Balonun uçma ilkesi:
Balon, havadan hafif, mo-torsuz bir hava taşıtıdır. Uçak ve PLANÖR gibi, kendi lerini havada tutacak dinamik kaldırma kuvvetini yaratmak için sürekli hareket etme zorunda olan havadan ağır araçlann tersine, balon, statik kuvvetle yükselir ve bunu oluşturmak için sürekli hareket etmesi gerekme». Hava gemilerinde bir ya da daha çok motor bulunur; ayrıca yönlendirme işlemini sağlayan donanımları vardır.
Oysa balonda, motor bulunmaz ve tümüyle rüzgar yönüne bağlı kalarak yer değiştirir.
Balonculuğu inceleyen bilim dalına "aerostatik" adı verilir.
Balonun kendi ağırlığı, yerini aldığı havanın ağırlığına eşit olduğu zaman, balon dengededir. Hava içinde aşağı, yukarı doğru hareket etmez. Balonun yapıldığı malzeme, sepet bölümü ve içindeki kişilerin tüm ağırlığı, havadan fazla olduğu İçin, balonun havadan daha hafif bir gazla doldurulması gerekir.
Balon içindeki gazın ve öteki ek donanımların toplam ağırlığı yerini doldurdukları havanın ağırlığına eşit olunca araç dengede kalır.
Havadan hafif bu nedenle de balon için en uygun gazlar şunlardır: Hidrojen; helyum; ısıtılmış hava. Bazı gazlar havadan daha hafiftir, çünkü molekül ağırlıkları, hava moleküllerinin ortalama ağırlığından daha azdır; yani yoğunlukları havan:nkinden düşüktür. Sıcak hava, soğuk havadan daha hafiftir; çünkü bütün gazlar (hava da bir gazdır) ısıtıldıklar: zaman genleşîrler. Moleküller birbirlerinden uzaklaşır.
ve bu yüzden birim hacim içindeki moleküllerin toplam ağırlığı azalır. Deniz düzeyinde 100'C sıcaklıktaki 100 m3 havanın, 16 C'lik bir ortam içindeki kaldır ma gücü 28 kg'dır. Aynı ölçekler içinde helvanı gazının kaldırma kuvveti 103 kg, hidrojeninki ise 110 kg olacaktır.
Konuyu yalnızca kaldırma kuvveti açısından ele alırsak, kuşkusuz en uygun gaz hidrojen, en kötüsü de sıcak havadır. Balon doldurmada hava gazından yararlanılmıştır; ancak bu gazın arılığının sürekli değişmesi zorluk yaratır. Kaldırma kuvvetinin ne olacağı önceden kestirilemez.
Bugün evlerde kullanılmakta olan gazlar, balonun ilk yapıldığı günlerde kullanılanlardan daha ağırdır. Kaldırma görevi yapan tüm gazların olumlu ve olumsuz yönleri vardır. Ayrıca bunların havadan elde edilme ve taşıma giderleri çok yüksektir. Bir balonu hidrojenle şişirmek, sıcak havayla şişirmekten çok daha pahalıdır. Hidrojen çok yanıcı bir gazdır. Buna karşılık helyum,ne yanar ne de hava ile birleştiğinde patlayıcı bir karışım oluşturur. Ne var ki, helyum, A.B.D dışındaki ülkelerde çok pahalıdır.
Gazlı ve sıcak havalı yöntemlerin, sözkonuıu etmenler dışında başka özellikleri de vardır. Bu özellik-ler iki ayrı tip balonun gelişmesine neden olmuştur. Bunlar hem yapı, hem verim hem de denetim bakımından değişiktir.

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler » Atmosferik araçlar

Hidrojen gazı, birçok gereçten kolayca sızıp kaçabilir, bu yüzden hidrojen balonunun çeperlerinin ağırlığı, tüm balon donanım ağırlığının yarısına ulaşabilir. Balon çeperinin dokusundan kaçakları önlemek için, kumaşa kauçuk ya da neopren
emdirilir. Balonun zarfı küreseldir; bağlanacak ağırlığın eşit olarak dağılabilmesi için üzerine file geçirilir. File ipleri, balonun altına birleşerek bir yük halkasına bağlanır. Kişileri ve donanımları taşıyan sepet, bu halkaya asılır.
Zarf tümüyle kapalı değildir: Alt kesimde ağız ya da sap denilen düz, uzun ve açık bir tüp bulunur. Balon yükselirken atmosfer basıncı azalır ve balon içindeki gaz genleşir. Ağız, genleşen gazın fazlasının atılmasını sağlar. Böylece, iç basınçtan dolayı balonun patlaması önlenir. Balon alçalmaya başlayınca ağız kendiliğinden kapanır. Bu durum, havanın zarf içine girip hidrojenle birleşerek yanıcı bir karışım oluşturmasına engel olur.
Hidrojen balonunu yükseltmek için, ağırlığını sürekli azaltmak gerekir; bu da kaldırma gücünü artırmak söz konusu olmadığından, genellikle kum dolu tor-baları aşağı bırakmakla sağlanır (buna "safra atmak" denir). Aynı biçlmde.alçalmak istendiğinde, ağırlığın artırılması zorunludur. Ancak uygulamada bu olanaksızdır, bunun yerine balonun üstündeki küçük bir supap, sepete kadar uzanan bir ip yardımıyla açılır. Balonun çıkacağı yükseklik sınırlıdır; çünkü yukarı doğru çıkıldıkça, havanın kendi yoğunluğu da azalmaktadır. Balon yükselirken çevresindeki havanın yoğunluğu giderek azalır ve bir noktada balon içindeki gazın yoğunluğu İle havanın yoğunluğu eşit olur. Balon bu noktada dengede kalacağından daha fazla yükselmesi olanaksızdır.
Gazlı balonun tek denetim aracı, küçük bir supap İle kum torbalarıdır.Bir kez denge durumuna ulaşılınca, çevre ısısı değişip gaz hacminin genleşmesine ya da daralmasına neden olmazsa, denetim araçlarını kullanmaya gerek kalmaz. Bu yüzden, gazlı balonlar çok kararlıdır. Ancak bunlara herhangi bir manevra yaptırmak, hattâ alçalabilmek İçin, gazın bir bölümünün boşaltılması zorunludur.
Gazlı balonların en olumlu yanı, dayanıklılıkları ve kaldırma güçlerinin olmasıdır. Buna karşılık, şişirilme İşlemlerinin iki saati aşkın bir sürede tamamlanabilmesi ve pahalı oluşları, olumsuz yönleridir.

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler » Atmosferik araçlar

Modern sıcak havalı balonlar, balonun bulunuşundan bu yana, bu konuda yapılmış en önemli tasarım gelişmeleridir. Kaldırma güçlerinin ve dayanıklılıklarının az olmasına karşın, ucuz, yalın ve güvenli olmaları, özellikle spor alanında yaygın biçimde kullanılmalarını sağlar.
Yapısal bakımdan sıcak havalı balon, gazlı balondan çok değişiktir. Sıcak hava, hidrojen gibi dokuların arasından dışarıya kolayca kaçamaz. Bu yüzden zarf, çok hafif bir gereçten , genellikle de gözenekliliği azaltmak için poliüretan Kaplanmış yırtılmaz naylondan yapılır.
Sıcak havalı bir balonun biçimi, doğal biçim di--ye adlandırılır. Üstte geniş, alta doğru daralan bu görünüm, balon içindeki basınç tarafından doğal olarak yaratılmaktadır. Yük, zarfın içine dikilmiş naylon ipler aracılığıyla,balonla bütünleşik bir biçimde taşınır. Bu naylon iplere çelik tellerle bağlanmış bir brü-lör, gazlı balondaki ana taşıma halkası ile aynı düzeye gelecek biçimde asılmıştır.
Modele göre sepet, brülör bölümünden çelik tellerle ya da sallantısız bir bağlantı ile aşağı sarkıtılır. Balonun altında brülörden gelen sıcak havanın girmesi için büyük bir açıklık vardır. Modern bir sıcak hava balonunun brülörü, propan gazıyla çalışır. Bu yakıt, aygıtın altındaki tüpten, basınçla brülör jetlerine püskürtülür. Üretilen ısı, 3-5 Gigajul kadardır. Bu değer, endüstri alanındaki pekçok ısıtıcının sağlayabildiği ısıdan daha yüksektir.
Sıcak havalı balonlar, temelde, gazlı balonlardan ayrılır; çünkü havayı ısıtmak ya da soğutmakla araç yükseltilip alçaltılabilir. Bu yüzden, supap ya da kum torbası (safra) kullanmak zorunlu değildir. Sıcak havalı balonla uçarken pilot yükselmek isterse brülörü çalıştırır; alçalmak İsterse, kapatıp havanın soğumasını bekler. Soğua uzun süre alacağından, brülör,.inişe geçmeden çok önce söndürülür. Şişirme işlemi yalnızca birkaç dakika aldığından, soğuma sırasında yitirilen zaman, bir bakıma, bu yolla kazanılmış olur.
Her iki tip balonda da kullanılan ortak bir denetim sistemi vardır.Balonun üst bölümüne yakın bir yerde bulunan bu parçaya yırtma flapı adı verilir; balon yere indiğinde çabucak açılarak, balonun kısa zamanda söndürülmesini sağlar. Bu yapılmazsa, balon, yere indikten sonra, rüzgar etkisiyle sepeti, bir yelkenli gibi çok uzaklara sürükler. Yırtma flapı bulunmadan önce, baloncular ağaç, direk gibi bir engel tarafından durdurulmadıkça, kilometrelerce uzağa sürüklenmekteydiler. (Flap, 1839'da geliştirilmiştir.) Sıcak havalı balonların yırtma flaplan, Velero gibi kendinden yapışkanlı bir gereçle kapalı tutulur, bunu yerine tutturmak
yalnızca birkaç dakika alır. Gazlı balonlarda ise, kaçağı önlemek için flap önce dikilir, sonra da iyice yapıştırılır. Bu da oldukça uzun bir süre alır.



1891 yılı Şikago Fuarı'nda Godard ve Panis'in kullandıkları balonun geçirdigi kazayı gösteren gravür. Yere bağlı bir Caquot balonu. Bunlar ilk kez Birinci Dünya savaşında geliştirildi ve daha sonra İkinci Dünya savaşında da, havadan gözcü noktası olarak ve ayrıca hava saldırılarına karşı engel oluşturacak biçimde kullanıldı. Caquot gözlem balonları 80 km hızla esen rüzgarda yer değiştirmeyecek ve 11800 m yükseğe tırmanabilecek biçimde düzenlenmiştir. Birbirlerine çelik halatlarla bağlanıp geniş bir perde oluşturan engelleme balonları, düşman uçaklarına ağır kayıplar verdirmistir. Bu çeşit bir savunma yöntemi, sonuçta, çok yüksekten bombalama tekniklerinin gelişmesine yol açmıştır,
Bilimsel araştırmalarda kullanılan insansız gaz balonu. 0,75 mm kalınlığında Mylar'dan yapılmıştır. 500 000 ms kapasitededir.
Bu tip balonlar 2 tonluk bir, ağırlığı 30 000 metreye çıkartabilirler,

İnsansız gazlı balonlar, meteoroloji gözlemleri ve bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılır. Meteoroloji balonları sıcaklık, basınç, nem gibi atmosfer koşulları konusunda bilgi toplayan çeşitli aygıtlar taşır. Bu bilgiler grafik halinde kaydedilir.
Atmosferin üst tabakalarına gökbilimsel araştırmalar için teleskop ve fotoğraf makinası gibi çeşitli bilimsel aygıtların çıkarılmasında da, balonlardan yararlanılır. Bunlar, yukarı atmosferdeki kirliliği, evren ışınlarını ve göktaşlarını araştırırlar. Bu tip deneylerden birinde,birbirine bağlı ve biri büyük Öteki küçük 6 ton kaldırma gücünde iki balon kullanılmıştır.
24 km yüksekte, 40 kg taşıyabilen ve rüzgarlara bağlı olarak yer değiştiren meteoroloji balonları daha sık kullanılmaktadır. Bunlar 20 m çapındadır. 0,5 mm kalınlıkta, çift tabakalı Mylar'dan (bir polyester film) yapılır. 35 km yüksekte 225 kg ağırlığı taşıyabilecek daha büyük tipleri de tasarlanmaktadır.

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler » Atmosferik araçlar