Heißluftballon

Heißluftballon

Der Heißluftballon ist ein Luftfahrzeug nach dem archimedischen Prinzip „leichter als Luft“. Im Gegensatz zum Gasballon wird die Verringerung des Gewichts dadurch erreicht, dass ein großes Luftvolumen erwärmt wird. Dadurch reduziert sich dessen spezifisches Gewicht. Der Gewichtsverlust des erwärmten Luftvolumens entspricht dem Gewicht des Ballons (Gesamtgewicht aus Hülle, Korb und Nutzlast).

Geschichte

Ballon Mongolfiere (1783)

Heißluftballon-Festival in Leon, Guanajuato, Mexiko (November 2010)

Der Heißluftballon ist, abgesehen vom Fesseldrachen, das älteste Luftfahrzeug des Menschen. Er wurde nach heutigem Wissen von den Brüdern Joseph Michel und Jacques Etienne Montgolfier erfunden. Allerdings gab es schon in China kleine, unbemannte Heißluftballons, die sogenannten Kong-Ming-Laternen. Aus der Beobachtung, dass Rauch nach oben steigt, schlossen die Brüder Montgolfier, dass dieser, in einem leichten Behälter verpackt, den gesamten Behälter nach oben ziehen müsste. Dabei gingen sie irrtümlich davon aus, ein neues, leichtes Gas entdeckt zu haben.

Die erste Ballonfahrt fand am 4. oder 5. Juni 1783 statt, 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.

Die ersten Ballonfahrer in der Menschheitsgeschichte waren Jean-François Pilâtre de Rozier und der Gardeoffizier François d’Arlandes, die am 21. November 1783 aus dem Garten des Schlosses La Muette bei Paris mit einem Heißluftballon aufstiegen. Die erste bekannte 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 thüringischen Familien Strelzyk und Wetzel mit einem selbst gebauten Heißluftballon die spektakuläre „Ballonflucht“ aus der DDR nach Bayern.

Heißluftballons wurden nach ihren Erfindern auch Montgolfièren genannt.

Eine Fahrt bis in eine Höhe von 69.852 Fuß (21.291 Meter) gelang am 26. November 2005 dem indischen Millionär Vijaypat Singhania. Sein Start erfolgte in Mumbai, Landeort war die Stadt Sinnar im Bundesstaat Maharashtra.^[1]

Physik

Die Luft wird durch den Brenner erwärmt.

Brenner in Nahaufnahme

Unter Normalbedingungen besitzt ein Kubikmeter Luft eine Masse von etwa 1,3 kg. Bei konstantem Druck sinkt die Dichte von Gasen mit steigender Temperatur nach dem Gesetz von Gay-Lussac. Durch den Dichteunterschied der kälteren äußeren Luft und der wärmeren Luft im Ballon entsteht so eine Auftriebskraft. Diese wirkt der Schwerkraft (dem Gewicht) des Heißluftballons entgegen. Das Gewicht des Heißluftballons setzt sich zusammen aus dem Gewicht der Ballonhülle plus dem Gewicht der ihm angehängten Nutzlast (Korb mit Brenner, Gasbehältern und Insassen).

Für eine erste grobe Abschätzung der Tragkraft eines Ballons kann dieser als Kugel betrachtet werden. Da das Volumen einer Kugel (und damit der Auftrieb des Ballons) mit der dritten, die Oberfläche (und damit das Gewicht der Hülle) aber nur mit der zweiten Potenz des Durchmessers zunimmt, kann ein größerer Ballon eine größere Nutzlast tragen. Verfeinerte Betrachtungen beziehen die Umstände mit ein, dass mit steigendem Ballondurchmesser schwerere Brenner und festere Hüllen benötigt werden.

Gängige Größen sind 3000–5000 Kubikmeter. Die Temperatur im Innern eines Heißluftballons beträgt während einer Ballonfahrt ca. 90 °C. Da der Auftrieb mit zunehmendem Dichteunterschied der inneren Luft zur Umgebungsluft wächst, hat ein Heißluftballon bei kaltem Wetter eine größere Tragkraft. Maßgeblichen Einfluss hat auch Sonnenbestrahlung der Hülle - sie erwärmt die Luft im Inneren zusätzlich und bewirkt außen eine lokale Thermik.

Siehe auch weiter unten Ballonwetter.

Thermografie

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Thermografien beim Aufrüsten eines Ballons

Steuerung

Landung eines Heißluftballons

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 Sinken 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 aufsteigenden warmen Luft geschlossen. Durch Ziehen an einem Seil kann der Pilot den Parachute öffnen. Dadurch kann warme Luft schnell aus der Hülle entweichen. Durch Loslassen der Leine wird der Parachute wieder durch die warme Luft geschlossen.

Mittels tangentialem Luftaustritt durch Steuerdüsen, nahe dem Ballonäquator, welche auch "Ohren" genannt werden, kann ein Ballon um seine Hochachse gedreht werden, etwa, um den Korb zur Landung günstig auszurichten.

Ballonwetter

Abgesehen von der Windgeschwindigkeit bei Start und Landung ist das Ballonfahren auch davon abhängig, dass sich in der Luft keine Thermik aufgebaut hat. Da die Ballonhülle nach unten offen ist, könnten thermische Böen diese zusammendrücken und die Heißluft nach unten heraus pressen. Der Ballon verlöre schlagartig seinen Auftrieb und würde abstürzen. Deshalb finden Ballonfahrten in der Regel bei wolkenlosem Himmel in den Morgen- oder Abendstunden statt, da das Auftreten von Kumuluswolken ein sicheres Anzeichen für einsetzende Thermik darstellt.

Ballonsport

Heißluftballon-Massenstart

Innenansicht eines Heißluftballons.

PKW-Anhänger zum Ballontransport

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 Ballons 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 der Fahrt alles regelkonform abgelaufen ist.

Siehe auch

• Ballonfahren
• Heißluft-Luftschiff (steuerbares Fluggerät)
• Kuhbrenner
• Luftfahrt
• Montgolfiade
• Solarballon
• Montgolfière

Weblinks

 Commons: Heißluftballon – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• Deutscher Freiballonsport-Verband e.V.
• Open-PPL - Prüfungsfragen für die Pilotenprüfung

Einzelnachweise

1. ↑ Ballonfahrer-online.de: Dr. Vijaypat Singhania - im Heißluftballon auf fast 70.000 Fuß, abgefragt am 25. November 2010