AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE DES GASBALLONS MIT NETZ
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Gasballon-Hüllen
Grössen
Nach den Vorschriften der FAI (Fédération Aéronautique International) werden Gasballone nach ihrem Volumen in verschiedene Grössenklassen eingeteilt. Dabei ist es zulässig, dass der tatsächliche Rauminhalt um +/- 5% über der Nenngrösse liegt. Daraus ergeben sich folgende gebräuchlichen Ballongrössen:
| FAI-Klasse | Nenninhalt | Tatsächlicher Inhalt |
| AA 3 (401 - 600 m3) | 600 m3 | 630 m3 |
| AA 4 (601 - 900 m3) | 900 m3 | 945 m3 |
| AA 5 (901 - 1200 m3) | 1200 m3 | 1260 m3 |
| AA 6 (1201 - 1600 m3) | 1600 m3 | 1680 m3 |
| AA 7 (1601 - 2200 m3) | 2200 m3 | 2310 m3 |
Zwischengrössen gehören in die Klasse der nächst grösseren Standardgrösse.
Werkstoff der Ballonhüllen
Der Hüllenstoff eines modernen Gasballons besteht aus einer Lage beschichtetem Nylongewebe. Im Vergleich zu den bis vor einigen Jahren verwendeten beschichteten Baumwollgeweben ist das Nylongewebe um ca. die Hälfte leichter und ca. 60 % reissfester.
Kunstfaser- sowie Baumwollgewebe haben als Gewebebindungsart die Leinenbindung, jedoch ist das Kunstfasergewebe zusätzlich mit einer Rip-Stop-Konstruktion versehen, die einen erheblichen sicherheitstechnischen Vorteil bietet. Bei der Leinenbindung mit Rip-Stop wird in gleichen Abständen in beiden Fadenrichtungen (Kette und Schuss) ein doppelter Faden eingewebt. Dieser doppelte Faden erhöht bei Hüllenbeschädigungen den Widerstand gegen das Weiterlaufen des Risses (Fachbegriff Weiterreissfestigkeit). Früher wurde beim Baumwollgewebe eine zweite Stofflage unter 45° gedreht aufvulkanisiert (Fachbegriff schräg doubliert), um die Weiterreissfestigkeit zu erhöhen.
Die Gasdichtigkeit des Ballonstoffes wird durch die Beschichtung erreicht. Auf der Aussenseite wird die gut färbbare und doch relativ UV-Strahlen-beständige Kunstkautschukmischung "Hypalon" verwendet. Die Innenseite ist mit Butylkautschuk beschichtet, der durch Graphiteinlagerung seine elektrische Leitfähigkeit erhält. Die für die elektrostatischen Eigenschaften ausreichenden Grenzwerte liegen bei einem inneren Oberflächenwiderstand von kleiner 109 Ohm und einer Schichtdicke von weniger als 0,2 mm.
Die Gewichte liegen bei beschichteten Baumwollstoffen bei 300 - 350 g/m2, bei Kunstfasergeweben bei 190 - 230 g/m2.
Die Reissfestigkeit in Kette und Schuss muss bei einem 5 cm breiten Stoffstreifen laut Bauvorschrift im Neuzustand mindestens 300 N betragen.
Beim Baumwollgewebe liegt sie bei ca. 450 N/5 cm und beim Kunstfasergewebe bei ca. 700 N/5 cm.
Konfektion
Eine Freiballonhülle wird aus Längsbahnen konfektioniert, die vom oberen zum unteren Pol reichen und am Äquator, der Stoffbreite entsprechend, ca. 1,3 m bis 1,45 m breit sind. Die Längsbahnen sind im allgemeinen aus drei gleichlangen Teilen zusammengesetzt. Die Nähte werden miteinander verklebt und mit einer Doppelnadelmaschine vernäht. Zur Abdichtung und zum Schutz der Nähte werden auf der Innen- und Aussenseite Abdeckbänder aufgeklebt.
Der obere und untere Pol der Ballonhülle werden durch Ballonstoff verstärkt. Beide Öffnungen sind gleich gross. Am oberen Pol wird das Ventil eingebaut, am unteren Ende eine Füllansatz befestigt. Die Polöffnungen werden durch ein eingelegtes Hanfseil gegen Einreissen geschützt.
Reissbahn
Die Reissbahn ist ein Ausschnitt in der oberen Kalotte, der vom oberen Pol bis kurz oberhalb des Äquators reicht. Sie dient dem Ballonführer zum schnellen Entleeren der Hülle nach der Landung, wie es z.B. bei höheren Windgeschwindigkeiten notwendig ist. Der Ausschnitt ist der Form der Längsbahnen entsprechend konisch. Er ist durch ein eingelegtes Hanfseil und durch aufgeklebte Doppelungen verstärkt.
Der Ausschnitt wird durch die Reissbahnzunge von innen verschlossen. Bei der genähten Reissbahn sind an den Rändern von Ausschnitt und Reissbahnzunge Ösen eingearbeitet, durch die die beiden Teile miteinander verschnürt werden. Über die verschnürten Ränder der Reissbahn wird ein selbstklebendes Band geklebt, mit dem die Öffnungen der Ösen weitgehend gasdicht verschlossen und die Verschnürungsfäden geschützt werden.
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Bei neueren Ballonen wird die Reissbahnzunge nicht mehr eingeschnürt, sondern mittels eines Kletthaftverschlusses am Hüllenausschnitt befestigt. Dieser Klettverschluss ist mit Silber bedampft, um elektrostatisch notwendige Leitfähigkeit zu erzielen. An der Überlappung von Reissbahnzunge und Hüllenausschnitt wird zur Abdichtung ein selbstklebendes Band aufgeklebt.
Am oberen , schmalen Ende der Reissbahnzunge ist ein Knebel eingearbeitet, von dem aus der Reissgurt durch das Balloninnere bis zum Korb geführt wird. In der Nähe des Ventils ist dieser Reissgurt mit ca. 2 m Durchhang an einer Ringscheibe gesichert. Durch kräftiges Ziehen am Reissgurt wird diese Sicherung gelöst, der Durchhang fällt herab, und erst nach weiterem Ziehen wird die Zunge von der Reissbahn getrennt. Der Ballon entleert sich sehr rasch durch die Reissbahnöffnung. Vor dem erneuten Aufrüsten des Ballons wird die Reissbahn gemäss den Vorschriften der Ballonhersteller, wie sie aus dem Fahrt- und Betriebshandbuch hervorgehen, wieder geschlossen.
Füllansatz
Der Füllansatz, ein zylindrischer Schlauch aus Ballonstoff, ist am unteren Pol durch zwei Füllansatzringe befestigt. Während der Fahrt ist der Füllansatz offen, damit sich das Füllgas bei Erwärmung oder bei sinkendem Aussendruck (z.B. Steigen) ausdehnen kann. Durch den unteren Füllansatz führen Ventilleine und Reissgurt aus der Ballonhülle in den Korb. Der am unteren Ende des Füllansatzes eingeschnallte Holzring, der so genannte Pöschel-Ring, hält den Füllansatz während der Fahrt immer offen. Die Füllansatzzuziehvorrichtung ist eine Leine, die vom Pöschel-Ring in einer Spirale um den Füllansatz herum bis zur Ballonhülle und von dort über eine Umlenkrolle in den Ballonkorb und wieder zum Füllansatz führt. Durch Ziehen an der Leine wird der Pöschel-Ring horizontal gedreht und gleichzeitig einseitig nach oben gekippt. Dadurch schliesst sich der Füllansatz, was bei Zwischenlandungen, bei starken Böen und bei der Ballonentleerung vorteilhaft ist. Von den Füllansatzringen aus führen zwei Füllansatzleinen zum Korb, die die einzige Verbindung zwischen Hülle und Korb darstellen. Sie verhindern, dass sich bei einem starken Fall oder bei einer Schleiffahrt die untere Kalotte in die obere hineinstülpt. Der Querschnitt des Füllansatzes ist so zu bemessen, dass bei Erreichen des maximalen Betriebsdruckes mindesten 3% des Gesamtvolumens je Minute abgelassen werden können.
Notöffnung
Seitlich vom Füllansatz befindet sich die Notöffnung, ein dreieckiger Hüllenausschnitt, dessen Fläche etwa der des Füllansatzes entspricht. Sollte der Füllansatz nach dem Start aus irgendwelchen Gründen nicht zu öffnen sein, wird mit der Notöffnungsleine die Notöffnung geöffnet, und während der Fahrt kann das sich ausdehnende Gas entweichen. Die Notöffnungszunge wird danach wieder eingenäht oder mit Klettverschluss befestigt. Die Fugen werden wie bei der Reissbahn mit Klebeband abgedichtet.
Regentraufe
Die Regentraufe ist ein gezahnter oder gerader 20 cm hoher Ballonstreifen, der mit seinem oberen Rand im unteren Drittel des Ballons waagerecht umlaufend angeklebt ist. Der Stoffstreifen steht vom Ballon ab und verhindert, dass das Regenwasser am Ballon entlang bis zum Füllansatz läuft und von dort in den Korb hineintropft. Es leitet das Regenwasser schon ausserhalb des Korbes von der Hülle ab.
Prüfung und Reparaturen
Die Ballonhülle muss in regelmässigen Abständen auf äussere Beschädigungen untersucht werden, wie z.B. Scheuerstellen, Löcher, Risse. Jede Beschädigung muss sofort durch Überkleben mit Ballonstoff repariert werden. Abstehende oder abgescheuerte Abdeckbänder müssen ersetzt werden. Für diese Klebearbeiten darf nur ein vom Ballonhersteller zugelassener Zweikomponentenkleber benutzt werden. Die Gebrauchsanweisung für den Kleber muss genau befolgt werden. Im Betriebshandbuch ist festgelegt, welche grösseren Klebearbeiten dem Ballonhersteller oder einem luftfahrttechnischen Betrieb zu übertragen sind. Jährliche Nachprüfungen durch einen anerkannten luftfahrttechnischen Betrieb sind vorgeschrieben.
Reissproben
Die Reissfestigkeit des Ballonstoffes kann nur auf Werkstoffprüfmaschinen überprüft werden. Hierzu wird aus der oberen und der unteren Hüllenkalotte je eine Stoffprobe von 0,50 x 0,50 m entnommen. Diese Stoffprobe wird in 5 cm breite Streifen unterteilt, die genau fadengerade zugeschnitten werden müssen. Die Reissfestigkeit gebrauchten Ballonstoffes darf folgende Werte nicht unterschreiten:
Einfacher Ballonstoff:
Bei Ballonhüllen bis 1260 m3 Inhalt = 250 N in Kette und Schuss
Bei Ballonhüllen über 1260 m3 Inhalt = 300 N in Kette und Schuss
Doublierter Ballonstoff :
Bei Ballonhüllen bis 1260 m3 = 250 N in Kette und Schuss für jede Gewebelage
Bei Ballonhüllen über 1260 m3 = 300 N in Kette und Schuss für jede Gewebelage.
Die gültige Untergrenze für Weiterreissfestigkeit beträgt 5 N.
Ventil
Das Fahrventil, welches am oberen Pol, dem höchsten Punkt der Ballonhülle eingesetzt ist, ermöglicht es, Gas in kontrollierten Mengen abzulassen und den Ballon dadurch zum Sinken zu bringen. Es wird durch die Ventilleine bedient, die im Inneren der Hülle mit ihrem Knebel an den vom Ventil herabhängenden Seilschlaufen befestigt wird und durch die Hülle und den Füllansatz hindurch bis in den Korb führt. Für den Querschnitt des Ventils gilt dasselbe wie für den Füllansatz.
Bei allen Ventilarten befinden sich auf dem Umfang des innenliegenden Holzringes Stehbolzen, die durch entsprechende Löcher in der Hülle von innen nach aussen geführt werden. Von aussen wird ein weiterer Holzring über die Stehbolzen gesteckt und mit Flügelmuttern gesichert. An diesem äusseren Ring sind gleichmässig verteilt vier Metallschlaufen befestigt mit Lederriemen, mit denen der Netzkranz am Ventil und damit am Ballon befestigt wird.
Das Klappenventil besteht aus dem äusseren und dem inneren Ring mit den Klappen.
Der äussere Ring ist mit Löchern für die Stehbolzen des inneren Ringes versehen. Die Löcher sind durch aufgeschraubte Beilagscheiben geschützt. Am äusseren Umfang sind die vier Metallschlaufen mit den Netzriemen befestigt. Alle Metallbauteile sind leitend miteinander verbunden.
Der innere Ring trägt in seiner Mitte diagonal einen Holzsteg, an dem mit Scharnieren zwei halbkreisförmige Klappen befestigt sind. Die Klappen und die Unterkante tragen Filzstreifen zur Abdichtung des Ventils. Auf dem Steg sitzt der erhöhte Holzbock, von dessen Metallscheibe Spiralfedern zu je vier Zugringen führen, die am Umfang der beiden Klappen befestigt sind. An der Unterseite der Klappen sind je zwei Seile angebracht, die sich in einem Punkt zur Befestigung der Ventilleine treffen.
Ballast
Will der Ballonführer den Ballon zum Steigen bringen, muss er Ballast abwerfen. Im heutigen, mit Wasserstoff gefüllten Ballon, wird Sand, in so genannten Sandsäcken und evtl. Wasser, als Ballast mitgeführt. An der Aussenseite des Korbes hängt die Schütte, die während der Fahrt immer mit dem Sand aus den Säcken gefüllt wird. Aus dieser Schütte kippt der Pilot Sand in dosierten Mengen mittels einer kleinen Schaufel über Bord. Das Wasser dient zur Ballastabgabe über bewohntem Gebiet. Will der Ballonführer den Ballon um 80 m steigen lassen, muss er das Gesamtgewicht seines Luftfahrzeuges um 1% verringern.
Die Beladung darf nur unter Beachtung der vorgeschriebenen Mindestballastmenge erfolgen. Gegebenenfalls muss mit geringerer Insassenanzahl gefahren werden, um die angegebene Mindestballastmenge nicht zu unterschreiten.
Der vorgeschriebene Mindestballast beträgt bei:
| Ballongrösse | 315 m3 | 630 m3 | 780 m3 | 945 m3 | 1050 m3 | 1260 m3 |
| Sandsäcke à 15 kg | 2 | 4 | 4-5 | 5 | 5-6 | 6 |
Der erforderliche Fahrballast ist an der Innen- oder Aussenwand des Korbes bzw. an Sandsackträgern am Korbring aufzuhängen und gegen Pendeln und Selbstlösung zu sichern.
Netz
Das Netzmaterial
Das traditionelle Hanfnetz wurde aus italienischem Speziallanghanf hergestellt. Der Vorteil dieser Hanfqualität lag in seiner Langfaserigkeit. Diese Langfaserigkeit brachte bei geringen Seildurchmessern höhere Bruchfestigkeit als bei normalen Hanfqualitäten. Die geringen Seildurchmesser waren wünschenswert, um möglichst leichte Hanfnetze zur Verfügung zu haben.
Aufgrund von Lieferschwierigkeiten beim Speziallanghanf ist man seit 1988 zur Verwendung von Kunstfaserleinen übergegangen. Die Hanfleinen waren drei- oder viersitzige, gedrehte Seile, im Gegensatz zu den Kunstfaserleinen, die aus 16 Litzen geflochten werden. Nachfolgend sollen weitere Vorteile der Kunstfaserleine gegenüber der Hanfleine aufgezeigt werden:
- grosse Gewichtseinsparung bei gleichzeitig höherer Festigkeit.
- Die hauchdünnen, eingeflochtenen Nirostastahlfäden gewährleisten, unabhängig von der herrschenden Luftfeuchte, eine konstante Mindestleitfähigkeit von grösser 104 Ohm.
- Sehr hohe Beständigkeit gegen UV-Strahlen, da Absorber zur Spinnmasse der Endlosfäden zugesetzt worden sind.
- Die Gefahr von Verrottung, wie sie bei den Hanfleinen her bekannt ist, gibt es bei den Kunstfaserleinen nicht mehr.
- Die Wasseraufnahmefähigkeit beim Kunstfasernetz liegt bei 1/5 des Eigengewichts, beim Hanf kann die Wasseraufnahmefähigkeit bis zum Doppelten des Eigengewichts betragen.
Die Netzkonstruktion
Der obere Pol des Netzes besteht aus dem kreisförmigen Netzkranz, der durch ein Stahlseil verstärkt ist. Der Durchmesser des Netzkranzes ist etwas grösser als der des Ballonventils. Von diesem Netzkranz strahlen die Netzmaschen aus. Die Grösse der Netzmaschen nimmt vom oberen Pol nach unten laufend zu. Der Durchmesser der Kunstfaserleinen ist vom oberen Pol bis unten gleich, beim Hanfnetz werden die Leinen von oben nach unten immer dicker.
Freiballonnetze haben bei Ballonen bis zu 900 m3 insgesamt 72 Netzmaschen, darüber 96 oder 80 Netzmaschen im Umfang. Etwa in der Höhe des unteren Drittels des Ballons werden die Netzmaschen zu 36 oder 48 bzw. 40 kleinen Gänsefüssen (II. Gabel) vereinigt, die wieder in 18 oder 24 bzw. 20 Gänsefüsse zusammengefasst werden. Da diese beiden Maschenreihen in Kauschen laufen, spricht man auch vom oberen und unteren Kauschengang. In die Gänsefüsse des unteren Kauschenganges sind die Netzauslaufleinen auf Kauschen gleitend eingesplesst. Die Schlingen am unteren Ende der kräftigen Auslaufleinen werden die Knebel des Korbringes eingeknebelt. Alle Leinendurchmesser errechnen sich aus der jeweiligen Belastung und der geforderten 20-fachen Sicherheit (15-fache Sicherheit bei Auslaufleinen) für neue Netze im ungeknoteten Zustand. Für Leistungsfahrten gibt es noch ein Leichters Netz (18 kg für 1050 m3 Ballon), das eine 10-fache Sicherheit gegenüber der statischen Belastung hat.
Bei der Jahresnachprüfung ist die Reissfestigkeit der orangefarbenen Testfäden am Netzkranz entsprechen den Angaben im Betriebshandbuch zu prüfen. Reissen diese Testfäden aufgrund der Alterung, sind die Netzmaschen mittels eine Zungenprüfmaschine auf ihre Reissfestigkeit zu prüfen und, wenn die zulässigen Werte unterschritten werden, auszuwechseln.
Korbring
Der Korbring bildet die Verbindung zwischen Netz und Korb. Er kann bei kleineren Ballonen noch aus Holz gefertigt sein, bei grösseren ist er aus Präzisionsstahlrohr gebogen. Für Wettfahrtballone, wobei es auf geringes Gewicht ankommt, besteht der Korbring aus einem besonders leichten, vergüteten Stahlrohr oder aus einem Drahtseilring, auch Korbgehänge genannt.
Am Korbring sind die 18 oder 24 bzw. 20 Knebel für die Netzauslaufleinen und die 10 Knebel für die Korbleinen angespleisst. Für das Schleppseil ist eine Seilgabel vorgesehen, die aus einer Leine mit Schlaufe und einer weiteren Leine mit Knebel gebildet wird. Bei der Jahresnachprüfung ist besonders auf Scheuerstellen zwischen Stahlrohrring und Knebelleinen zu achten.
Korb
Die Ballonkörbe werden aus ungeschältem Ratangeflecht hergestellt, das mit Manilarohr (Pfretten) ausgesteift wird. Der Boden wird durch Hartholzleisten, sog. Schleifleisten, ausgesteift und verstärkt. Die Korbleinen bestehen aus 6 mm dicken Nirostastahlseilen mit PVC-Überzug. Jede Korbleine läuft in einer Seitenwand, im Korbboden und wieder in der gegenüberliegenden Seitenwand nach oben. Die Korbseile sind mit Drahtseilklammern gegen Herausziehen gesichert. Bei Körben für bis zu 3 Personen werden insgesamt vier Drahtseile eingesetzt (entsprechend 8 Korbleinen) und ab dem 4-Personen-Korb insgesamt 5 Drahtseile (entsprechend 10 Korbleinen).
Die Korbgrösse richtet sich nach der Anzahl der Insassen, wobei pro Person eine Korbbodenfläche von mindestens 0,3 m2 zur Verfügung stehen muss. Die unteren Korbecken werden durch Lederklappen gegen Verschleiss geschützt. Der obere Korbrand wird mit Leder überzogen und gepolstert. Die Unebenheiten des Korbbodens zwischen Schleifleisten und Geflecht werden durch einen eingelegten Boden ausgeglichen, der aus Weidengeflecht oder aus einer elastischen Zellstoffmatte bestehen kann. Dieser eingelegte Boden soll dazu beitragen, Knöchel- oder Sprunggelenkverletzungen bei der Landung zu vermeiden.
Für Leistungsfahrten gibt es einen leichten 4-Personen-Korb, der mit einer Liegebank ausgerüstet ist und dessen Korbwand eine Klappe zur Verlängerung der Liegebank zu öffnen ist.
Wie alle anderen Bauteile des Ballons unterliegt auch der Korb der Jahresnachprüfungspflicht, wobei besonders auf alle statisch tragenden Bauteile geachtet werden muss.
| 1 Schleifleisten, Esche, 3 - 4 Stück |
Leinen zur Führung des Gasballons
Schlepptau
Das Schlepptau wird aus Kokosfasern gedreht und muss eine Mindeststärke von 30 mm aufweisen.
Damit das Schlepptau seine Funktion richtig erfüllen kann, nämlich den Ballon vor der Landung auszurichten und den Fall zu bremsen, muss seine Länge zwischen 30 m und max. 60 m betragen. Zur Befestigung des Schlepptaus ist am Korbring eine Leinengabel mit Knebel und Schlaufe angebracht. Das Schlepptau besitzt am oberen Ende eine kräftige Schlaufe, durch die der Knebel durch die Leinengabel gesteckt und angeknebelt wird. Es wird während der Fahrt in der am Korb befestigten Schlepptauschürze, zu einem Knäuel gerollt, untergebracht.
Halteleinen
Jeder Ballon muss mit zwei Halteleinen Durchm. 15 mm von je 10 m Länge oder einer Halteleine von 20 m Länge ausgerüstet sein. Die Festigkeit muss mindestens 1500 daN betragen. Die Halteleinen werden am Korbring befestigt.
Ventilleine
Die Ventilleine, aus Speziallanghanf bestehend, hat einen Durchmesser von 10 mm. Die einzelnen Kardeelen sind schwarz, weiss und rot gefärbt. Am oberen Ende ist ein Knebel eingespleisst.
Reissgurt
Der Reissgurt besteht aus einem rotgefärbten Gurt aus Naturfasern von mindestens 25 mm Breite und ca. 3 mm Dicke. Am oberen Ende ist ein Knebel eingenäht. Der ca. 2 m vom oberen Ende entfernt aufgenähte Sicherungsring dient zur Aufhängung des Reissgurtes an der Innenseite der Ballonhülle. Die Festigkeit von Ventilleine und Reissgurt muss mindestens 500 daN im neuen und 400 daN im gebrauchten Zustand betragen. Wenn bei der Prüfung schadhafte Stellen festgestellt werden, so sind die Leinen auf Festigkeit zu prüfen.