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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Ballon (Begriffsklärung) aufgeführt. |
Ein Ballon (griechisch βάλλον ballon, deutsch ‚das Geworfene‘; von βάλλω ballo ‚werfen‘) ist im heutigen Sprachgebrauch eine (zumindest im gefüllten Zustand) selbsttragende, gasdichte Hülle mit einer bauchigen, runden Form, die mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt ist oder werden kann.
Die Aussprache im Hochdeutschen ist [baˈlõ] bzw. [baˈlɔŋ] und variiert im südlichen deutschen Sprachraum: süddt., österr. und schweiz.: [baˈloːn].
Manche ballonförmige Gegenstände tragen den Begriff in ihrer Bezeichnung; verbreitet und bekannt sind:
Freiballone sind im Gegensatz zu Fesselballonen nicht mit dem Erdboden verbunden. Sie werden vom Wind durch die Luft getrieben.
Eine weitere Anwendung ist der Ballonsatellit; er wird wie jeder Satellit mit einer Rakete in den Erdorbit geschossen und ist mit winzigen Mengen Gas gefüllt, um sich im Weltall zu einem großen Volumen aufzublähen.
Als Füllgas wird im Allgemeinen Luft (Heißluftballon, Luftballon) oder ein Traggas wie Helium oder Wasserstoff (Gasballon), eventuell auch Wasserdampf (Heißdampfballon) verwendet. Der Ballon kann in gefülltem Zustand verschlossen sein, wodurch das eingeschlossene Gas auch unter Druck stehen kann. Die gängigen Bauformen bemannter Ballone haben eine Öffnung nach unten. Dadurch kann das leichte Traggas nicht entweichen, aber Druckänderungen oder Verformungen der Hülle durch Erwärmung des Gases oder beim Ändern der Flughöhe werden vermieden.
Bis in das 20. Jahrhundert wurden Ballone und Luftschiffe auch als Aerostaten bezeichnet. Im Sprachgebrauch werden bemannte Ballone nicht geflogen, sondern gefahren, siehe Ballonfahren#Fahren oder fliegen. Die Besatzungsmitglieder von Ballonen sind die Ballonfahrer und wurden zu Anfang auch „Luftschiffer“ genannt.
Oft wird für Ballonerstfahrer ein besonderes Ritual vollzogen. Die Teilnehmer stoßen auf die Fahrt an und schwören, nie mehr „Ballonfliegen“ zu sagen und außerdem jedem Ballonfahrer, den sie treffen, zu helfen. Anschließend wird eine Locke des Erstfahrers vom Piloten angesengt und sofort durch Champagner gelöscht. Als weitere Tradition gilt die Vergabe von Adelstiteln wie zum Beispiel: „Lieblich schwebendes Burgfräulein Christine über Neuschwanstein“. Diese Tradition ist auf die Zeit zurückzuführen, als es nur Adligen gestattet war, Ballon zu fahren. Heutzutage ist das Ritual auch unter dem englischen Namen „Propane and Champagne“ bekannt.
Der Ballon steigt auf, da das sich im inneren Teil befindliche Gas (sei es warme Luft oder ein gefangenes Gas) eine geringere Dichte als kalte Luft hat. Genauer gesagt: Die Masse des gesamten Ballons inklusive Füllgas ist im Schwebezustand gleich wie die Masse der verdrängten Luft (siehe Archimedisches Prinzip). Ist seine Masse geringer, so steigt er; ist sie größer, so sinkt er.
Manntragende Gasballone (wie auch Luftschiffe) werden im Ballonsport jedoch meist mit Wasserstoff gefüllt. Hauptgrund ist, dass Helium um ein Vielfaches teurer wäre und das Traggas am Zielort in der Regel einfach ausgelassen werden muss, da ein Ballon mit typisch > 6 m Durchmesser über Straßen nicht transportabel ist; das Rekomprimieren von Gas in Stahlflaschen ist ein sehr aufwendiger Vorgang. Weiters ist Helium mit Molekül- gleich Atommasse 4 doppelt so schwer (dicht) wie Wasserstoff mit H2-Molekülmasse 2, was durch die geringere Dichtedifferenz zu (feuchter) Luft zumindest 8 % weniger Auftrieb ergibt und zuletzt strömt Helium wegen seines kleineren Atoms viel leichter durch Membrane und Undichtheiten als das hantelförmige Wasserstoffmolekül.
Da Wasserstoff brennbar und sehr leicht entzündlich ist, und in Mischung mit Luft sogar detonieren kann, muss vor allem während des Füllvorgangs extrem vorsichtig vorgegangen werden. Dabei gilt nicht nur selbstverständlich ein absolutes Rauchverbot, sondern es muss auch weniger offensichtlichen Gefahrenmomenten wie der elektrostatischen Aufladung durch geeignete Sicherheitsvorkehrungen (durch leitfähige Ballonhüllen) Rechnung getragen werden. Reibungselektrizität kann zwischen Hülle und Boden, Mensch und Boden, durchströmtem Füllstutzen und Hülle entstehen. Dazu kommen stille Entladungen atmosphärischer Elektrizität.
Ein Fesselballon, der mittels Winde am Boden verankert ist, kann einen Tannenzapfensammler immer wieder bis in Baumwipfelhöhe heben, und kann mit einer Füllung mehrere Tage verwendet werden, wenn das Wetter über Nacht ein Verzurren in Bodennähe erlaubt und in der Nähe weitergearbeitet werden kann.
Das Füllen mit Wasserstoff, Schließen und Starten von Wetterballons aus Latex erfolgt heute teilweise automatisiert, der Mensch überwacht den Vorgang aus sicherer Entfernung.
Die Ultra-Long-Duration Balloons (ULDB) der NASA starten seit 1991 für polnahe Flüge überwiegend von der Antarktis mit bis zu 54 Tage Dauer in große Höhen (30–40 km) mit überwiegend drucklosen, transparenten Folienballons, Sie blähen sich entsprechend der Druckabnahme erst in der größten Höhe ganz auf und werden mit Helium für Traglasten bis zu 2000 kg, also zumindest 2000 m³ Helium gefüllt, entsprechend rund 220 Stahlflaschen mit 50 Liter und 200 bar Fülldruck.[5]
Als Ballongas für Kinderballone, die Auftrieb besitzen sollen, ist aus Sicherheitsgründen – In Österreich seit etwa 2000 durch das Chemikaliengesetz – nur das unbrennbare Edelgas Helium zugelassen.
Nach der geschichtlichen Überlieferung wurden Heißluftballone oder ein Vorläufer davon zum ersten Mal in China von Zhuge Liang (* 181; † 234) eingesetzt. Auf seinen Feldzügen erfand er neben anderen Dingen einen kleinen Heißluftballon, der von einer Kerze getrieben wurde und als Signal diente. Diese Erfindung wird bis heute in China Kong-Ming-Laterne genannt und als eine Art Feuerwerk genutzt. Sie diente zwar vermutlich nie zum Transport von Menschen oder Gütern, ist aber aufgrund ihres Funktionsprinzips der Vorläufer des modernen Heißluftballone und unterscheidet sich von ihm im Wesentlichen nur durch ihre geringere Größe und Verwendung eines Rahmens wie beim Luftschiff.
In Europa beginnt die Geschichte mit den Papierfabrikanten Joseph Michel Montgolfier und seinem Bruder Jacques Étienne Montgolfier. Sie versuchten zunächst, die von ihnen entwickelten Prototypen mit Wasserdampf zu betreiben; stiegen jedoch auf Heißluft um, als sich herausstellte, dass diese Methode effektiver war. Gemäß einer Anekdote sollen sie eines Tages eine Frau beobachtet haben, die unter der Wäscheleine ein Feuer angezündet hatte, damit die Wäsche schneller trocknet. Dabei soll ihnen aufgefallen sein, dass sich die großen Betttücher nach oben wölbten, obwohl kein Wind ging. Nach vielen Experimenten fanden sie heraus, dass das Feuer die Luft erwärmt hatte, die dann nach oben gestiegen war und somit die Betttücher aufgebläht hatte.
Am 7., 9. oder 14. Juni 1783 (die Quellenangaben unterscheiden sich hier) ließen sie in Annonay den ersten größeren Ballon vor Publikum steigen. Der Ballon war aus Leinwand und mit Papier abgedichtet. Der Flug soll Berichten nach rund 10 Minuten gedauert haben, wobei der Ballon auf eine Höhe von 1,5 km aufgestiegen sein soll. Da sie keine Naturwissenschaftler waren, gingen sie davon aus, dass es der Rauch sei, der den Ballon zum Steigen bringt. Daher bevorzugten sie stark qualmende Feuer mit Stroh und Schafswolle um die Luft zu erhitzen.
Als König Ludwig XVI. davon erfuhr, forderte er die Brüder auf, ihm diesen Ballon zu demonstrieren. Gleichzeitig erging von ihm der Befehl an die Akademie der Wissenschaften, selber Versuche mit der Luftkugel in Paris durchzuführen.
Ganz anders als die Gebrüder Montgolfier arbeitete Jacques Alexandre César Charles. Da er als Physiker an der Physik des Ballonaufsteigens interessiert war, ging er auf eine ganz andere Weise an das Projekt, welches ihm vom König übertragen worden war. Durch sein Wissen über Gase konnte er deren Eigenschaften nutzen und konstruierte so zusammen mit den Brüdern Anne-Jean Robert und Marie-Noël Robert einen dichten Seidenballon. Diesen füllte er mit Wasserstoffgas.
Der erste erfolgreiche Flug war am 27. August 1783. Der Ballon hatte einen Durchmesser von rund vier Metern und konnte bis zu neun Kilogramm mit sich führen. Der Flug dauerte 45 Minuten und führte vom Pariser Marsfeld bis ins benachbarte Dorf Gonesse. Die Bewohner des Dorfes hielten den Ballon jedoch für ein Ungetüm aus der Hölle und rückten ihm mit Mistgabeln und Sensen auf den Leib. Davon abgesehen konnte Charles den Flug als Erfolg verbuchen, denn er hatte auch bewiesen, dass es nicht der Rauch ist, der den Ballon zum Steigen bringt. Zudem wurde der Wasserstoffgasballon nach ihm Charlière benannt.
Den ersten bemannten Gasballonflug führten Charles und Marie-Noël Robert am 1. Dezember 1783 durch, wobei die Produktion des nötigen Wasserstoffgases aus Eisenspänen und Schwefelsäure fast drei Tage dauerte. Er blieb für zwei Stunden in der Luft und machte dann eine Zwischenlandung im 36 Kilometer entfernten Dorf Nesles-la-Vallée. Danach stieg Charles noch einmal selbst alleine auf. Damit war er der erste Mensch, der alleine in einem Ballon aufstieg. Trotz dieses Erfolges hatte er den Wettstreit mit den Brüdern Montgolfier verloren – um nur 10 Tage. Doch ganz geschlagen war Charles nicht, denn die Wasserstoffgasballone lösten sehr bald die Montgolfieren ab, da man mit ihnen mehrere Stunden in der Luft bleiben konnte. Den Heißluftballonen gingen hingegen schon nach kurzer Zeit die Brennstoffvorräte aus.
Der erste (unbemannte) Ballonflug in Deutschland fand am 28. Januar 1784 in Braunschweig mit dem Ballon Ad Astra statt.[6]
Es gab zu dieser Zeit auch schon Personen, die sich mit der Kombination der beiden Auftriebsmedien Traggas und Heißluft beschäftigten. So der französische Physiker und erste Ballonfahrer der Welt Jean-François Pilâtre de Rozier. Er entwickelte einen Ballon, der aus einer Kugel mit Wasserstoffgasfüllung bestand, an dessen unterer Seite ein mit Luft gefüllter beheizbarer Zylinder angefügt war. Diese Konstruktionsart mit separaten Bereichen für Heißluft und Gas wird – unabhängig von der Wahl des verwendeten Traggases – bis heute nach ihm benannt (Rozière).
Am 15. Juni 1785 startete er mit solch einem Gefährt von Boulogne-sur-Mer aus mit dem Ziel, den Ärmelkanal zu überqueren. Die Heißluft erwärmte den Wasserstoff aber bald so stark, dass die Gashülle zu zerplatzen drohte. Mittels eines außen auf der Hülle nach oben reichenden Hanfseils konnte Rozier zwar ein Ablassventil betätigen, jedoch entstand Reibungselektrizität auf der Hülle, deren elektrostatische Entladung dann das ausströmende Wasserstoffgas in 900 Metern Höhe entzündete. Während das Gas abbrannte, fiel das Luftfahrzeug noch vor der Küste aufs Festland. Rozier und sein Mitfahrer Pierre Romain verstarben kurz darauf, noch an der Absturzstelle. Damit waren sie die ersten Todesopfer der Luftfahrt. Zu diesem Zeitpunkt hatten auch alle anderen Hybridballone mit konstruktiven Unzulänglichkeiten zu kämpfen und brachten keine nennenswerten Erfolge hervor.
Die Rozièren, die seit den 1970er Jahren Verwendung finden, werden mit unbrennbaren Traggasen befüllt. Während gewöhnliche Heißluftballone einige Stunden und bemannte Gasballone einige Tage fahren können, eignen sich Rozièren insbesondere für mehrwöchige Reisen. Außer Richard Bransons Überquerungen von Atlantik und Pazifik mit riesigen Heißluftballonen, wurden diese Strecken und die beiden erfolgreichen Weltumrundungen nur mit heliumbefüllten Rozièren bewältigt.
Französische Offiziere nutzten vor der Schlacht von Fleurus als auch im Juni 1794 in der Schlacht bei Maubeuge[7] einen Ballon zur militärischen Luft-Fernaufklärung.
Die erste deutsche Ballonfahrt unternahm Friedrich Wilhelm Jungius 1805 über Berlin zu wissenschaftlichen Zwecken.
James Glaisher, Vorstand des meteorologischen Institutes von Greenwich und der Ballonpilot Henry Tracey Coxwell erreichten 1862 eine Höhe von 9.000 Meter im offenen Ballonkorb. Sie hatten ein wissenschaftliches Programm vorbereitet, um die Entstehung bestimmter Wettererscheinungen und die Grenze der Lebensfähigkeit des Menschen zu erforschen. Sie hatten weder Sauerstoff noch Druckanzüge an Bord. Beide Forscher fielen zeitweise in Ohnmacht und nur der Umstand, dass der Ballon von selbst zu sinken begann, rettete ihnen das Leben.
Am 4. Dezember 1894 erreicht der Berliner Meteorologe Arthur Berson bei einer Alleinfahrt im Ballon Phönix eine Höhe von 9.155 Metern. Diesen Rekord konnte er am 31. Juli 1901 noch einmal übertreffen. Gemeinsam mit Reinhard Süring stieg er im Ballon Preussen auf 10.800 Meter Höhe. Beide Ballonfahrer fielen trotz Sauerstoffatmung in Ohnmacht, aber die Messgeräte registrierten den Luftdruck und damit die Höhe weiter. Die Fahrt trug zur Entdeckung der Stratosphäre im Jahre 1902 bei.
Der mehrfache Gordon-Bennett-Cup-Teilnehmer Hugo Kaulen stellte im Dezember 1913 Weltrekorde auf (2.800 Kilometer in 87 Stunden, von Bitterfeld nach Perm/ Uralgebirge). Hans Rudolf Berliner, Alexander Haase und Nikolai legten vom 8. bis 10. Februar 1914 3.053 km zurück. Beide Rekorde hielten bis 1976.[8][9]
Die größte Höhe im offenen Korb in der Geschichte der Ballonfahrt erreichten nach eigenen Angaben – die offizielle Anerkennung blieb aus – der Ballonführer Alexander Dahl, der Meteorologe Dr. Galbas und Walter Popp am 31. August 1933 im Spezial-Höhenballon Bartsch von Sigsfeld[10] mit 11.300 Metern. Die letzte Höhenfahrt mit dem Ballon „Bartsch von Sigsfeld“ brachte dem Luftfahrtingenieur Martin Schrenk und dem Meteorologen Victor Masuch am 13. Mai 1934 den Tod.
Erstmals mit luftdicht verschlossener Kabine stieg der Physiker Auguste Piccard 1932 bis auf 16.201 Meter (Luftdruckmessung) und 16.940 Meter (geometrische Messung) Höhe.
Diverse Rekorde brachte das Projekt Manhigh der amerikanischen Air Force 1957/1958, so auch erster Mensch an der Grenze zum Weltraum (29.900 m) und höchster Fallschirmsprung (im Zusammenhang mit den ersten Schleudersitzen für Flugzeuge). Das Projekt wurde später durch die NASA weitergeführt und ab Apollo 7 kam das Prinzip der Fallschirme bei den Bremsfallschirmen zum Einsatz.
Im Oktober 1976 stellt Paul Edward Yost neue Rekorde bei seinem Solo-Atlantikflug auf (3.938 km in 107:37 h).[9] Den bemannten Höhen-Rekord hielten von 1961 bis 2012 Malcolm D. Ross und Victor E. Prather, die über dem Golf von Mexiko auf 34.668 Meter Höhe stiegen. Der Österreicher Felix Baumgartner brach diesen Rekord am 14. Oktober 2012, als er mit einem Heliumballon über New Mexico auf 39.045 Meter stieg. Übertroffen wurde er mit 41.422 Metern von Alan Eustace im Oktober 2014.[11]
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