Heißluftballon

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Der Heißluftballon wurde von den Brüdern Joseph Michel und Jacques Etienne Montgolfier erfunden. Aus der Beobachtung, dass Rauch nach oben steigt, schlossen sie, dass Rauch, in einem leichten Behälter verpackt, den ganzen Behälter nach oben ziehen müsste. Sie gingen irrtümlich davon aus, ein neues, leichtes Gas entdeckt zu haben. Die erste Fahrt war am 4. oder 5. Juni 1783, Menschen waren nicht an Bord. Die zweite Fahrt fand am 19. September in Versailles statt. Weil man der Sache aber noch nicht richtig traute, und auch noch nichts über das Luftmeer wusste, zog man es vor, statt Menschen drei Tiere, nämlich einen Hahn, eine Ente und einen Hammel zu befördern.

Heißluftballon

Die ersten Ballonfahrer in der Menschheitsgeschichte waren Pilâtre de Rozier und der Gardeoffizier d'Arlandes, die am 21. November 1783 aus dem Garten des Schlosses La Muette bei Paris mit einem Heißluftballon aufstiegen.

Die erste bemannte Ballonfahrt außerhalb Frankreichs wurde von Don Paolo Andreani und den Brüdern Agostino und Carlo Gerli am 25. Februar 1784 in der Nähe von Mailand unternommen.

Am 16. September 1979 gelang den beiden thüringischen Familien Strelzyk und Wetzel mit einem selbstgebauten Heißluftballon eine spektakuläre „Republikflucht“ aus der DDR nach Bayern.

Heißluftballons wurden nach ihren Erfindern auch Montgolfièren genannt.

[Bearbeiten] Physik

Heiße Luft wird in den Ballon geblasen

Bei konstantem Druck sinkt die Dichte von Körpern mit steigender Temperatur (Ausnahme: Anomalie des Wassers unterhalb 4° C). Durch den Dichteunterschied der kälteren äußeren Luft und der inneren wärmeren Luft des Heißluftballons entsteht so eine Auftriebskraft. Dieser wirkt jedoch die Schwerkraft (das Gewicht) des Heißluftballons entgegen. Das Gewicht des Heißluftballons setzt sich - vereinfacht dargestellt - aus dem Gewicht der ihm angehängten Nutzlast (Korb mit Brenner, Gasbehältern und Insassen) sowie aus dem Gewicht der Ballonhülle zusammen. Das Gewicht der Ballonhülle steigt quadratisch mit dem Durchmesser. Eine größere Hülle trägt mehr Nutzlast. Gängige Größen sind 3000 - 5000 Kubikmeter. Die Auftriebskraft steigt - bei konstantem Dichteunterschied zwischen innerer und äußerer Luft - kubisch mit dem Ballondurchmesser. Bei kleinen Ballondurchmessern steigt das quadratisch wachsende Gewicht der Hülle schneller an, als der kubisch wachsende Auftrieb. Erst bei größeren Durchmessern überwiegt das Anwachsen der Auftriebskraft. Ein Heißluftballon benötigt so einen Mindestdurchmesser, um abheben zu können. Die Temperatur beträgt während einer Ballonfahrt ca. 90°C.

Verfeinerte Betrachtungen beziehen die Umstände mit ein, dass mit steigendem Ballondurchmesser sowohl mehrere Brenner als auch konstruktionsbedingt andere Materialien für die Hülle benötigt werden.

[Bearbeiten] Thermografie

Thermografien beim Aufrüsten eines Ballons

[Bearbeiten] Anwendungen

Der Heißluftballon wird überwiegend für den Ballonsport verwendet. Da durch die mitgeführte Flamme stets eine Brandgefahr bei unkontrollierter Landung besteht, ist er für unbemannte Anwendungen wie für Radiosonden eher weniger geeignet, zumal auch die maximale Fahrtdauer wesentlich geringer ist als bei gasgefüllten Ballons, da während der Fahrt ein Brennstoff verbraucht wird. Da der Auftrieb von Heißluft geringer ist als von Wasserstoff oder Helium, ist die maximale Aufstiegshöhe von Heißluftballons auch geringer, als die von gasgefüllten Ballons (18 Kilometer, anstelle 50 Kilometer). Nichtsdestoweniger gibt es auch unbemannte Anwendungen des Heißluftballons, zum Beispiel in Form von Flugmodellen und als Partyballon.

[Bearbeiten] Steuerung

Landung eines Ballons

Es ist nicht möglich, einen Ballon direkt zu steuern. Um auf die Fahrtrichtung und -geschwindigkeit Einfluss zu nehmen, werden die sich in unterschiedlichen Höhen voneinander unterscheidenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten ausgenutzt. Durch gezieltes Steigen oder Fallen können Winde so ausgenutzt werden, um sich einem gewünschten Ziel zu nähern.

Durch Betätigung des Brenners wird die Luft in der Hülle erwärmt, wodurch der Ballon steigt. Durch langsames Abkühlen der Luft beginnt der Ballon wieder zu sinken. Ein rasches Sinken des Ballons kann durch das Öffnen des sogenannten "Parachutes" erfolgen. Der Parachute ist aus demselben Material wie die Hülle und befindet sich an der Spitze des Ballons. Während des Aufrüstens wird der Parachute durch Klettverschlüsse mit der umgebenden Hülle verbunden und geschlossen. Während der Fahrt bleibt der Parachute durch den Druck der aufsteigenen warmen Luft geschlossen. Durch Ziehen an einem Seil kann der Pilot den Parachute öffnen (der Parachute wird nach unten gezogen). Dadurch kann warme Luft schnell aus der Hülle entweichen. Durch Loslassen der Leine wird der Parachute wieder durch die warme Luft geschlossen.

[Bearbeiten] Ballonsport

Ballonfahren ist nicht nur eine Freizeitaktivität, sondern es gibt auch Wettbewerbe bis hin zur Weltmeisterschaft. Bei den Wettbewerben werden mehrere Ballonfahrten durchgeführt, bei denen je Fahrt meist mehrere Aufgaben bestmöglich gelöst werden müssen. Bei den meisten Aufgabentypen kommt es darauf an, mit einem kleinen Markierungsbeutel (Beanbag, Marker) ein bestimmtes Ziel zu treffen. Das Ziel ist entweder bereits vor der Fahrt bekannt ("Vorgegebenes Ziel") oder wird vom Piloten vor der Fahrt ("Selbstgewähltes Ziel") oder währenddessen bestimmt und auf den Marker einer vorherigen Aufgabe geschrieben ("Fly on"). Weitere Aufgabentypen sind z.B. die Weitfahrt innerhalb eines begrenzten Wertungsgebietes ("Maximum Distance") oder aber auch die "Minimum Distance mit Zeitvorgabe", bei der der Pilot gewinnt, der nach einer vorgegebenen Mindestfahrtzeit die kürzeste Strecke zurückgelegt hat. Bei der "Fuchsjagd" startet ein Ballon mit einem gewissen Zeitvorsprung und legt am Landeort ein Zielkreuz für die nachfolgenden Ballone aus.

Die Wettbewerbsleitung wird dabei von Observern unterstützt. Jedem Piloten und seinem Team wird pro Fahrt ein Observer zugeteilt. Diese fungieren als Schiedsrichter und messen die Marker ein und beobachten, ob während Fahrt alles regelkonform abgelaufen ist.