Технологии

Аэроста́т(возду́шный шар) – летательный аппарат легче воздуха, использующий для полёта подъёмную силу заключённого в оболочке газа или нагретого воздуха.
Воздушные шары в Украине

В современном мире, всё большей популярности обретают свободные аэростаты, именуемые в народе, как воздушные шары.

Аэростаты поднимаются в воздух, согласно закону Архимеда: они взлетают благодаря подъемной силе используемого газа, плотность которого меньше плотности атмосферного воздуха. Чаще всего в современном воздухоплавании используют теплый воздух и гелий.

Воздушные шары бывают трех основных видов: газовыми, тепловыми (они же термальные) и комбинированными.

Современный облик тепловые аэростаты приобрели после усовершенствований американского инженера Пола Эдварда Йоста. В 1960 году он спроектировал компактную, но мощную горелку, работающую на пропане. Кроме того, ученый предложил изготавливать оболочку воздушных шаров из легкого, но прочного материала – нейлона. Новинки, предложенные американцем, пришлись по душе воздухоплавателям. И в настоящее время тепловые аэростаты – это самые распространенные воздухоплавательные аппараты в мире.

Как и во времена братьев Монгольфье, современный тепловой аэростат состоит из:

оболочки;
гондолы (корзины); 
тепловой установки – горелки,баллоны.

 В то же время все элементы имеют принципиальные отличия в конструкции и применяемых материалах. Схема теплового аэростата: а) общий вид воздушного шара: 1 – ткань оболочки; 2 – парашютный клапан;3 – вертикальные силовые ленты; 4 – блок фала управления; 5 – фал управления клапаном;6 –газовая горелка; 7 – гондола; 8 – газовый баллон; 9 – юбка;
10 – стропы парашютного клапана.

Оболочка воздушного шара.

 Оболочка(купол) теплового воздушного шара шьется из прочных нейлоновых тканей – полиэстера или полиамида, внутренняя сторона которых покрывается полиуретаном (силиконом). Покрыв ткань полиуретаном, она не пропускает воздух. Куски ткани – сегменты – сшиваются в колонки, которые потом сшиваются между собой. Отверстие надувания оболочки обшивают лентой из защитного материала Nomex, который является устойчивым к жару и защищает оболочку от обжигания во время надувания. Далее на оболочке зашиваются вертикальные и горизонтальные ленты нагрузки. Количество лент разное, в зависимости от количества колонок и формы купола.  Парашютный клапан – расположен в верхней, полюсной части оболочки. Служит для управляемого выпуска нагретого воздуха. В рабочем состоянии, клапан закрыт за счет внутреннего давления в оболочке. Над клапаном на купольном кольце замыкаются вертикальные силовые ленты. За купольное кольцо зафиксирован купольный фал (топ), который используется в момент заполнения и гашения оболочки. Внизу лента обвода крепится к канатам подвески оболочки. Соединения прячутся в мешочках из материала Nomex. Таким образом получается однородный каркас оболочки. Нижняя часть юбки оболочки сделана из негорючих материалов. Прочность ткани должна быть не ниже 45 кг на 50 мм или 900 кг на метр. Купол квалифицируются по объему и грузоподъемности, т. е. максимальному весу, который купол поднимает. Наиболее распространенными тепловыми свободными аэростатами, используемыми в соревнованиях, являются аэростаты АХ-7 (с объемом оболочек от 1600 до 2200 м3 и берущие на борт 3…4 человека).

ProfitCentr - рекламное агентство

Гондола (корзина).

Единственный элемент воздушного шара, не изменившийся за 200 лет. Ее по-прежнему плетут из лозы или ротанга, растущего в Юго-Восточной Азии. Это связанно с тем, что плетеная корзина имеет максимум прочности при минимальном весе. Гондола или корзина плетется из ивовых прутьев или ротанга, некоторые части которых обтягиваются кожей. Эти материалы являются традиционными в течение многих лет, поскольку полностью удовлетворяют требованиям и достойно выполняют свою функцию – они легкие, эластичные и хорошо ведут себя в любых погодных условиях и эффективно принимают на себя динамические нагрузки при посадках теплового аэростата.  Дно корзины – из устойчивой к влаге морской фанеры. В пригодной для полетов корзине днище, должны выдерживать нагрузку в 70 кг на квадратный дециметр.

Для структурного каркаса корзины используются 6 мм тросы из нержавеющей стали. Ими корзина крепиться к куполу.В гнезда рамы корзины и рамы горелки вставляются стояки из полиуретана. Они укрепляют и делают стабильной систему нагревания. Эти стояки и тросы покрываются кожаными оболочками, которые защищают стояки и тросы от механических повреждений. Газовые баллоны, как правило, закрепляются кожаными ремнями в углах корзины. Устройства, футляр для карты, огнетушитель и другие принадлежности также крепятся в корзине в предназначенных для них местах

Горелки и газовые баллоны.

 Система подачи горячего воздуха в оболочку состоит из блока горелок и газовых баллонов.Баллоны могут быть алюминиевые, стальные, титановые или из композиционных материалов.В современных тепловых аэростатах используется пропан или смесь пропан-бутан. Последняя наиболее оптимальна с точки зрения пожарной безопасности и простоты применения.Неузнаваемо изменились горелки. Теперь эти устройства, насыщенные регулирующими и контролирующими механизмами, автоматически поддерживающими необходимую температуру горячего воздуха в оболочке.

Горелки, говоря образно, являются силовой станцией горячего воздуха воздушного шара. С механической точки зрения это самая сложная часть шара. Жидкий пропан в них находится под давлением 10–20 атмосфер, причем над жидким пропаном находится газообразный пропан, поступающий к фитилю, который горит от начала полета и до его конца. Силу горения фитиля настраивают регулятором. Назначение фитиля – зажигать основную горелку во время полета. После прогрева до необходимой температуры воздуха в оболочке, основную горелку в целях экономии газа выключают. Когда пилот замечает по вариометру начало спуска воздушного шара, что вызывается охлаждением воздуха в оболочке, основная горелка вновь включается, воздух подогревается и воздушный шар поднимается.  Горелками накаляется воздух при надувании шара и поддерживается температура при полете.   Во время полета воздушного шара, горелки должны постоянно «питаться» жидким пропаном, который до сгорания в спиралях горелки превращается в газ. Поэтому почти половину горелки составляет спираль. В горелку сжиженный газ попадает из газового цилиндра. В спирали жидкий пропан накаляется, и прогревшись превращается в газ. Накаленная горелка работает более производительно, чем холодная. Современные горелки изготавливаются с защитными коробками, которые защищают руку пилота от ожогов и удерживают тепло, излучаемое вниз от накаленной горелки. Горелка изготавливается из очень крепкой нержавеющей стали, поскольку температура сгорания пропана – около +500 C. Поэтому горелки должны выдержать большую разницу температуры. Современные горелки воздушных шаров являются мощными – их мощность достигает 4500-6000 мегаватт.

Однако воздух в оболочке можно нагреть, не только сжигая какое-либо топливо на борту воздушного шара. Есть еще один источник тепла – солнце. И если оболочку выкрасить в черный цвет, то она будет аккумулировать солнечную энергию. По такому принципу в 1973 году в США построили аэростат «SolarFirefly», который совершал полеты с использованием только энергии солнечных лучей. Во Франции был разработан ряд воздушных шаров, использующих инфракрасное излучение солнца. Они получили название МИР. Основное их отличие в том, что воздух в оболочке нагревается не только атмосферной радиацией инфракрасного диапазона, но и земной.

 Приборное оборудование воздушных шаров содержит минимальный перечень, необходимый для безопасного полета. В соответствии с нормами летной годности  он включает: высотомер, указатель вертикальной скорости (вариометр); указатель уровня топлива в баках или баллонах; индикатор температуры в оболочке. Для полетов на тепловом аэростате необходима карта местности, наиболее удобна карта масштабом 1:100 000, в которой 1 см соответствует 1 км на местности. При   организации соревнований используются более подробные карты масштабом 1:50 000. Компас – также обязательная вещь. Наиболее удобен спортивный жидкостной компас с линейкой в 10 с — он позволяет определять азимутальное направление, делать построения на карте, измерять расстояния и углы. Кроме перечисленного приборного оборудования каждый аэростат должен иметь радиостанцию для связи с зональным центром управления полетами, другими авиационными службами и, конечно, с автомобилем сопровождения.    

Аэростат всегда летит со скоростью ветра. Ветер является единственным фактором, который двигает аэростат горизонтально.
Его скорость на высоте всегда больше, чем у земли. Правила полетов рекомендуют не взлетать при скорости ветра у земли выше 7 м/с и при вертикальной скорости подъема воздуха от земли выше 3 м/с (во избежание перегрева оболочки).

 

Аэростат, что парусное судно. Пилоту необходимо лишь поддерживать аэростат на определенной высоте, а если он хочет изменить направление потока, то, включая и выключая горелку, он поднимает или опускает шар в поиске нужного ветра. Каждый пилот вырабатывает свой стиль полета, нажимая на клапан горелки, словно на клавиши музыкального инструмента.

Что касается безопасности полетов, то, по мнению академика Российской академии космонавтики, кандидата технических наук Николая Щугарева, воздушный шар безопаснее автомобиля – восемь несчастных случаев за двадцать лет. Эта цифра ничтожна по сравнению с количеством инцидентов на остальных воздушных судах.
Тепловые аэростаты (воздушные шары) являются одним из самых безопасных видов воздушных судов, что подтверждено историей развития воздухоплавания с 1783 года.

Если Вы полетите с нами в небо, Вам даруется аристократический титул!
А в какое время года лететь – выбирать Вам? Мы летаем круглый год!!!

FacebookTwitterGoogle+LinkedInOdnoklassnikiVKGoogle GmailYahoo MailMail.RuОтправить

Recent Posts