Balão de ar quente

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Antecedentes

Um balão de ar quente é um envelope não poroso de material fino preenchido com um gás de elevação, capaz de elevar uma carga suspensa para a atmosfera. Os balões sobem devido ao deslocamento do ar, aplicando-se o princípio de que a força flutuante total para cima é igual ao peso do ar deslocado.

Ao longo da história, os envelopes dos balões foram feitos de papel, borracha, tecido e vários plásticos. As formas dos balões também variaram ao longo do tempo, mas hoje os mais comuns são esferas, esferóides achatados e configurações aerodinâmicas. Os gases de elevação também variam. Hoje, os gases mais comumente usados ​​são hélio, hidrogênio e ar aquecido.

História

No final do século XVIII, Joseph e Jacques Montgolfier foram os pioneiros do balão de ar quente na França. Em 1782, eles descobriram que o ar aquecido em uma bolsa leve fazia com que ela subisse. Em 1783, eles demonstraram sua descoberta publicamente em Annonay, França. Poucos meses depois, eles repetiram a experiência em Versalhes, desta vez enviando uma ovelha, um galo e um pato como passageiros.

O primeiro vôo de balão tripulado ocorreu em Paris, França, em 21 de novembro de 1783. Coordenados pelos irmãos Mongolfier, Pilatre de Rozier e o marquês François Laurent d'Arlandes foram lançados ao ar em um balão de papel e linho. Fumaça e ar aquecido foram usados ​​para o gás de elevação.

Os primeiros balões foram usados ​​na guerra e no esporte. No século XIX, o balão foi afiado para uso na guerra para espionar atrás das linhas inimigas. Os usos em tempos de paz incluíam tirar as primeiras fotografias aéreas. Esses balões eram úteis, mas não eram dirigíveis. Experimentos científicos sérios com balões só começaram no final do século XX.

Entre 1934 e 1961, voos tripulados em balão conduziram pesquisas na estratosfera [a atmosfera 6 a 15 mi (9,7 a 24,14 km) acima da superfície da Terra]. As cápsulas pressurizadas permitiam que as tripulações chegassem a 30 km (100.000 pés). Em 1961, o advento do voo espacial tornou muitos desses experimentos obsoletos.

Desde o início da década de 1960, o balão de ar quente tem sido usado como um balão livre (ou seja, lançado na atmosfera) para transportar pessoas no ar como um esporte. Na década de 1970, as vendas de balões de ar quente para o consumidor dispararam e, em 1973, o primeiro campeonato mundial foi realizado nos Estados Unidos. Hoje, existem vários eventos de balonismo ao redor do mundo, mas o principal objetivo da maioria dos baloeiros sérios é fazer e quebrar recordes.

Outros tipos de balões usados ​​atualmente incluem o balão meteorológico, o balão de pressão zero, o balão de superpressão (um balão de nível constante), o balão militar amarrado e o balão motorizado.

Balonismo moderno

Os balões de ar quente de hoje têm duas partes principais, o envelope (ou bolsa de gás) e a cesta. A bolsa de gás é geralmente esférica e construída de um material não extensível. O ar aquecido que levanta o balão vem de um queimador de gás hidrocarboneto fixado acima da cesta.

A cesta (também chamada de gôndola) transporta os passageiros. A elevação é controlada ajustando a taxa de queima do gás. Uma válvula no topo do balão tem uma corda presa para que os passageiros possam controlar a descida. Um cordão e painel de corte permitem a liberação rápida de gás no pouso para evitar o arrasto da carga no impacto.

Os balões só podem subir até certo ponto na atmosfera. O limite atual para o balonismo prático é de 34 milhas (55 km).

Um dos aspectos mais interessantes do balão de ar quente é a inflação do balão. Em condições normais, um balão para quatro pessoas pode ser inflado e lançado com uma tripulação de quatro a cinco pessoas. Para inflar um objeto tão grande, é necessário um grande espaço. A cesta está deitada de lado. O envelope é conectado à cesta e espalhado no chão. Alguns membros da tripulação mantêm a boca do balão aberta e enquanto um ventilador insufla parcialmente um balão com ar frio.

O piloto do balão entra no envelope neste ponto para fazer verificações preliminares pré-voo nas linhas operacionais, cordame, polias, guia de Velcro ™, fios voadores, pára-quedas e o tecido do envelope.

Um tanque de combustível é usado quando o queimador está ligado. Uma onda de ar preso surge no envelope. A boca tende a se fechar atrás dela por causa da pressa. Demora cerca de 60 segundos para encher um balão de 20.000 pés cúbicos (6.096 metros cúbicos). Conforme o envelope é preenchido, ele sobe acima da cesta.

A tripulação que lida com a coroa do balão segura-o firmemente contra o vento e evita que role de um lado para o outro. À medida que a elevação aumenta, a tripulação percorre a linha da coroa até a cesta.

Após o término da inflação, o piloto e os passageiros sobem a bordo para fazer as verificações finais. O balão continua aquecendo até que se torne "leve" (pronto para decolar).

Matérias-primas

Envelope

Os envelopes equilibram sua carga com fitas ou cabos de carga. Os americanos preferem um tecido pesado para dividir a carga. Seus equivalentes europeus preferem tecidos mais leves e os equilibram com mais estruturas de fita adesiva.

O tecido é tecido com dois tipos de fios, nylon e Dacron (poliéster). Existem vantagens e desvantagens em ambos. O nylon é mais leve e mais forte, mas o Dacron pode suportar temperaturas mais altas. O tecido é, na verdade, uma estrutura de malha que permite a passagem do ar. A maioria dos tecidos tem uma resistência à tração de 40-100 lb (18,16-45,4 kg) por tira de largura de polegada.

Para conter o ar, o tecido é revestido com um selante. O mais comum é o poliuretano, mais aditivos como neoprene (borracha sintética) ou silicone, e um inibidor ultravioleta para proteger o revestimento de quebrar por causa do sol. O número de demãos é determinado pela estanqueidade equilibrada com a fragilidade do material.

Duas outras partes importantes do envelope são o pára-quedas e o painel de rasgo, os quais ajudam a controlar o balão, especialmente ao descer. O pára-quedas é à prova de falhas, então se tornou o controle dominante. É feito de tecido semelhante ao envelope. O painel rip é lacrado com Velcro ™ e possui uma abertura secundária chamada respiradouro, também feita com tecido semelhante ao envelope.

Uma rede sustenta a cesta e distribui o peso da cesta uniformemente sobre o balão.

Cesta

O corpo da cesta é geralmente feito de vime e salgueiro entrelaçados. O piso pode ser feito de madeira compensada. As bordas da cesta são geralmente encadernadas em couro, camurça ou couro cru. Fios de aço inoxidável e / ou suportes rígidos verticais prendem a cesta à estrutura do queimador. Alguns fabricantes suspendem a cesta por um anel de carga que está suspenso no envelope. Este anel de carga também pode funcionar como estrutura para o queimador.

Queimador

O queimador é um queimador de propano de uma unidade alimentado por dois ou mais tanques de combustível. Os tanques de combustível são unidos ao queimador por um acoplamento de mangueira permanente. Todos os queimadores são chamas piloto de combustão constante.

Existem alguns componentes no gravador. A válvula de líquido regula o quantidade de combustível usada pelo queimador. O manômetro mostra a quantidade de pressão do gás conforme ele entra na bobina do queimador, indicando a quantidade de energia disponível. A luz piloto queima o vapor do topo do tanque. O propano vaporizado emerge por meio de jatos que produzem uma chama de base gordurosa e ponta longa. A bobina de vaporização de aço inoxidável passa o propano para produzir calor.

Design

Envelope

Os envelopes são projetados para reduzir a tensão do tecido, produzindo um gomos levemente curvado (os painéis seccionais que são costurados juntos para fazer o envelope). Os gomos curvos são mais longos no centro do que nas pontas. Existem três tipos principais de gomos:vertical, horizontal e diagonal. Os painéis diagonais são os mais econômicos porque desperdiçam a menor quantidade de tecido. Muitos gores são projetados por computador.

Existem dois formatos de balão predominantes:em forma de lágrima e redondo. A lágrima pode subir mais rápido usando menos energia, mas o balão de formato redondo usa menos tecido e, portanto, tem menos área de superfície para aquecer. Um envelope pode durar 400 horas de vôo.

Cesta

As cestas permaneceram essencialmente as mesmas desde 1700. Eles são feitos de vime e são quadrados. Eles flexionam com o impacto. No início dos anos 1970, uma empresa fabricou uma gôndola feita de alumínio e fibra de vidro, mas tendia a quebrar em aterrissagens difíceis. A outra grande mudança é uma cesta em forma de triângulo que permitiu algumas inovações com a colocação do painel de instrumentos. As cestas duram cerca de 800 horas de vôo.

O processo de fabricação

Envelope

• 1 A construção do envelope envolve basicamente a costura das gomos. Seja feito manualmente ou em uma máquina de costura industrial, existem três pontos. A costura de volta dupla apresenta duas filas de costura paralela ao longo da costura dobrada sobre o tecido. Preferida pelos fabricantes por sua resistência e leveza, a costura apresenta cerca de oito pontos a cada polegada (3 por cm). Alguns fabricantes usam uma costura plana (a costura paralela reta mantém duas peças de tecido juntas) e o zigue-zague (costura paralela em ziguezague com uma dobra dupla de tecido). As fitas e cabos de carga também são costurados.
• 2 Depois que o envelope é costurado, ele é revestido. O revestimento é aplicado mecanicamente e sob pressão.
• 3 Finalmente, se o envelope for usado para fins publicitários, um aplique é anexado com um slogan ou nome. Pode ser aplicado com tinta acrílica spray, ou podem ser colados cartazes ou letras adesivas prontas. Se a arte for grande, pode ser costurada no envelope adequado, sendo cortada diretamente nas gomos. Este pode ser um processo complexo e exigente.

Cesta

• 4 As cestas são fabricadas primeiro com a base. No topo da base de madeira compensada com corredores, uma estrutura de cana é construída com até 2,5 cm de diâmetro. No canto, a estrutura envolve os fios de aço inoxidável e as estruturas de reação. Em torno da moldura, o rattan ou salgueiro é tecido. Os orifícios são deixados no corpo da cesta para as correias do cilindro. A cesta finalizada é revestida com verniz para ajudar a manter sua forma e unir a cana. Por fim, as bordas são protegidas com costuras em couro cru, couro ou camurça. O instrumento / painel é integrado, assim como os tanques de propano para a unidade do queimador.

Queimador

• 5 Muitos fabricantes de balões terceirizam esses componentes e os montam entre a cesta e o envelope depois que as outras partes são colocadas.

O Futuro

As inovações que permitirão que os balões de ar quente subam mais alto, por um período mais longo e sob mais controle continuarão a acontecer. Muitas das inovações estão centradas na melhoria do queimador e do sistema de deflação.