Ballon à gaz

“ Le plus souvent je réponds aux inventeurs que je trouve leur système impraticable. C'est qu'ils imaginent presque toujours de laisser le ballon tel qu'il est sorti des mains des premiers voyageurs aériens : une immense enveloppe pour un gaz plus léger que l'air atmosphérique, sur laquelle repose un filet qui porte des cordes réunies à un fort cercle en bois; sous ce cercle, on suspend encore par des cordes une nacelle où l'on prétend placer, avec les voyageurs, le moteur chargé de diriger la machine. ”

“ Mais avec un ballon, l'homme s'éléve dans l'air en vertu des lois immuables de la nature elle-même, celle relative à la pesanteur spécifique des corps et des fluides, qui donne au ballon gonflé de gaz, la faculté de toujours monter, s'il ne rencontre aucun obstacle. ”

“ C’est que si le ballon souple devient flasque, si la permanence de sa forme est altérée, soit à cause de la résistance de l’air qui creuse, à grande vitesse, des poches dans la partie antérieure de l’enveloppe, soit à cause de la déperdition du gaz intérieur, soit seulement à cause des variations d’altitude du ballon, il s’ensuit immédiatement que la marche de l’appareil devient défectueuse et que l’exacte répartition de ses charges est compromise. ”

“ Entrant dans un nuage de neige et d'air très froid, le ballon s'éleva subitement à plus de 2000 mètres d'altitude perdant du gaz par les soupapes de tous les ballons d'hydrogène, ouvertes afin d'arrêter cette ascension forcée et vertigineuse.
Peu de temps après, rentrant dans l'atmosphère non troublée et relativement chaude, la chûte de ce ballon ne put être arrêtée malgré l'abandon de tout le lest et d'une foule d'objets et d'accessoires que l'on jeta des nacelles.
Un brave mécanicien, juste avant le choc, se jeta lui-même de la nacelle pour diminuer le poids. ”

“ Les collines environnantes disparurent, et l’écran fut tout entier rempli d’une foule grouillante et gesticulante qui entourait un espace libre au-dessus duquel planait, retenu par des cordages, un ballon. Suspendu à ce ballon, un récipient servait probablement à la formation du gaz. Des hommes sortaient de tous côtés. Deux d’entre eux escaladèrent une échelle dont l’extrémité supérieure s’appuyait au bord d’une nacelle. Et, tout cela, l’aspect du ballon, la forme des ustensiles employés, la manière de produire du gaz, le costume des gens, avait un air d’autrefois qui me frappa. ”

“ En donnant au ballon cette capacité de quarante-quatre mille huit cent quarante-sept pieds cubes et en le remplissant, au lieu d’air, de gaz hydrogène, qui, quatorze fois et demie plus léger, ne pèse que deux cent soixante-seize livres, il reste une rupture d’équilibre, soit une différence de trois mille sept cent vingt-quatre livres. C’est cette différence entre le poids du gaz contenu dans le ballon et le poids de l’air environnant qui constitue la force ascensionnelle de l’aérostat. ”

“ Le ballon captif apporte à la science la solution de problèmes d’une haute importance : conservation presque indéfinie de l’hydrogène dans une étoffe imperméable, préparation en grand de ce gaz qui est l’âme de l’aérostation, construction nouvelle de tous les éléments du ballon qui permettent désormais d’entreprendre la construction de véritables navires aériens. ”

“ Dans les ballons à gaz hydrogène, l'aéronaute, une fois lancé dans les hautes régions, n'a presque aucun soin à prendre, et peut se livrer à toutes les recherches physiques qu'il a projetées. Il s'est muni de sacs remplis de sable, qu'il jette pour s'alléger lorsqu'il veut atteindre à de plus grandes élévations ; s'il veut redescendre, il donne issue à une petite partie du gaz qui gonfle le ballon, pour en diminuer le volume. ”

“ Des ballons à gaz et à air chaud furent
Fig. 3. — Le premier ballon à gaz hydrogène construit par le physicien Charles, lancé au Champ de Mars, à Paris, le 27 août 1783. (D’après une gravure du temps.) construits à Paris et en province, et lorsque le 19 janvier 1784 les frères Montgolfier eurent lancé dans l’atmosphère la gigantesque montgolfière le Flesselles, globe immense presque aussi grand que le ballon captif de Giffard en 1878 [1] (fig. 8) élevant à la fois sept voyageurs, il n’y eut plus de bornes à la frénésie de l’enthousiasme. ”

“ A cette dernière classe appartenaient, comme de juste, les ballons dans lesquels le gaz enfermé dans l'enveloppe assure la force ascensionnelle pour soutenir en l'air la nacelle et les aéronautes. Et en présence du succès, relatif il est vrai, qu'avait remporté le ballon, qui permettait tout au moins à l'homme de braver les lois de la gravité, ce temps derniers on avait une
tendance bien marquée à se moquer du plus lourd que l'air. ”

“ On sait que la cause principale qui a arrêté naguère les progrès des ballons dirigeables a été le risque continuel d’incendie et d’explosion qu’ils couraient à cause de l’hydrogène qui les gonfle. Cet hydrogène, par toute ouverture accidentelle de l’enveloppe, par les joints nombreux et forcément imparfaits et aussi par simple diffusion à travers les parois de l’enveloppe (on sait que la diffusion des gaz est d’autant plus intense qu’ils sont plus légers) s’échappe toujours plus ou moins du ballon et forme avec l’air ambiant un mélange détonant. ”

“ Le ballon, tel que nous venons de le décrire, est prêt à gravir l’espace quand il est gonflé de gaz hydrogène pur ou même de gaz de l’éclairage. En effet, le dernier de ces gaz a une densité de 0gr, 650, c’est-à-dire qu’un mètre cube dans l’air aura une force ascensionnelle de 730 grammes environ. Si notre ballon a 1 000 mètres cubes, il aura une force ascensionnelle de 730 kilogrammes. L’étoffe, le filet et la nacelle réunis ne pèsent guère plus de 200 kilogrammes ; il nous reste donc 530 kilogrammes pour le poids des voyageurs, du sable de lest et des organes d’arrêt. ”

“ À travers le tissu, l’air pénètre à l’intérieur tandis que s’échappe le gaz léger. Tout l’appareil s’alourdit. À ce premier effet s’ajoutent ceux de la rosée, de la pluie, de la neige ou du givre qui souvent viennent surcharger la vaste superficie du ballon. Et c’est ainsi qu’il redescend vers la terre d’où il était parti. Quelques kilogrammes de trop, il prend une accélération qui rend souvent dangereux, quand il porte des voyageurs, l’instant critique de l’atterrissage. Plus d’une ascension s’est terminée par de graves accidens. ”

“ Une fois le chalumeau allumé, l'hydrogène du serpentin et du cône concave s'échauffe, et monte rapidement par le tuyau qui le mène aux régions supérieures de l'aérostat. Le vide se fait en dessous, et il attire le gaz des régions inférieures qui se chauffe à son tour, et est continuellement remplacé ; il s'établit ainsi dans les tuyaux et le serpentin un courant extrêmement rapide de gaz, sortant du ballon, y retournant et se surchauffant sans cesse. ”

“ Cette cloison occupe la partie inférieure du ballon et y détermine un espace appelé le ballonnet à air. Cet espace se termine par une « manche à air » aboutissant à la nacelle d'où un ventilateur peut y envoyer de l'air.
Quand le ballon, au début de son ascension, est complètement gonflé d'hydrogène, cette cloison d'étoffe vient s'appliquer contre la partie inférieure de l'enveloppe, absolument comme une « doublure ». Si le ballon s'élève, le gaz intérieur se dilate, puisque l'air extérieur devient moins
dense, et une partie de ce gaz sort par des soupapes automatiques spéciales ”

“ Eh ! bien, toutes ces conditions étaient parfaitement remplies par un aéronef qui emportait avec lui sous un poids minime, une grande provision de matière gazéifiable, quelque chose comme une poudre susceptible d’une immense expansion gazeuse. Quand le petit laboratoire de la plate-forme envoyait par ses tubes dans le corps du ballon le gaz qu’il produisait, l’appareil s’élevait ; quand le mécanicien ouvrait la soupape, la descente s’opérait, et cela à volonté, ce qui assurait une longue suite possible de mouvements verticaux. ”

“ Nous savons que c'est au gaz léger renfermé dans son enveloppe que le ballon doit de s'élever dans l'atmosphère plus lourde. Grâce au lest qu'il emporte et qu'il peut jeter par-dessus le bord, il peut s'élever davantage. Mais s'il veut descendre, comme il n'a pas la ressource d'embarquer du lest supplémentaire, c'est-à-dire d'augmenter son poids, il n'a qu'un moyen, c'est de laisser échapper une partie de son gaz; il suffit, pour cela, de pouvoir ouvrir un orifice au sommet de l'aérostat. Le gaz, que sa légèreté spécifique tend à faire toujours monter, sortira par cet orifice ”

“ Les gaz échappés du ballon créent dans cet air chaud un déficit et c'est alors une chute vertigineuse provenant d'une force constante de 5 à 6 mille kilogrammes l'attirant vers le sol.
A tout prix il faut jeter du lest, ou sans cela le ballon va s'effondrer à terre. ”

“ On donne ce nom à l'enveloppe du gaz hydrogène ou de l'air dilaté qui, par sa légèreté spécifique, soutient l'appareil dans les airs. Le ballon étant la pièce la plus essentielle de l'appareil aérostatique, on désigne communément le tout par cette partie ”

“ Un faux mouvement mit l’orifice du ballon en contact avec la lance à feu : le gaz hydrogène s’enflamma. Aussitôt une immense colonne de feu s’éleva au-dessus de la machine, et frappa d’effroi les nombreux spectateurs, réunis à Tivoli et dans le quartier Montmartre.
On vit alors distinctement madame Blanchard essayer d’éteindre l’incendie en comprimant l’orifice inférieur du ballon ; puis, reconnaissant l’inutilité de ses efforts, elle s’assit dans la nacelle et attendit. Le gaz brûla pendant plusieurs minutes, sans se communiquer à l’enveloppe du ballon. ”

“ Quand un ballon s’élève, il tend bientôt à se mettre en équilibre dans la couche d’air où il arrive ; mais une fois en équilibre, il a perdu une certaine quantité de gaz par l’appendice ; il en perd constamment de petites quantités, si, comme il arrive souvent, il n’est pas parfaitement imperméable ; en outre, il se refroidit, et le gaz, se contractant, est encore privé d’une partie de sa force ascensionnelle. ”

“ En effet, quand un ballon quitte terre, quand il s’élève, une partie du gaz qu’il renferme est d’abord expulsée par la dilatation due à la diminution de pression de l’atmosphère ; mais l’aérostat va se trouver plongé bientôt dans des milieux où la température est bien inférieure à celle des couches d’air terrestres qu’il a quittées. Le refroidissement va contracter le gaz..., le ballon perd sa force ascensionnelle, il descend. Pour le maintenir au niveau qu’il a atteint, il faut diminuer son poids, l’aéronaute jette du lest. ”

“ Là nous aurons une batterie à gaz pour préparer de l'hydrogène et compenser les pertes de gaz dues aux fuites, à l'incomplète imperméabilité de l'étoffe. Notre ballon reste ainsi toujours gonflé; à tout moment, il peut monter à 100 à 200 à 300 mètres de haut, et l'officier d'état-major qui nous accompagnera dans nos ascensions pourra voir l'ennemi jusqu'à plusieurs lieues si le temps est clair. ”

“ Pour qu’un ballon puisse s’élever, il faut dépenser du lest et, en même temps, par suite de la diminution de la pression atmosphérique, on perd du gaz ; pour qu’il puisse descendre, il faut dépenser du gaz et, afin de modérer la descente, il faut perdre du lest. ”

“ Les parois du ballon céderaient donc sous l'effort du gaz, si on ne lui ouvrait pas une issue ; aussi l'aéronaute observe-t-il avec beaucoup d'attention l'état de l'aérostat, et lorsque ses parois très-distendues indiquent une grande expansion du gaz intérieur, il ouvre la soupape et laisse échapper un peu d'hydrogène. ”

“ En chauffant de l'eau dans un ballon, ces bulles se dégagent rapidement. Il suffit de remplir complètement d'eau un ballon, de le fermer d'un bouchon traversé d'un tube abducteur qui ne le dépasse pas intérieurement, et de chauffer jusqu'à l'ébullition pour pouvoir recueillir et mesurer les gaz qui sont dissous dans l'eau. Un litre d'eau fournit ainsi de 20 à 30 centimètres cubes d'un gaz analogue à l'air, mais plus riche que lui en oxygène. ”

“ Jusqu'à ce jour on n'a pas pensé à celui de ne pas perdre de gaz, par l'effet de la dilatation qu'il éprouve lorsqu'après une ascension rapide, il doit être mis en état d'équilibre, soit de température, soit d'élasticité avec l'air dans lequel il est plongé : différentes idées ont été émises à ce sujet : je proposerai aussi la mienne qui est d'une excessive simplicité ; elle n'exige aucune surveillance ni moyen mécanique pour l'employer. C'est une nacelle destiné à recevoir le gaz superfluent au moyen de deux dégorgeoirs communiquant du ballon à cette nacelle; ils sont toujours ouverts. ”

“ Si un ballon jouet de caoutchouc recule, lui que la tension du gaz a rendu presque lisse, qui est verni, par le seul fait de ses petites imperfections, à plus forte raison un gros ballon, reculera-t-il, puisqu’il est garni du haut en bas d’imperfections : filet, cordes, nacelle, toutes choses sur lesquelles l’air a une grande prise et qui sont, par cela même, autant de voiles sur lesquelles il agit. ”

“ Parce que chaque kilogramme d'allégement que procure le ballon s'achète au prix d'un mètre cube de gaz; parce que l'enveloppe de ce gaz a nécessairement une grande surface ; parce que la résistance de l'air à cette surface paralyse tout effort tendant à la faire mouvoir ”

“ Le modèle de la nacelle de mon futur ballon, en carte découpée, fut curieusement examiné par les assistants.
Je joignis à cette exhibition la démonstration pratique du système dit Compensateur.
On sait que le gaz contenu dans les aérostats se dilate à mesure que le ballon s'élève dans les régions atmosphériques moins denses, comme aussi lorsqu'il vient à être frappé par la chaleur du soleil. ”

“ Le séchage rapide se pratique à l'aide d'une insufflation d'air, produite par un ventilateur.
Le ballon est ensuite fixé et attaché soigneusement par la partie supérieure à la soupape, par la partie inférieure à un petit cercle en bois très solide, de 80 centimètres de diamètre, qui se prolonge en un tube en toile de 2 mètres 50 de longueur, par lequel on met l'aérostat en communication avec le tuyau de décharge du gazomètre de l'usine à gaz. ”