Вместо костра в корзину под купол устанавливается регулируемая газовая горелка.
Воздушный шар в основе своей рабочей конструкции имеет следующие составные элементы:
Купол аэростата
Это главная часть воздушного шара, которая сшивается из отдельных кусков материи в колонки, которые затем прочно прикрепляются друг к другу. В качестве материала изготовления используется высокопрочный полиэстер или полиамидная ткань. С внутренней стороны она обрабатывается силиконовой пропиткой, что не позволяет проникать и уходить газу.
Основные требования к куполу, это:
Купол надувается за счет поступления нагретого газа: воздуха, водорода или иного, и за счет его поднимается в небо на нужную высоту. Газ подается через технологическое отверстие в нижней части купола. Для безопасности это отверстие обрабатывается специальной жароустойчивой лентой. Устройство оснащается также специальным клапаном, который используется для вывода наружу горячего газа при снижении и приземлении.
Снаружи конструкции фиксируются ленты нагрузки. К верхней части купола они крепятся с помощью кольца, а внизу присоединяются к подвесным канатам. В итоге образуется надежный каркас, который может иметь различный объем и поднимать груз разной массы.
Горелка
Это технологический элемент аэростата, обеспечивающий подогрев газовой смеси, подъем агрегата в воздух, а также поддержание заданной температуры при полете.
Работает горелка на жидком пропане, который поступает к ней из цилиндров, нагреваясь, становится газообразным и подается непосредственно в шар.
Современные горелки очень мощные, порядка 6000 МВт, производятся из нержавеющей жаропрочной стали. Они не опасны в эксплуатации, поскольку оснащены специальной защитой от ожогов.
Корзина
Предназначена для переноса путешественников и грузов. Необходимо обеспечить ее легкость, и в то же время прочность, поэтому каркас ее выполняется из лозы, а дно — из непромокаемой фанеры. С куполом корзина соединяется стальным тросом. Чтобы воздух не охлаждался, устанавливаются полиуретановые стояки, которые вместе с тросом закрываются специальными оболочками.
В углу корзины размещаются и закрепляются на ремнях цилиндры с газом. Обязательно изготавливаются отсеки для огнетушителя и необходимых в путешествии аксессуаров.
С наружной части на корзину навешивается балласт — мешки с песком. Их сбрасывают в том случае, ели необходимо увеличить высоту полета.
Классификация аэростатов
Существует два наиболее распространенных типа классификации по:
По способу наполнения оболочки воздушный шар бывает:
Тепловые аэростаты по-прежнему величают монгольфьерами. Подъем их осуществляется за счет подачи горячего воздуха.
В газовых подъемная сила создается легкими газами и их смесями. По-другому их называют шарльерами по имени сконструировавшего их француза Жака Шарля. В 1783 г он впервые с успехом испытал воздушный шар, наполняемый водородом.
Комбинированные аэростаты в полете используют как горячий воздух, так и газовую смесь. Для этого они оснащены двумя оболочками. Разработал такую схему французский физик Пилатр де Розье. К сожалению, изобретатель с помощником погибли во время испытательного полета в 1785 г, но его устройства используются и получили название розьеров.
В 1999 англичанин Брайан Джонс и швейцарец Бертран Пиккар на розьере отправились в первое в истории кругосветное путешествие и благополучно вернулись из него.
По назначению аэростаты делятся на:
Как летает воздушный шар
Принцип полета аэростата основан на законах физики. Воздух или газ, поступающие в оболочку, имеют температуру выше, чем в окружающей среде, а плотность ниже. Соответственно, под действием выталкивающей силы он устремляется вверх. На определенной высоте действие силы тяжести уравновешивает выталкивающую силу и аэростат «зависает» в небе.
Как управлять аэростатом
Разумеется, шар очень зависит от ветра. Однако большинство современных агрегатов поддаются управлению. Высота полета задается при помощи выпускного клапана в вершине оболочки, а для изменения направления движения используется боковой клапан.
Подготовка
Управление аэростатом — непростое занятие, оно требует обучения и тщательной подготовки. Большое значение имеют метеорологические условия, такие как видимость, облачность, направление и скорость ветра. На основе этой информации и выстраивается маршрут. На пути движения обязательно должны быть участки, пригодные для совершения посадки, поскольку во время путешествия не исключено возникновение непредвиденных обстоятельств.
Взлет
Для осуществления старта выбирают ровную территорию, удаленную от жилых объектов, деревьев, столбов и линий электропередачи.
Для подъема шара в воздух требуются усилия всего экипажа. Вначале воздушный шар собирают:
По окончании сборки купол наполняют холодным воздухом с помощью вентилятора. Затем включают горелку. Горячий воздух отрывает шар от поверхности, и экипаж занимает свои места.
Если полет производится на привязном аэростате, его предварительно фиксируют на поверхности.
Полет
Для контроля за полетом требуются хорошие навыки. Для увеличения высоты производится подогрев воздуха путем запуска горелки, а для уменьшения – открывается выпускающий клапан. Движение в боковом направлении происходит за счет попутного ветра. Чтобы двигаться скорее, пилот может подняться повыше, где скорость ветра больше.
Спуск
Для приземления заранее подбирают площадку, большую и безопасную. Пилот выпускает воздух из купола при помощи клапана и воздушный шар потихоньку опускается на поверхность.
Примечательным является то, что если аэростаты столкнутся друг с другом в воздухе, то… ничего не произойдет. Они просто оттолкнутся и полетят дальше. Да и столкнуться им весьма сложно, ведь они путешествуют по направлению ветра — в одну и ту же сторону.
Зачем нужны воздушные шары?
Воздушные шарики – это не только великолепное украшение, но и превосходное средство для поднятия настроения. Место, украшенное ими, сразу же выделяется на фоне всего остального. Они привлекают внимание взрослых и детей, делая любой праздник ярким и фееричным. Существует множество преимуществ этого воздушного декора, который радует глаз и создаёт неповторимую атмосферу.
Как можно оформить помещение при помощи воздушных шаров?
Этот воздушный элемент декора создаст атмосферу добра и радости на любом торжестве. Существует масса вариантов, с помощью которых можно оформить банкетный зал и любое другое помещение. В нашей компании трудятся опытные декораторы, которые смогут воплотить любую вашу фантазию. Украшение выполняется в форме
Мы украсим вашу свадьбу, юбилей, день рождения, вечеринку и другие значимые для вас дни. Подобное занятие является приятными хлопотами, которые стоят того, чтобы уделить им внимание.
Что предлагает вам наша компания?
Мы занимаемся продажей шаров на праздник, их доставкой и оформлением залов, автомобилей, созданием поздравительных надписей и печатью на воздушных шариках. У нас трудятся опытные специалисты, которые любят дарить хорошее настроение и качественно выполняют свою работу. Быстрый и правильный монтаж гирлянд из шаров и других сложных фигур требуют опыта и определённых навыков.
Обратившись к нам, вы непременно окажетесь довольны большим выбором этого волшебного декора. Благодаря демократичным ценам, мы обслуживаем огромное количество мероприятий, позволяя своим клиентам полностью насладиться праздничным днём. У нас вы сможете купить воздушные шары в Симферополе и сделать своё мероприятие великолепным.
Вы будете довольны нашей работой и получите море позитива!
Работаем без перерывов и выходных, при объёмном и срочном заказе, наши сотрудники работают и ночью.
Хорошо забытое старое: 5 современных примеров использования воздушных шаров
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Запуск iPhone 5S в небо при помощи воздушных шаров
Группа студентов-техников из Бостона мечтает о частном освоении Космоса. Конечно, они не обладают миллиардами долларов, которые можно внести в качестве инвестиций в разработку соответствующих технологий, как это делают бизнесмены Илон Маск и Ричард Брэнсон, следовательно, и масштабы их деятельности куда более скромные. Однако они уже могут похвастаться несколькими успешными запусками летательных аппаратов на большую высоту.
К примеру, в 2014 году студенты совершили несколько запусков смартфона iPhone 5S при помощи воздушных шаров. Они прикрепили мобильный телефон со включенной камерой к аэростатам и отпустили их. Шары поднялись на высоту 29 километров, где и лопнули, раздираемые изнутри высоким, по сравнению с внешним, давлением. Упавший телефон они затем нашли благодаря включенному датчику GPS.
Конечно, 29 километров – это далеко не Космос и даже не суборбитальное пространство. Однако с каждым новым запуском высота подобных полетов увеличивается – студенты постоянно модифицируют свои аэростаты. Пока что их задача-максимум – достигнуть отметки 50 км.
Bloostar – орбитальные спутники на воздушных шарах
Идейно связан с манипуляциями бостонских студентов и вполне «серьезный» проект с названием Bloostar от испанской компании Zero2Infinity. Он подразумевает запуск на орбиту искусственных спутников Земли при помощи воздушных шаров.
Конечно, создатели проекта Bloostar понимают, что из-за увеличивающейся с каждым последующим километром набора высоты разницы давления внутри и снаружи воздушного шара, аэростаты не могут подняться до отметки 100 км и выше. Однако это и не нужно. Проект подразумевает использование воздушных шаров для того, чтобы космические аппараты преодолевали земное притяжение.
Воздушные шары будут поднимать их на высоту 20 километров, после чего аппараты отделятся и дальше полетят самостоятельно, используя традиционную ступенчатую ракетную систему. Эта технология позволит значительно сэкономить ресурсы при выводе спутников на орбиту, ведь больше всего топлива расходуется ракетами при старте, в момент отрыва от земной поверхности.
Технология Bloostar позволит запускать на высоту до 600 километров объекты весом до 75 килограммов.
Bloon – туристические полеты на воздушных шарах на сверхбольшую высоту
Еще один перспективный проект от испанской компании Zero2Infinity. В рамках этой технической инициативы она планирует создать воздушные шары с прикрепленными герметичными капсулами, рассчитанными на четырех человек.
Аэростаты Bloon смогут подниматься на высоту до 40 километров. Этому показателю, конечно, далеко даже до уровня суборбитальных полетов, которые происходят в районе отметки 100 км. Однако и этой высоты пассажирам будет достаточно для того, чтобы почувствовать близость Космоса, а себя – практически настоящими астронавтами.
Поднявшись на максимальную высоту, аэростаты от Zero2Infinity смогут находиться на ней на протяжении трех часов (сравните с несколькими минутами при полетах на шаттлах от Virgin Galactic), а затем еще плавно спускаться на поверхность Земли в течение пяти-шести часов. При этом сам подъем будет происходить в режиме воздушного шара, а спуск – в режиме параплана.
Во время полета пассажиры смогут любоваться удивительной красотой планеты Земля, а эти виды нельзя наблюдать даже с борта авиалайнеров во время трансконтинентальных полетов, ведь аппараты Bloon поднимаются в четыре раза выше. При этом стоимость такого путешествия будет составлять пару десятков тысяч американских долларов. Для сравнения, цены на полеты с Virgin Galactic стартуют от 250 тысяч.
COSI Balloon – новое поколение научных аэростатов от NASA
Ожидается, что такого рода воздушные шары станут основой для научных изысканий в ближайшие десятилетия. Ведь они могут поднимать груз весом 2300 килограммов на высоту до 33 километров. Данный аэростат может беспрерывно находиться в небе в течение примерно ста дней, притом, что современный рекорд максимальной длительности полета составляет 55 суток.
Первый научный воздушный шар нового поколения поднял на высоту гамма-лучевой телескоп COSI, который способен обнаружить в небе участоки, излучающие гамма-лучи, изучение которых позволит разгадать огромное количество космических тайн.
Pont de Singe – подвесной мост на трех воздушных шарах
По замыслу известного дизайнера Оливье Гроссетета, силы воздушных шаров вполне хватает на то, чтобы держать небольшой пешеходный мост, раскинувшийся над озерцом в одном из парков при поместье в северо-западной Англии.
Правда, Pont de Singe – это лишь декоративное украшение парка. Никакой практической функции он не выполняет. Хлипкая конструкция не предназначена для того, чтобы по ней ходили люди – он тут же уйдет под воду под массой их тел.
Мост Pont de Singe находится в так называемой «японской» части парка английской усадьбы. Эта конструкция, по замыслу автора, стремится оживить поэтичность и мечтания в суматохе современной жизни.
Читать также : Частный Космос: кто и зачем тратит деньги на личные ракеты и космические челноки.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми: