Монгольф’єр
Монгольф'єр // Фізiка: проблеми викладання. - 2001. - № 1. - С. 98-101.
(За матеріалами журналу «Наука життя і життя», М 5, 1998.)
З історії створення монгольф'єрів.
А через два з половиною місяці в Парижі на Марсовому полі було піднято в повітря і перший шарльєр (на ім'я французького професора фізики Жака Шарля) – кулю, наповнену легким газом – воднем, яка у 15 разів легша за повітря, але надзвичайно вибухонебезпечна. Згодом шарльєри почали заповнювати гелієм.
У наступному десятилітті – під час Великої французької революції – повітряні кулі розпочали свою військову кар'єру, активно продовжену і у ХІХ ст. З аеростатів спостерігали за пересуванням військ, коригували артилерійську стрілянину, переправляли пасажирів, листи та депеші. Якщо противнику навіть вдавалося виявити монгольф'єр у повітрі, то збити його було непросто, тому що при великому обсязі газу пробоїни не призводять до швидкого його витоку.
У низці країн з'явилися люди, які стали займатися аеронавтикою професійно.
Монгольф'єри використовували й у наукових цілей.
У 1804 р. відомий хімік академік Я.Д.Захаров і бельгійський фізик і повітроплавець Е.Робертсон, піднявшись у гондолі аеростата, наповненого воднем, на висоту 2550 м і пролетівши відстань понад 60 км за 3 год 45 хв, провели Вони виявили, що вітер унизу і вітер угорі можуть не збігатися за напрямками, що температура повітря падає зі зростанням висоти. Вони визначали зміну видимості деяких предметів на Землі, оцінювали сприйняття слухом звукових коливань великих висотах з допомогою дзвіночка. Виявилося також, що якщо крикнути в рупор вниз, то звук, що відбився від землі, повертається і коливає аеростат. Так що, знаючи швидкість звуку і вимірюючи час міжйого подачею та поверненням, можна було визначати висоту польоту.
«Колом аеростату була маса народу, хтось кричав «біс», і я подумав: добре б справді повторювати і повторювати це торжество науки, добре тому, що є маса надзвичайно цікавих завдань, які можна вирішити тільки під час підняття на аеростатах» .
Як же влаштований сучасний монгольф'єр?
Його оболонка має у верхній частині так званий парашутний клапан. Відкривається він за допомогою шнура управління, кінець якого опущений у гондолу. Сама гондола, як і два століття тому, виготовляється з вербових прутів або очерету, які мають хороші властивості, що амортизують, і витримують удари при грубій посадці.
Навантаження від маси гондоли та її вмісту передають на тканину оболонки, що обплітають її вертикальні та горизонтальні силові стрічки. Їх, так само як і саму оболонку, роблять тепер із легких та міцних синтетичних матеріалів. Тканину обробляють так, що вона стає повітронепроникною, стійкою до сонячної радіації та негорючої. Нижня частина оболонки – так звана спідниця – виконується з вогнестійких полімерних тканин, здатних витримати температуру до 500 °С, температура повітря в оболонці зазвичай дорівнює 90-100 °С. Підтримується вона за допомогою одного або двох пальників, з'єднаних шлангами з газовими балонами, а паливом є рідкий пропан, бутан або їх суміш. Рідкий газ потрапляє в занурену в нього трубку завдяки тиску насиченої пари і, пройшовши шлангом, через керований пілотом вогневий клапан потрапляє у випарник. Тут він перетворюється на пару і, змішуючись із повітрям, згоряє у форсунках. Потужність пальників може досягати двох мільйонів кілокалорій на годину. Черговий пальник горить слабким полум'ям постійно — для того, щоб від нього можна було запалити форсунки.
Газовий балон вміщує зазвичай 35 кг пропану, цього достатньо для 45-60 хв польоту монгольф'єру. Кожен балон забезпечений запобіжним клапаном та манометром. Коли в одному балоні газ закінчується, пілот перемикається на інший балон. Крім пальників та балонів у гондолі встановлені висотомір, варіометр (вимірювач вертикальної швидкості), датчик температури повітря в оболонці, радіостанція, вогнегасник та аптечка.
Питома підйомна сила гарячого повітря за нормальної температури 100 °З становить 0,278 кілограм на кубометр. Це означає, що шар обсягом 1500-2000 кубометрів може піднімати півтонни, тобто. трьох-чотирьох осіб та три-чотири балони з пропаном. Зі збільшенням обсягу кулі збільшується, зрозуміло, і підйомна сила. У 1988 році в Голландії було піднято монгольф'єр об'ємом 24000 кубометрів, його 50 пасажирів розміщувалися в комфортабельному двопалубному кошику.
На монгольф'єрах здійснено унікальні польоти через Атлантичний океан, підйом на висоту 18 000 метрів, готується обліт земної кулі за два тижні.
Аеростат – це літальний апарат, він обов'язково повинен мати свідоцтво про його реєстрацію та свідоцтво придатності до польотів, яке видається одразу після виготовлення та продовжується комісією після нальоту певної кількості годин. Самі пілоти проходять підготовку в повітроплавних школах і після проходження теоретичного курсу та польотів – спочатку з інструктором, а потім самостійних – одержують відповідні документи. Щороку вони проходять медкомісію та перевірку теоретичних знань.
Кожен політ ретельно готується. Розробляється маршрут, який має проходити у районах аеропортів, військових об'єктів тощо. В органи повітряного нагляду повідомляються всі дані польоту – дата, місце старту, висота та ціліпольоту. Після отримання дозволу на політ вивчаються метеозведення: важливо знати не тільки силу та напрям вітру, а й температуру повітря, висоту хмарності, види опадів. Все це дозволяє планувати політ та забезпечити його безпеку.
Всесвітня федерація повітроплавання проводить чемпіонати світу, що чергуються, у парні роки – для монгольф'єрів, у непарні – для газових аеростатів.