Воздушный шар с корзиной своими руками: инструкция и схемы. Стоимость воздушного шара. Как сделать воздушный шар
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.
Объяснить причину способности воздушных шаров летать можно несколькими теориями. В широком смысле этот процесс обусловлен соотношением веса воздуха и газа. Если воздушный шар заполнен...
Объяснить причину способности воздушных шаров летать можно несколькими теориями. В широком смысле этот процесс обусловлен соотношением веса воздуха и газа. Если воздушный шар заполнен газом, то он поднимается вверх и не опускается на землю. При наполнении его воздухом, например, когда человек самостоятельно надувает шарик, способность его летать снижается. Газ намного легче воздуха, поэтому шары, наполненные гелием, летают лучше всего.
В зависимости от наполнения воздушные шары могут совершать разные манипуляции :
- если шар наполнен углекислым газом, воздухом или аргоном, то летать он будет хуже;
- неон, метан, азот, гелий и водород заставляют шарик стремительно взлетать из-за минимального веса этих газов и большой разницы с массой воздуха.
Полет воздушного шара с точки зрения физики
С точки зрения физики, на любое тело, помещенное в газ или жидкость, действует сила вытеснения, равная весу тела. Воздушный шар в данном случае является телом, «помещенным» в воздух. Т.к. газ, наполняющий шар, делает его легким по сравнению с воздухом, то начинает осуществляться выталкивающая сила. За счет этого шар стремительно поднимается вверх и начинает летать.
С помощью физики можно объяснить и причину не слишком хороших летательных свойств шаров, наполненных воздухом . Вес в данном случае практически одинаков, поэтому шар может только парить в воздухе, но без силового воздействия он опускается к земле.
Полет воздушного шара в воздухе сравним с плаванием кораблей по воде. И в первом, и во втором случае происходит выталкивание более легкого тела тяжелой водой или воздухом. Причем выталкивающими способностями вода и воздух обладают практически в одинаковой степени.
Почему летают воздушные шары для воздухоплавания
Большие шары, предназначенные для воздухоплавания, летают по таким же причинам, как и маленькие шары-игрушки. Объяснением способности летать в данном случае также являются законы физики. Размер шара, вес корзины и пассажиров находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. Поднимается шар при помощи нагревания в нем воздуха и получаемого в результате этого газа. За счет такого воздействия, шар становится легче воздуха и на него оказывается выталкивающая сила.
Управление воздушным шаром
Управлять любыми воздушными шарами невозможно. Главной управляющей силой всегда является воздух или ветер. Если отпустить маленький воздушный шар и держать его за нитку, то, несмотря на усилия, повернуть его в нужное направление не получится. Аналогичная ситуация происходит и с шарами для воздухоплавания. Единственное, что могут сделать пассажиры, находящиеся в корзине, это снизить шар до уровня земли или поднять его выше в воздух. Высота набирается за счет уменьшения веса (сбрасываются специальные грузы), а снижается шар за счет уменьшения количества газа при помощи контроля температуры нагревания воздуха внутри прорезиненного материала. Температура меняется путем изменения уровня горелки.
Почему воздушные шары и дирижабли наполняют водородом или гелием
В детстве все играли с воздушными шариками. Никто не задумывался, почему воздушные шары наполняют водородом или гелием. Чтобы ответить на этот вопрос, следует вспомнить некоторые вопросы из школьного курса физики.
Немного физики
Если тело находится в воздухе, на него действует несколько сил. Наибольшее влияние оказывают архимедова сила и вес. Их разность называется подъемной силой. Если они равны, то воздушный шар свободно висит или перемещается по воздуху по замысловатым кривым, форма которых зависит от потоков. Если архимедова сила окажется больше веса, возникает подъемная сила, действующая на воздушный шар вверх.
Вес летательного аппарата складывается из самого газа, оболочки, в которой он находится, и поднимаемого груза.
Если наполнить оболочку обычным воздухом при температуре окружающей среды, шар подниматься не будет. Воздух нужно нагревать. Поэтому воздушный шар нужно оборудовать горелкой для постоянного подогрева воздуха внутри оболочки.
Архимедова сила зависит от объема оболочки и разности плотностей воздуха и газа, находящегося в нем.
С увеличением высоты температура уменьшается, давление воздуха и его плотность в замкнутой оболочке снижаются. Соответственно уменьшается архимедова сила, и шар начинает опускаться. Чтобы этого не произошло, в нижней части оболочки делают отверстие, под которым располагают горелку. Уменьшая или увеличивая количество сжигаемого топлива, можно управлять высотой полета.
В летательных аппаратах с замкнутой оболочкой используются газы, у которых при одинаковой температуре плотность меньше окружающего воздуха.
Среди доступных газов наименьшую плотность имеет водород. В промышленности его получают в больших объемах, поэтому его стоимость относительно небольшая.
На сегодняшний день в целях безопасности сферическую оболочку воздушного шара наполняют гелием. Этот редкий химический элемент впервые был обнаружен с помощью спектрального анализа на солнце и получил свое название Гелиос, что означает солнечный. Гораздо позже этот газ был обнаружен на земле.
При одинаковой температуре плотность гелия в 10 раз меньше воздуха. У водорода показатель еще лучше — 20. Поэтому первоначально шары наполняли водородом. Но он, в отличие от гелия, горючий и взрывоопасный газ. Использование этого элемента безопасно, но шар, наполненный гелием, обладает гораздо меньшей подъемной силой.
Немного истории
Большие воздушные шары называются аэростатами, в прошлом они предназначались в основном для научных исследований. Большинство из них представляли сферы различного диаметра.
Самый большой аэростат Рекорд с объемом сферы более 4000 м³ поднялся в воздух осенью 2010 г. В его гондоле путешествовало 36 человек.
Максимальная высота, на которую поднялся аэростат — более 21 км. Рекордный полет совершил гражданин Индии Vijaypat Singhania в 2005 г. Аэростат был заполнен теплым воздухом.
Для перевозки людей и грузов в начале и середине прошлого века использовались дирижабли, имеющие сигарообразную форму.
Самый крупный дирижабль в истории человечества Гинденбург был сконструирован в фашистской Германии в конце 30-х годов. Совершил 21 перелет через Атлантику и погиб в 1937 г. В то время в Германии не было гелия и все емкости Гинденбурга были заполнены водородом. Причина аварии неизвестна. После трагедии наполняемые водородом аэростаты и дирижабли для перевозки пассажиров не применяются. Используются они только в научных целях.
Управление воздушным шаром начинается с тщательной подготовки к полету. Для начала следует узнать прогноз погоды, особое внимание уделив таким параметрам как облачность, видимость и скорость ветра. Зная направление ветра и погодные условия, пилот планирует оптимальную траекторию полета и подыскивает удачное место посадки для летательного аппарата.
Взлет на шаре
Полет начинается с выбора подходящего места для взлета. Обычно для этого выбирается поле или участок, свободный от деревьев и кустов. Затем на это место выгружается все необходимое для полета оборудование и устанавливается. На корзину крепятся, с помощью специальных шлангов, газовые горелки и проверяется их рабочее состояние. После этого растягивается купол воздушного шара и соединяется с корзиной с помощью специальных карабинов. Затем пилот начинает нагревать его, купол надувается и поднимается вверх.
Подготовка в среднем может длиться от 10 до 20 минут.
Управление воздушным шаром
С первого взгляда может показаться, что пилотирование воздушного шара дело простое и не требует особых знаний, однако это мнение ошибочное. На самом деле управление аэростатом требует от пилота особых навыков.
Воздушный шар не имеет крыльев и мотора, а его движение регулируется лишь горелками и клапаном. При нагреве воздуха шар поднимается вверх , а открыв вентиль клапана, он начинает спускаться вниз. Поэтому высота зависит от регулирования температуры внутри купола.
Направление полета также связано с силой и направлением ветра. Пилоты, учитывая характеристики ветра на разной высоте могут контролировать, изменять и направлять полет шара в одном или в другом направлении.
Посадка шара
Перед взлетом обычно планируется место вероятной посадки воздушного шара и когда приходит ее время, пилот информирует о точке приземления наземную команду. Команда, находящаяся на земле, оперативно выезжает на место и помогает воздушному шару совершить посадку. Как правило, пилоты стараются выбирать место рядом с проезжей частью или на лугу, чтобы без проблем смогла подъехать сопутствующая машина.
Посадка осуществляется очень просто: пилот открывает клапан и воздух постепенно выходит из купола. Шар медленно опускается вниз и, достигнув земли, ложиться. Команда спускает оставшийся в куполе воздух и упаковывает воздушный шар.
13 февраля 2017Воздушный шар с корзиной - безопасный вид авиационного транспорта, дарящий яркие и незабываемые эмоции!
Воздушный шар представляет собой летательное приспособление для полета, которого применяется газ, отличающийся особой легкостью. Конструктивно состоит из оболочки, наполняющейся газом и специальной корзины, рассчитанной на определенный вес. Управление таким изделием осуществляется с помощью специального шнура, подсоединенного к оболочке. В результате происходит выход горячего воздуха наружу, что способствует снижению авиационного транспорта. Чтобы знать, как правильно называется воздушный шар с корзиной нужно обратиться к истокам истории.
Экскурс в историю
Первый воздушный шар был спроектирован в 1783 году братьями Монгольфье. Изделие наполнялось горячим воздухом, за счет чего могло подниматься вверх. Благодаря горелке пропанового типа осуществлялся нагрев воздуха. Так как разряженный горячий воздух имел меньший вес, чем холодный, шар мог отрываться от земли и взлетать. Данные приспособления активно используются на протяжении нескольких веков для выполнения воздухоплавания.
Первый удачный полет был совершен на воздушном шаре, оболочка которого была изготовлена из бумаги. Теплый воздух циркулировал из закрепленного горшка, который служил местом сгорания топлива. Корзина была изготовлена из дерева и по своей форме напоминала лодку.
На сегодняшний день множество людей задаются вопросом, как называется воздушный шар с корзиной? Исходя из вида наполнения оболочки выделяют такие шары:
- монгольфьеры (наполняются горячей воздушной массой);
- шарльеры (используется легкий газ - водород или гелий);
- розьеры (для полета применяется одновременно воздух и газ).
Особенности летательных приспособлений
Корзина (гондола) прямоугольной формы является неотъемлемым атрибутом любого воздушного шара. Она способна вместить от 3 до 25 человек (в зависимости от размеров). За безопасность присутствующих не стоит волноваться, так как ее края являются достаточно высокими и достигают уровня груди. Для ее изготовления применяются ивовые прутья или ротанг. Некоторые участки для большей прочности и эстетичности обтягиваются кожей. Оболочка состоит из прочного полиэстера, полиамида или лавсана. Такие материалы являются наиболее подходящими, достойно зарекомендовали себя в различных климатических условиях и при воздействии повышенных нагрузок.
Хотите узнать какое название большого воздушного шара с корзиной, используется для туристических полетов нашим клубом? Это современные аэростаты, обладающие высококачественной термостойкой оболочкой, отличающейся воздухонепроницаемостью. Они комплектуются вместительными плетенными корзинами и блоком горелок, которые работают на пропано-бутановой смеси. Предусматриваются барометрические устройства и вентилятор, отвечающие за поступление холодной воздушной массы в оболочку.
