luchtvaartuig lichter dan lucht (aerostaat), dat zijn hefvermogen ontleent aan het verschil tussen het soortelijk gewicht van de atmosferische lucht en dat van het lichtere, in het ballonomhulsel ingesloten draaggas. Een ballon is niet van een mechanische voortstuwingsinrichting (motor) voorzien.
Is dat wel het geval (vroeger sprak men dan van een bestuurbare ballon), dan noemt men een dergelijke aerostaat een luchtschip*. Men onderscheidt de ballons in:a. vrije ballons
en
b. kabelballons.
a. De vrije ballon of luchtballon (zie fig. i) bestaat uit een omhulsel van gasdichte ballonstof (gegummeerde of geverniste katoen, soms ook gegummeerde zijde). Aan de top van dit omhulsel, dat doorgaans een bolvorm heeft, bevindt zich de gasklep of het ventiel, dat door trekken aan het in de mand uitlopende ventielkoord kan worden geopend voor het geval de ballonvaarder de hefkracht wil verminderen. Indien de luchtvaarder het ventielkoord loslaat, slaat de met veren gespannen klep weer dicht. Tussen het ventiel en de equator is aan één zijde van het omhulsel (de zgn. scheurbaanzijde) een scheurbaan in de stof geplakt, een aparte baan stof, welke wordt opengereten op het moment, dat een snel en algeheel ledigen van het omhulsel geboden is, zoals bij een stormachtige landing of nadat de mand op de grond tot stilstand gekomen is. De scheurbaan, welke dus als noodopening fungeert, wordt door middel van de eveneens tot in de mand doorlopende scheurlijn bediend. Aan de onderzijde van het omhulsel is voorts nog een cylindervormig uit ballonstof vervaardigd aanhangsel genaaid, de vulslurf, welke wel is waar in de eerste plaats voor het vullen dient, maar die, tegen een algemeen verbreide veronderstelling in, na de start steeds geopend blijft en wel om eventueel overtollig draaggas (door drukafneming of door verwarming zet de gasvulling uit) gelegenheid te geven vrij naar buiten te ontsnappen. De ballonstof, waaruit het omhulsel van de bemande luchtballon wordt vervaardigd, is nl. in tegenstelling met de grondstof van de opblaasbare kinderballon niet of nauwelijks elastisch en indien de vulslurf tijdens de vaart door dichtsnoering gesloten zou zijn, bestaat gevaar, dat het omhulsel bij uitzetting van het draaggas barst. De vulslurf doet ook dienst als geleischacht voor ventielkoord en scheurlijn.
Voor het dragen van de mand wordt een uit touw vervaardigd net over het omhulsel gespreid. De ruitvormige mazen, welke aan de top klein zijn, worden naar de equator toe steeds groter, en nemen beneden de equator weer in grootte af. Aan de onderzijde van het net worden de mazen paarsgewijze tot ganzepoten verenigd, welke op hun beurt door middel van de uitlooplijnen met de mandring zijn verbonden. Er bestaan ook netloze ballons (zoals destratosfeerballon van prof.Piccard) waarbij de uitlooplijnen rechtstreeks aan een onder de equator genaaide draaggordel zijn bevestigd.
Voor het vervoer van de luchtreizigers wordt gebruik gemaakt van een mand, welke uit licht vlechtwerk bestaat en door middel van de mandtouwen aan de mandring is opgehangen.
Voor de uitrusting van de ballonmand wordt naar de onderstaande figuur verwezen. Rechts ziet men de beide hooglaattouwen, die bij de opstijging door het grondpersoneel worden ingehouden in het geval de start niet naar wens verloopt. Aangezien het met het oog op het gevaar voor de aardbewoners verboden is vaste voorwerpen uit luchtvaartuigen te werpen, wordt de ballast, benodigd voor het manoeuvreren in de vorm van fijn droog zand meegevoerd. Aan de buitenzijde van de mand ziet men een twaalftal van zulke ballastzakken hangen. Aan de naar den beschouwer toegekeerde zijde van de mand is de sleepkabel in opgerolde toestand zichtbaar. Deze zware en lange kabel, welke kort vóór of tijdens het landen wordt afgerold, heeft drieërlei functie: het afremmen van de verticale daalsnelheid (zodra een deel van de kabel over de grond sleept, wordt de ballon met het gewicht van dit deel ontlast), het vertragen van de voorwaartse snelheid (door de wrijving met de grond) en het zodanig richten van de mand, dat de scheurbaanzijde van het omhulsel, in de vaartrichting gezien, naar achteren komt, zodat het scheurbaantrekken vlot verloopt.
Een anker wordt tegenwoordig niet meer meegevoerd. Het gebruik er van is in verband met de schade, welke er in vroeger tijden mee werd aangericht, verboden.
De instrumenten, welke gewoonlijk worden gebezigd, zijn: een hoogtemeter, een Sarograaf, een stijgmeter (ook wel variometer genoemd) en de windraadjes, met behulp waarvan in combinatie met de stijgmeter kan worden vastgesteld, of de ballon zich al of niet in een stijgwind bevindt.
Als draaggas worden voor ballons verschillende soorten van gas gebruikt. Het meest wordt lichtgas toegepast, omdat het overal gemakkelijk te verkrijgen is. Het soortelijk hefvermogen (verschil tussen het soortelijk gewicht van de lucht en dat van het gas) is echter niet groot en bedraagt bij 15 gr. C. ong. 0,82 kg/m3. In gevallen, waarin een groot hefvermogen wordt verlangd (bijv. bij stratosfeerballons), wordt aan waterstof de voorkeur gegeven, een uiterst licht gas met een soortelijk hefvermogen van 1,14 kg/m3. Dit gas, dat duurder is dan lichtgas en zeer brandbaar, wordt in gecomprimeerde vorm in stalen flessen op de opstijgterreinen aangevoerd.
In Noord-Amerika, waar het in de bodem wordt aangetroffen, wordt van helium* gebruik gemaakt. Het soortelijk hefvermogen bedraagt 1,056 kg/m3; een groot voordeel is echter, dat helium onbrandbaar is. Ook hete lucht wordt een enkele maal als draaggas gebruikt. De hiertoe gebezigde ballons (heteluchtballons) zijn van een regelbare brander voorzien, door welke de temperatuur van de vulling en daarmee het hefvermogen kan worden geregeld. Als brandstof wordt meestal petroleum gestookt.
Theorie
Het bevaren van het luchtruim met ballons berust op de wet van Archimedes*, volgens welke elk lichaam, in een middenstof (vloeistof of gas) gedompeld, een opwaartse krachtondervindt, welke gelijk is aan het gewicht van de hoeveelheid verplaatste middenstof. De draagkracht A van een ballon is dus gelijk aan het gewicht van de door de ballon (in hoofdzaak door het omhulsel) verplaatste lucht. Heeft dit omhulsel een volume V en wordt het soortelijk gewicht van de lucht (d.i. het gewicht van de lucht in kg per m3) door y/ (gammaiuji) voorgesteld, dan is A = y/. V. Het gewicht van een ballon wordt voor één deel gevormd door het vaste gewicht Gv van de constructie, de uitrusting en de lading (bemanning en ballast inbegrepen), voor het overige door het gewicht van het draaggas Gg. Dit laatste, het gasgewicht, is bij een volume V en een s. g. van het desbetreffende draaggas yg gelijk aan Ge = yg.
V. Om in evenwicht te zijn, moet de som van de gewichten dus gelijk zijn aan de draagkracht, dus Gv -f- Gg = A of anders uitgedrukt Gv = (y; — yg) .V. Het verschil y/ — yg, het verschil dus tussen het s.g. van de lucht en dat van het draaggas, is het reeds eerder genoemde soortelijk hefvermogen van het gas. Indien het draaggas van een geheel gevulde ballon door afneming van de druk van de buitenlucht of door verwarming van de gasvulling (als gevolg van zonnestraling bijv.) uitzet, ontwijkt het teveel aan gas door de slurf, welke immers met het oog op het gevaar van scheuren van het omhulsel tijdens de vaart steeds open blijft. In het omgekeerde geval, als het draaggas ten gevolge van drukverhoging van de buitenlucht of door daling van de gastemperatuur krimpt, wordt het gasvolume geringer en treedt buitenlucht door de vulslurf naar binnen. Het gevolg is, dat de ballon in zijn geheel gevulde toestand naar boven toe stabiel is.
Immers, als de ballon, in deze toestand zich op een bepaalde hoogte in evenwicht bevindt, is Gv — (yi — yg) . V. Indien de ballon daarna iets zou stijgen, wordt het soortelijk hefvermogen yi — yg geringer, het volume V en het vaste gewicht G„ blijven echter gelijk. Er ontstaat dientengevolge een tekort aan draagkracht, hetgeen er op neerkomt, dat een dalende beweging wordt ingeleid. Bij deze dalende beweging neemt het soortelijk hefvermogen weer toe; het volume neemt echter in dezelfde mate af, omdat het tekort aan draaggas wordt vervangen door de via de slurf binnenstromende lucht, welke lucht t.o.v. de omringende buitenlucht in het geheel geen hefvermogen heeft. De eenmaal ingeleide daling zal zich dus ongestoord voortzetten, tenzij de ballonvaarder, bijv. door het strooien van ballastzand, ingrijpt. Tegen dalen is de geheel gevuld varende ballon dus indifferent.
Ook hier is een uitzondering op den regel: het geval dat zich een inversie (omkeerlaag) voordoet, een weinig voorkomende atmosferische toestand, welke door het voorkomen van een koude luchtlaag onder een warmere laag wordt gekenmerkt. De ballon blijft dan net zo lang op deze koudere luchtlaag drijven tot het warmere draaggas door afkoeling aan draagkracht heeft ingeboet. Een luchtballon, waarvan het omhulsel, zoals bij stratosfeerballons gebruikelijk is, bij de start slechts voor een gedeelte met draaggas wordt gevuld, is om dezelfde reden ook tegen stijgen indifferent. Men doet dit, omdat de draagkracht constant blijft tot die hoogte, waarop de gasvulling zodanig is uitgezet, dat het omhulsel er geheel mee is gevuld.
Practijk van het varen
Vóór de opstijging wordt het omhulsel uitgelegd, de gasklep er in bevestigd, het net er over uitgespreid en het omhulsel met gas gevuld. Als mand en mandring aan de uitlooplijnen zijn bevestigd, nemen de luchtreizigers plaats en gaat men over tot het zgn. afwegen-. na het laden van een bepaalde hoeveelheid zandballast gaat men door het gedeeltelijk vieren van de hooglaattouwen na of het luchtvaartuig de gewenste stijgkracht vertoont. Is dit het geval, dan wordt op het commando „Open” de vulslurf open getrokken en op het bevel „Los” laten de manschappen de mand resp. de hooglaattouwen los. De opstijging is begonnen. De ballon drijft mee met de heersende wind, een nauwkeurig waarnemen van en juist reageren op alle atmosferische verschijnselen is dus een eerste vereiste. Een goed ballonvaarder maakt dan ook handig gebruik van de verschillende windrichtingen, welke hij onderweg aantreft.
Een spaarzaam gebruik van de gasklep (gasverlies) en van ballastzand, waarvan een hoeveelheid als remballast voor de landing gereserveerd moet blijven, is geboden. In tegenstelling met een luchtreis aan boord van een vliegtuig verloopt een ballontocht in volkomen stilte: geluiden van de aarde zijn tot ver boven de QOOO m hoogte te horen, terwijl de luchtreizigers zich nog tot op 500 m hoogte door roepen verstaanbaar kunnen maken. De landing vereist een behoorlijke routine. Door kortstondig ventieltrekken wordt allereerst een dalende beweging ingeleid; de daalsnelheid mag echter niet meer dan ca 2 m/sec. bedragen. Op een lager niveau aangekomen wordt de daling zo nodig met enig ballastwerpen afgeremd. De ballonvaarder kiest al varende als landingsplaats een terrein uit, dat zo min mogelijk obstakels biedt.
Is hij dat tot op geringe hoogte genaderd, dan snijdt hij het bindkoord van de sleepkabel los, dat dan over de bodem gaat slepen en de ballon zowel horizontaal als verticaal in zijn landingsbeweging remt. Indien de ballonvaarder tot de eigenlijke landing overgaat, gelast hij zijn medereizigers zich aan de zijde van de sleepkabel met niet-gestrekte benen aan de mandtouwen vast te houden, en rukt kort vóór het aanstoten van de mand energiek aan de scheurlijn, welke hij over de volle lengte van de zodoende opengereten scheurbaan inpalmt. Dientengevolge ontwijkt het nog aanwezige draaggas terstond, met als resultaat, dat de ballon — ook indien deze door een hevige wind over de grond zou worden voortgesleept — terstond tot stilstand komt.
Geschiedenis
De luchtballon is uitgevonden door twee Fransen, de gebroeders Joseph en Etienne Montgolfier*, die op 4 Juni 1783 (en niet op 5 Juni 1783, zoals in vele bronnen abusievelijk staat aangegeven) in Annonay (dep. Ardèche) de eerste opstijging met een onbemande heteluchtballon in het openbaar demonstreerden. Nog in hetzelfde jaar hadden de eerste met menselijke wezens bemande opstijgingen plaats: 21 Nov. 1783 de eerste opstijging van een heteluchtballon, ondernomen nabij Parijs door Pilatre de Rozier en den markies van Arlandes, en 1 Dec. 1783 de eerste vaart van een met waterstof gevulde gasballon, met Charles* en den oudste der gebr. Robert, aan boord. Ruim een jaar later (7 Jan. 1785) werd door Blanchard* en dr Jefferies reeds een ballonreis over het Kanaal volbracht. Tijdens het beleg van Parijs (i87o/’7i) heeft de luchtballon een opmerkelijke rol als blokkadebreker gespeeld: in ruim vier maanden tijds hadden 66 opstijgingen met bemande ballons van daar uit plaats en konden 167 personen de belegerde stad via de luchtweg verlaten.
Drie van die luchtballons zijn in Nederland terechtgekomen. Op 27 Mei 1931 is het aan den Zwitsersen prof. dr Auguste Piccard* en ing. P. Kipfer voor het eerst gelukt om met een vrije ballon in de stratosfeer* door te dringen (15 781 m).
Wat Nederland aangaat komt aan den Rotterdamsen, ,stadsmedecinaaldoctor’ ’J. van Noorden de eer toe als eerste in Nederland een (onbemande) vrije ballon te hebben opgelaten. Het experiment had op i Dec. 1783 nabij Rotterdam op de aan den heer J. Osy toebehorende buitenplaats Rozenhof, niet ver van het IJsselmondse Veer, plaats. De eerste bemande opstijging van Nederlands grondgebied af werd door den eerder genoemden Fransman Blanchard (7 Jan. 1785 te Den Haag) verricht. De eerste Nederlander, die een zelf geleide ballonvaart ondernam, was Abraham Hopman*. Op 29 Sept. 1804 voer deze met de door hem zelf vervaardigde ballon „Lust tot Onderzoek” van Rotterdam (plaats Concordia) naar Schiedam.
Toepassingen
Gezien het feit, dat de vrije ballon zich zo rustig in de dampkringslucht ophoudt, leent hij zich bijzonder goed als hulpmiddel voor het wetenschappelijk onderzoek. Hij stelt den natuuronderzoeker in staat tot het verrichten van allerlei detailstudies op meteorologisch, astronomisch, optisch, luchtvaartgeneeskundig, ornithologisch en luchtfotogrammetrisch gebied, alsmede tot het nemen van proeven met betrekking tot de zgn. kosmische stralen, welke ondanks hun bijzonder groot doordringingsvermogen (veel groter bijv. dan die van Röntgenstralen) voor een belangrijk deel door de dampkringslucht worden geabsorbeerd en, naar men aanneemt, worden opgewekt door verschijnselen van atoomsplitsende aard. Vandaar, dat in de laatste decenniën aan dit onderzoek en aan de uitrusting van ballonexpedities naar de stratosfeer zulke grote sommen gelds werden besteed. Het verblijf op grote hoogten gaat in een open ballonmand met grote risico’s gepaard: van de driekoppige bemanning van de in 1875 opgestegen ballon „Zenith” (zie tabel) stierven er twee. Kapt. Gray overleed tijdens de daling en ook de beide opvarenden van de „Bartschvon Sigsfeld” ondergingen door een mankement aan de zuurstoftoevoer de verstikkingsdood.
Het was prof. dr A. Piccard, die met de door hem uitgevonden bolvormige en luchtdicht afgesloten ballongondel daar een grote verbetering in bracht en met zijn opstijging aan boord van de „FNRS” (27 Mei 1931) een reeks van ballonvaarten naar de stratosfeer inluidde, welke met de opstijging van de 103 600 m3 grote ballon „Explorer II” onder aanvoering van de kapiteins Albert W. Stevens en Orvil A. Anderson op 11 Nov. 1935 (absoluut wereldhoogterecord van 22 066 m) haar voorlopige bekroning vond. Doch ook hoogtevaarten met ballons, voorzien van een gesloten gondel, hebben wel eens een dramatisch verloop. Zo scheurde de gondel van de Russische ballon „Ossoaviachim-2” tijdens een snelle daling van de uitlooplijnen los en de driekoppige bemanning viel met gondel en al te pletter. Van de „Explorer” (zie foto) begaf het omhulsel zich tijdens de daling; de beide opvarenden slaagden er gelukkig in zich tijdig met behulp van hun valschermen te redden.
Ook voor luchtsportdoeleinden wordt de vrije ballon nog heden ten dage toegepast. In Nederland was het de Kon. Ned. Vereeniging voor Luchtvaart die de stoot tot de beoefening van de ballonsport heeft gegeven. In dienst van die vereniging zijn achtereenvolgens de volgende sportballons in de vaart gebracht: 15 Sept. 1908 de ballon „Rotterdam” (1200 m3), 7 Juni igio de „Amsterdam” (1260 m3), 16 Juli 1912 de W. „Utrecht” (600 m3), 6 Apr. 1921 de „Neerlandia” (1290 m3) en 19 Aug. 1925 de ballon „Hollandia” (1680 m3).
Een jongere generatie heeft die traditie later voortgezet: op 5 Juni 1938 werd de waterstofballon „Hopman” (309 m3) door de Ned. Ballonsport-Vereeniging in dienst gesteld, en na Wereldoorlog II was het de Haagsche Ballonclub, die de ballon ,.Rambaldo” (650 m3) op 18 Mei 1946 ten doop heeft gehouden. Ook in Ned. Oost-Indië werd van 26 Febr. 1910 af met de ballon „Batavia” (1680 m3) onder auspiciën van de Ned.-Ind. Ver. voor Luchtvaart een aantal ballonvaarten ondernomen. Om het wettelijk voorgeschreven bewijs van geschiktheid als ballonvoerder te kunnen verwerven, moet men aan minstens zes ballonvaarten hebben deelgenomen, waaronder één vaart bij nacht, één vaart onder moeilijke omstandigheden en een examenvaart van langere duur.
Voor wedstrijden (in afstand of duur) worden de sportballons in een aantal klassen ingedeeld: categorie i omvat ballons tot 600 m3, cat. 2 601 -900 m3, cat. 3 901-1200 m3, cat. 4 1201-1600 m3 en cat. 5 1601-2200 m3. Met ballons van deze laatste categorie wordt jaarlijks de bekende internationale Gordon Bennett-wedstrijd gevaren en wel om een wisselprijs, welke voor de eerste maal op 9 Nov. 1905 door den Amerikaansen krantenuitgever James Gordon Bennett* werd uitgeschreven voor dengeen, die hemelsbreed de grootste afstand aflegt. De Belg Ernest Demuyter is er tot zesmaal toe in geslaagd deze wedstrijd voor zijn land te winnen. Slechts één maal heeft een Nederlandse bemanning officieel aan de Gordon Bennett deelgenomen: met een afstand van 1017,81 km bezetten M. ten Bosch en J. E van Tijen 15 Sept. 1535 met de Poolse ballon „SP-ANK-Torun” op hun reis van Warschau naar Schlina (Rusland) de zesde plaats. Het historisch verloop van dit internationale sportgebeuren is in de hierbij opgenomen tabel weergegeven.
Rest nog de toepassing van de vrije ballon als feestattractie en als reclamemiddel, in welke tak van de ballonvaart het Ballonhuis Anleejoh (Eindhoven) het werk van den vermaarden Willy Pottum heeft voortgezet.
b. De kabelballon
Reeds spoedig na de uitvinding van de luchtballon kwam men op het denkbeeld deze aan militaire doeleinden dienstbaar te maken; men ging de ballon aan een kabel verankeren en richtte de mand als observatiepost in. Op die wijze is de kabelballon in zijn tegenwoordige sigaarvormige gedaante (zie fig. 3) ontstaan. Bij wind ontleent de kabelballon zijn opwaartse kracht niet alleen aan de statische stijgkracht van het draaggas, maar ook aan de dynamische kracht van de wind op het stroomlijnvormige door stuurzakken zo stabiel mogelijk gehouden ballonlichaam. Aangezien het ballonomhulsel geen stijfheid bezit en men in staat moet zijn de ballon met één zelfde gasvulling vele malen achtereen op te laten en neer te halen, bindt men de vulslurf vóór het oplaten dicht en houdt men het inwendige van het omhulsel onder druk door toepassing van een luchtzak (vroeger ballonet genaamd), welke bij dat soort van kabelballons boven de onderste stuurzak afzonderlijk in het omhulsel is genaaid en door de lucht, welke er in de voorzijde in blaast, op spanning wordt gehouden. Bij de zgn. lobbenballon geschiedt het op druk houden weer anders; in plaats van een luchtzak worden dwarsscheeps elastische trekkoorden toegepast. Naarmate het volume van het draaggas slinkt, verandert de cirkelvormige welving van de dwarsdoorsnede van het omhulsel in een lobvormige figuur.
De hierbij gereproduceerde langsdoorsnede laat nog een derde oplossing zien: hier wordt de stijfheid bewerkstelligd door het gebruik van langsscheeps aangebrachte banen stof (F), welke bij mindering van het gasvolume onder inwerking van draden elastiek gaan krimpen. De eerste toepassing dateert reeds van 26 Juni 1794, toen tijdens de veldslag van Fleurus een met twee Franse generaals bemande verkenningsballon, de „Entreprenant”, in de strijd werd gebracht. Vnl. gedurende Wereldoorlog I is van de kabelballon, in combinatie met een motorlier, een intensief gebruik als observatiemiddel gemaakt. Tijdens Wereldoorlog II werd de captieve luchtballon, met zijn voor laag vliegende vijandelijke vliegtuigen moeilijk waarneembare dunne stalen kabel, als luchtversperring gebruikt. Vooral bij de verdediging van Londen en van de oostkust van Engeland hebben grote aantallen van dergelijke versperballons de bewegingen van aanvallende Duitse vliegtuigen gehinderd. Ten slotte is de kabelballon gebruikt als reclamemiddel, als werkbasis voor het opnemen van films en als attractie op feesten en tentoonstellingen, in welk laatstgenoemd verband de meer dan 1000 opstijgingen met de 25 000 m3 grote kabelballon van den Fransen luchtvaartpionier Henry Giffard op de wereldtentoonstelling te Parijs van 1878 (max. stijghoogte 600 m, 2 commandanten en 40 passagiers) vermelding verdient.
HENRI HEGENER
Lit.: Hatton Tumor, Astra Castra (London 1865); G. Tissandier, Histoire des ballons, 2 dln (Paris 1890); Fr. Peyrey, Au fil du vent (Paris 1909); E. Fuld, Uit de eerste jaren der luchtvaart in Nederland, 1700-1808 (Amsterdam 1919);
