Aerostat

Baloni na vrući zrak.

Zračni brodZeppelin NT.

Aerostatje šupljaletjelicaod laganamaterijala,ispunjena toplimzrakomili plinom lakšim od zraka (najčešćehelijemilivodikom), što joj omogućuje da lebdi u zraku. Upravljivi aerostat (smotornimpogonom) naziva sezračni brodili dirižabl; neupravljivi aerostat (bez pogona ili s pomoćnim motornim pogonom) naziva sebalon.

Uzgon u zraku

Arhimedov zakon ne vrijedi samo zatekućine,nego i zaplinove.Svakofizikalno tijelouzraku,odnosno u plinu, izgubi toliko natežinikoliko je težak istisnuti zrak, odnosno plin. Arhimedov zakon za plinove glasi:"Svako tijelo u zraku ili u bilo kojem plinu postaje za onoliko lakše koliko važe istisnuti zrak, odnosno plin".Uzgonu zraku dolazi do izražaja kod tijela koja su razmjerno lagana obzirom na svojobujam(volumen). Tako na primjer tijelo obujma 1 m³dobiva uzgon od 12,93N(tijelo težine 1,293kilogramai obujma 1 m³bi lebdilo u zraku), jer je tolika težina 1 m³istisnutog zraka. Ako je težina tog tijela manja od uzgona, tijelo će se dizati. U većim visinama, gdje je zrak rjeđi, uzgon je manji zbog manjegustoćezraka.

Baloni i zračni brodovi (dirižabli) zovu se zajedničkim imenom aerostati. Njihovo se dizanje osniva nauzgonuu zraku. Baloni se grade od platna presvučenogkaučukom(ili nekim modernijim sintetskimmaterijalom), a ispunjeni su lakšim plinom od zraka. Obično su punjenivodikomkoji je 14 puta lakši od zraka, ali mu je nedostatak što je lako upaljiv. Zato se baloni po mogućnosti punehelijemkoji nije zapaljiv. Balon je otvoren prema dolje da suvišak plina može izaći ako unutarnjitlakplina veći od vanjskog tlaka (atmosferski tlak), jer bi inače balon mogao prsnuti. Preko lopte prebačena je mrežaužetana kojima visigondolaza smještaj ljudi i tereta. Uzmemo li da jetežinamreže, gondole i teretaG,a težina plina u balonuρ_p∙ V ∙ g,gdje jeV- volumen balona,ρ_p-gustoćaplina, ag-ubrzanje zemljine sile teže(oko 9,81m/s²), onda je cjelokupna težina balonaG_u:

$G_{u}=G+\rho _{p}\cdot V\cdot g$

Ako jegustoćazrakaρ_z,onda jeuzgonbalonaρ_z∙ V ∙ g,to jest jednak je težini istisnutog zraka. Balon će se dizati ako mu je cjelokupna težina manja od uzgona, to jest ako je:

$G+\rho _{p}\cdot V\cdot g<\rho _{z}\cdot V\cdot g$

pa ćesilakoja će balon dizati uvis biti:

$F=\rho _{z}\cdot V\cdot g-(G+\rho _{p}\cdot V\cdot g)$

ili pojednostavljeno:

$F=V\cdot g\cdot (\rho _{z}-\rho _{p})-G$

pa seFnazivapogonskasila balona ili zračnog broda.

Balon

Balon(franc.ballon<tal.pallone:lopta,dijalektalnoballone) je šuplja letjelica od lagana materijala, bez vlastita pogona (ili samo s pomoćnim motornim pogonom) i s ograničenom mogućnošću upravljanja (upravljivi balon s motornim pogonom naziva se zračni brod ili ponekad dirižabl). Ispunjen je plinom lakšim od okolnoga zraka, a to mu omogućuje lebdenje uZemljinoj atmosferi.Plin se nalazi unutar nepropusna višeslojnogspremnikaod balonskogatekstilnogmaterijala,gumeiliplastičnefolije, o kojem na mreži i užetima visi košara (gondola) za smještaj posade i opreme. Osim balona, koji je kao nosačmjernih instrumenataza ispitivanje nižih zračnih slojeva dugačkimčeličnimužetomvezan za tlo, baloni se mogu dizati, spuštati i letjeti nošeni zračnim strujama (takozvanislobodni baloni). Balon punjen plinom lakšim od zraka (vodik ili helij) diže se odbacivanjem nekorisna tereta (balasta), a spušta se ispuštanjem plina krozventilna vrhu spremnika. Drukčiji je balon koji se diže tako što se spremnik puni toplim zrakom, a to se postiže izgaranjem ukapljenogpropanaugorionicimasmještenima ispod donjeg otvora spremnika. Balon se održava u zraku povremenim paljenjemplamena,a spušta sehlađenjemzraka zbog prestanka zagrijavanja.

Zračni brod

Zračni brodje upravljiva zračna letjelica lakša od zraka (aerostat) s vlastitim pogonom, kadšto se kaže idirižabl.Čini ga tijeloaerodinamičkogavretenastaoblika odtekstilneililimeneovojnice, koja se isprva ispunjavala vodikom, a danas se puni helijem ili vrućim zrakom. Tijelo može biti s krutompotkonstrukcijom,koja mu daje stalan oblik bez obzira na okolne uvjete, ili bez takve konstrukcije, kada se oblik zadržava nadtlakomplina unutar tijela. Zračni brod opremljen je imotoromspropelerom,sustavom za upravljanje s aerodinamički oblikovanim pokretnim plohama, te gondolom s prostorom za posadu i putnike. Zračni brodovi pojavili su se potkraj 19. stoljeća kao prve upravljive zračne letjelice. U njihovu je razvoju bio ključan rad hrvatskog inženjeraD. Schwarza,koji je 1896. konstruirao prvi zračni brod krute konstrukcije. Otkupivši Schwarzove nacrte, na temelju njegovih tehničkih rješenja svoje je letjelice gradioFerdinand von Zeppelin,koji se nepravedno smatra ocem zračnih brodova krute konstrukcije, a koji se gdjekad nazivajucepelinima.Nakon početnoga razdoblja primjene u vojništvu i zračnom prijevozu putnika, zaredale su katastrofe takvih brodova s ljudskim žrtvama (na primjerzračnoga broda Hindenburg,1937.), pa se za te namjene dulje vrijeme nisu upotrebljavali. Danas se rabe u reklamne i turističke svrhe, katkad i za snimanja ili istraživanja iz zraka, prijevoz tereta, a istražuju se i druge mogućnosti njihove primjene.