De techniek van ballonvaren
Mensen hebben altijd willen vliegen als vogels in de lucht. Meer dan twee eeuwen geleden lukte dat voor de eerste keer . Het eerste luchtvaartuig werd uitgevonden: een hete luchtballon. Die zag er wel niet zo uit als de luchtballonnen die we tegenwoordig kennen, maar aan het principe is eigenlijk niets veranderd. ‘In 1783 zaten de gebroeders Montgolfier op hun kasteel in Frankrijk, bij een groot haardvuur. Door de opstijgende rook kwamen zij op het idee de rook als het ware te vangen in een grote zak.. Hun vader was papierfabrikant dus konden ze makkelijk aan materiaal komen.
Onder de zak stookten ze een vuur met stro, vlees, lompen e.d. Het moest vooral veel rook geven, want ze dachten in die tijd nog dat het de rook was, die het hem deed. Het gevaarte ging uiteindelijk de lucht in en natuurlijk weer naar beneden toen de lucht afkoelde. De ‘aërostatica’ , de wetenschap en de kunst zich met een toestel lichter-dan-lucht te verplaatsen, was geboren.
Door gebruik te maken van het principe dat warme lucht lichter is dan koude lucht, dus opstijgt, kan de ballonvaarder de ballon doen stijgen. Om op dezelfde hoogte te blijven moet hij alleen zorgen dat de lucht in de ballon warm genoeg blijft, zo’n 100ºC. Dat doet hij met de brander. Dat is de krachtcentrale van elke ballon. Voor een ballonbrander wordt vloeibaar propaangas gebruikt, dat wordt verdampt in een verwarmingsspiraal, voordat het door een waakvlam wordt aangestoken.
De branders leveren een enorme hoeveelheid energie, aangegeven in BTU’s. Omgerekend levert 1 brander van onze PH-OJE zo’n 4000 PK en zij heeft er twee. Onze PH-OBE heeft al vier branders. Het gas zit opgeslagen in roestvrijstalen- of titaniumgascylinders.
Wil de piloot stijgen dan zal hij de lucht in de ballon flink moeten verwarmen met de branders. Gewoonlijk stijgen wij met onze passagiersballonnen niet sneller op dan ong. 150 meter per minuut ( 9 km. per uur). Maar tijdens wedstrijden kunnen wel stijgsnelheden van 400 meter per minuut (24 km. per uur) bereikt worden.
Om te dalen hoeft de piloot alleen de lucht te laten afkoelen, dat gaat vanzelf. Om extra snel te dalen zit er boven in de ballon een klep, in de vorm van een parachute, die hij meer of minder kan openen om zo warme lucht te laten ontsnappen.
Opzij van de envelop, zo noemen we het stoffen gedeelte van de ballon, kunnen er ook nog sidevents geconstrueerd zijn. Door deze te openen draait de ballon om haar eigen as. Dit heeft een tweeledig doel. Door de ballon te draaien kan de piloot kiezen welke kant van de mand voorop gaat bij de landing en bij een special shape kan het leuk zijn de ballon te kunnen draaien naar het publiek, bijv. tijdens een ballonfestival.
De piloot beschikt over een aantal instrumenten;
- variometer, stijgsnelheidsmeter. Deze geeft aan hoe snel men stijgt of daalt.
- hoogtemeter.
- pyrometer of thermistor. Deze meet de temperatuur boven in de ballon.
- GPS (Global Position System). Dit meetinstrument geeft de exacte richting en snelheid aan.
Daarnaast is de ballon uitgerust met een luchtvaartradio om contact op te kunnen nemen met vliegvelden of de volgploeg op de grond.
De mand, gevlochten van rotan en wilgentenen met een bodem van triplex en de randen afgewerkt met leer of suède, is eigenlijk heel weinig veranderd sinds het begin van het ballonvaren, de achttiende eeuw. Men heeft wel andere materialen uitgeprobeerd, zoals aluminium, maar u kunt zich misschien wel voorstellen hoe dat zachte metaal na een paar wat steviger landingen eruit zal zien.
Voor het ophangen van de mand aan het branderframe, worden roestvrije stalen kabels gebruikt met kunststoffen opstaande stijlen. Deze worden afgedekt met hoezen van leer of suède.
Berekening draagvermogen
1 m³ (duizend liter) lucht wordt bij 80 tot 100 graden verwarming 0,3 kg. lichter in soortelijk gewicht. Hierdoor zal een ballon met een inhoud van 3000 m³ (5 personen) een stijgkracht cq. draagvermogen verkrijgen van 3000 m³ x 0,3 kg. is ongeveer 900 kg.
Na aftrek van het gewicht van de envelop (het stoffen gedeelte) mand en gasflessen blijft er ongeveer 500 kg. over om aan personen mee te nemen.
Om een ballon op een bepaalde hoogte te houden zal deze constant dezelfde temperatuur (cq. hetzelfde soortelijk gewicht) moeten hebben. De lucht wordt verwarmd door een brander welke op vloeibaar propaan werkt. De piloot zal dan ook heel regelmatig de brander ontsteken tijdens de vaart. Om de warme lucht snel kwijt te zijn bij de landing kan bovenin de ballon een klep worden geopend, de parachute. Zo komt de ballon snel op de grond tot stilstand.
