ส่วนประกอบและการทำงานของอากาศยานประเภทเบากว่าอากาศ - สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ
 
สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน  เมนู เล่ม 1
เล่มที่ ๑
เรื่องที่ ๑ ดวงอาทิตย์
เรื่องที่ ๒ อุปราคา
เรื่องที่ ๓ ท้องฟ้ากลางคืน
เรื่องที่ ๔ นก
เรื่องที่ ๕ ปลา
เรื่องที่ ๖ เครื่องจักรกล
เรื่องที่ ๗ พลังงาน
เรื่องที่ ๘ อากาศยาน
เรื่องที่ ๙ ดนตรีไทย
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๑ / เรื่องที่ ๘ อากาศยาน / ส่วนประกอบและการทำงานของอากาศยานประเภทเบากว่าอากาศ

 ส่วนประกอบและการทำงานของอากาศยานประเภทเบากว่าอากาศ
ส่วนประกอบและการทำงานของอากาศยานประเภทเบากว่าอากาศ

บอลลูนประกอบด้วยภาชนะบรรจุก๊าซรูปทรงกลมทำด้วยวัสดุเบาเป็นพิเศษ มีที่บรรทุกคน หรือสิ่งของแขวนห้อยอยู่ข้างใต้ ซึ่งโดยมากมักทำเป็นรูปคล้ายตะกร้า เมื่อลอยสูงขึ้นไปแล้วจะล่อง ลอยไปตามกระแสลมแต่บังคับทิศทางไม่ได้ ถ้าเป็นบอลลูนล่าม ภาชนะบรรจุก๊าซมักทำเป็นรูป เพรียวลม คล้ายบุหรี่ซิการ์เพื่อต้องการให้มีการทรงตัวดี และลอยหันหัวทวนลมเสมอ

เรือเหาะ เรือเหาะ ของเคานต์ เซปเปลิน มีเครื่องยนต์ขับเคลื่อน และมีหางเสือเลี้ยว

มีการประดิษฐ์เรือเหาะขึ้นต่อจากบอลลูน เมื่อความเจริญของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ได้ก้าวไปถึงขนาดที่พอจะใช้ในการขับเคลื่อนอากาศยานได้แล้ว เรือเหาะมีรูปร่างคล้ายซิการ์ มีโครง ทำด้วยโลหะ น้ำหนักเบาเป็นพิเศษ หุ้มผ้าตลอดทั้งตัว ทำหน้าที่เป็นภาชนะบรรจุก๊าซ มีเครื่องยนต์ขับเคลื่อน และมีหางเสือ สามารถบังคับทิศทางตามต้องการได้ มีห้องบรรทุกผู้โดยสารติดอยู่ด้านใต้ท้อง ในระยะแรกการสร้างเรือเหาะใช้โครงแบบอ่อน และแบบกึ่งเกร็ง ต่อมา เคานต์ เซปเปลิน แห่งเยอรมนีได้สร้างแบบโครงเกร็งขึ้น มีความยาวถึง ๒๔๔ เมตร และมีปริมาตรบรรจุก๊าซได้ถึง ๑๙๘,๒๔๐ ลูกบาศก์เมตร ซึ่งนับได้ว่า เป็นเรือเหาะใหญ่ที่สุดในโลก

ก๊าซที่ใช้บรรจุในบอลลูนและเรือเหาะส่วนมาก คือ ไฮโดรเจน ซึ่งหนักประมาณ ๐.๐๘๙๘๗ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร แต่มีข้อเสีย คือ เป็นวัตถุไวไฟมาก ทำให้เกิดไฟไหม้ง่าย ต่อมาจึงได้ เปลี่ยนเป็นก๊าซฮีเลียมซึ่งไม่ติดไฟ แต่หนักเป็น ๒ เท่าของไฮโดรเจน คือ ๐.๑๗๙๗ กิโลกรัมต่อ ลูกบาศก์เมตร

การลอยตัวของบอลลูนและเรือเหาะเกิดขึ้นได้เพราะอากาศโดยรอบพยายามผลักดันให้ลอย สูงขึ้น ตามกฎของอาร์คีมีดีสที่ว่า "เทหวัตถุใดก็ตามที่แทรกตัวอยู่ในของเหลวย่อมจะถูกของเหลว ซึ่งมีปริมาตรเท่ากับเทหวัตถุนั้นยกหรือดันขึ้น" อากาศก็กระทำตัวแบบของเหลวเหมือนกัน บอลลูนหรือเรือเหาะจึงถูกอากาศดันขึ้นสู่เบื้องสูง ด้วยแรงเท่ากับน้ำหนักของอากาศ ซึ่งมีปริมาตรเท่าบอลลูน หรือเรือเหาะนั้น ถ้าแรงดันของอากาศเท่ากับน้ำหนักบอลลูนหรือเรือเหาะ ก็จะลอยอยู่ในอากาศได้ ถ้าแรงดันของอากาศมากกว่า บอลลูนหรือเรือเหาะก็จะลอยขึ้นสู่เบื้องบน และตรงกันข้าม ถ้าแรงดันของอากาศน้อยกว่า บอลลูนหรือเรือเหาะก็จะตกลงสู่พื้นดิน

เนื่องจากอากาศหนัก ๑.๒๗๗ กิโลกรัมต่อปริมาตรหนึ่งลูกบาศก์เมตร ของที่มีปริมาตรหนึ่งลูกบาศก์เมตร ต้องมีน้ำหนักไม่เกิน ๑.๒๗๗ กิโลกรัม จึงจะลอยอยู่ในอากาศได้ เหตุนี้จึงต้องสร้างบอลลูน หรือเรือเหาะ ซึ่งมีขนาดใหญ่ให้มีน้ำหนักน้อยที่สุด จึงต้องใช้วัสดุมีน้ำหนักน้อยที่สุด โดยมีความแข็งแรงอันเหมาะสม ซึ่งไม่มีวัสดุใดที่มีปริมาตรหนึ่งลูกบาศก์เมตร และหนักไม่เกิน ๑,๒๗๗ กิโลกรัม จะสนองความต้องการนี้ได้ จึงจำเป็นต้องบรรจุก๊าซเบาที่สุดไว้ภายใน ตามทฤษฎีแล้ว ในภาชนะบรรจุก๊าซ ควรเป็นสุญญากาศ แต่ทางปฏิบัติทำไม่ได้ เพราะถ้าภายในเป็นสุญญากาศแล้วจะต้องสร้างโครงเรือเหาะหรือโครงเปลือกบอลลูน ให้แข็งแรงสามารถทนความดันของบรรยากาศที่กระทำต่อพื้นผิวภายนอกถึง ๑.๐๒๙ กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรได้ ซึ่งแน่นอนว่า จะต้องหนักเกิน ๑.๒๗๗ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ฉะนั้นจึงจำเป็นต้องบรรจุก๊าซเบากว่าอากาศเข้าไป ช่วยให้เกิดแรงดันที่ผิวภายในให้เท่ากับความกดของอากาศภายนอก ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีผิวภาชนะบรรจุก๊าซที่แข็งแรงมาก จึงสามารถสร้างให้เบาได้
กระเช้าอับเฉา
กระเช้าอับเฉา ทำให้เกิดปัญหายุ่งยากในการลอยตัวของบอลลูน
การบังคับให้ลอยสูงขึ้นและต่ำลงของบอลลูนและเรือเหาะ เป็นปัญหายุ่งยากมาก ต้องมีถุงอับเฉาขึ้นไปด้วย เมื่อต้องการลอยสูงขึ้นกว่าระดับเดิม ก็ต้องทิ้งอับเฉาลง เพื่อลดน้ำหนัก และเมื่อต้องการลงต่ำ ก็ระบายก๊าซที่บรรจุไว้ออกทิ้ง ให้อากาศภายนอกเข้าไปแทนที่ ทั้งอับเฉาและก๊าซที่บรรจุไว้ต่าง ก็มีจำนวนจำกัด เมื่อทิ้งอับเฉาหมดแล้ว ก็จะลดน้ำหนักต่อไปอีกไม่ได้ และก๊าซที่บรรจุไว้ เมื่อระบายออกก็ย่อมจะเหลือน้อยลงทุกที จะเพิ่มเติมได้ ก็ต่อเมื่อลงมาถึงพื้นดินอีกครั้งหนึ่งเท่านั้น สรุปแล้วความสะดวกในทางปฏิบัติมีน้อยมาก
อีกปัญหาหนึ่งคือ ความกดของบรรยากาศซึ่งลดน้อยลงเป็นปฏิภาคกลับกับระยะสูงที่เพิ่มขึ้น ทำให้เป็นการยาก ที่จะรักษาความดันภายในภาชนะบรรจุก๊าซ ให้เท่ากับความกดของบรรยากาศภายนอกอยู่ได้ ตลอดเวลาที่ระยะสูงเปลี่ยนแปลงไป นอกจากจะต้องทำให้ภาชนะบรรจุก๊าซเปลี่ยนแปลงปริมาตรได้ ซึ่งเป็นเรื่องยุ่งยาก ในการออกแบบสร้าง สำหรับบอลลูนอาจทำได้ โดยบรรจุก๊าซ ขณะที่ยังอยู่บนพื้นดินให้มีความกดดันพอสมควร และภาชนะบรรจุก๊าซยังไม่พองตัวเต็มที่ เมื่อขึ้นไปสูงๆ ความกดดันของบรรยากาศลดลง ความกดดันของก๊าซภายในจะดันภาชนะบรรจุก๊าซให้พองออก จนเต็มขนาด ถ้าบรรจุก๊าซไว้เต็มที่ขณะอยู่บนพื้นดิน เมื่อลอยสูงขึ้นไปจะดันภาชนะบรรจุก๊าซให้พองตัวจนกระทั่งระเบิดแตกออกในที่สุด เรือเหาะก็อาจแก้ไขด้วยวิธีเดียวกับบอลลูนได้ แต่มีความยุ่งยากในการออกแบบสร้างมากกว่าหลายเท่า
จากปัญหาต่างๆ ที่กล่าวแล้ว รวมทั้งความไม่สะดวกอื่นๆ เช่น ต้องมีขนาดใหญ่โต การเคลื่อนไหวอุ้ยอ้าย ชักช้า การจอดก็ลำบาก ความปลอดภัยก็มีน้อย เพราะเกิดไฟไหม้บ่อยๆ ในบอลลูนหรือเรือเหาะที่จำเป็นต้องใช้ไฮโดรเจน เพราะไม่อาจจะหาฮีเลียมมาบรรจุได้ ประกอบกับการค้นคว้าทางอากาศยานหนักว่าอากาศ เริ่มจะก้าวหน้าไปในทิศทางที่ ถูกต้อง และได้ผลดียิ่งขึ้นไปเรื่อยๆ มนุษย์จึงหันมาเพ่งเล็งการบินด้วยนอากาศยานหนักกว่าอากาศแทน ความเจริญของอากาศยานเบากว่าอากาศจึงก้าวหน้าไปแค่เรือเหาะเท่านั้น โครงสร้างของเรือเหาะ มีขนาดใหญ่โต ทำให้อุ้ยอ้าย
โครงสร้างของเรือเหาะ มีขนาดใหญ่โต ทำให้อุ้ยอ้าย
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป