Воздушный шар. Полёты на воздушном шаре

Название этого летательного аппарата легче воздуха говорит само за себя. Огромную оболочку из непроницаемого для газа материала - прорезиненной ткани или пластика - надувают либо теплым воздухом, который, как известно, легче холодного, либо легким газом (водородом или гелием), и воздушный шар поднимается, увлекая за собой корзину с пассажирами.

Шар, надутый теплым воздухом, назвали монгольфьером - по имени французов, братьев Жозефа и Этьена Монгольфье. Летом 1783 г. они соорудили воздушный шар, первыми пассажирами которого были баран и петух. Полет прошел удачно. Убедившись, что полеты безопасны, на монгольфьерах стали летать и люди. Первый такой полет в ноябре того же 1783 г. совершили французы Пилатр де Розье и д"Арланд. Так началась эра воздухоплавания - полетов на летательных аппаратах легче воздуха.

Поскольку монгольфьеры летали очень недолго - они опускались вниз, как только в них остывал воздух,- полеты на них были лишь чисто развлекательными. Для полетов с практическими, военными и научными целями стали использовать воздушные шары, надуваемые водородом или гелием. Для наблюдения солнечного затмения в 1887 г. на таком шаре совершил полет известный русский ученый Д. И. Менделеев.

Постепенно воздушные шары стали делать самых различных форм. Поэтому название - воздушный шар - устарело. В наше время все летательные аппараты легче воздуха называют аэростатами.

В 30-е гг. XX в. было построено несколько высотных аэростатов, предназначенных для исследования верхних слоев атмосферы - стратостатов. Чтобы люди могли подолгу находиться на большой высоте, не страдать от недостатка кислорода, гондола стратостата, в которой находился экипаж, делалась герметичной. Стратостаты с такими кабинами достигали высоты свыше 20 км.

Однако свободно летящий аэростат - игрушка ветра. Он летит не туда, куда хочет экипаж, а куда тянет его поток воздуха. Поэтому широкого распространения неуправляемые аэростаты не получили. На смену им пришли сначала управляемые аэростаты - дирижабли, а потом и летательные аппараты тяжелее воздуха - самолеты и вертолеты. Правда, во время первой и второй мировых войн в армиях многих стран в качестве подвижных наблюдательных пунктов, для подвески радиоантенн, воздушных заграждений против авиации противника использовались привязные аэростаты, связанные с наземной поверхностью прочным стальным тросом.

В настоящее время воздушные шары находят себе применение в метеорологии (см. Метеорологическая техника) для запуска на большие высоты автоматических метеорологических станций и в спортивных целях. Современные прочные газонепроницаемые материалы, газовые горелки, позволяющие без особых хлопот поддерживать высокую температуру воздуха внутри шара достаточно продолжительное время, дали возможность достичь высокой безопасности таких спортивных полетов. Спортсменам на воздушных шарах порой удается преодолеть весьма значительные расстояния. Так, в 1978 г. был совершен благополучный перелет на воздушном шаре через Атлантический океан.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. Основание шара скрепляется наклеенными полосками бумаги с бечевкой - эта конструкция удержит шар при нагревании.
6. Вершину купола заклейте кругом из той же папиросной бумаги.
7. После того как клей высохнет, расправьте купол, подержав его над паяльной лампой.
8. 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.

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.

На воздушном шаре нет ни моторов, ни привычного нам руля. Из всего технологического арсенала — только горелки, мешки с песком и специальный клапан в верхней части купола для травления воздуха. Как же управлять этим летательным аппаратом?

Из истории воздухоплавания

Однако родиной воздухоплавания считается французский городок Аннонэ, где 5 июня 1783 года братья Этьен и Жозеф Монгольфье подняли в небо созданный ими шарообразный аэростат, наполненный нагретым воздухом.

Полет летательного аппарата весом около 155 кг и диаметром 3,5 метров длился всего 10 минут. За это время он преодолел около километра на 300-метровой высоте, что стало выдающимся событием для своего времени. Позже, воздушные шары в честь создателей стали называть монгольфьерами.

Воздушный шар братьев Монгольфье состоял из льняной оболочки, обклеенной бумагой. Чтобы ее наполнить горячим воздухом был разведен костер из мелко нарубленной соломы. А 3 месяца спустя, в конструкцию летательного аппарата было внесено дополнение в виде специальной корзины для пассажиров.

Современные воздушные шары несомненно более совершенны, но сделаны практически по той же схеме. Для изготовления сферической оболочки шара используется специальный тонкий и прочный полиэфирный материал. Изменилась система нагрева воздуха. Функцию костра выполняет регулируемая пропановая газовая горелка, установленная в корзине прямо под куполом.

Несмотря на большую зависимость от ветра, современные воздушные шары управляемы. Высота полета регулируется выпускным отверстием в верхней части купола с помощью разрывного шнура. Для изменения курса предусмотрен боковой клапан. Существуют и более сложные конструкции, где внутри основного купола может размещаться еще один, заполненный гелием.

Как управлять воздушным шаром с корзиной

Управление воздушным шаром – занятие, требующее серьезной подготовки и немалых финансовых затрат. Достаточно сказать, что курс обучения пилота аэростата стоит сегодня около 200 тыс. рублей. Цена самого аэростата (в зависимости от модели) соизмерима с ценой легкового автомобиля.

Подготовка

Полету предшествует тщательная подготовка. Прежде всего необходимо изучить метеоусловия – облачность, видимость и скорость ветра. В соответствии с полученными данными планируется маршрут полета. Ввиду непредвиденных изменений метеоусловий выбирается именно такой маршрут, где на пути есть достаточно мест для безопасных посадок.

Взлет

Чтобы воздушный шар взлетел, необходимы усилия всего экипажа. Оптимальный вариант места для старта – ровная площадка 50 х 50 метров в открытом поле, где рядом нет никаких посторонних объектов – столбов, деревьев, ЛЭП.

Затем начинается сборка шара: к корзине крепятся горелки, которые соединяются специальными шлангами с газовыми баллонами. После пробного запуска горелки экипаж приступает к растягиванию купола (обязательно по направлению ветра). Далее растянутый купол специальными карабинами пристегивается к корзине.

Следующий этап – заполнение купола холодным воздухом с помощью вентилятора, после чего запускается горелка для нагрева воздуха. Разогретый воздух поднимает купол с земли, и экипаж (с пассажирами) занимает свои места. Чтобы шар не улетел, его предварительно привязывают к автомобилю.

Полет

Несмотря на отсутствие мотора и крыльев, воздушный шар управляем, что требует определенных навыков. Основные средства управления – горелки и выпускной клапан. Для набора высоты горелка включается и воздух дополнительно нагревается, а для снижения – клапан приоткрывается. Горизонтальный полет происходит за счет попутного ветра. Именно здесь проявляется мастерство пилота. Так, чтобы лететь быстрее, он может увеличить высоту полета, где скорость ветра сильнее.

Спуск

Место посадки выбирается заранее. Оно должно быть большим и безопасным. Идеальный вариант – футбольное поле рядом с автомобильной дорогой. О месте посадки экипаж по радио сообщает на землю. Далее пилот выпускает воздух из купола при помощи клапана. Шар плавно опускается на землю.