Hořákové balony: experimenty s VLB

 

Zimní měsíce 2013/14 jsem – částečně pro nedostatek slunečního svitu – věnoval hořákovým balonům. Rozhodl jsem se vytvořit speciální odlehčenou verzi, kterou jsem nazval jednoduše VLB, tedy Velmi Lehký Balon.

Obal balonů tohoto typů (vystřídalo se jich víc) tvoří podobně jako u starších Spiritů polovina krycí fólie s ústím z černého pytlového igelitu. Konstrukce je udělaná z červených (patrně bambusových) špejlí o délce 90 cm, pocházejících původně z bambusové rolety či rohože. Tyto špejle mají výhodu velké lehkosti (2,3 gramu/kus!) a ohebnosti. Vzhledem ke své tenkosti jsou velmi pevné, bohužel i tak se v praxi často lámou (což lze ale řešit výměnou nebo použitím zdvojených špejlí). Vlastnosti tohoto materiálu umožňují udělat kruhové ústí – dvě špejle se propojí pomocí kousku tenké plastové hadičky, do níž se zasunou jejich konce tak, že se mírně překrývají, elasticita hadičky je přitom drží u sebe. Když se takto špejle napojí na obou koncích, vznikne dostatečně velký kruh. Díky tomu lze balon udělat rozkládací – do obalu se vlepí vodící hadičky, jimiž se prostrčí okružní špejle a potom se jejich konce propojí a roztáhnou ústí do kruhu. Tři svislé špejle jsou vlepeny přímo do obalu balonu – při odstranění okruží se přiloží k sobě a nezabírají moc místa. Hmotnost obalu a špejlové konstrukce činila pouhých 115 gramů.

 

Photo0136 Photo0137

 

Photo0148

Konstrukce balonu VLB, na snímcích s provizorním hořákem na principu Infinity s minimalistickým komínem. Dvě spojené nádobky z plechovek malého průměru (Red Bull či podobné) se nasunují do dvou objímek tak, jak je to vidět na obrázcích. Zvýšené bočnice nádobek zlepšují tah a brání vyšplíchnutí.

 

Jako první byl v balonu nainstalován velmi jednoduchý hořák vycházející z osvědčené Infinity, ovšem v tomto případě s velmi redukovaným komínem, takže hmotnost hořáku nepřesáhla 38 gramů.

Stejně důležité jako balon je ovšem i pozemní vybavení. Protože balon jsem vypouštěl z terénu, musel jsem přijít na to, jak balon bez úhony naplnit i bez pomoci fenu. Dobrým pomocníkem se ukázala rozkládací rampa. Sestává z dřevěného korpusu s vyvrtanými otvory, do nichž se zasouvají 1,5 m dlouhé bambusové tyče, a to pod takovým úhlem, aby vytvořily pomyslný kužel postavený na špičku. Horní konce jsou propojeny pruhem igelitu, který je snímatelný a navíc rozpojitelný (na patentky) aby umožnil bezproblémové vypuštění balonu. Tato rampa drží gondolu balonu ve svislé poloze, obal se na ní dá pověsit tak, aby neležel na zemi a mohl do něj proudit stoupající horký vzduch.

 

DSCN0377

 

 

Plnění je třeba provádět velmi opatrně, aby se neroztavil obal. Řešil jsem to zapálením jen jedné nádobky s malým množstvím (3-5 ml) paliva, teprve po nafouknutí balonu jsem hořák doplnil a zapálil obě, aby měl plný výkon.

 

Photo0143 Photo0144

Letící VLB s Infinity hořákem. Balon skutečně létal a vznikla i nějaká ta videa – bohužel v době testů (po ztrátě Mini DVC Molly) byly k dispozici jen relativně podřadné minikamery, takže technická kvalita nestojí za řeč.

 

Další na řadě byl experiment s hořáky „vařičového“ typu. Tyto hořáky jsou bohužel relativně těžké, nicméně mají i své výhody. Zaprvé snesou relativně značné výkyvy bez rozlití paliva, zadruhé poskytují značný výkon i při jedné hořákové nádobce, což usnadňuje plnění. A musí se jim nechat, že vypadají hezky.

Materiálem jsou zde velké pivní plechovky. Vyrábějí se buď z hliníku, nebo ze železa. Hliníkové jsou vesměs lepší, protože jsou lehčí a lépe vedou teplo. Železné se ovšem mohou uplatnit v případě, že potřebujeme vysokou tepelnou odolnost.

Klíčové pro správné hoření je dobré proudění vzduchu a především vedení tepla stěnami hořáku. Teplo z plamene ohřívá kov, který převádí teplo do lihu na dně nádoby. Tím se generuje pára, která pak hoří. Hořáky mají z tohoto důvodu dvojitou stěnu, v pozdějších verzích jsem použil i dráty jako tepelné vodiče. Nižší hořáky hoří lépe, do vyšších se zase vejde víc paliva a je menší riziko jeho rozlití. Výška 5-7 cm je rozumný kompromis, je ale třeba v tomto směru experimentovat a počítat tepelný výkon.

Hoření hořáků tohoto typu má svá specifika – rozhořívají se velmi neochotně a pomalu, chvíli trvá, než dosáhnou plného žáru. Počítání tepelného výkonu je proto mírně komplikované.

Finální verzi jsem pojmenoval Voyager – napůl kvůli mírně exotickému vzhledu, napůl kvůli relativně velké kapacitě a dlouhé výdrži hoření.

 

DSCN0363 DSCN0362

Součástky hořáku Voyager: Vlastní nádobka (vnější), vkládací díl s tryskami (zasunuje se do ní) a trubicovitá vnitřní stěna.

Díl s tryskami vyrobíme z dna pivní plechovky. Nejprve odstraníme vpouklou středovou část dna a vyvrtáme či vyrazíme trysky. Pak plechovku uřízneme na požadovanou výšku (provádíme až poté, neuříznutá plechovka je pevnější a lépe se s ní pracuje). Pro zmenšení obvodu (aby šla zasunout do vnější nádobky) uděláme na bocích sklady. Lépe se nám bude pracovat s plechovkou ošetřenou teplem – hliník vystavený horku je (i po vychladnutí) změklý a lépe se tvaruje.

Vnitřní trubice musí mít správný průměr i výšku, aby zapadla do žlábku na dně nádobky a na vrchu dílu s tryskami, vyžaduje přesnou výrobu.

DSCN0366

Díl s tryskami (postavený tryskami dolů) s nasazenou trubicí vnitřní stěny

DSCN0367DSCN0368

Nasouvání nádobky.

Photo0174  Photo0092c

Rodinka vařičových hořáků různých typů, s různými modifikacemi zvyšujícími vedení tepla z plamene ke kapalnému lihu.

DSCN0374

 

DSCN0389

Letový exemplář hořáku Voyager s drátěnými smyčkami vodičů tepla. Lze použít měď nebo hliník (snímky nahoře a dole). Měď je ovšem velmi těžká. Lehčí hliník se sice při vystavení plameni často taví, to nicméně funkčnosti nijak nevadí (vodiče se tak samy zkrátí na vhodnou délku).

DSCN0389

VLB je skladný. Na snímku balon se svislými špejlemi (vlevo, v igelitovém pytli), komín, objímka hořáku a samotný hořák Voyager.

Photo0178

Balon VLB na startovací rampě. Hořák Voyager čeká vedle něj.

Photo0179

Detailní pohled. Vidět je dřevěný blok rampy a bambusové tyče, dále komín upravený pro Voyager hořák.

První plnění balonu jsem rováděl pouze s jednoduchou malou nádobkou (uříznutý Redbull) s malým výkonem, Voyager jsem vložil do objímky a spustil až po úplném nafouknutí obalu.

Komín je v této verzi samostatný a nezávislý na objímce, která drží hořák. Velké okno v komínu slouží pro výměnu hořáku.

Photo0180

Letí to!

(hmotnost balonu 188 g bez paliva, 218g s palivem, objem obalu kolem 3,8 m3)

 

Pokusy s VLB ukázaly nicméně i několik slabin celé konstrukce. Při letech s Infinity často praskaly špejle. Finální let s Voyagerem dopadl také dosti neslavně – při pokusu o přitažení balon začal rotovat a přehořely dvě ze tří svislých špejlí. Důsledkem bylo vypadnutí hořáku z balonu. Pravděpodobně to souviselo s nedostatečným uzavřením hořáku v komíně, což umožnilo plamenům, aby se při naklonění balonu dostaly ke špejlím. Lze proto doporučit těžší, ale důkladnější konstrukci gondoly.

 

DSCN0355

DSCN0356

Bytelnější verze komína a podstavce pro hořák Voyager (stěny jsou ze silného alobalu, což se ukazuje jako dostatečné a lehčí než plechovkový plech). Tato sestava ovšem dosud neletěla.