Balony s hořákem

Pokud se vzdáme slunečního tepla a opatříme balon hořákem, něco získáme a něco ztratíme. Získáme nezávislost na Slunci a větší teplotu i nosnost, daní za to je ovšem nutnost nést vlastní hořák a palivo, omezená doba letu (max. několik desítek minut) a také riziko nakládání s otevřeným ohněm.

Tyto balony lze používat jak v upoutané formě (pokusy naznačují, že jsou plně způsobilé i pro leteckou fotografii), tak je i volně vypouštět. Efektní jsou zejména noční starty, vhodné jako zpestření Silvestra. V jihovýchodní Asii se úspěšně vypuštěný novoroční balon (zvaný též létající lampion) považuje za šťastné znamení do příštího roku.

Zásady bezpečnosti

Bezpečnost by měla být na prvním místě.

 

1) Morální povinností je nevypouštět hořákové balony za suchého počasí, kdy se takový pokus může zvrtnout v trestný čin obecného ohrožení.

2) Dobré je také volit takovou konstrukci hořáku, která zajišťuje stálý a neklesající žár (aby balon nemohl po dobu hoření klesnout) a kde nedochází k doutnání po vyhasnutí plamene. Představte si chladnoucí balon s doutnajícím smotkem v ústí, kterak se snáší dejme tomu do stohu nebo na čísi střechu...

3) Vítr je opět naším nepřítelem, tentokrát ovšem může způsobit škody nejen na balonu, ale i na okolí – proto pouštět jen za bezvětří!

 

Pokud tyto zásady dodržíte, je volné vypuštění hořákového balonu prakticky bez nebezpečí – pokud nenarazí na překážku těsně po vypuštění, nabere záhy výšku a přistane až nějakou dobu po vyhasnutí, požární riziko je tudíž minimální. Volně letící balon navíc letí spolu s větrem, proto se pohybuje pomalu a důstojně a nehrozí jeho převržení. U upoutaného balonu alespoň jeho stavitel vidí, kde se nachází, a má i jakous takous kontrolu nad tím, kam dopadne (a případně také možnost začít neprodleně hasit).

Rozhodně bych riziko požáru nedramatizoval, už vzhledem k tomu, že asijské létající lampiony v posledních letech křižují oblohu nad Českými zeměmi v hojném počtu, a zprávy o způsobených škodách jsou spíše ojedinělé (ačkoli lze pochybovat, že se jejich uživatelé i tvůrci vždy řídí výše uvedenými zásadami bezpečnosti, resp. jsem se setkal s mnoha příklady, kdy se jimi neřídili). Dobře udělaný balon je rozhodně mnohem bezpečnější než třeba rachejtle a dělobuchy, zejména domácí výroby.

Paliva

Můžeme použít tři typy paliv – pevná, knotová a kapalná.

Pevným palivem je třeba tuhý líh nebo PEPO. Tuhý líh se ovšem pokrývá jakýmsi popílkem a postupně ztrácí na výhřevnosti, proto jsem od experimentů s ním raději upustil (viz bezpečnostní pravidlo č. 2). Nejslibnější prototyp měl tablety tuhého lihu položené či uzavřené v síťce (kovová síť proti hmyzu, musí být železná, hliník po čase prohoří a žhavé tablety se vysypou!)

Knotová paliva jsou svíčky (ty jsem nezkoušel, ale jde to) nebo vata či savý papír nacucaný v lihu. Lihem nacucaná vata může být dobrá pro upoutané lety (nehrozí vyšplíchnutí paliva), pro volně letící balon však nevyhovuje pravidlu č. 2, neb po vyhoření lihu dlouho doutná. Navlhčená vata může být buď volně zavěšena, nebo lépe umístěna v misce.

Jako kapalné palivo se mi osvědčil denaturovaný líh (ethanol). Má několik výhod. Dobře hoří a nečadí. Plamen je stabilní až do samého konce, kdy náhle zhasne, balon s kapalným lihem tedy nespadne, dokud zcela nevyhasne, a pak již nic zapálit nemůže. V případě kapalného lihu lze navíc poměrně přesně změřit tepelný výkon hořáku. To mi umožnilo porovnávat kvalitu různých modelů hořáků a postupně zlepšovat jejich efektivitu. S lihem se zkrátka nejlépe experimentuje. Nevýhodou je možnost vyšplíchnutí a požáru.

Specifickým hybridem je gelové palivo. Experimentoval jsem v tomto směru s gelem, připraveným vstříknutím roztoku octanu vápenatého do nádobky s lihem. Octan vápenatý lze snadno připravit reakcí mezi octem a kalcitem (bílé krystalické úlomky lze najít ve vápencových a jiných skalách), přefiltrováním roztoku a jeho vyvařením až do nasycení (kdy začne octan sodný krystalizovat, což je samo o sobě zajímavé). Pokud se připravená tekutina vstříkne prudce do lihu, vznikne hořlavý gel. Gel je třeba připravovat vždy čerstvý, delším stáním se rozteče. Jeho výhodou je, že nešplouchá (proběhne-li zgelovatění správně) a je tedy bezpečnější. Má ale o něco nižší výhřevnost než líh sám o sobě. Po vyhoření zůstane v nádobce bělavý zbytek octanu sodného, který lze recyklovat rozpuštěním ve vodě.

Balony pro volný a upoutaný let

Balony pro volné vypuštění mohou být velmi primitivní a lze je slepit během chvíle. Postačuje obal slepený z ½ (popř. celé) krycí fólie, ústí vyztužené trojúhelníkem ze špejlí nebo jiných lehkých vzpěr, a doprostřed na drátky zavěsit plechovku s lihem nebo jakýkoli jiný hořák. I tak jednoduchý „stroj“ se může udržet ve vzduchu až 15 minut, vystoupat přes kilometr vysoko a urazit několikakilometrovou vzdálenost. Dosud všechny vypuštěné exempláře se mi ztratily z dohledu anebo dokonce zaletěly do mraků, ještě dříve než dohořely.

 

Silvestr

silvestr09

Balon Sylvestr 2008. Obal byl tvořen čtyřmi 120-l pytli se širokým ústím, které držel trojúhelník z uzenářských špejlí. Hořák sestával se spodku pivní plechovky s lihem, na kterém byl nasazen malý komín, který oheň uzavíral a bránil vznícení špejlí. Let proběhl úspěšně a balon rychle zmizel v mracích.

 

Sylvestr 2009 měl obal z poloviny krycí fólie a trojúhelník z plátků žaluzií, které jsem pro větší pevnost podélně ohnul do podoby vinglů. Hořákem byla obyčejná plechovka od hrášku. Bohužel, kombinace nedostatečného vznosu a vzdušného proudění vyústila tentokrát v brzké přistání na stromě, naštěstí bez dalších nežádoucích následků.

 

Upoutaný balon ale musí splnit přísnější požadavky. Musí být za co jej přivázat, vlasec nesmí přehořet (zejména při pokusech o leteckou fotografii by to bylo nemilé) a balon musí přestát i větrné poryvy či nechtěné přistání na střeše bez toho, aby se zhroutil, vzňal či z něj odkapávalo plápolající palivo.

Řešením je tuhá konstrukce v ústí, a hořák s uzavřeným ohněm, upevněný tak, aby se nemohl volně kývat a překlápět. Takový balon vydrží i dosti dobrodružné manévry, aniž by zapálil sám sebe či své okolí. Výzkum, vývoj a výroba je pracnější, i když stále v podstatě zdarma.

 

IMGP2736

Dřevěný jehlan pro balon Spirit I. Horní trojúhelník (zde umístěn dole) měří 54x54x54 cm, bočnice jsou 64 cm vysoké. Celková váha 35 gramů (použity špejle o síle 4x4 mm). Praktičtější by byl jehlan větších rozměrů, který by udržoval ústí balonu více otevřené.

 

Ústí balonu musí být co nejširší, aby se nevzňalo od plamenů nebo je nespálil stoupající proud horkého vzduchu. Toho docílíte trojúhelníkem ze špejlí. Trojúhelník můžete dalšími třemi špejlemi změnit v trojboký jehlan, se špičkou směřující dolů. Hořák umístěte uvnitř jehlanu, a upoutejte drátky tak, aby se nemohl pohybovat. Dolní špička poslouží k uvázání balonu. Nejlepší je použít asi metrový drát a k němu teprve upevnit vlasec. Pokud by vyšplíchl hořící líh, není potom tak velké riziko přepálení vlasce.

Jehlan může mít stranu zhruba půl metru dlouhou (pro menší balony z ½ krycí fólie), pro velké balony schopné nést fotoaparát či mobil je však lepší použít jehlan větší, metrový (to odpovídá délce modelářských špejlí). Klíčové je, že konstrukce musí být pevná, aby přestála tah balonu, poryvy větru a případné tvrdší přistání. Nešetřete proto lepidlem a případně i výztuhami.

Unese ovšem balon takovou zátěž? Pokusy ukazují, že bez nejmenších problémů, máte-li ovšem dost výkonný hořák. A jak ukážu dále, vyrobit takový hořák je poměrně snadné.

 

Horak-ctyrsten

Spirit I – původní podoba gondoly s komínem střední velikosti.

Hořák - stavba

Hořák pro upoutaný balon je tvořen nádobkou na palivo a komínem, který usměrňuje proud horkého vzduchu a brání tomu, aby plamen ve větru plápolal a ohrožoval konstrukci ze špejlí v ústí balonu.

Ideálním materiálem pro stavbu komína jsou plechovky od nejmenovaného energetického nápoje, jenž má ve znaku červené dobytče, popř. jiné podobné plechovky. Práce s nimi chce jistou praxi, ale je to materiál lehký a přitom přiměřeně žáruvzdorný. Plechovce uřízneme nebo ustřihneme dno i hořejšek, vzniklou trubku nastřihneme a rozvineme do podoby plechu. Tyto plechy lze spojovat pomocí sešívačky na papír. Hmotnost jednoho plechu je cca 5 gramů.

Alternativně lze z plechovkových plechů udělat jen výztuhy (horní a dolní obruč), a komín samotný udělat z obyčejného silnějšího alobalu – je pak zranitelnější ale lehčí, což se počítá!

 

spojování

Postup práce s plechovkovým plechem.

Plechovku na několika místech podél horního a dolního okraje „načněte“ špičkou řezáku (1). Řez dokončete pomocí téhož řezáku anebo nůžek a oddělte dno i vrchní část (2). Získáte plechovou „rouru“ (3) kterou nůžkami rozstříhnete a rozvinete do podoby plechu (4).

Plechy položte na měkký materiál (zde několik vrstev krabicového papíru). Umístěte je tak, aby se překrývaly asi o 0,5 cm (5) a prošijte pomocí sešívačky na papír (s odklopenou spodní částí) (6). Po prošití obraťte, takže otevřené hroty svorek budou trčet směrem vzhůru (6). Sklepejte je kladivem do zahnuté polohy (8) a plechy jsou spojeny. Ze tří až deseti takových plechů můžete vyrobit lehký hořákový komín nebo jinou součást balonu.

 

horaky

Základní typy komínů. Nejmenší (nahoře) bohatě stačí pro malé balony na jedno použití, druhý, složený z 8 plechů, již postačuje pro těžší upoutané balony, „megakomín“ (dole) má pak dostatečnou kapacitu i pro nosné balony pro fotografování.

 

V dolní části komínu se upevní nádobka, popř. několik nádobek. Použít můžete plechovky od konzerv, odstřižené plechovky od nápojů apod. Pro snazší obsluhu je možno v bocích komínu udělat 1 – 2 okénka. Pokud jsou malá, neovlivní tah, a přitom umožní plnění hořáku palivem (např. hadičkou napojenou na injekční stříkačku) a zapalování (vatičkou na špejli, namočenou do lihu, či lépe prodlouženým kuchyňským zapalovačem)

Hliníkový plech je sice nehořlavý a odolá i vyšší teplotě, neměl by však být vystaven přímému plameni. Proto by nádobky s palivem neměly být bezprostředně u kraje komína, ale uprostřed nebo alespoň 0,5 cm od stěny. Když je hliník dlouhodobě vystaven žáru přímého plamene, ztmavne, změkne a může se zkroutit, a již pak nedrží tak dobře tvar. Pro některé účely je takto změklý hliníkový plech užitečný, v případě komínů je však lepší v původním stavu.

 

IMGP2731

Hořák „Firestorm ohořelý po havárii balonu Spirit II. Plech je změklý, ztmavlý a trochu zkroucený.

Počítáme výkon

Chcete-li velký a vznosný balon, potřebujete výkonný hořák. To není úplně jednoduché, protože tepelný výkon rozhodně jen tak podle oka neodhadnete, takže není snadné posoudit, který hořák je nejlepší. Opět si pomůžeme experimentem a výpočtem.

Postavený hořák upevněte někam, kde do něj bude moci zespodu proudit vzduch (nejlépe zavěste volně do prostoru nebo postavte na mřížku). Nejlépe je dělat pokusy za bezvětří. Do nádobky či nádobek na palivo odměřte (injekční stříkačkou) určitý objem lihu (3-5 ml pro účely pokusu postačí). Připravte si stopky a změřte dobu od zapálení do zhasnutí plamene (lépe za tmy, líh hoří nesvítivě a plamen je často špatně vidět).

Víme, že jeden mililitr lihu obsahuje 23,4 kJ energie. Známe-li energii a čas hoření, můžeme dopočítat výkon.

Příklad: Hořák z kalíšku od Redbulu obsahoval na počátku 3 ml lihu, a hořel 125 sekund. (3*23,4)/125 = 0,56. Výkon hořáku tedy činí 0,56 kW.

 

V případě, že má hořák více jednotlivých nádobek, musíte při pokusném hoření zapálit všechny (protože plameny se navzájem ovlivňují, výsledek se liší od situace, kdy by osamoceně hořela jen jedna a ostatní nikoli). Doba hoření i výkon se ovšem musí počítat pro každou zvlášť. Počátek hoření je plus mínus stejný (pokud všechny zapálíte krátce po sobě), takže stačí zapisovat časy kdy dohořívají. Získáte tak výkon každé jednotlivé nádobky, a jejich součet pak dá víceméně nezkreslený výkon hořáku.

Složitější hořáky

Hořáky z jedné plechovky od konzervy nebo od piva uzavřené v komínu dosáhnou výkonu max. kolem 1,3 kW (spíše však méně). To je více než dost pro volně pouštěný balon (bez těžké konstrukce) a stačí to i pro menší upoutaný balon, jako byl můj Spirit I.

 

Moje první pokusy o natáčení videa v letech 2008 a 2009 ovšem vyžadovaly „těžkotonážní“ balon, schopný vynést náklad cca 150 g (v tomto případě mobil natáčející videosekvenci, nic lehčího jsem tehdy ještě neměl). Taková nosnost vyžadovala výkon výrazně větší. To mě přivedlo na nápad „nacpat“ do komína více hořákových nádobek naráz. Malé nádobky (spodky od Redbulu) jsou navíc lehčí než plechovky od konzerv, a jejich tvar poněkud brání šplíchání paliva.

První experimenty skončily bledě: ukázalo se, že kde jediný kalíšek dá 0,5 – 0,7 kW, v trojici spojených nádobek dává každá výrazně méně, přinejlepším 0,45 kW. Jednotlivé hořáky se totiž v omezeném prostoru komína navzájem „přetahují“ o kyslík, takže jejich individuální výkonnost klesá!

První vlaštovkou ukazující, že se s tím dá něco dělat, byl hořák „Infinity, který měl při poměrně malé váze (55 gramů) uspokojivý celkový výkon 1,3 kW. Sestával ze dvou nádobek oddělených mezerou ve středně velkém komíně.

 

Horak2I

Hořák Infinity.

 

Pro dosažení vyšších cílů jsem postavil ještě větší „megakomín“ z 10 plechů. První pokusy se třemi, čtyřmi a šesti nádobkami však opět trpěly nízkým výkonem. Řešením je nádobky umístit do různé výšky. Z nějakého důvodu to zlepšuje proudění vzduchu, navíc spodní nádobky ohřívají ty nad sebou, líh se v nich rychleji odpařuje a dává větší plamen. Proto do výše položených nádobek je třeba dávat o něco více paliva než do těch dolních.

Hořákovou sestavu upevníme a vycentrujeme v komíně pomocí pásků hliníkového plechu a sešívačky.

 

horak2

Složitější hořáky

Hořáky s více nádobkami, určené pro upevnění v „megakomíně“, jsou schopny vyvinout mnohem větší žár než jakákoli jednotlivá plechovka. Chytré rozmístění nádobek zabraňuje tomu, aby si navzájem ubíraly kyslík.

Základem je plechovka od Redbulu, z níž se upiluje dno i vršek, zpevněné okraje se však ponechají. (Viz zcela vlevo). Vznikne dutá plechová trubice, kterou může proudit vzduch, ale zároveň je poměrně pevná. Ta poslouží jako centrální opora hořáku. (Odříznutí spodku i vršku plechovky včetně zpevněných okrajů, jako při výrobě plechu, vede k nepevné „rouře“ která se snadno deformuje, a pro tento účel je nepoužitelná!)

Na trubici se zboku pomocí sešívačky přicvakají menší kalíšky ze spodních polovin plechovek do žádané konfigurace.

Pyramis“ se čtyřmi kalíšky má hmotnost 76 gramů a vyvine 2 kW.

Firestorm“ má šest nádobek, a jsou umístěny spirálovitě (jako dvě točitá schodiště). Díky tomu vzniká v komínu vzdušný vír, který svým fukem rozdmýchá pekelný žár (výkon 2,8 – 3,1 kW!) Tento hořák váží i s megakomínem 93 gramů.

Helix“ s jediným dlouhým „točitým schodištěm“ jsem v praxi nezkoušel, předpokládám ovšem, že by fungoval podobně nebo i lépe.

 

 

Nevýhodou složitějších hořáků je složité plnění a mnohdy svízelné zapalování. Plnění lze zvládnout pomocí bočního okénka a hadičky, zapalování taktéž, ale vznítit všechny nádobky dá někdy celkem práci. V případě „Firestormu“ stačí zažehnout dvě nejníže uložené nádobky, plamen se do těch vyšších dostane sám. V tomto směru by stála za pokus varianta „Helix“, kde by snad stačilo zažehnout jediný, nejspodnější kalíšek a ostatní by se zažehly automaticky od něj.

Při startu nejprve hořák naplníme palivem, pak přednafoukneme balon pomocí fenu, a teprve potom zažehneme plamen. Velké hořáky totiž produkují tak velký žár, že pokud bychom jej nasměrovali do nenaplněného balonu, došlo by k jeho spálení.

Zásadním problémem v hořácích tohoto typu je velmi omezená doba hoření. Je tu totiž zjevná optimalizace mezi dobou hoření a bezpečností. Méně paliva znamená menší riziko vylití, ovšem krátkou dobu hoření. Naplnit nádobky více než 20 ml lihu jsem se nikdy neodvážil.

Také naplnění bezpečnostní zásady č. 2 je někdy problémem – žár jedné plechovky sice během hoření neklesá a vyhasnutí je náhlé, tyto nádobky ale nemusejí dohořet všechny naráz, nelze tedy zcela zaručit, že v okamžiku kdy balon začne klesat, nebude v některé ještě hořící palivo. V praxi to zatím k problémům nevedlo, nicméně by mohlo.

 

 

IMGP2734

Megakomín s hořákem „Firestorm. V dolní části je vidět okénko pro zapalování hořáku (celkem jsou tato okénka dvě). Horní (i dolní) okraj komína je ohnutý dovnitř, aby se zpevnil a nebyl ostrý.

IMGP2729

Megakomín s hořákem „Firestorm, pohled shora.

 

Balony řady Spirit z let 2008 - 2009

Spirit I byl můj první lihem poháněný balon pro upoutaný let. Postaven byl 18. 10. 2008 a vyznamenal se nebývalou životností.

Obal byl slepen z poloviny krycí fólie a při ústí olemován černým igelitem. V ústí byla umístěna konstrukce z modelářských špejlí (strana horního trojúhelníku 46 cm, bočnice 56 cm). V konstrukci byl nejprve středně velký komín, v němž se vystřídalo několik nádobek. První (od kukuřice) byla příliš těžká a dávala malý výkon (pod 1,2 kW), takže balon nebyl letuschopný (teplota pod 15ºC). Byla proto vyměněna za plechovku od tresčích jater (55 gramů i s komínem, výkon kolem 1,3 kW) a později hořák „Infinity“ (výkon 1,3 kW, 55 g i s komínem). Nakonec byl instalován megakomín s hořákem „Pyramis“ (2 kW).

S hořákem Infinity unesl dodatečný náklad 50 gramů, což nasvědčuje teplotě 15 - 17ºC. S Pyramisem již náklad téměř 150 g, teplota mezi 20 – 30ºC (ale s takovým nákladem měl již minimální stoupavost).

Balon měl neobyčejně dobré letové vlastnosti – zvládal i dramatické situace jako menší poryvy větru nebo přistání na střeše, kde se položil do téměř vodorovné polohy, a to aniž by se vznítil nebo se z něj vylilo palivo. I když jehlan s hořákem ležel na boku, hořák totiž stále mířil šikmo vzhůru, což bránilo vylití paliva a požáru.

Spirit I - technické parametry:

Objem ≈ 3,83 m3

Hmotnost obalu: 95 g

Hmotnost dřevěné konstrukce: 32 g (plus cca 20 g dodatečná váha – drátky, uchycení hořáku apod.)

Hořák: 55 g (Infinity) - 76 g (Pyramis)

Celková váha: 197 – 218 gramů (242 g po přidání žaluziových vzpěr).

Max dodatečný náklad: Kolem 150 g

 

IMGP2707

Spirit I s hořákem „Pyramis“, příprava před startem ( v popředí zásoba paliva, naviják a injekční stříkačka s hadičkou). Na balonu jsou vidět vzpěry ze žaluzií, rozšiřující jeho ústí (v podstatě jde o nástavce prodlužující dřevěnou část jehlanu).

IMGP2710

Spirit I s hořákem „Pyramis“ a užitečnou zátěží 135 gramů (mobilní telefon s ochranným obalem). Nahrávání videa se bohužel nezdařilo, balon za to ovšem nemohl.

 

Na sklonku roku 2009 utrpěl Spirit I menší poškození a byl zrekonstruován coby větší a silnější Spirit II. Nový obal balonu byl zhotoven z celé krycí fólie (cca 7 m3). Dřevěná konstrukce zůstala stejná, dolní část ústí však byla rozšířena pomocí lehkých vzpěr ze žaluziových plíšků, aby se igelit nedostával do kontaktu s proudícím horkým vzduchem. Nainstalován byl můj dosud nejvýkonnější hořák „Firestorm“. Hmotnost celého monstra činila sice cca 290 gramů (bez nákladu), přesto měl hořák dostatečný výkon, aby náplň ohřál o minimálně 15 - 20 stupňů, a díky tomu dokázal unést také mobil v ochranném obalu (hmotnost 135 gramů) a ještě vykazoval neobyčejnou stoupavost.

Bohužel hned první let skončil neslavně. Balon se po několika desítkách sekund a ve výšce 5 – 10 metrů z nejasných příčin zhroutil a volným pádem zřítil (třebaže balony obvykle nepadají příliš rychle, tento byl výjimkou z pravidla). Mobilní telefon pád přežil, ochranný obal zafungoval i při pádu na beton, a unikl i požáru z vylitého paliva. Balon samotný však utrpěl silné poškození. Vůbec největší ostuda na celém pokusu je ta, že mobil z nějakého důvodu nenahrával, úžasné video z letu, pádu a požáru tedy nevzniklo.

Poté, co dosti nebezpečně havaroval i Sylvestr 2009, musely jít plány na Spirit III - Fénix z bezpečnostních důvodů k ledu, alespoň do doby, než bude k dispozici bezpečnější „odpalovací základna“ než je dvorek obklopený zástavbou.

Spirit II - technické parametry:

Objem: 6,25 – 7,9 m3

Hmotnost obalu: 120 g

Hmotnost dřevěné konstrukce: 32 g (plus cca 44 g dodatečná váha – drátky, uchycení hořáku, žaluziové vzpěry v ústí apod.)

Hořák: 93 g (Firestorm)

Celková váha: 289 g

Max dodatečný náklad: >> 150 g

 

IMGP2720

Spirit II – neslavný konec. Snímek pořízený krátce poté, co se Spirit II zhroutil v letu a následně zřítil. Příčina pádu není zcela jasná, roli mohlo hrát zlomení žaluziových vzpěr rozšiřujících ústí (jsou sice lehké, ale příliš nepevné pro toto využití, je třeba se jich vyvarovat), roztržení či rozlepení stropu balonu, popř. nadměrná teplota náplně. Z trosek se nic přesnějšího vyčíst nedalo.

Po pádu se vylilo palivo, hořák se poněkud očadil a pokroutil, konstrukce vydržela, ale obal balonu vzal za své. Mobil v ochranném pouzdře z polystyrenu přežil bez nejmenší úhony, třebaže balon dopadl na beton.

Tato událost předznamenala (dočasný) konec mých pokusů s lihovými balony.

Počátkem roku 2010 jsem „projekt Spirit“ uložil k ledu, z důvodu několika dramatických havárií a absence vhodného místa pro jejich pouštění.

Spirit III

Roku 2013 jsem se ale k balonům vrátil. V březnu se mi pak konečně podařilo natáčení videa z paluby balonu Spirit III.

Zkušenosti z tohoto pokusu lze shrnout následovně:

1)      Není nutné používat tak silný hořák, jak jsem se původně domníval – stačila stará dobrá Infinity v původním „spiritovém“ jehlanu.

2)      Klíčové je udělat ve spodní třetině balonu průduchy, pokud je totiž balon zcela utěsněný, nemá hořák tah a málo hřeje! Ochlazený vzduch musí mít z obalu balonu kudy odcházet. Je dokonce možné, že kolaps Spiritu II způsobilo skomírání hořáku následované náhlým „blafnutím“. Balon s průduchy letí nesrovnatelně lépe než bez nich.

3)      Ochranné pouzdro na mobil z molitanu a polystyrenu obstojí i při hodně tvrdém přistání na výbornou.

4)      Pokud balonu dojde palivo v okamžiku, kdy se nachází hodně vysoko, stává se aktuálním bod číslo 3.

5)      Stojí to za to!

Phoenix I

Alias Spirit IV je vlastně jen mírnou modifikací předešlého – jiné jméno bylo zvoleno proto, že tento balon používá jinou konstrukci čtyřstěnu než předešlé Spirity. Phoenix I je zatím mezi horkovzdušnými balony rekordmanem v dostupu. Více o něm na stránce jemu věnované.

Letecká fotografie

Balon svým klidným letem a vysokým dostupem přímo vybízí k pokusu upevnit na něj fotoaparát či kameru. Obecné rady jsou poměrně nasnadě:

1) Ideální je co nejlehčí přístroj, minikamera, mobil s fotoaparátem nastaveným na videosekvenci anebo kompaktní fotoaparát.

2) Měl by být připevněn ke gondole balonu (v případě solárních balonů k jeho obalu). Pokud bude toliko viset na provázku či vlasci, bude se chaoticky třást a točit.

3) Musí být chráněn před nárazem při případném pádu balonu, ideální je pouzdro z molitanu či polystyrenu.

4) Musí být (v případě lihových balonů) chráněn před ohněm. Umísťujeme jej proto pod hořák (kdyby se balon vzňal, plamen míří vzhůru). Svrchu může mít pouzdro plechovou stříšku proti případnému vycáknutí paliva (i když tento případ nastává ojediněle). Jak je vidět na snímku z havárie Spiritu II, ani při pádu a požáru nebylo vhodně umístěné pouzdro nijak poškozeno, podobně také při ztroskotání Spiritu III.

 

Parametry balonu se odvíjejí od hmotnosti nákladu. Minikamerky o váze do 20 g unese v podstatě každý balon, mobily a fotoaparáty o váze 100 – 200 g představují v tomto ohledu poněkud obtížnější úlohu, avšak dobře řešitelnou.

 

Zacílení kamery je v podstatě náhodné, podle toho, jak se balon otáčí či nikoli. Určit můžeme její sklon vzhledem k zemi, tj. zda snímá obzor nebo prostor pod balonem. Zacílení do strany se mi zdá vhodnější, pokud kamera míří dolů, nezabere totiž zdaleka tak velkou plochu.

Pro fanoušky RC modelů by mohlo být výzvou vytvoření dálkově ovládané kamery či fotoaparátu s aktivní volbou cílů.

 

O snímkování z volně letících balonů se na mé úrovni nedá zatím uvažovat. Něco takového by vyžadovalo sofistikované přístrojové vybavení, přinejmenším lokátor umožňující dohledání balonu po „přistání“ – to by ovšem mohlo ležet v podstatě kdekoli, šlo by tedy o sázku do loterie znatelně „cinknuté“ v náš neprospěch (balon může skončit na cizím pozemku, vysoko na stromě nebo dokonce ve vodě...). Solární balon, který se může udržet ve vzduchu po celou světelnou část dne a urazit tak stakilometrové vzdálenosti, by znamenal prakticky jistou ztrátu nákladu. Představa solárního balonu letícího celé tisíce kilometrů a průběžně vysílajícího snímky na „základnu“ je ovšem podmanivá!

 

 

https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTnb4HFdKPltJgf2u0JTlcMaeldz6xF__uZHoVGdHdRjnJAO5VknA

Minikamera Reekin MiniDVC Molly (MD 80). Video v rozlišení 720 x 480 má ucházející kvalitu (zejména s přihlédnutím k ceně), vytknout lze snad jen poměrně malý zorný úhel 32 x 24°. Kamera je velmi „user friendly“, a navíc překvapivě lehká: 19 gramů!

Cena rovněž příjemná, okolo 600,-.

 

Photo0074

Kamerková gondola má i s kamerkou jen 34 gramů, na premiéru teprve čeká.

 

Perspektivy do budoucna

Malá inspirace pro další sérii pokusů s hořáky přišla od milovníků outdooru – na obrázku improvizovaný lihový vařič ze stránky Kalimera.cz.

 

lihový vařič

 Improvizovaný lihový vařič z pivních plechovek ze stránky Kalimera.cz.

 

Hořák na způsob lihového vařiče slibuje pojmout větší množství paliva a navíc je odolnější proti jeho vyšplouchnutí než obyčejná plechovka, ačkoli je jen o málo těžší.

Hořák je sestaven ze dvou dýnek od plechovek – spodní nádobky a vrchního dílu s vyvrtanými průduchy a středovým otvorem. Kovový plíšek vytváří vnitřní stěnu.

Po zapálení (a dostatečném ohřátí celého hořáku) se líh na dně začne vařit a v prostoru mezi dvojitými stěnami se vyvíjejí lihové páry, jež proudí tryskami vzhůru, čímž vzniká velký a krásně stabilní plamen. Vůči vyšplíchnutí nebo vylití lihu je tento typ hořáku evidentně odolnější než obyčejná uříznutá plechovka.

 

Experimenty ukázaly, že hořák lze udělat bez problémů i vyšší (např. 8 cm). Sice se pak o něco hůře zapaluje, hoří ovšem velmi dobře. Zvýšený hořák má snížené riziko vylití i při vyšším obsahu paliva, což je výhoda skutečně nedocenitelná. Prostor pro experimenty poskytuje nejen výška, ale také velikost otvorů a použitý materiál – pivní plechovky se totiž vyskytují jak hliníkové, tak i železné, přičemž tyto materiály se liší hmotností i tepelnou vodivostí a lze je vzájemně kombinovat. Železo by se zdálo horší, nemusí to však být pravda – více ukážou až experimenty.

Vařičové hořáky mají zajímavý průběh hoření. Poměrně dlouho (minimálně půl minuty) trvá, než naběhnou, tj. než se kovová nádoba prohřeje natolik, že se líh uvnitř začne vařit a vznikne skutečně velký plamen. Pak následuje plató (různě dlouhé podle množství paliva) a konečně fáze skomírání, ke které dochází tehdy, když na dně citelně ubývá kapalného lihu, popř. zmizí zcela. Zásada neklesajícího žáru tedy není splněna – ovšem díky tomu, že k poklesu dochází až v době, kdy je v hořáku minimum kapaliny či vůbec žádná, hořák je poměrně odolný k rozlití, a neuvažuji o jejich použití v neupoutaných balonech (už kvůli ne zcela jednoduché výrobě), považuji „vařičové“ hořáky spíše za bezpečnější než kalíšky od Redbullu. Přínosem je také větší palivová kapacita, vhodná pro případné delší lety.

Konečným cílem je hořák s jedinou nádobkou, na rozdíl od „dvojčete“ Infinity. Prototyp „vařičového“ hořáku má odhadnutý výkon 1 kW, což je sice dobré, ale oproti 1,3 kW u dvounádobkové Infinity stále ještě ne dost dobré. Jako slibný přístup se jeví co možná nejvíce zvýšit vedení tepla z plamene do stěn hořáku. Osvědčuje se smyčka z hliníkového drátu, sloužící jako tepelný vodič vedoucí teplo z plamene do zásoby lihu na dně.

 

Další uvažovanou inovací je zhotovení balonového obalu či jeho části z izotermické fólie (pomůcka pro první pomoc při hypotermii, k dostání od cca 30 Kč). Tato fólie sice NENÍ odolnější k žáru či vznícení než normální igelit a je také dražší a těžší, zato však je lepším tepelným izolantem, což by mohlo v tomto případě naprosto převážit veškeré nevýhody. Pomalejší ztráty tepla by  znamenaly vyšší teplotu při stejném výkonu hořáku, a pomalejší klesání po jeho zhasnutí – obojí k nezaplacení! V praxi zatím nevyzkoušeno – pouze jsem na vzorku otestoval tepelné a mechanické vlastnosti fólie a konstatoval, že je možno ji lepit izolepou, ne však svařovat. Na letové využití ještě čeká.

 

Třetím „patentem“ slibujícím možnost startů z terénu je možnost plnit balony jejich vlastním hořákem, popř. jiným lihovým hořákem, bez předplnění fénem. Pokud se o to pokusíme jen tak, se zlou se potážeme – horký vzduch z hořáku igelit prázdného balonu nepěkně zkrabatí, nebo rovnou propálí. Tato situace nastala dokonce i při poměrně malém výkonu hořáku, při pokusu, když jsem zapálil v hořáku Infinity jen jedu ze dvou nádobek.

 

Zde lze s výhodou použít chladič. Jak si to představit? Na komín hořáku postavíme další, větší komín, uvnitř nějž jsou různé překážky, jimiž musí proud vzduchu procházet. Při experimentu jsem použil starý megakomín (z pozůstalosti po Spiritu II), dovnitř jsem navěsil různý hliníkový „šrot“ – kusy plechu, „náhrdelníky“ ze spodků a vršků plechovek, silnější alobal a podobné věci – zkrátka odřezky od výroby hořáků, zejména „vařičových“, kde je zmetků spousta. Čím víc, tím líp, jen to musí být dostatečně průchodné pro vzduch. Vzduch se o tyto překážky chladí, navíc se při jejich obtékání promísí se vzduchem z okolí, takže chladič opouští při teplotě nižší než postačuje k tavení igelitu!

Popsaný (a rozhodně nijak sofistikovaný) prototyp byl úspěšně vyzkoušen (v neletových podmínkách) nad Infinity s jednou zapálenou redbullovou plechovkou. Hořák sám ani vzduch z něj jdoucí neměl v tomto případě teplotu, která by poškodila igelit.

 

Namítnete, že takový chladič musí být enormně těžký. Je. Vtip je v tom, že to nevadí, protože s balonem vůbec neletí – před zážehem se na komín nasadí, po naplnění balonu se vyndá. Je nutné provést „plnící zážeh“ s chladičem a malým množstvím paliva tak, aby hořák nedlouho po naplnění balonu sám vyhasl. Chladič pak sundáme (Pozor, pálí! Když chladí vzduch, sám se logicky ohřeje. Proto buď chvíli počkáme, nebo použijeme rukavice.) Teprve pak do hořáku načepujeme „plnou“ pro samotný let a zapálíme „naostro“.

Pro hořáky, kde nelze „regulovat“ výkon tak jako u Infinity, by mohlo být vhodné nepoužít k plnění balonu hlavní hořák, ale připravit si minihořáček s chladičem samostatně.

Odkazy na webu

http://www.solar-balloons.com/

http://www.solar-balloons.com/videos.html

http://thermius.appspot.com/cz/

http://www.chovanec.com/notes/archive/month-2007-02.html

http://www.rozhlas.cz/leonardo/technologie/_zprava/266060

http://www.youtube.com/user/RayUES/videos