Moderne varmluftsballoner

Teknisk udvikling

Brugen af varmluftsballoner stoppede stort set fra år 1800. 

Gasballonen var herefter den type ballon som blev anvendt både videnskabeligt og som underholdning helt frem til slutningen af 1960erne. 

Varmluftballoner var kort sagt for besværlige at operere, og havde alt for kort flyvetid.

Set i et historisk perspektiv var antallet af opstigninger med varmluftsballoner frem til slutningen af 1960erne at måle i promille i forhold til opstigninger med gasballon.

Der var dog enkelte forsøg på at genoptage flyvning med varmluftsballon. Mest kendt er franskmanden Ugéne Godard som i årene 1864-66 fløj med passagerer i kæmpeballonen L’Aigle på 14.000 m³. 

Nazityskland forsøgte i 1930erne at introducere volksballonen – en varmluftsballon som anvendte petroleum, fyringsolie og propangas som brændstof. Man kan formode at man så et stort potentiale hos ballonerne i forbindelse med propaganda.

Nogen større succes kan disse forsøg dog ikke have været og de er da også gået helt i glemmebogen. 

Den moderne varmluftsballon

Den officielle fødselsdag for den moderne varmluftsballon er den 22. oktober 1960 og opfinderen var amerikaneren Edward Yost.

Yost havde i årene forinden eksperimenteret med stratosfære- og varmluftsballoner for det amerikanske forsvars regning. I gennem disse eksperimenter havde han skaffet sig et godt kendskab til hylstermaterialer, brændersystemer og brændstof.

Yost introducerede to nye ting som den dag i dag er forudsætningen for at dyrke sporten.

1. Hylsteret syet af letvægtsmateriale (nylon)
2. LPG gas (også kendt som propan gas eller autogas) som brændstof antændt efter fordampning via fordampningsspiral.

Hylstret

Yost’s hylster var syet af nylon. Det betød at vægten blev mange gange lavere end ved tidligere anvendte materialer. Det nye materiale havde endvidere den fordel at det langt bedre kunne tåle at blive pakket ind og ud (mekanisk slid) i forhold til de gamle materialer. 

I forbindelse med introduktionen af nylonmaterialet blev der gjort en forbedring af dette ved at man for at forøge tætheden behandlede stoffet med polyurethan. Materialet kunne ikke brænde, men ved høje temperaturer smeltede det.

Yost’s ballonhylster var forsynet med en velcro rivebane landingsventil i toppen af ballonen som var direkte inspireret af gasballonernes rivebane. Den fungerede ved at velcro- eller snørrelåse åbnedes, og kunne naturligvis ikke lukke igen under flyvning. Desuden var der på siden af hylsteret monteret en lille manøvre ventil, som kunne åbnes – og lukkes efter behov.

Brændersystemet

Det nye ved Yost’s brændersystem var brugen af LPG gas fordampet via en rørspiral. Der var flere fordele ved at bruge LPG: Gassen var let at transportere, havde høj brændværdi, var billig og sikker ved korrekt håndtering samt at man ikke behøvede at sætte tryk på brandstoffet for at opnå høj brænder effekt.

Alligevel havde Yost’s første brændere kun en effekt som var en brøkdel i forhold til nutidens brændere. Som er kuriositet skal nævnes at Yost ved sine tidlige forsøg ikke brugte en kurv. Han brugte en træplade som sæde hvorpå han havde to gasflasker stående på – en på hver side. Kurve og gondoler kom først ind i billedet da han senere startede en produktion af sportsballoner.

Fabrikationen af sportsballoner starter

Med Yost’s idéer som baggrund påbegyndtes i slutningen af 1960’erne en egentlig fabrikation af varmluftsballoner. Her etableres mærker som RAVEN og PICCARD, begge amerikanske. Man forbedrer brænderne så de får større effekt og bliver mere driftsikre. Brænderspiraler til at forvarme gassen udvikles yderligere. Hylsterventiler forbedres og gøres mere sikre, dog fortsætter man med rivebaneventiler som landingsventiler.

I forbindelse med en egentlig fabrikation af balloner opstod der nu krav fra luftfartsmyndigheder om, at denne nye model af luftfartøj skal opfylde krav for at opnå luftdygtighed. Man indførte samme sikkerheds marginaler m.h.t. brudstyrker og holdbarhed for materiellet som gælder for flyvemaskiner.

Udviklingen i 1970’erne

I begyndelsen af årtiet kører man videre med tressernes idéer og sporten vokser kraftigt. I forbindelse med at flere og flere dyrker sporten begynder ulykkerne også at komme. Langt de fleste ulykker sker p.g.a. menneskelige fejl, men der sker også ulykker som kunne have været undgået ved brug af bedre materiel. 

Det starter derfor en ny runde af forbedringer:

Gyroophæng til brænderen introduceres så denne kan drejes i mange retninger. De tidlige brændere var fastmonteret på brænderammen/pladen, hvilket bevirkede at for at rette brænderen i en bestemt retning måtte hele brænderrammen/pladen drejes. Dette vanskeliggjorde fyldningen af ballonen, ikke mindst i blæsevejr. Mange balloner blev brandskadet ved åbningen p.g.a. den ufleksible brænder.

Dobbeltbrænder med to af hinanden uafhængige brændersystemer lanceres. Tidlige systemer var rene enkeltbrændere skruet sammen med værktøj. Hvis der opstod en fejl på en komponent slukkede brænderen, hvilket i stor højde kunne være fatalt. Med dobbeltbrænder, eller dublerede enkeltbrændersystemer blev sikkerheden markant forbedret. Endvidere indførtes Rego´s håndskruekoblinger så gassystemet kunne samles og adskilles uden brug af værktøj.

Nomex, et ikke brandbart materiale bruges nu i den nederste del af ballonen, for at undgå smelteskader på nylonhylstret samt som beskyttelse af vitale samlinger. Det er samme materiale som man laver dragter til Formel 1 førere af.

I midten af årtiet bliver parachuteventilen et godt alternativ til den traditionelle rivebaneventil. Parachuten har indlysende fordele ved det at den kan åbnes og lukkes efter behov. Mange går over til dette nye ventilsystem, og ved slutningen af årtiet sælges stort set ingen balloner med rivebane. Da rivebaneventilerne forsvinder, forsvinder også brugen af landingsreb, hvilket var et levn fra gasballonens tid.

I samme periode vinder (noget så usportsligt som brug af) koldluftblæsere terræn i sporten. I årene inden var første del af en ballonfyldning en varm fornøjelse for hjælpemandskabet. Man flappede så meget koldluft ind i hylstret som nu mandskabets overarme orkede, og derefter var det opgaven,med diverse koste at holde flammerne borte fra det sarte nylonhylster. Med indførelsen af koldluftblæseren og det fleksible brænderophæng blev der mindre at gøre for pigerne i systuen, mandskabet kunne ånde lettet op, og ikke mindst den person (krematorie-Børge) som var kommanderet til at stå med kosten inde i det varme hylster under det meste af fyldningen.

Kurve laves nu som standard med fastbund og med stålrør indflettet i kurvens top og bund som standard. Forbedringerne betyder at kurve er langt mere holdbare. 

I slutningen af årtiet sælges kun kurve med beslag for montering af ”overhead frame” hvilket betyder at brænderen står monteret hvilende på fire stænger placeret i hvert af kurvens hjørner. Stængerne er lavet af enten jernrør, træ eller nylon. Fordelen ved brug af overhead er at man ikke risikerer at lave en doghouse landing, hvilket er en landing hvor de ombordværende ved landingen bliver lukket inde i kurven og med jorden under sig. En anden væsentlig fordel er at man ved en hård landing ikke får brænderen i hovedet. Efter indførelse af ”overheaden” blev brugen af hjælme ombord mindre og mindre.

Højdemåler og variometer er mekaniske, og som noget helt nyt kan man nu få temperatur målere som via en ledning kan vise temperaturen i toppen af ballonen. Fabrikanterne laver fine bokse hvor alle instrumenter er samlet. Instrumenterne kommer fra flyvemaskiner. Størrelse og vægt er som en tidlig transistorradio.

Hylsterformen er nu også optimeret og den varierer kun en anelse fra fabrikat til fabrikat. Antallet af gjorde (loadtapes) går fra 8 – 32.

For at gøre ballonfyldninger lettere i blæsevejr opfindes ”scoopet” som fungerer som en tragt for luften. Mindre brandskader på hylstret er samtidig resultatet.

Såkaldte rotationsventiler udvikles. Ventilerne er monteret ved ballonens ækvator, og kan åbnes for at dreje ballonen omkring sin egen akse i en ønsket retning. Betydningen af rotationsventiler bliver stor i halvfemserne i forbindelse med udviklingen af de store kommercielle passagerballoner. Herved kan piloten stå forrest og der landes altid med samme langside ned.

Udviklingen i 1980’erne

Nylonmaterialet forbedres og nye typer stof lanceres under navne som ”hyperlast” og “HTN 90”. De nye materialer bruges fortrinsvis i ballonens tre øverste paneler samt i parachuteventilen. Stoffets store styrke er en god forbedring af sikkerheden og forlænger ballonens levetid, da de bedre tåler høje temperaturer.

Man kan som ekstraudstyr til ballonhylstret få syet et transparent materiale i parachuteventilen, som en slags vindue, man kan nu se fuglene som flyver over en. Måske vigtigere er at man kan se andre balloner som ligger over en, en fin detalje når mange balloner flyver sammen ved stævner.

I begyndelsen af årtiet forbedres brænderne, både når det gælder effekt og driftsikkerhed. Man indførte såkaldte ”kobrændere”, som er en indbygget ekstrabrænder der anvendes ved flyvning over støjfølsomme områder, da den er støjsvag. Kobrænderen er i sin konstruktion den mest simple brændertype af alle, ved det, at flydende gas blot ledes uden om hovedbrænderens forvarmespiraler.

Alternativet til de traditionelle REGO skruekoblinger i mellem brænder og gasflaske vinder mange tilhængere i form af TEMA’s lynkoblinger, som gør det lettere og hurtigere at skifte gasflasker under flyvning.

De første ”Cloudhoppers”, hvilket er balloner uden kurv, men med piloten siddende på et sæde med sele på og med en gasflaske på ryggen introduceres. En lille brænder over hovedet sørger for opvarmningen. Egentlig ny teknik var der ikke tale om, men underholdene var det.

Fabrikanterne tilbyder nu også mere sikre produkter til fortøjning af ballonen ved start, i form af såkladte ”quickreleaser”. Ved brug af quickrelease har piloten sikkerhed for at ballonen er fortøjet lige indtil han ønsker at frigøre denne, uanset belastningen af reb på starttidspunktet.

Et andet nyt produkt er ”pilotresraint”, der er et sikkerhedsbælte til piloten, som ved brug af dette er forsvarligt fæstet til kurven. Fordelen ved brug af bæltet er, at piloten ikke kan falde ud af kurven ved en hård landing.

Gasflasker tilbydes nu i rustfritstål i varierende størrelser. Herved vindes for nogens vedkommende en vægtbesparelse, da brug af særlige legeringer gør at væggene kan gøres meget tyndere, men den helt store fordel er at flaskerne er mere robuste og dermed mere sikre.

I slutningen af årtiet vinder en ny brændertype hvor vågeblusset til hovedbrænderen ikke længere kræver fordampet gas mere og mere indpas. Brænderen kører nu kun på flydende gas, da også den gas som bruges i vågeblussene tages flydende. Den umiddelbare fordel er, at man har halveret antallet gasslanger til brænderen fra 4 til 2, og dermed halveret muligheden for lækage. Andre fordele er, at gasflaskerne har en ventil mindre, hvilket er en vægt- og økonomisk besparelse. For piloter som sætter pris på at flyve om vinteren er det nye system en væsentlig fordel da man nu kunne sætte tryk (ved brug af nitrogen) på alle gasflasker ombord.

Nye brændere har, uanset om man kører på det nye system eller ikke, indbyggede ”piezzo tændere”. En elegant ting når de virker, men hvor vidt der var tale om en rigtig forbedring kan diskuteres.

Udviklingen i 1990’erne

En egentlig udvikling af sportballonen sker ikke.

Fabrikanterne satser nu på at tilbyde de professionelle ballonpiloter større og større balloner. De voldsomt store hylstre kræver at man genopfinder rivebaneventilen som har hurtigere effekt på tømningen af hylsteret. Der konstrueres flere systemer for at løse problemet med at få de store hylstervolumer tømt i en fart. Disse forbedringer har kun ringe betydning for sportsfolket.

Der konstrueres nye kurve modeller for at løse behovet af at kunne tage flere og flere passagerer. De nye konstruktioner får ingen betydning for de små sportsballoner, bortset fra at selv små kurve nu har indbygget fodtrin i kurve siden.

Fra drage – og ultralet sporten, adopteres i begyndelsen af årtiet små billige – og lette flyveinstrumenter. Der er her tale om såkaldte kombinationsinstrumenter hvor højdemåler, variometer og temperaturmåler er samlet i en boks på størrelse med en pakke smør. 

I midten af årtiet tilbydes nu ballonstof som er lettere end tidligere. Vægten på hylstret på en normal sportsballon kan derved sænkes fra ca. 100 kg. til ca. 70 kg. Vægtbesparelsen hilses velkommen af hjælpemandskabet som hermed får knap så lange arme. Da materialet er noget dyrere end normalt, bruges det ikke i større udstrækning.

Det super stærke – og ikke brandbare materiale kevlar bruges nu ofte i rib- og centreringsliner.

Brænderne bliver pænere at se på og effekten øges en smule. Lydniveauet på brænderne sænkes en anelse.

Enkelte fabrikanter prøver at markedsføre gasflasker lavet af titanium, men til trods for stor styrke og lav vægt bliver de ingen succes p.g.a. prisen.

Årtiet byder på det helt store gennembrud for GPS navigation, men specialdesignede GPS til ballonbrug udvikles dog ikke da markedet er for begrænset.

Udviklingen efter år 2000

”Smalle” balloner til brug ved ballonkonkurrencer udvikles. Ballonerne kan med sin strømlinjeform stige og synke 50 % hurtigere end de normale hylster former.

Man kan nu købe kurve med gennemsigtig bund lavet af lexan, den perfekte løsning for folk med højdeskræk!

Konklusion på den tekniske udvikling

Den største og vigtigste udvikling skete i halvfjerdserne og firserne. Derefter er forbedringerne marginale.

Hvis man i dag skal vælge de tre tekniske forbedringer som, efter Edward Yost grund konstruktion af den moderne varmluftsballon, har haft størst betydning for udviklingen og udbredelsen af sporten, må svaret være:

1. Parachuteventilen
2. Dobbeltbrænderen
3. Koldluftblæseren

Brugen af koldluftblæsere har sikkert været mest vigtig for udbredelsen af sporten. Uden denne enkle maskine havde sporten ikke tiltrukket så mange nye aeronauter da det inden var alt for ubehageligt – og ikke mindst besværligt at fylde en varmluftsballon.

En erfaring man gjorde allerede for to hundrede år siden.

Af Lau Laursen