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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
バルーン。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト 気球（簡略化されており、完全に正確ではありません - 気球）は、周囲の空気の密度よりも低い密度のシェルに封入されたガス（または加熱された空気）の揚力を飛行に使用する、空気より軽い航空機です（アルキメデスの法則による）。 最初の熱気球がいつ、どこで打ち上げられたのかは正確にはわかっていません。 センセーショナルな発見が1973年に行われました.インカの古代の国で、現代のペルーの領土で、二重ゴンドラが下から吊り下げられた四面体の形をしたシェルを持つ気球のイメージ-シャトルが見つかりました岩絵。 また、熱気球の飛行準備、火起こし、熱気球の殻への充填、飛行の各段階が示されました。 シェルの比較寸法も示されました。 私たちの同時代の人々によってこの計画に従って作られた気球は空中に持ち上げられ、それは非常に実行可能であることが判明し、XNUMX分間でXNUMXメートルの高さを獲得しました。 XNUMX世紀、ザクセンのアルベルト僧は、火の煙は空気よりもはるかに軽く、火の影響下で空気が膨張するため、その中で上昇すると書いています。 XNUMX世紀、英国の科学者スカリゲルは、最も薄い金の殻を作り、それを熱風で満たすことを提案しました。 XNUMX年後、シラノ・ド・ベルジェラックの小説「別の光、または月の州と帝国」が登場しました。この小説では、空の旅用の航空機に関する数多くの興味深いプロジェクトとともに、熱気球に似た装置が説明されています。 小説の主人公は、XNUMXつの密閉された煙で満たされた貝殻の助けを借りて、ほとんど月自体に飛んで、そこで煙を放出し、貝殻をパラシュートとして使用して、静かにその表面に降ります。 年代記によると、XNUMX世紀前半、リャザンの書記官Kryakutnyが大きなボールを作り、「汚くて臭い煙をそれに注ぎ、縄を作り、それに座り、悪霊がそれを高く持ち上げた。白樺より。」 それでも、5 年 1783 月 600 日、フランスの都市アノンでエティエンヌとジョセフ モンゴルフィエ兄弟が 27 立方メートルの絹のボールを空中に上げたときから数え始めるのが通例です。 ボールの殻は内側から紙で覆われ、その下の穴には足場に取り付けられたつるの格子が固定されていました。 ステージの下で火がおこなわれ、煙の入った熱風がボールを1783キロの高さまで上げました。 XNUMX 年 XNUMX 月 XNUMX 日に水素で満たされた気球を打ち上げたチャールズ教授にちなんで名付けられたチャーリエとは対照的に、熱気球という名前が生まれたのはそのためです。
人類初の飛行は 21 年 1783 月 21 日に行われました。 45人のデアデビルを乗せた高さXNUMXメートルの巨大な気球がスムーズに離陸した。 両方の飛行士は熱心にバスケットに火をつけました。 飛行は XNUMX 分間続き、打ち上げ場所から XNUMX km の距離で街の外にスムーズに降下して終了しました。 ちなみに、ジョセフ・モンゴルフィエが彼のデザインのボールに乗ったのは一度だけで、兄のエティエンヌは一度も起きなかったことに注意するのは興味深いことです！
熱気球で人類が初めて上昇してから 2 日後、チャールズ教授は直径 5 メートルの殻に水素を充填し、アシスタントのロバートと共に、球体の下に吊るされたゴンドラに乗り込みました。 飛行は400時間2分続き、高度約XNUMXメートルを通過しました。 着陸後、チャールズは一人で飛行を続けることにしました。 ロバートを着陸させた後、彼はXNUMXキロの高さまで上昇し、XNUMX分後に水素の一部を放出し、ソフトランディングを行いました。 しかし... ゴンドラを離れて、チャールズは「そのような旅行の危険にさらされることは二度とない」と誓った. 彼の人生の最後の日まで、チャールズは気球の発明の栄光についてモンゴルフィエと争った. チャールズは、ボールを取り囲んで荷重をボールに伝達するロープネットを発明しました。彼はバルブ、エアアンカーを発明し、砂をバラストとして使用した最初の人であり、高さを測定する気圧計を設計しました。 シャルリエは熱気球に比べて、より先進的なデザインでした。 しかし、チャリエにも大きな欠点がありました。それらを満たすには、打ち上げ場所、材料集約型のコンテナ、および飛行終了後に空気よりも軽いガス（水素またはヘリウム）を供給する必要があります。このガスは大気中に放出されなければなりません。 これにより、水素またはヘリウムで満たされた気球の運用コストが増加しました。 熱気球とチャーリエは、XNUMX 世紀後半までの短期的な浮き沈みを特徴とする、特に注目に値するものではなく、私たちの時代に至るまで長い道のりを歩んでいました。 ケーシング用の新しい耐熱材料の出現、効率的なバーナーがそれらに第二の命を吹き込みました。
風船が二度目に誕生して間もなく、両方の従来の利点を組み合わせた複合デザインが登場しました。 シェルは1785つの部分に分かれていました。 上段には軽く不燃性のヘリウム、下段には熱風が充填されています。 飛行中にプロパン、エタン、または灯油を特別なバーナーで燃やして加熱することにより、飛行士は飛行高度を調整します。 このタイプの気球は、XNUMX 年に熱気と水素の混合物で満たされた気球が飛行中に発火したときに亡くなった最初の気球乗りの XNUMX 人である Jean-Francois Pilatre de Rozier に敬意を表して、rosiers と呼ばれることもあります。 シェル内の空気を加熱するための燃料の選択は、熱気球の飛行性能を決定する要因です。 結局のところ、XNUMXキログラムの燃料のカロリー値が大きいほど、飛行に必要な燃料が少なくなり、熱気球の性能特性が向上します。つまり、空中に長く留まり、飛行できるようになります。より長い距離またはより大きな高さまで上昇します。 私たちの先人たちは、木の枝、わら、石炭など、燃える可能性のあるすべてのものを最初に使用して空気を加熱しました。その後、石油、可燃性ガス、木炭に切り替えました。 熱気球内の空気を迅速かつ効率的に加熱でき、安価で手頃な価格の燃料が選択されました。 その結果、プロパンとブタンを同じ比率で混合することにしました。 確かに、それは揮発性が低く、バーナーは揮発性を高めるために追加の装置を装備しなければならないので、それは純粋なプロパンよりいくらか悪いです。 「これにもかかわらず、現代の熱気球の大部分はプロパンブタンで動いています。それは日常生活に広く普及しており、安価であり、その保管と輸送の技術は十分に開発されています。 . 着火・消火が容易で、固形燃焼生成物が少なく、毒性がない。 バーナーも認識を超えて変更されました。 現在、これらは、シェル内の熱風の必要な温度を自動的に維持する調整および制御メカニズムで飽和したデバイスです。 ガスボンベは通常、アルミニウム合金で作られています。 それらの中の液体プロパンは10〜20気圧の圧力下にあり、液体プロパンの上には芯に入るガス状のプロパンがあり、飛行の最初から最後まで燃えます。 芯の燃焼力はレギュレーターで調整。 芯の目的は、飛行中にメインバーナーに点火することです。 シェル内の空気が必要な温度まで暖められた後、ガスを節約するためにメインバーナーがオフになります。 パイロットがバリオメーターで熱気球の降下の開始に気付くと、これはシェル内の空気の冷却によって引き起こされ、メインバーナーが再びオンになり、空気が加熱され、熱気球が上昇します。 現代の熱気球のバーナー出力は 1,8 ～ 4,6 MW です。 ただし、気球に搭載された燃料を燃やすだけでなく、エンベロープ内の空気を加熱することもできます。 別の熱源があります - 太陽です。 シェルが黒く塗られていれば、太陽エネルギーを蓄積します。 この原理に従って、1973 年に米国で、太陽光のエネルギーのみを使用して飛行する熱気球ソーラー ファイアフライが製造されました。 フランスでは、太陽からの赤外線を利用した熱気球が数多く開発されています。 彼らはMIRという名前を得ました。 それらの主な違いは、シェル内の空気が大気中の赤外線だけでなく地球によっても加熱されることです。 MIR シェルは XNUMX つの部分に分かれています。 上部は、アルミマイラーなどのシェルの外面の特別なコーティングにより、実質的に赤外線を放射しないため、その下に熱が蓄積します。 下部は透明なポリエチレンフィルムで、底に穴があいています。 このようなエアロスタットが、熱流が上向きになる地球の領域上を飛行すると、シェルが加熱され、追加の空気静力学的揚力が現れます。 日中は気球が上昇し、夜は下降しますが、地面ではなく、地球の放射がシェル内の気温の上昇を維持するのに十分な特定の高さまで下降します。 もちろん、気球の飛行高度は多くの要因に依存します：地域の緯度と一年の季節、空の透明度と時刻など。成層圏では、熱からの空中上昇太陽と地球の高度は常に正です。つまり、気球は昼夜を問わず地球の表面全体を飛ぶことができます。 昼と夜の飛行高度により、シェルの上部にあるエアバルブを変更し、搭載された電源によって駆動される小型エンジンによって制御できます。 バルブが開いていると、シェル内の暖かい空気が、バルブの直径よりも大きい直径の底の穴から入る冷たい空気に置き換えられます。 さらに、シェルのボリュームは一定のままです。 熱気球での数日間の飛行は、飛行士の競争心を刺激しました。 多くの航空愛好家は、地球を一周することを夢見ていました。 最初は、あらゆる海の上を飛ぶ試みが行われました。 大西洋が最も適していることが判明し、その北部には多数の空路と海路が点在しています。 これにより、飛行を監視し、大西洋を飛ぼうとする命知らずの人物を探すことが容易になりました。 14 年 1984 月 58 日、元軍のテスト パイロットであった 70 歳のアメリカ人 D. キッティンガーは、メイン州のカリブー市から出発し、強い追い風のおかげで、約 XNUMX 時間でフランス沖に到着しました。 . 彼の飛行経路はニューファンドランド上空を通り、その後グリーンランドの南を通り、アイルランドが南東に急旋回する前に走った. これにより、着陸地点の選択がやや困難になりました。ヨーロッパ上空では、飛行士は着陸が計画されていた場所のはるか南にいることが判明したからです。 ピレネー山脈の北部の支流とフランスの地中海沿岸に沿って飛んでいた彼は、イタリアの都市サヴォーナ近くの森林地帯に着陸しました。 フィニッシュは難しく、飛行士はXNUMXメートルの高さからゴンドラから投げ出され、足を骨折し、すぐに病院に運ばれました。 1998年、スティーブ・フォセットが飛行記録を打ち立てました。 彼は大晦日に飛行機に乗り、ゴンドラ全体をプロパンボンベで吊り下げて、シェル内の空気をより長く加熱しました。 しかし、飛行中にトラブルが発生しました。キャビンのコンピューター暖房システムが故障し、フリーズし始めました。 私は大気のより暖かい層に降りなければなりませんでした。 高度 914 メートルで、気球乗りはアナパ地域のロシア国境を越えました。 しばらくして、彼は緊急降下についての信号を受け取りました-機器がついに故障し、クラスノダール地域のグレチャナヤバルカ農場の近くに着陸することを余儀なくされました。 1998 年の記録保持者は、スイス人のベルトラン ピカード、ベルギー人のビム フェルストラーテン、イギリス人のアンディ エルソンからなる国際クルーでした。 ヨーロッパから大空へ飛び立った彼らは、ボール「ブラトリング オービター 2」で大騒ぎせずに XNUMX 万キロ以上も飛行しました。 しかし、悪天候に見舞われ、ビルマに上陸せざるを得なくなりました。 興奮が高まりました。 1999 年には、さまざまな国の乗組員が次々と開始し、ほとんどの場合失敗しました。 主な闘争はヨーロッパ人の間で勃発しました。 イギリスのアンディ エルソンとコリン プレスコットは、17 年 1999 月 XNUMX 日に最初にスペインから出発し、飛行時間と航続距離の世界記録を破って XNUMX 日間以上空中で過ごしましたが、それでも着陸を余儀なくされました。彼らは燃料を使い果たしました。 記録保持者に続いて、1 月 XNUMX 日の日曜日の朝、スイスのシャトー デュの町から同じ目標を持って出発した別の気球が駆けつけました。 彼の司令官は、有名なスイスの科学者で旅行者のオーギュスト・ピカード - ベルトランの孫でした。 彼は予定通り、つまり大晦日に打ち上げることができませんでしたが、その理由は XNUMX つあります。それは、悪天候と、中国の空域を飛行するための北京からの許可の欠如です。 オービター 3 のコンパートメントはヘリウムではなくプロパンで満たされていたため、エルソンとプレスコットの気球よりも大きくて重いことが判明しました。 高さ55メートル、重さ9トン。 しかし、彼は大量の燃料を供給することができ、最終的には報われました。 「ピカードと彼のパートナーである英国人パイロットのブライアン・ジョーンズは、16 日間で地球を一周することを望んでいました」と S. Nikolaev は Tekhnika-Youth 誌に書いています。 , 遠征は単純ではありませんでした. 「ピカードは成層圏の好ましい海流を見逃すことを恐れていたので, 良い天気を待たずに強い地上風から始めなければなりませんでした. 開始直後に彼らはスペインに運ばれました.飛行の方向をわずかにまっすぐにするために、モーリタニアを通過して有利な気流になり、インド、中国、太平洋を越えてカリフォルニアに向かいました... 何度かボールが凍り、急速に高さを失い始めました。 酸素供給システムとボール制御システムにも誤動作がありました... 3日目の気球「オービター-XNUMX」がアメリカ大陸を通過して大西洋を越えたときだけ、気球乗りは彼らの遠征の成功した結果を真剣に期待し始めました。 希望は彼らに力を与えました、それはその時までにすでに不足していました。 飛行士は、ヒーターのXNUMXつが故障しており、機内の温度が摂氏XNUMX度を超えなかったことをチェックポイントに報告しました。 どちらもひどい風邪をひいています。 職業別の精神科医であるベルトラン・ピカードは、彼の力を回復するために催眠術に頼ることさえ余儀なくされました。
21 月 800 日、午前 XNUMX 時ごろ、XNUMX 万キロ以上飛行した極度に疲れた飛行士たちは、窮屈なキャビンを離れることができました。 「ワシが上陸した」と無線でスイスに伝え、カイロの南西 XNUMX キロにあるムット村の近くに着陸した。 これでレコードが設定されました。 現代の飛行士は今何を夢見るべきですか？ 両方の極の上を飛ぶことについて？ または、世界中で気球レースを手配します-誰が世界中をより速く移動しますか？ おそらく逆の方が理にかなっています。 NASAの専門家は、天文学の研究のために巨大なカボチャの形をした気球を作りました。 直径は約128メートル、高さは78メートルです。2001年春の試みの20つは失敗に終わりました。 ボールは漏れのために沈み、35キロメートルの高さまで上昇しました。 そのような巨人は、1350キログラムの科学機器を備えたXNUMXキロメートルの高度に浮かび、最大XNUMX日間空中にとどまると想定されています。 そして、この時間の間に、好ましい風の存在下で、それは私たちの惑星の周りをXNUMX回飛ぶでしょう。 この場合、すべての制御は無線とオートパイロットを使用して実行されます。 車載システムに電力を供給するためにソーラーパネルを使用することが想定されています。 気球の打ち上げは、人工衛星の打ち上げよりも少なくとも XNUMX 分の XNUMX のコストで済み、パラシュート搭載の機器は数回使用できます。 もう 180 つのオリジナル プロジェクトは、アメリカのデザイン学生であるエリック ロイターとデビッド グッドウィンによって提案されました。XNUMX メートルの飛行船がクリッパー船のように空に浮かぶというものです。 垂直構造の下部はスタビライザー キールとして機能し、ヘリウムで満たされたポンツーン (中央の XNUMX つと側面の XNUMX つ) は帆として機能します。 巨大な気球は、科学基地や観光用航空機として使用できます。 著者：Musskiy S.A.
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