熱気球
背景
熱気球は、浮遊しているペイロードを大気中に持ち上げることができる揚力ガスで満たされた薄い材料の非多孔質エンベロープです。気球は空気の移動により上昇し、上向きの浮力の合計は移動した空気の重量に等しいという原則を適用します。
歴史の中で、バルーン封筒は紙、ゴム、布、そしてさまざまなプラスチックで作られてきました。気球の形状も時間とともに変化しますが、今日最も一般的なものは球体、扁球、および空力構成です。揚力ガスもさまざまです。今日、最も一般的に使用されるガスは、ヘリウム、水素、および加熱された空気です。
歴史
18世紀後半、ジョセフとジャックモンゴルフィエは、フランスで熱気球の先駆者となりました。 1782年に、彼らは軽量バッグ内の加熱された空気がそれを上昇させることを発見しました。 1783年、彼らはフランスのアノネーで発見を公に示しました。数ヶ月後、彼らはヴェルサイユで実験を繰り返し、今回は羊、雄鶏、鴨を乗客として送りました。
最初の有人気球飛行は1783年11月21日にフランスのパリで行われました。モンゴルフィエ兄弟によって調整され、ピラトルデロジエとフランソワダルラン侯爵が紙とリネンで作られた気球で空中に発射されました。揚力ガスには煙と熱風を使用しました。
初期の気球は戦争やスポーツで使用されていました。 19世紀に、気球は敵の戦線の背後をスパイするために戦争で使用するために研ぎ澄まされました。平時の使用には、最も初期の航空写真の撮影が含まれます。これらの気球は便利でしたが、操縦できませんでした。深刻な科学的気球実験は、20世紀後半に始まったばかりです。
1934年から1961年の間に、乗組員の気球飛行は成層圏[地球の表面から6-15マイル（9.7-24.14 km）の大気]で研究を行いました。加圧カプセルにより、乗組員は30 km（100,000フィート）の高さまで移動できました。 1961年、宇宙飛行の出現により、これらの実験の多くは時代遅れになりました。
1960年代初頭以来、熱気球は、人々をスポーツとして上空に運ぶための無料の気球として使用されてきました（つまり、大気中に放出されます）。 1970年代には消費者向け熱気球の売り上げが急増し、1973年には米国で最初の世界選手権が開催されました。今日、世界中でさまざまなバルーニングイベントがありますが、最も深刻なバルーニングの主な目的は、記録を作成および破ることです。
現在使用されている他のタイプの気球には、気象用気球、ゼロ圧力気球、超高圧気球（一定レベルの気球）、軍用テザー気球、および動力付き気球が含まれます。
現代の熱気球
今日の熱気球には、封筒（またはガスバッグ）とバスケットの2つの主要部分があります。ガスバッグは通常球形で、非伸長性の材料で構成されています。バルーンを持ち上げる加熱された空気は、バスケットの上に取り付けられた炭化水素ガスバーナーから供給されます。
バスケット（ゴンドラとも呼ばれます）は乗客を運びます。揚力は、ガスの燃焼速度を調整することによって制御されます。気球上部のバルブにはロープが取り付けられており、乗客は降下を制御できます。リップコードとリップパネルにより、着陸時にガスを迅速に放出し、衝撃による荷物の引きずりを防ぎます。
気球は大気圏までしか上がれません。実用的なバルーニングの現在の制限は34マイル（55 km）です。
熱気球の最も興味深い側面の1つは、熱気球の膨張です。通常の状態では、4人の気球を膨らませて、4〜5人の乗組員で発射することができます。このような大きな物体を膨らませるには、大きなスペースが必要です。バスケットは横向きに配置されています。封筒はバスケットに接続され、地面に広げられます。数人の乗組員が気球の口を開いたままにし、ファンが気球を冷気で部分的に膨らませている間。
気球のパイロットはこの時点でエンベロープに入り、運用ライン、索具、プーリー、ベルクロ™タブ、フライングワイヤー、パラシュート、およびエンベロープのファブリックの飛行前チェックを行います。
バーナーをオンにすると、1つの燃料タンクが使用されます。閉じ込められた空気のラッシュがエンベロープに押し寄せます。ラッシュのため、口は後ろで閉じる傾向があります。 20,000 cu ft（6,096 cu m）のバルーンを満たすのに約60秒かかります。封筒がいっぱいになると、バスケットの上に上がります。
気球の冠を扱う乗組員は、気球を風下にしっかりと保持し、気球が左右に転がるのを防ぎます。リフトが増加すると、乗組員はクラウンラインをバスケットまで歩きます。
インフレーションが完了した後、パイロットと乗客は最終チェックを行うために搭乗します。気球が「軽く」なる（離陸の準備ができる）まで、気球は加熱を続けます。
原材料
封筒
封筒は、負荷テープまたはコードと負荷のバランスを取ります。アメリカ人は負荷を分担するために重い生地を好みます。彼らのヨーロッパのカウンターパートは、より軽い生地を好み、より多くのロードテープ構造とバランスを取ります。
生地はナイロンとダクロン（ポリエステル）の2種類の糸で織られています。両方に長所と短所があります。ナイロンはより軽くて強いですが、ダクロンはより高い温度に耐えることができます。織物は実際には空気が通過できるメッシュ構造です。ほとんどのファブリックの引張強度は、1インチ幅のストリップあたり40〜100ポンド（18.16〜45.4 kg）です。
空気を封じ込めるために、織布はシーラントでコーティングされています。最も一般的なのは、ポリウレタンに加えて、ネオプレン（合成ゴム）やシリコーンなどの添加剤、および太陽によるコーティングの破壊を防ぐための紫外線抑制剤です。コートの数は、気密性と材料の脆弱性のバランスによって決まります。
エンベロープの他の2つの重要な部分は、パラシュートとリップパネルです。どちらも、特に降下時に気球を制御するのに役立ちます。パラシュートはフェイルセーフであるため、支配的なコントロールになっています。封筒に似た生地でできています。リップパネルはベルクロ™で密閉されており、ベントと呼ばれる2番目の開口部があり、これもエンベロープと同様のファブリックで作られています。
ネットがバスケットを支え、バスケットの重量をバルーン全体に均等に分散させます。
バスケット
バスケットの本体は通常、籐と柳を織り合わせて作られています。床は合板で作ることができます。バスケットの端は通常、革、スエード、または生皮で綴じられています。ステンレス鋼線および/または直立した堅いサポートはバスケットをバーナーフレームに取り付けます。一部のメーカーは、それ自体がエンベロープから吊り下げられているロードリングからバスケットを吊り下げています。このロードリングは、バーナーのフレームとしても機能します。
バーナー
バーナーは、2つ以上の燃料タンクを動力源とする単一ユニットのプロパンバーナーです。燃料タンクは、恒久的なホースカップリングでバーナーに接続されています。すべてのバーナーは、一定燃焼のパイロット炎です。
バーナーにはいくつかのコンポーネントがあります。液体バルブは 
バーナーが使用する燃料の量。圧力計は、バーナーコイルに入るときのガス圧の量を示し、利用可能な電力量を示します。パイロットライトは、タンクの上部から蒸気を燃焼させます。気化したプロパンは、脂肪ベースと長い先端を持つ炎を生成するジェットを介して出現します。ステンレス鋼の気化コイルはプロパンを通過させて熱を発生させます。
デザイン
封筒
封筒は、軽く湾曲したゴア（封筒を作るために縫い合わされた断面パネル）を作成することにより、生地のストレスを軽減するように設計されています。湾曲したゴアは、端よりも中央の方が長くなっています。ゴアには、垂直、水平、斜めの3つの主要なタイプがあります。斜めのパネルは、布の無駄が最も少ないため、最も経済的です。多くのゴアはコンピューターで設計されています。
2つの一般的なバルーンの形状があります：ティアドロップとラウンド。ティアドロップはより少ないエネルギーでより速く登ることができますが、丸い形のバルーンはより少ない布を使用するため、加熱する表面積が少なくなります。封筒は400飛行時間続くと期待できます。
バスケット
バスケットは1700年代から本質的に同じままです。それらは枝編み細工品でできていて、正方形です。彼らは衝撃で曲がります。 1970年代初頭、ある会社がアルミニウムとグラスファイバーで作られたゴンドラを製造しましたが、ハードランディングで粉々になる傾向がありました。もう1つの大きな変更は、インストルメントパネルの配置に関するいくつかの革新を可能にする三角形のバスケットです。バスケットは約800飛行時間持続します。
製造
プロセス
封筒
- 1封筒の作成には、基本的にゴアを縫い合わせることが含まれます。手縫いでも工業用ミシンでも、3針あります。ダブルラップシームは、折りたたまれた生地のシームに沿って2列の平行ステッチが施されています。強度と軽さでメーカーに好まれているこの縫い目は、1インチあたり約8針（1cmあたり3針）の縫い目です。いくつかの製造業者は、フラットシーム（まっすぐな平行ステッチが2枚の生地を一緒に保持する）とジグザグ（2ラップの生地を使用したジグザグ平行ステッチ）を使用しています。ロードテープとコードも縫い付けられています。
- 2封筒をステッチした後、コーティングします。コーティングは、機械的かつ圧力下で適用されます。
- 3最後に、封筒を宣伝目的で使用する場合は、アップリケにスローガンまたは名前を付けます。アクリル絵の具で塗ったり、既製の粘着文字やバナーを貼ったりできます。アートワークが大きい場合は、マチに直接カットすることで、適切な封筒に縫い付けることができます。これは、複雑で要求の厳しいプロセスになる可能性があります。
バスケット
- 4つのバスケットはベースファーストで製造されます。ランナーのある合板ベースの上に、直径1インチ（2.5 cm）までの杖のフレームが作られています。コーナーでは、フレームがステンレス鋼線とロードフレームを囲んでいます。フレームの周りには、籐や柳が織り込まれています。バスケット本体にはシリンダーストラップ用の穴が残っています。完成したバスケットは、その形状を維持し、杖を一緒にセットするのを助けるためにニスでコーティングされています。最後に、エッジは生皮、革、またはスエードで縫い付けられて保護されています。バーナーユニット用のプロパンタンクと同様に、計器/ダッシュボードが組み込まれています。
バーナー
- 5多くのバルーンメーカーは、これらのコンポーネントを外部委託し、他の部品を組み立てた後、バスケットと封筒の間に組み立てます。
未来
熱気球をより長く、より長く、より制御下に置くことを可能にする革新は、今後も起こり続けるでしょう。革新の多くは、バーナーとデフレシステムの改善に重点を置いています。
製造プロセス