Sıcak Hava Balonunun Çalışma Prensibi

Sıcak hava balonu, temel fizik prensiplerine dayanan basit ama etkileyici bir uçuş aracıdır. Çalışma mantığı Archimedes prensibi ve havanın yoğunluk farkına dayanır: Sıcak hava, soğuk havadan daha az yoğun (daha hafif) olduğu için yükselir.

Balonun Yapısı ve BileşenleriBir sıcak hava balonu şu ana kısımlardan oluşur:

• Zarf (Envelope): Büyük, genellikle naylon veya polyesterden yapılmış torba şeklinde kısım. İçine sıcak hava doldurulur.
• Brülör (Burner): Propan gazı ile çalışan alev üreten cihaz. Balonun alt açıklığından zarfın içini ısıtır.
• Sepet (Basket): Yolcuların ve pilotun bulunduğu hasır veya benzeri malzemeden sepet.
• Paraşüt valfi: Zarfın tepesinde, hızlı iniş için sıcak havayı dışarı salan kapak.

Nasıl Çalışır?

1. Yükselme: Pilot brülörü ateşleyerek zarfın içindeki havayı ısıtır (genellikle 100°C'ye kadar). Isınan hava genleşir, yoğunluğu azalır ve dışarıdaki soğuk havadan hafif hale gelir. Bu, balona kaldırma kuvveti sağlar ve balon yükselir.
2. Yükseklik kontrolü: Daha fazla ısıtarak yükselir, ısıtmayı azaltarak havanın soğumasına izin vererek sabit kalır veya yavaşça iner.
3. İniş: Hızlı iniş için tepedeki valfi açarak sıcak havayı dışarı salar.
4. Yönlendirme: Balonun motoru veya dümeni yoktur. Pilot, farklı yüksekliklerdeki rüzgar akımlarını kullanarak yön değiştirir (yükselip alçalarak uygun rüzgar katmanını yakalar).

Bu prensip, 1783'te Montgolfier kardeşler tarafından ilk kez uygulanmıştır ve günümüzde turistik uçuşlarda yaygın kullanılır.Kapadokya'da Sıcak Hava BalonlarıKapadokya (özellikle Göreme, Ürgüp civarı), dünyanın en ünlü sıcak hava balonu destinasyonlarından biridir. Neden mi?

• Eşsiz manzara: Peri bacaları, volkanik vadiler, fairy chimneys (peri bacaları) ve tarihi kaya oluşumları üzerinde uçmak, kuşbakışı büyüleyici bir görüntü yaratır. Gün doğumu sırasında yüzlerce balon havada süzülürken oluşan renk cümbüşü, dünyaca ünlü fotoğraflara konu olur.
• İdeal koşullar: Bölgenin coğrafyası ve genellikle sakin rüzgarları, güvenli ve uzun uçuşlara izin verir. Uçuşlar çoğunlukla sabah erken saatlerde (gün doğumuyla) yapılır, çünkü hava daha serin ve stabil olur – bu da balonların daha iyi performans göstermesini sağlar.
• Turizm ikonu: Her yıl milyonlarca turist, bu deneyimi yaşamak için gelir. UNESCO Dünya Mirası listesindeki bölge, balon turlarıyla daha da popüler hale gelmiştir. Bir uçuşta vadiler arasında süzülmek, unutulmaz bir deneyimdir.

Sıcak hava hacmindeki potansiyel kaldırma kuvvetini hesaplayınması aşağıdaki gibidir.

Sıcak Hava Kaldırma Kuvveti

Sıcak hava balonundan kaldırma kuvveti, balon havası ile çevresindeki hava arasındaki balon farkına ve balon hacmine bağlıdır. Kaldırma kuvveti aşağıdaki formülden hesaplanabilir

Fl = V (ρc – ρh) ag                         (1)

where

Fl = kaldırma kuvveti (N, lbf)

V = balon hacmi (m3, ft3)

ρc = çevre havanın yoğunluğu (Soğuk) (kg/m3, slugs/ft3)

ρh = sıcak balon havası yoğunluğu (kg/m3, slugs/ft3)

ag = yerçekimi ivmesi (9.81 m/s2, 32.174 ft/s2)

Örnek – Sıcak Hava Balonu tarafından oluşturulan Kaldırma Kuvveti

10 m3 (353 ft3) hacimli bir sıcak hava balonu 100 oC’ye (212 oF) ısıtılır. Çevreleyen havanın sıcaklığı 20 oC’dir (68 oF). 100 oC sıcaklıktaki hava yoğunluğu, 0.946 kg / m3‘tür (0.00184 slugs/ ft3) ve 20 oC sıcaklıktaki hava yoğunluğu, 1.205 kg / m3‘tür (0.00234 slugs/ ft3).

Kaldırma kuvveti aşağıdaki gibi hesaplanabilir

Fl = (10 m3) [(1.205 kg/m3) – (0.946 kg/m3)] (9.81 m/s2)

  = 25.4 N

Ağırlık – veya yerçekimi kuvveti – aşağıdaki gibi hesaplanabilir

Fg = m ag                       (2)

Fg = ağırlık – yerçekimi kuvveti (N, lbf)

m = kütle (kg, slugs)

Bir uçan hava balonunun kaldırma kuvveti ağırlığa eşit olduğundan (Fl = Fg) – kaldırılmış kütle (1) ve (2) den

m = Fl / ag

   = (25.4 N) / (9.81 m/s2)

   = 2.6 kg

Kaldırma kuvvetinin hesaplanması ingiliz birimlerinde hesaplanması.

Fl = (353 ft3) [(0.00234 slugs/ft3) – (0.00184 slugs/ft3)] (32.174 ft/s2)

   = 5.7 lbf

Gazların yoğunluk değerleri

Sıcak hava balonu kaldırma kuvveti hesaplayıcı

Bu hesap, çevreleyen havadan daha düşük yoğunluğa sahip bir birimin kaldırma kuvvetini hesaplamak için kullanılabilir.

Veri girişi

V - balon hacmi*

(m3, ft3)

ρh - balon hacim yoğunluğu*

(kg/m3, slugs/ft3)

ρc - çevreleyen hava yoğunluğu*

(kg/m3, slugs/ft3)

ag - yer çekimi kuvveti*

(9.81 m/s2, 32.174 ft/s2)

Sonuç

Fl - Kaldırma kuvveti

(N, lbf)

Computer - Internet Technology Design World --------------- Bilim ve Toplum - Bilim ve Teknik -- --------sosyal medya, ------facebook, Instagram, internet, Pinterest, sosyal medya, Twitter, vine------ internet,oyun,bilgisayar,bilişim,Programlama, Network,Msn,Yahoo,messenger,Gmail,Hotmail,Cep, İPhone,Android