المنطاد أوبالون الغاز balloon، هوسفينة هوائية أخف من الهواء تتألف من كيس مرن ضخم يسمى غلافاً يحتوي على هواء ساخن أوغاز أخف من الهواء يحمله في الجو. يصنع الغلاف من حرير معالج بالبرنيق varnished silk أوالمطاط أوالنايلون أوأي مادة كتيمة مناسبة، وتربط به سلة أوقمرة.

الأنواع

تصنف المناطيد في ثلاثة أنواع هي: المناطيد المسيرة والمناطيد غير المسيرة والمناطيد الملاحية أوسفن الهواء airships or dirigibles. يحمل المنطاد المسيَّر رباناً أوأكثر في سلة، أما المنطاد غير المسير فيستخدم عادة في البحوث الفهمية ويحمل معدات لقياس مختلف الظواهر الجوية أوتسجيلها، ويُعد المنطاد الملاحي لحمل الركاب والحمولات والنقل الجوي.

يمكن الاستعانة بأي غاز أخف من الهواء لحمل المنطاد كالهدروجين والهليوم والميتان والأمونيا (غاز النشادر) والغاز الطبيعي والغاز المصنّع (المستخرج من الفحم أومنتجات النفط) إضافة إلى الهواء المسخن. وأول المناطيد كانت بالهواء الساخن وغالباً ما كانت تجهز بمجمرة (وعاء معدني) لحرق الفحم، ثم زودت بعدها بحراق يعمل على مشتقات النفط.

استخدمت المناطيد في بادئ الأمر لغايتين: الرياضة والبحث الفهمي كما استخدمت في الشؤون العسكرية والنادىية. وتستعين معظم المناطيد الرياضية بالهواء الساخن لأنه أسهل مناورة وتحكماً من منطاد الهدروجين، في حين يبقى منطاد الهدروجين أوالهليوم مدة أطول في الجو. ويراوح قطر غلاف (كيس) المنطاد الرياضي عندما يمتلئ بالهواء بين 10-20 متراً. أما المناطيد المخصصة للبحث الفهمي فغالباً ما تملأ هدروجيناً أوهليوماً أوميتاناً أوأمونيا.

كآلات طيران

السفينة الهوائية أوالمنطاد الملاحي مركب أخف من الهواء مجهز بكيس (غلاف) متطاول أوإهليلجي مملوء بالغاز لحمل المنطاد، ووسائل للدفع تتألف من محركات ومراوح، ووسائل لضبط التوازن والتعليق في الهواء كصمامات إطلاق الغاز للهبوط وأثنطق موازنة يرميها للتسلق (رمل أوماء غالباً)، إضافة إلى قمرة واحدة أوقمرتين للطاقم وللركاب وللمحركات. يستعمل الربان دفات شاقولية متمفصلة لتسيير السفينة أفقياً وروافع أفقية للتحكم بحركتها ارتفاعاً وانخفاضاً.

تطورت سفن الهواء عن المناطيد الكروية، وهي ثلاثة أنواع: ذات كيس مطاوع (لين) nonrigid or blimp airship، ينتفخ تحت ضغط الغاز، وكيس نصف مطاوع (شبه صلب) semirigid airship يحافظ على شكله المبدئي بفضل روافد طولية ويأخذ شكله النهائي تحت ضغط الغاز، وكيس جاسئ يدعى زيبلين zeppelin rigid airship or ذوبنية صلبة يمنحه شكله الدائم. والأنواع الثلاثة مناطيد ملاحية قابلة للتوجيه تقنياً.

صممت أول سفينة هواء عملية من قبل مهندس فرنسي اسمه هنري جيفار Henri Giffard عام 1852 وسماها «ديريجيبل» dirigible (من اللاتينية، ومعناها «ممكنة التوجيه»). كان كيسها مطاوعاً على هيئة سيجار متطاول بطول 44م ملأه بالهدروجين، وتسيرها مروحة حلزونية قطرها 3.35م يديرها محرك بخاري استطاعته 2.2 كيلواط (3 أحصنة)، وقد حلقت في سماء باريس بسرعة 10كم/سا.

غير حتى أول سفينة أثبتت قدرتها على الانطلاق والعودة إلى مكانها الأول على الرغم من الريح الخفيفة كانت تدعى «فرنسا» La France؛ طورها ضابط مهندس يدعى شارل رينار Charles Renard وزميل له، وتسيرها مروحة قطرها 7.01م يديرها محرك كهربائي استطاعته 6.7 كيلواط (9 أحصنة). وقد حلقت هذه السفينة بسرعة 23.5كم/سا في دائرة قطرها 8كم وعادت إلى مكان إقلاعها واستغرقت الرحلة 23 دقيقة.

في مطلع القرن العشرين تم تصميم كثير من سفن الهواء في أوربا وأمريكا ولكن المشكلة الرئيسية التي اعترضت تطورها كانت عدم توفر المحرك بالوزن والقوة المناسبين لها. وفي عام 1900 أتم المخترع الألماني الكونت فيرديناند فون زيبلين خلق أول سفينة هواء مجهزة بهيكل جاسئ كانت النموذج الأول لسفن كثيرة بعدها، وكانت تتألف من 17 صفاً من غرف الغاز المعزولة بقماش متين مشرب بالمطاط ضمن هيكل شبه أسطواني يغلفه قماش قطني ناعم. بلغ طول المنطاد 128م وقطره 12م وسعته الإجمالية من الهدروجين 11.300.000 لتر. وللسفينة دفة أمامية ودفة خلفية ويسيرها محركان دايملر Daimler استطاعة جميع منهما 11 كيلواط (15 حصان) يديران مروحتين دافعتين. جُهزت السفينة بقمرتين Gondola من الألمنيوم للطاقم والركاب والمحركات معلقتين في المقدمة والمؤخرة، وحلقت على ازدياد 390م وبترت مسافة 6كم في 17دقيقة وعلى متنها خمسة ركاب.

أما أول سفينة هواء تجارية لنقل الركاب جواً في رحلات منتظمة فكانت من نوع زيبلين أيضاً، وتدعى دويتشلَند (ألمانيا) Deutschland سنة 1910. ومع بدء الحرب العالمية الأولى كانت هناك عشر سفن زيبلين في ألمانيا، وأنتج غيرها لمصلحة القوات المسلحة، جاوز مجموعها 67 منطاداً لم يبق منها حتى نهاية الحرب سوى 16 سُلمت للحلفاء وفق معاهدة فرساي (1919). وكان لفرنسا أيضاً أسطول من سفن الهواء بغلاف نصف مطاوع، غير حتى خبرة الحرب أثبتت ضعفها أمام هجمات الطيران. ومع توافر إمكانات إنتاج غاز الهليوم بكميات كبيرة تشجعت بريطانيا في أواخر الحرب على خلق مناطيد من هذا النمط، فأنتجت عام 1919السفينة ر 34 R34 بطول 196م وسعة 56.070.000 لتر قامت بأول رحلة إلى نيويورك عبر المحيط الأطلسي عن طريق كندا ذهاباً وإياباً استمرت 183 ساعة و15 دقيقة اجتازت بها 11200كم. وفي عام 1921 اشترت الولايات المتحدة سفينة بغلاف نصف مطاوع تدعى «روما» سعتها 34.000.000 لتر وطولها 125م مجهزة بستة محركات 12 أسطوانة استطاعة 300 كيلواط (400 حصان) فقدت عام 1922. وفي عام 1923 صنعت البحرية الأمريكية أول سفينة هواء أمريكية خالصة من طراز زيبلين طولها 206م وسعتها 59.890.000 لتر تحطمت عام 1925 في عاصفة هواتى. وفي عام 1924 تسلمت الولايات المتحدة من ألمانيا سفينة هواء من طراز زيبلين من ضمن تعويضات الحرب، طولها 198م وسعتها 70.080.000 لتر تحمل قمرة القيادة فيها ترتيبات لثلاثين مسافراً مع تجهيزات المنامة الفاخرة دعيت لوس أنجلس، وقامت بـ 250 رحلة إلى بويرتوريكووبنما قبل حتى تتوقف عن الخدمة عام 1932.

كذلك أنتجت مصانع زيبلين عام 1928 سفينة هواء حملت اسم مؤسسها بطول 235م وسعة 105.000.000 لتر اجتازت في تسع سنوات ما مجموعه 1.600.000كم فعبرت المحيط الأطلسي إلى أمريكا الشمالية والجنوبية 139 مرة وأتمت رحلة حول الأرض مع توقف واحد في أربع مدن فقط.

أما سفينة الهواء الشهيرة هندنبورگ Hindenburg من طراز زيبلين فبلغ طولها 245م وسعتها 190.000.000 لتر، وقد قامت بعشر رحلات نظامية عبر الأطلسي عام 1936 ودمرت بحريق عام 1937 في أثناء هبوطها عند ليكهورست (نيوجرسي) وقتل 35 شخصاً من ركابها وطاقمها البالغ عددهم 97 شخصاً. ومع تحطم هندنبورغ تم الاكتفاء بالمناطيد الملاحية الصغيرة ذوات الكيس المطاوع، واستخدم معظمها في الحرب العالمية الثانية للقيام بدوريات على السواحل ومرافقة القوافل ومكافحة الغواصات، كما استخدمت بعد الحرب وإلى اليوم للتصوير التلفزيوني والرياضة والنزهة وللنادىية. ومنذ العام 1980 تجدد اهتمام البحرية وخفر السواحل الأمريكية بسفن الهواء لاستخدامها في حمل أجهزة الإنذار المبكر والحرب الإلكترونية وحرب الغواصات.

الاستخدام العسكري

استخدمت المناطيد في الحرب الپروسية الفرنسية (1870-1871) للرصد من كلا الطرفين المتحاربين، كما استخدمت في الحرب العالمية الأولى للغرض نفسه وعلى نطاق واسع، وكانت تربط بحبال إلى الأرض، فإذا ما ظهرت طائرات معادية كانت تنزل إلى الأرض بسرعة. أما في الحرب العالمية الثانية (1939- 1945) فقد استخدمت المناطيد حواجز لحماية لندن من الهجمات الجوية، وكانت تصنع من قماش سميك وتربط بكبول فولاذية إلى الأرض على صفوف على ازدياد 1000م. كذلك أطلقت اليابان ما يزيد على 9000 منطاد (بالون) ورقي مملوء بالهدروجين من نموذج فو- غوFu-Go قطر الواحد 10م، ويحمل قنابل حارقة، ومجهز بآلية توقيت لإلقاء الأثنطق، وذلك للإبقاء على المنطاد في مسرى تيار الريح المعروفة جت ستريم jet stream التي تهب من الغرب إلى الشرق وتتجه نحوالساحل الغربي للقارة الأمريكية.

كذلك استخدمت المناطيد في الحرب الباردة، حين قامت القوى الجوية الأمريكية بإطلاق مئات المناطيد المجهزة بكاميرات تصوير فوق أراضي الاتحاد السوڤييتي. وقد جهزت الكاميرات بموقتات لالتقاط الصور، وبعد حتى تلتقط الكاميرا الصورة يرتفع المنطاد بسرعة وينفجر في الجووتهبط الكاميرا بالمظلة في المحيط الهادئ، حيث تقوم سفن البحرية الأمريكية بالتقاطها. وبدءاً من ستينات القرن العشرين حلَّت الطائرات التي تطير على ارتفاعات عالية وكذلك السواتل محل المناطيد.

الحرب الأهلية الأمريكية

بعد الحرب الأهلية الأمريكية

المناطيد الفهمية

في عام 1803 أطلق أول منطاد فهمي لقياس كهربة الهواء، بلغ ارتفاعه 7400م، وبعد سنة من ذلك التاريخ قام الفيزيائي الفرنسي جوزيف لوي غاي- لوساك Joseph Louis Gay-Lussac بتجربة لقياس هجريب الهواء بوساطة منطاد. وطوال القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين كان المنطاد الوسيلة الوحيدة المتوفرة لدراسة الأرصاد الجوية والمجال الجوي. وقد خاطر فهماء كثيرون بالتحليق إلى ارتفاعات عالية جداً لإجراء تجاربهم. ففي عام 1931 ارتقى الفيزيائي السويسري أوغست بيكارد Auguste Piccard إلى طبقة الستراتوسفير في منطاد كروي مملوء بالهدروجين سعته 14000م3 يحمل قمرة معدنية محكمة الإغلاق ووصل إلى ازدياد 15797م، وبعد سنة أعاد التجربة ووصل إلى ازدياد 16940م وتمكن مع مساعده من جمع معلومات قيمة عن الأشعة الكونية.

في عام 1933 قام ضابطان من سلاح الجوالأمريكي بالتحليق بمنطاد إلى ازدياد 22080م لجلب عينات من الهواء في طبقة الستراتوسفير، وفي عام 1957 حلق الرائد الطبيب دافيد سايمونز David Simons من سلاح الجوالأمريكي إلى ازدياد 31110م وبقي في الجو32 ساعة لدراسة ردود عمل الجسم البشري على الارتفاعات العالية، كما قام النقيب الطيار جوزيف كيتينغر Joseph Kittinger في عام 1960 بالصعود إلى ازدياد 31354م مسجلاً رقماً قياسياً للتحليق بمنطاد مملوء بالهليوم. ورقماً جديداً للهبوط بالمظلة.

ثمة ثلاثة نماذج من المناطيد المستخدمة في البحث الفهمي: المناطيد المطاطية rubber balloons، ومناطيد الضغط صفر zero-pressure balloons ومناطيد الضغط العالي المغلقة superpressure sealed balloons.

أ- المنطاد المطاطي: ويصنع من المطاط الصناعي neoprene ويستخدم لقياس طبقات الجوشاقولياً، ويجهز بمسبار راديوي لجمع المعلومات عن الأحوال الجوية وبثها إلى الأرض. يملأ المنطاد بغاز أخف من الهواء وفي أثناء ارتقائه ينتفخ ويتضاعف حجم الغاز فيه 30 -200 ضعف بسبب حرارة الشمس ثم ينفجر ويتلف، وتسقط الأجهزة التي يحملها بالمظلة.

ب- منطاد الضغط صفر: ويصنع من اللدائن (بولي إيتيلين غالباً) ويستخدم لقياس الجومع تحرك المنطاد أفقياً. يعبأ المنطاد بالغاز جزئياً وهوعلى الأرض. وعندما يرتفع في الجوتحت أشعة الشمس يتمدد الغاز فيملأ الغلاف المزود بصمام يفتح أتماتياً حين يبلغ المنطاد الارتفاع المطلوب فيسمح للغاز بالخروج ويبقى على ذلك الارتفاع، وتدفعه الريح فيتحرك أفقياً، ومع غروب الشمس يتبرد الغاز ويتقلص حجمه فيهبط المنطاد إلى الأرض ما لم ترم الأثنطق التي يحملها.

ج- منطاد الضغط العالي: هذا المنطاد صلب محكم الغلق لا يتمدد غلافه المصنوع من شرائح كتيمة من اللدائن. ويستخدم كذلك لقياس الجوأفقياً. حين يبلغ المنطاد الارتفاع المحدد له يبدأ التحرك أفقياً. وأي اختلاف في درجة حرارة الشمس يحدث تغيراً في ضغط الغاز داخل المنطاد لكن حجمه يبقى ثابتاً. ويبقى المنطاد محافظاً على ارتفاعه مادام الضغط فيه مناسباً. وقد تم التوصل إلى خلق هذا النوع من اللدائن في ستينات القرن العشرين، وصار من الممكن بقاء المنطاد محلقاً بضعة أشهر.

تستخدم المناطيد الفهمية بأنواعها يومياً على البر في مختلف أنحاء العالم لإجراء أكثر من 1000 نوع من القياسات في الطبقات العليا من الجو، كسرعة الريح واتجاهها ودرجات الحرارة والضغط والرطوبة. أما إجراء هذه القياسات فوق المحيطات فتستخدم لها مناطيد ضغط عالٍ مجهزة بتقنيات السبر الأفقي العالمي global horizontal sounding technique (GHOST). وهي تسير مع الريح وتدور حول الأرض مدة طويلة قد تزيد على السنة.

تستخدم مناطيد الضغط العالي كذلك منصات لمختلف التطبيقات الفهمية كحمل أجهزة رصد فلكية أوقياس الأشعة تحت الحمراء، أودراسة العلاقة بين غازات الكلوروفلوروكربون chlorofluorocarbons المنطلقة من الأرض وطبقة الأوزون التي تمتص الأشعة فوق البنفسجية للشمس. ويمكن حتى تعمل هذه المناطيد على ازدياد يزيد على 30كم، وقد يبلغ قطر بعضها 150م.

أرقام قياسية

في الفضاء

الرياضة

تستخدم المناطيد الرياضية للمتعة والمغامرة والمنافسة، على النقيض من المناطيد الفهمية أوالتجارية أوالعسكرية. وتعد جائزة غوردون بنيت لسباق المناطيدGordon Bennett Balloon Trophy من أشهر منافسات هواة رياضة المنطدة. وقد أقيمت سنوياً بين عامي 1906- 1936 (خلا سنوات الحرب الأولى) في كثير من المدن الأوربية والأمريكية للحصول على كأس من يجتاز أطول مسافة ويبقى أطول مدة في الهواء. وما تزال رياضة المنطدة ومهرجاناتها تتمتع بشعبية كبيرة في أوربا إلى اليوم باستخدام مناطيد الهواء الساخن الأكثر أمناً مع استخدام النايلون المقاوم للتمزق غلافاً، واستخدام حرَّاق يعمل على غاز البروبان لتسخين الهواء. وأشهرها مهرجان ألباكركي الدولي Albuquerque International Balloon Fiesta في نيومكسيكوالأمريكية الذي كان منطلقه عام 1971. وفي عام 1978 تمكن رجل الأعمال الأمريكي بِن ل. أبروزوBen L. Abruzzo ورفيقاه لأول مرة من اجتياز المحيط الأطلسي على منطاد رياضي قاطعاً مسافة 5000كم في 137 ساعة وست دقائق، وقد كسر هذا الرقمَ عام 1992 ابنُه ريتشارد أبروزووزميل له في سباق لعبور الأطلسي، غير حتى الريح ساقته إلى المغرب ليهبط في فاس. وسبق ذلك الحدث ورافقه وتلاه محاولات كثيرة لعبور الأطلسي؛ غير حتى طموحات الرياضيين من هواة المنطدة والمغامرة تحولت إلى محاولات الدوران حول الأرض.

تستخدم المنطدة الرياضية الحديثة كذلك مناطيد من نوع الضغط صفر zero-pressure، غير أنها لاتستطيع البقاء في الجوأكثر من سبعة أيام، ولا تصلح للدوران حول الأرض. لذلك فكرت شركتان إنكليزيتان لصناعة المناطيد هما ليندستراند Lindstrand Balloons Ltd. وكامرون Cameron Balloons Ltd بالعودة إلى مبدأ منطاد روزييه الآنف الذكر بالجمع بين كيس يحوي غازاً أخف من الهواء ومنطاد الهواء الساخن، بحيث يستطيع التحليق مدة أسبوعين على الأقل. يتألف منطاد ليندستراند من كيس كروي مملوء بالهليوم تحته غلاف مخروطي للهواء الساخن. يسخن الهواء الحار الهليوم فوقه فيحمل المنطاد ويساعده الهواء الساخن في داخل المخروط. أما منطاد كاميرون روزييه فيتألف من كيس للهليوم تحيط به قسقطة خارجية يفصلها عن كيس الهليوم من فوق بالون كروي صغير. يسري الهواء الحار حول كيس الهليوم كله لدى تشغيل الحرّاق.

يستعمل الحرّاق في النموذجين للمحافظة على الارتفاع في الليل عندما يبترد الهليوم في الكيس فتزداد كثافته ويبدأ المنطاد بفقد الارتفاع. إلى غير ذلك يستفاد من الهواء الساخن للارتقاء ولتعديل الارتفاع ولركوب الريح المناسبة وتجنب أحوال الطقس السيئة، وعند الهبوط يطلق الهليوم.

في عام 1997 عرضت شركة أنهاوزر - بوش الأمريكية Anheuser-Busch Corporation جائزة مليون دولار لمن يدور حول الأرض بمنطاد من دون توقف. وحاولت فرق عدة الحصول على الجائزة على منطاد من خلق شركة كاميرون، واستخدمت ثلاث فرق أخرى نموذج ليندستراند، وفي آذار/مارس 1999 تمكن عالم النفس السويسري برتراند بيكارد Bertrand Piccard من الحصول على الجائزة مع مساعده على متن منطاد من نموذج كاميرون دار به حول الأرض من الغرب إلى الشرق في 19 يوماً و21 ساعة انطلاقاً من سويسرا وهبوطاً في مصر. وفي يوليو2002 نجح الأمريكي ستيف فوسِت Steve Fossett منفرداً على منطاد من طراز كاميرون - روزييه سماه «روح الحرية» Spirit of Freedom في الدوران حول الأرض من دون توقف في 14 يوماً و20 ساعة مجتازاً مسافة 33972كم انطلاقاً من كالغورلي Kalgoorlie (أستراليا) وعودة إلى كوينزلَند Queensland (في شمالي أستراليا).

انظر أيضاً

المصادر

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Balloon.

• The Early Years of Sport Ballooning
• Hot Air Balloon Simulator - learn the dynamics of a hot air balloon on the Internet based simulator.
• Stratocat Historical recompilation project on the use of stratospheric balloons in the scientific research, the military field and the aerospace activity
• Royal Engineers Museum Royal Engineers and Aeronautics
• Royal Engineers Museum Early British Military Ballooning (1863)
• Balloon fabrics made of Goldbeater's skins by Chollet, L. Technical Section of Aeronautics. December 1922