كيف يطير المنطاد

ينسب إختراع أول منطاد يعمل بالهواء الساخن للأخوة مونتغولفييه ( Frères Montgolfier ) يعود ذلك إلى الرابع من يونيو 1783 بباريس حيث تمت تجربة أول نموذج غير مأهول تمكن من الطيران لعشرات الدقائق، هذا المنطاد كان عبارة عن كرة كبيرة قطرها 11 مترا مصنوعة من القماش تم نفخها بالهواء الساخن عبر حرق القش و الصوف.

منطاد الأخوين مونتغولفييه - المصدر ويكيبيديا

هذه التجربة ألهمت الفيزيائيين و المخترعين ومنهم الفيزيائي تشارلز حيث حاول صناعة منطاد من كرة مغلقة يعمل بغاز الهيدروجين عوضا عن الهواء الساخن حيت تمت التجربة فعلا في 27 أوغسطس من نفس السنة لكن المنطاد إنفجر في الجو و سقط بفعل التمدد الناتج عن الإرتفاع.

توالت التجارب بعد ذلك حيث تمت تجربة ثانية للأخوة مونتغولفييه في 19 من سبتمبر و كانت هذه المرة مأهولة بالحيوانات (خروف،بط و ديك) و ذلك بحضور الملك لويس 16، المنطاد تمكن من الطيران لمسافة 480م.

أما أول طيران لإنسان بواسطة المنطاد فكان في 19 أكتوبر 1783 بواسطة الفيزيائي بيلاتر دو روزييه (Pilâtre de Rosier) حيث تمكن من الطيران بواسطة منطاد مربوط بحبل لإرتفاع 80 مترا.

كيف يعمل المنطاد؟

ينقسم عمل المنطاد  إلى جزئين رئيسيين الأول هو آلية الطيران نفسها أو المبدأ الفيزيائي وراء إرتفاع المنطاد في الهواء، أما الجزء الثاني هو كيفية التحكم فيه بعد الطيران.

المبدأ الأساسي لإرتفاع المنطاد هو وجود هواء داخل كرة المنطاد كثافته أقل من كثافة الهواء الموجود خارجه، و هناك طريقتين لعمل ذلك إما بتسخين الهواء داخل الكرة أو نفخه بغاز كثافته أقل من كثافة الهواء المحيط، هذا الفرق في الكثافة يؤدي إلى فرق في الضغط ما يؤدي بدوره إلى وجود قوة رافعة تعمل بنفس مبدأ قوة الطفو مع السوائل.

عند تسخين الهواء أو أية مادة تبدأ جزيئاتها بالحركة و التمدد بفعل الطاقة الحرارية فتأخذ حيزا أكبر من الحيز الذي كانت تشغله من قبل و هذا ما يؤدي إلى إنخفاض الكتلة الموجودة في هذا الحيز مما يؤدي إلى انخفاض الكثافة.

إن إختلاف الكثافة بين الهواء الساخن داخل كرة المنطاد و خارجه ينتج عنه إختلاف في الضغط و هو ما يؤدي إلى وجود قوة دافعة إلى الأعلى، يرتفع المنطاد عندما تتجاوزفيمة  القوة الدافعة وزن المنطاد  أما إذا كانت أقل فسوف يسقط.

مكونات المنطاد:

لمعرفة كيفية التخكم في المنطاد يجب أولا معرفة الأجزاء الأساسية التي يتكون منها و هي ثلاثة مكونات أساسية:

الكرة أو الغلاف (envelope):

و هو عبارة عن كرة كبيرة مهمتها حبس الهواء الساخن ويصنع في أيامنا هذه من بلاستيك صناعي متين و خفيف مقاوم للتمزق من نوع ripstop ، غلاف المنطاد ليس مغلقا تماما فهناك فتحتان الأولى في الأعلى و تسمى بفتحة الهبوط (parachute vente) ويتم التحكم بها عن طريق حبل و هدفها تفريغ المنطاد من الهواء الساخن، و الفتحة الثانية توجد بالأسفل و تسمى بالحنجرة (throat) أو الحزام ومهمتها إدخال الهواء الساخن إلى داخل الغلاف و هي مصنوعة من مادة مقاومة للحرارة لتفادي الذوبان أو التمزق الناتج عن حرارة الموقد.

الموقد (Burner):

وهو المسؤول عن إنتاج الهواء الساخن لملأ الغلاف ويكون تحت فتحة الحنجرة تماما، هو مزود بخزان أسطواني من غاز البروبان، عموما سعة الخزان الواحد من 70 إلى 90 لتر و يزن حوالي 50 كغ ، هناك عدة أنواع من المواقد حسب طبيعة إستعمال المنطاد ، المسافات المقطوعة و الأوزان المحمولة لكن في أغلب الأحيان يكون مزدوج لدواعي الأمان، الموقد مثبت على الحاوية عبر حلقة و سلاسل معدنية متينة.

الحاوية (Basket):

وهي المكان المخصص للحمولة و الركاب و عادة ما تصنع من خشب متين و خفيف كالخيزران، تكون مربعة أو مستطيلة يمكنها أن تحمل من شخصين حتى 30 شخصا حسب نوع المنطاد، كما أن هناك حاويات حديثة مصنوعة من الألمنيوم.

مكونات المنطاد

آلية عمل المنطاد:

في البداية يكون غلاف المنطاد موضوعا على الأرض ثم ينفخ جزئيا بهواء عادي بواسطة مراوح ثم بعد ذلك يتم تسخين الهواد داخل الغلاف بواسطة الموقد حتي تصبح القوة الرافعة الناتجة عن اختلاف الضغط داخل و خارج الغلاف أكبر من وزن المنطاد حينئذ يبدأ المنطاد بالإرتفاع و حين يصل إلى الإرتفاع المنشود يطفأ الطيار الموقد و يبقى الهواء الساخن محبوسا داخل المنطاد بسبب إنخفاض كثافته، يمكن إعادة إشعال الموقد و إطفائه عدة مرات أثناء الطيران حسب الحاجة.

أما بالنسبة للهبوط فيتم عبر إخراج الهواء الساخن من الغلاف عبد فتحة التهوئة الموجودة بالأعلى و التي يُتحكم بها عن طريق حبل، عملية الهبوط هي عملية صعبة و تتطلب طيارا محترفا و مدربا ، و غالبا ما تكون عملية الهبوط في مساحة و اسعة لتفادي الإصطدام و تدمير الحمالة.

أما توجيه المنطاد أثناء الطيران فيعتمد كليا على اتجاه الرياح لكن هذا لا يعني أن الطيار سيكتفي بالجلوس و المشاهدة بل يجب عليه متابعة تغير إتجاه و قوة الريح حسب الإرتفاع ومنه إعادة رفع أو خفض العلو بالتحكم بالهواء الساخن.