Balon Udara

Latar Belakang

Balon udara panas adalah selubung tidak berpori dari bahan tipis yang diisi dengan gas pengangkat yang mampu mengangkat muatan yang tersuspensi ke atmosfer. Balon naik karena perpindahan udara, menerapkan prinsip bahwa total gaya apung ke atas sama dengan berat udara yang dipindahkan.

Selama perjalanan sejarah, amplop balon telah dibuat dari kertas, karet, kain, dan berbagai plastik. Bentuk balon juga bervariasi dari waktu ke waktu, tetapi saat ini yang paling umum adalah bola, spheroid oblate, dan konfigurasi aerodinamis. Mengangkat gas juga bervariasi. Saat ini, gas yang paling umum digunakan adalah helium, hidrogen, dan udara panas.

Sejarah

Pada akhir abad kedelapan belas, Joseph dan Jacques Montgolfier memelopori balon udara panas di Prancis. Pada tahun 1782, mereka menemukan bahwa udara panas dalam kantong yang ringan menyebabkannya naik. Pada 1783, mereka mendemonstrasikan penemuan mereka di depan umum di Annonay, Prancis. Beberapa bulan kemudian mereka mengulangi percobaan di Versailles, kali ini mengirim seekor domba, seekor ayam jantan, dan seekor bebek sebagai penumpang.

Penerbangan balon berawak pertama berlangsung di Paris, Prancis, pada 21 November 1783. Dikoordinasikan oleh saudara-saudara Mongolfier, Pilatre de Rozier dan Marquis Francois Laurent d'Arlandes diluncurkan ke udara dalam balon yang terbuat dari kertas dan linen. Asap dan udara panas digunakan untuk gas pengangkat.

Balon awal digunakan dalam perang dan olahraga. Pada abad kesembilan belas, balon diasah untuk digunakan dalam perang untuk memata-matai di belakang garis musuh. Penggunaan masa damai termasuk mengambil foto udara paling awal. Balon-balon ini berguna tetapi tidak dapat dikemudikan. Eksperimen balon ilmiah yang serius baru dimulai pada akhir abad kedua puluh.

Antara tahun 1934 dan 1961, penerbangan balon berawak melakukan penelitian di stratosfer [atmosfer 6-15 mi (9,7-24,14 km) di atas permukaan bumi]. Kapsul bertekanan memungkinkan kru untuk terbang setinggi 100.000 kaki (30 km). Pada tahun 1961, munculnya penerbangan luar angkasa membuat banyak eksperimen ini menjadi usang.

Sejak awal 1960-an, balon udara panas telah digunakan sebagai balon bebas (yaitu dilepaskan ke atmosfer) untuk membawa orang ke atas sebagai olahraga. Pada tahun 1970-an, penjualan balon udara panas konsumen melonjak, dan pada tahun 1973 kejuaraan dunia pertama diadakan di Amerika Serikat. Saat ini, ada berbagai acara balon di seluruh dunia, tetapi tujuan utama dari sebagian besar pemain balon yang serius adalah membuat dan memecahkan rekor.

Jenis balon lain yang saat ini digunakan termasuk balon meteorologi, balon tekanan nol, balon supertekanan (balon tingkat konstan), balon militer yang ditambatkan, dan balon bertenaga.

Balon udara panas modern

Balon udara panas hari ini memiliki dua bagian utama, amplop (atau kantong gas) dan keranjang. Kantong gas biasanya berbentuk bola dan terbuat dari bahan yang tidak dapat diperpanjang. Udara panas yang mengangkat balon berasal dari pembakar gas hidrokarbon yang dipasang di atas keranjang.

Keranjang (juga disebut gondola) membawa penumpang. Lift dikendalikan dengan mengatur laju pembakaran gas. Sebuah katup di bagian atas balon memiliki tali yang terpasang sehingga penumpang dapat mengontrol penurunan. Kabel rip dan panel rip memungkinkan pelepasan gas yang cepat saat mendarat untuk mencegah terseretnya beban saat benturan.

Balon hanya bisa terbang sejauh itu ke atmosfer. Batas saat ini untuk balon praktis adalah 34 mil (55 km).

Salah satu aspek yang paling menarik dari balon udara panas adalah inflasi balon udara panas. Dalam kondisi normal, balon empat orang dapat dipompa dan diluncurkan dengan awak empat hingga lima orang. Untuk menggembungkan benda sebesar itu, dibutuhkan ruang yang besar. Keranjang diletakkan di sisinya. Amplop terhubung ke keranjang dan tersebar di tanah. Beberapa anggota awak membuka mulut balon dan sementara kipas mengembang sebagian balon dengan udara dingin.

Pilot balon memasuki amplop pada saat ini untuk melakukan pemeriksaan pra-penerbangan awal pada jalur operasional, tali-temali, katrol, tab Velcro™, kabel terbang, parasut, dan kain amplop.

Satu tangki bahan bakar digunakan saat burner dihidupkan. Aliran udara yang terperangkap melonjak ke dalam amplop. Mulut cenderung menutup di belakangnya karena terburu-buru. Dibutuhkan sekitar 60 detik untuk mengisi balon berukuran 20.000 cu ft (6.096 cu m). Saat amplop terisi, amplop itu naik di atas keranjang.

Awak yang berurusan dengan mahkota balon menahannya dengan stabil melawan arah angin dan mencegahnya menggelinding dari sisi ke sisi. Saat lift meningkat, kru berjalan di garis mahkota ke keranjang.

Setelah inflasi selesai, pilot dan penumpang naik untuk melakukan pemeriksaan terakhir. Balon terus memanas hingga balon menjadi "ringan" (siap lepas landas).

Bahan Baku

Amplop

Amplop menyeimbangkan bebannya dengan pita atau kabel beban. Orang Amerika lebih suka kain yang berat untuk berbagi beban. Rekan-rekan Eropa mereka lebih memilih kain yang lebih ringan dan menyeimbangkannya dengan lebih banyak struktur pita beban.

Kain ini ditenun dari dua jenis benang, nilon dan dakron (poliester). Ada kelebihan dan kekurangan keduanya. Nylon lebih ringan dan lebih kuat, tetapi Dacron dapat menahan suhu yang lebih tinggi. Kain tenun sebenarnya adalah struktur mesh yang memungkinkan udara melewatinya. Sebagian besar kain memiliki kekuatan tarik 40-100 lb (18,16-45,4 kg) per strip lebar inci.

Untuk menahan udara, kain tenun dilapisi dengan sealant. Yang paling umum adalah poliuretan, ditambah aditif seperti neoprene (karet sintetis) atau silikon, dan penghambat ultraviolet untuk melindungi lapisan agar tidak rusak karena sinar matahari. Jumlah lapisan ditentukan oleh kedap udara yang seimbang dengan kerapuhan material.

Dua bagian penting lainnya dari amplop adalah parasut dan panel rip, yang keduanya membantu mengontrol balon, terutama saat turun. Parasut ini anti gagal, sehingga menjadi kontrol yang dominan. Itu terbuat dari kain yang mirip dengan amplop. Panel rip disegel oleh Velcro™, dan memiliki bukaan sekunder yang disebut ventilasi yang juga dibuat dengan kain yang mirip dengan amplop.

Sebuah jaring menopang keranjang dan mendistribusikan berat keranjang secara merata di atas balon.

Keranjang

Tubuh keranjang biasanya terbuat dari anyaman rotan dan willow. Lantainya bisa terbuat dari kayu lapis. Tepi keranjang biasanya diikat dengan kulit, suede, atau kulit mentah. Kabel baja tahan karat dan/atau penyangga kaku tegak lurus memasang keranjang ke rangka pembakar. Beberapa produsen menangguhkan keranjang dari cincin beban yang dengan sendirinya tergantung dari amplop. Cincin beban ini juga dapat berfungsi sebagai bingkai untuk pembakar.

Pembakar

Pembakar adalah pembakar propana unit tunggal yang ditenagai oleh dua atau lebih tangki bahan bakar. Tangki bahan bakar bergabung ke burner dengan sambungan selang permanen. Semua pembakar adalah api pilot yang menyala terus-menerus.

Ada beberapa komponen pada burner. Katup cair mengatur jumlah bahan bakar yang digunakan oleh burner. Pengukur tekanan menunjukkan jumlah tekanan gas saat memasuki koil burner yang menunjukkan jumlah daya yang tersedia. Lampu pilot membakar uap dari bagian atas tangki. Propana yang diuapkan muncul melalui pancaran yang menghasilkan nyala api dengan dasar lemak dan ujung yang panjang. Kumparan penguapan stainless steel melewati propana untuk menghasilkan panas.

Desain

Amplop

Amplop dirancang untuk mengurangi tegangan kain dengan menghasilkan gore yang sedikit melengkung (panel penampang yang dijahit bersama untuk membuat amplop). Goresan melengkung lebih panjang di tengah daripada di ujungnya. Ada tiga jenis utama gores:vertikal, horizontal dan diagonal. Panel diagonal adalah yang paling ekonomis karena paling sedikit membuang jumlah kain. Banyak gores yang dirancang komputer.

Ada dua bentuk balon yang umum:tetesan air mata dan bulat. Tetesan air mata dapat memanjat lebih cepat dengan menggunakan lebih sedikit energi, tetapi balon berbentuk bulat menggunakan lebih sedikit kain, sehingga memiliki lebih sedikit area permukaan untuk dipanaskan. Sebuah amplop bisa bertahan hingga 400 jam terbang.

Keranjang

Keranjang pada dasarnya tetap sama sejak tahun 1700-an. Mereka terbuat dari anyaman dan berbentuk persegi. Mereka melenturkan pada dampak. Pada awal 1970-an, satu perusahaan memproduksi gondola yang terbuat dari aluminium dan fiberglass, tetapi gondola cenderung pecah saat mendarat dengan keras. Perubahan besar lainnya adalah keranjang berbentuk segitiga yang memungkinkan beberapa inovasi dengan penempatan panel instrumen. Baskets bertahan sekitar 800 jam terbang.

Manufaktur
Proses

Amplop

• 1 Konstruksi amplop pada dasarnya melibatkan penjahitan gores bersama-sama. Baik dilakukan dengan tangan atau mesin jahit industri, ada tiga jahitan. Jahitan putaran ganda memiliki dua baris jahitan paralel di sepanjang jahitan kain yang terlipat. Lebih disukai oleh produsen karena kekuatan dan ringannya, jahitannya memiliki sekitar delapan jahitan di setiap inci (3 per cm). Beberapa pabrikan menggunakan jahitan datar (jahitan paralel lurus menyatukan dua potong kain) dan zigzag (jahitan paralel zigzag dengan lipatan kain ganda). Pita dan kabel beban juga dijahit.
• 2 Setelah amplop dijahit, amplop itu dilapisi. Pelapisan diterapkan secara mekanis dan di bawah tekanan.
• 3 Terakhir, jika amplop akan digunakan untuk tujuan periklanan, applique dilampirkan dengan slogan atau nama. Ini dapat diterapkan dengan cat semprot akrilik, atau surat atau spanduk perekat siap pakai dapat dilampirkan. Jika karya seni berukuran besar, dapat dijahit ke dalam amplop dengan cara dipotong langsung ke dalam gores. Ini bisa menjadi proses yang kompleks dan menuntut.

Keranjang

• 4 Keranjang dibuat dari dasar terlebih dahulu. Di atas alas kayu lapis dengan runner, kerangka tongkat dibuat dengan diameter hingga 2,5 cm. Di sudut, bingkai mengelilingi kabel baja tahan karat dan bingkai beban. Di sekitar bingkai, rotan atau willow dianyam. Lubang yang tersisa di tubuh keranjang untuk tali silinder. Keranjang yang sudah jadi dilapisi dengan pernis untuk membantu mempertahankan bentuknya dan menyatukan tongkatnya. Akhirnya, ujung-ujungnya dilindungi dengan dijahit di kulit mentah, kulit, atau suede. Instrumen/dasbor terpasang seperti tangki propana untuk unit pembakar.

Pembakar

• 5 Banyak produsen balon mengalihdayakan komponen ini dan merakitnya di antara keranjang dan amplop setelah bagian lainnya disatukan.

Masa Depan

Inovasi yang memungkinkan balon udara naik lebih tinggi, untuk jangka waktu yang lebih lama, dan lebih terkendali akan terus terjadi. Banyak inovasi berpusat pada peningkatan burner dan sistem deflasi.