> Техника, страница 69 > Парашют

Парашют

Парашют, аппарат для замедления скорости падения тела с большой высоты. П. бывают для людей и для сбрасывания груза. 11. берутся на самолет, аэростат и дирижабль как летное снаряжение экипажа, необходимое на случай аварии с самолетом (аэростатом, дирижаблем) в воздухе или на случай высадки людей или сбрасывания груза в промежуточных пунктах полета. Наличие II. на военном самолете является обязательным, как наличие шлюпок и спасательных поясов на морском судне; прыжки па II. с

самолета вводятся в курс обучения пилотажу. П.применяются для сбрасывания с самолетов почты, я, продогольствия;папр. при помощи II. снабжалась в 1918 году снарядами и ем бельгийская армия в тече ние нек-рого времени при операциях в районе Пира; в 1929 г. после катастрофы с дирижаблем «Италия» снабжение продовольствием и одеждой группы Вильери до похода ледокола «Красина» производилось только при помощи И. Современный самолетный II. (фигура 1) состоит в основном из матерчатого купола о, подвесной системы в виде строп б, из ранца (фигура 2), в к-ром помещается купол· в сложенном виде и от которого идут помочи

Фигура 3.

Фигура 4.

(фигура 3), надеваемые на себя парашютистом: к помочам присоединяются при помощи осо-• бого приспособления собранные вместе концы строп, выходящие из ранца. Купол в разных системах П. имеет различнуюпервоначальную раскройную форму, варьирующую по б. ч. от плоского круга до полусферы с промежуточными формами сферич. сегментов, имеющих различную степень выпуклости. Применяются также куполы эл-липтич. формы, образованные путем обращения четверти эллипса около малой полуоси. Купол сшивается из 12—24 полотнищ (фигура 4), которые в свою очередь состоят обычно из нескольких сшитых между собой частей, имеющих форму трапеции. Материей для купола служит шелк или прочная хл,-бум. ткань, реже—шелковое полотно. В вершине купола делается т. наз. полюсное отверстие, служащее для уменьшения рывка при раскрытии П. и способствующее устойчивости 11. во время спуска; в некоторых конструкциях для тех же целей служит еще несколько отверстий, расположенных по поверхности купола. Стропы П,— шелковые или вые шнуры, обычно по числу полотнищ купола. Стропы крепятся или к кромке основания купола, в которую вставляются зажимающие ее с двух сторон штампованные кольца—л юверсы, или же стропы вшиваются в шов между двумя полотнищами (как в 11. «Ирвин»); в последнем случае сквозная стропа проходит через полюсное отверстие и далее по шву на противоположной стороне купола, выходя из него наружу опять у кромки основания. При проходе через полюсное отверстие стропы пересекаются в одной точке, образуя при этом т. паз. полюсную уздечку. Все стропы, идущие от кромки купола, соединяются в один узел, к-рый оканчивается петлей. Длина стропы от точки крепления ее к кромке Й, до узла обычно равна или немного больше диам. основания (раскройного) купола П. Помочи (фигура 3) изготовляются из очень прочной парусины и состоят из пояса с пряжкой впереди, из плечевых и ножных обхватывающих полос, застегивающихся при помощи пряжек или карабинов; иногда же вместо пояса делается перемычка между плечевыми обхватами на груди; в нек-рых типах ножных обхватов нет, зато усилен пояс. Ранец изготовляется из прорезиненной материи, реже из кожи, и имеет обыкновенно основание прямоугольной формы и 4 прикрепленных к основанию и откидывающихся по его сторонам части различной формы; реже форма основания ранца, близкая к кругу, и число откидывающихся частей больше четырех. После укладки парашюта в ранец (при этом сначала укладываются стропы, а поверх них купол) ранец закрывается, как конверт; все откидывающиеся части конверта соединяются поверх сложенного П. различными для разных систем затворами. Для быстрого откидывания сторон при раскрытии ранца последний снабжен резинками, прикрепленными снаружи к его основанию и к откидывающимся сторонам (резинки натянуты при закрытом ранце). Прикрепленный к помочам ранец помещается или на сидении парашютиста (фигура 5) в виде подушки (что особенно удобно для летчика), или на его спине, иногда на коленях или груди; последнее крепление—в случае, если парашютист берет два П. (фиг, 6) (второй на случай отказа действия первого). Механизм для раскрытия ранца и способ вытягивания И. из ранца различны у различных систем П.

Классификация П. II. для людей делятся на индивидуальные—для одного человека и коллективные— для одновременного сбрасывания нескольких человек. Коллективные П. применяются на аэростатах, от которых отцепляется парашют сразу со всей корзиной и находящимися в ней наблюдателями; в стадии опытов находится применение П. для спуска целого самолета, и в стадии проекта— парашют для спуска отделяющейся от самолета пассажирской кабины. Индивиду альные II. по способу действия делятся на 2 категории: а) вытягивающие (выхватывающие) парашютиста из самолета, б) раскрывающиеся после прыжка парашютиста. II. по первому способу (Пегу) требуют сложной установки на самолете и опасны, в настоящее время эти П. не применяются. П. по второму способу подразделяются по системе действия: 1) на II. с автоматич. раскрытием, связанные с самолетом или с летчиком, и 2) неавтоматические, раскрывающиеся только при участии парашютиста. П. с автоматич. раскрытием имеют укупорочное приспособление на аэростате или самолете (например внутри фюзеляжа с нижней стороны его); к самолету прикрепляется вытяжная веревка, к другому концу которой привязывается тонкая (не больше 2 миллиметров) отрывная бечевка, соединенная с полюсной уздечкой купола парашюта; летчик с надетыми на него помочами, к которым прикреплены (через посредство поясной стропы) концы строп, выбрасывается из самолета; П. при этом вы

тягивается из самолета и, когда натянется вытяжная веревка, отрывная бечевка под действием веса тела разрывается, и освобождающийся купол раскрывается. Эта система обладает целым рядом недостатков: 1) для действия П. необходимо приобретение начальной скорости относительно скорости падения самолета; 2) летчик не имеет выбора и должен выбрасываться только на ту сторону самолета, с которой находится его связь с 11., иногда же, например при штопоре, возможен прыжок только с одной стороны самолета^ внешней стороны штопора); 3) опасность уничтожения II. во время пожара самолета. раньше чем летчик сможет им воспользоваться; 4) сложность выбора подходящего места для установки П. и прочие II. с автоматич. раскрытием, связанным с летчиком, находится в ранце, прикрепленном к летчику, который и выбрасывается вместе с ним; схема действия П. дана на фигуре 7, где а—ранец, б—полюсная уздечка, в—вытяжная веревка из — отрывная бечевка. К типу автоматич. П. относится большинство французских (Орс, Бланкье, Кормье), некото-

Фигура 5.

α

рые немецкие (например Хейнеке), английские и шведские. Недостатки этой системы те же, что при П., связанных с самолетом; кроме того возможен и преждевременный разрыв разрывной бечевки вследствие зацепления ее или вытяжной веревки за детали самолета. Наиболее распространены П., раскрывающиеся только при участии летчика, так как при этом устраняются указанные выше недостатки, однако требуется большая выдержка от парашютиста, который только после того, Г* как выбросится из k I самолета, должен сам принять меры к раскрытью ранца. Это требование отрицательно отзывается на применении П. подобного типа для пассажиров. Раскрытие ранца в II. происходит после того как парашютист, выпрыгнув из самолета, дернет за кольцо вытяжного троса, на другом конце которого имеется чека (шпилька), соединяющая между собой все откидные стороны ранца. Вытягивание из ранца самого купола II. происходит обыкновенно посредством добавочного маленького вытяжного па-рашютика (параинота-*шлота), прикрепленного к полюсной уздечке купола основного парашюта. Как только ранец раскраивается, вытяжной парашютнк автоматически выбрасывается из него и тотчас же раскрывается благодаря легкому пружинному механизму, находящемуся внутри купола па-рашютика. На фигуре 8 показана схема вытя-

Фигура 8.

так что кольцо находится у летчика под рукой; на фигуре 8 изображен также раскрывшийся вытяжной парашютик д со стропой е, посредством которой он соединен с полюсной уздечкой основного П. При укладке П. в ранец сначала кладут тщательно разобранные стропы, затем собранный гармоникой по складкам купол в виде узкого тр-ка так, чтобы полюсное отверстие его находилось наверху, и затем—вытяжной П.

Основные размеры пилотского П. (на сиденьи) «Ирвин» следующие: 0 купола П. 7,315 м, общая длина вытянутого П. 10,5 метров высота отдельного полотнища 3,42 .«, ширина основания—0,057 метров (всего полотнищ 24), поверхность П. 42м²,0полюсного отверстия 0,85 м, 0 вытяжного П. 0,9 м, его поверхность 0,6 .и² и 0 полюсного отверстия 0.08 Λΐ, длина строп главного П. 4,92 м, 0стропы 4 миллиметров, длина вытяжного троса вместе с кольцом 0,9 метров Длина ранца 0,39 м, ширина 0,335 метров Ширина пояса, плечевых и ножных обхватов помочей по 45 миллиметров, толщина помочей 4,5 миллиметров. Веса: купола П. 2,3 килограмма, строп 1,59 килограмм, вспомогательного П. 0,19 килограмм, помочей 2,45 килограмм, ранца с подушкой и прочим 2,1 килограмм, вытяжного троса 0,095. кг; общий вес II. со снаряжением 8,725 килограмм. Вес 1 ,м^а шелковой материи, из которой изготовлен купол П., 60,5 г. Общий вес И. других систем 7,5—9,5 килограмм, поверхность купола 40—60 м². Время от момента, когда парашютист дергает за кольцо троса, до полного раскрытия П. (для нормального П. и раскрытия) 1,5—3 ск.; обыкновенно II. в первый момент увлекается самолетом и опережает человека и только в конце первой полсекунды П. возвращается на траекторию полета,

гивания таким путем основного парашюта из ранца. Откидные стороны ранца имеют на своих концах: одна сторона—штифт а с отверстием, а остальные три стороны—вделанные в материю кольца б, которые и надеваются на этот штифт. В отверстие на конце штифта вдевается при закрытии ранца чека (шпилька) в, соединенная с гибким тросом, другой конец ее снабжен кольцом г. Грос идет от ранца через плечо летчика,

где и располагается позади человека. В продолжение следующих 1—1,5 ск. купол II. имеет вид вытянутой трубки, только в последнюю секунду раскрывается с шумом. После раскрытия II. начинает падать со все замедляющейся скоростью до тех пор, пока вызываемое II. при падении сопротивление воздуха не становится равным весу всей системы, тогда G=Q=C_x-oSv², где О—вес всей системы в килограммах, Q—лобовое сопротивле-

ние в килограммах, С_х — коэф. лобового сопротивления.у—массовая плотность воздуха, S—площадь основания купола в .и², υ—скорость падения в м/ск. После того как П. перешел в режим установившегося спуска, скорость его снижения остается почти постоянной и нормально равна 5,5—4,5 м/ск при приближении к земле.

Определение формы П.

Для определения качества и аэродинам. свойств парашюта производились опыты с моделями П. различных форм. Ткани, применяющиеся для купола П., испютывались на воздухопроницаемость и механические свойства, стропы— на прочность и удлинение.

При определении коэфи-циента лобового сопротивления^, обыкновенно относят этот коэф-т к площади основания купола. Испытания в аэродинамич. трубе ЦАГИ показали, что для ί ^s

определения качества той или иной формы П. целесообразно относить С_х не к площади основания купола, т. к.эта площадь различно и иногда значительно уме ньшается во в ремя спуска П., а к поверхности купола. Испытания в ЦАГИ были произведены над моделями П. различных очертаний; так, на фигуре 9 показаны модели формы сферич. сегмен-" тов с пределами — полусферой и формой, близкой к пределу плоский круг; г—радиус сферич. сегмента купола, х — раскройный радиус основания купола, у—высота (стрелка) сегмента, L—длина стропы, F—поверхность купола. На фигуре 10 изображены модели форм куполов, которые получены путем вращения ¹/_ί эллипса около малой его полуоси. При построении этих форм в основу было положено постепенное изменение отношения у : х на 0,1. Пределами изменения этого от

На фигуре 11 даны формы куполов, полученных путем вращения эллипса около малой его оси с последующим отнятием от этой поверхности, параллельно плоскости вращения

Фигура ю. большой полуоси, части нижнего полуэл-липсоида вращения. Поверхность всего эллипсоида определяется по формуле (1), поверхность отсекаемой нижней части эллипсоида м. б. рассматриваема как поверхность,

ношения так же, как и для форм сферич. сегментов, будут у:х=1—полусфера, у : гс=0— плоский круг. При построении форм куполов этой серии исходили из расчета поверхности 2^=0,318 м². Подставляя эту величину как половину всей поверхности, F_a,— сплющенного эллипсоида вращения, имеем

Fo.= 2 F=2

In ж пх² + л у²

где е—астрономический эксцентриситет,

-/щ

полученная от вращения плоской кривой около осп, лежащей в ее плоскости, и на основании теоремы Гюльдена может быть выражена через

F=2 πζΐ, (2)

где ζ—расстояние центра тяжести образующей линии до оси вращения, a ί—длина кривой. На фигуре 12 изображены модели П. с формой купола Тейлора (фигура 12, А) и модель. раскроенная но форме, к-рую принимает П. «Ирвин» во время спуска (фигура 12, Б). Достаточно разработанной теории И. нет;

попытки определения теоретической формы купола были даны Тейлором на основе двух предположений: 1) что натяжение Т_к. в материи купола вдоль касательной к окружности, образуемой пересечением купола плоскостью, перпендикулярной к вертикальной оси (кольцевое натяжение), равно нулю;

2) что разница между величиной давления воздуха с внутренней стороны р_г и внешнего давления р₂ есть величинапостоянная, то есть р_г - р₂=Const.

Рассмотрим усилия, действующие на выделенную малую часть купола ABCD (фигура 13), ограниченную концентрическими окружностями с радиусами г и г + dr и двумя образующими осевые плоскости, которые пересекаются под углом da. На этой фигура у представляет собою расстояние от точки N до плоскости, касательной к вершине, φ— угол, образованный между продолжением ΕΝ и касательной к вершине купола, Т„— натяжение в материи вдоль касательной, проходящей через точку N в плоскости оси (натяжение по образующей). Разложив силы Pi " Рг, Т₀ и Т_к. на вертикатьные и горизонтальные компоненты, получим для вертикальной составляющей сил давления

(2^}i - Рг)_в._с.=(Pi - pi)ABCD cos φ =

= (Px-p₂)rdrda, (3)

так как ABCD=г da ^dr

COSf

Вертикальная составляющая силы натяжения ткани по образующей

Т₀ в.с. — Т₀ sin φ AB=Т₀ sin φ r da =

= ^dr (T₀r da sin φ) dr. (4)

Приравнивая ур-ия (3) и (4), получим:

₍)p(7o^r sin φ)=r (ρχ - 2h)· (5)

Горизонтальная слагающая сил давления (Рх - Рг),.с.=(Pi - Р₂) ABCD sin φ =

~ ЧРх~Рг)Ч<Р da dr. (6)

Горизонтальные слагающие Г₀ и Т_к :

Т₀,.с.=То А В cos φ =

= — T₀r da cos φ -= - ~ (T₀r cos <p) da dr, (7)

T_K.,c. - T_K sin f BC=τ_κβα£_φ · (8)

Приравнивая ур-ия (6), (7) и (8), получаем:

dr (^T°^{r cos} V)=& - (Ρχ - Pa) r tg <r- (9)

Форма купола П. характеризуется соотношением величин г и у для разных точек. Если эти величины известны, то из ур-ий

(5) и (9) можно определить 7’₀ и Т_к. Ур-ия (5) и (9) м. б. представлены также в следующем виде:

T₀r ^dr sin φ + sin φ ~ (T₀r) r (ρ_χ-ρ₂), (10)

T₀r ~ COS φ + cos φ j (T₀r) =

⁼ T_K. ec<p — r (Ρχ— Pa) tg φ. (11)

Умножая каждый член ур-ия ПО) на sin φ и ур-ия (11) на cos φ и складывая их, получаем:

(Т„г) - Т_к, (12)

Ур-ие (10) м. б. представлено

T₀r ~ sin φ + Т_к. sin φ=г (ρχ - p₂), (13)

Рх - Ро всегда встречается в соединении с г. Изменение в величине г (р_г — р₂) зависит от г больше, чем от р,- р₂, так как г изменяется от г=0 у вершины купола до г=х у основания, разность же давлений Ρχ-ρ₂, как показывают англ, опыты над распределением давления по куполу парашюта, изменяется сравнительно очень мало и для наивыгоднепшей формы П. можно предположить, ЧТО Рх - Ро ^ Const.

Под наивыгоднепшей формой подразумевается такая форма, которая при наименьшем

весе обладает лучшей способностью поддержания. Можно предполагать, что лучшей формой должна быть форма, раскроенная в виде плоского круга (П. сист. Ирвин). Но все же на П. этой формы под действием силы воздуха появляются радиальные складки, указывающие, что не вся поверхность материи принимает участие в поддержании и часть материи излишня. Купол И. в проекции на горизонтальную плоскость примет вид, данный на фигуре 14. Обозначая через γ угол, образованный хордою АВ и касательной к дуге ЛСВ в точке А, и рассматривая натяжение 7’_к. как ф-ию р_х—р₂, направленное перпендикулярно к хорде АВ, можно написать ур-ие

(Px~Pi)AB=2T_K sin у. (14)

Если увеличить число строи, то АВ будет уменьшаться и в пределе, при очепь большом количестве строп, получим форму, у которой Т_к.= 0. Отсюда выводится предположение, что П., раскроенный по форме, какую принимает во время спуска плоский П., имеющий очень большое количество я

Фигура 14.

строп, окажется наиболее правильным. Принимая /)_х — р₂=Const и интегрируя уравнение (5), получим

T„r sin <р=(р_х— р₂) j, (15)

а из уравнения (12), так как TV.=0, получим: T„r=Const. Подставляя это значение в ур-ие (15), получим:

-Р* _Г2 ₌ const. (16)

В нречеле у основания купола П. г превращается в х и угол φ в 90°. Тогда ур-ие (16) примет вид

2OT^^COnSt· (¹⁷>

Приравнивая ур-ия (16) и (17), находим:

Pi-P*_r, Ρι-Рг „а 2 sin φ 2 sin 90°

ИЛИ

^r*i=sin φ. (18)

Это ур-ие профиля II. может быть выражено в прямоугольных координатах лишь при помощи эллиптических ф-ий. При своих вычислениях Тейлор, обозначая через Сп эл-липтич. ф-шо и через и новую переменную, посредством ряда преобразований приходит к’выраженшо профиля П. двумя уравнениями:

= Спи (19)

И

I=₂ { 2[ Е - В(и)] - (К - и)}, (20)

где Е и К—полные эллиптич. интегралы первого и второго рода. Если купол сшит из п полотнищ, то ширина каждого полотнища по любой концентрич. окружности

, 2πτ

с радиусом г равна α= —, а расстояние выпрямленного полотнища от этой окружности до вершины купола г-^-(тс-м). (2D

V 2

Полученная т. о. форма купола изображена на фигуре 12, А. Эта форма по своему профилю похожа на ту, к-рую принимает плоский П. во время спуска (фигура 12, Б). Отличие заключается главным образом в кривизне про

филя у основания, каковая у теоретической формы несколько меньше.

Определение коэфициента лобового сопротивления. При отнесении коэф-та лобового сопротивления С_х П. к раскроенной площади основания купола он определится по ф-ле

С_х =

(22)

где Q— лобовое сопротивление, ρ—массовая плотность воздуха у поверхности земли при нормальных условиях (760 миллиметров рт. ст. и 15°), равная ¹/₈, «S — площадь основания купола Π. π V — скорость спуска. Как было указано выше, при сравнительной опенке форм П. целесообразнее относить С_х не к площади основания, а к поверхности купола, то есть г__у

«у’ gFv*

(23)

Испытания, произведенные в аэродинамиче-ской лаборатории ЦАГИ над моделями П., изображенными иа фигура 9 и 10, при длине строп L=575 лик дали средние значения С,, представленные на диаграмме фигура 15. Из сопоставлений кривых можно вывести

заключение, что разница между значениями С_хр для сферических и эллипсоидальных П. при одинаковом отношении у : х вначале при уменьшении этого отношения увеличивается, а затем, начиная с у: ж=0,5, уменьшается до 0 при у :х=0.235. При дальнейшем уменьшении отношения высоты купола к радиусу его основания, разница снова увеличивается, но с обратным знаком. До у:х= 0,235 сферич. формы в смыс-

Схг о.

				гг
				1				—hr
									iy r,c> Y^aubL^	---- В
				~н						- Β· - -
			Г~И						M Oxr Y/Xmqx
			й					5	ΤΠΊΤΤ	1 1
									1.1.1: .1J	7 Μ ’.1 1

Фигура 16.

ле большого значения для них С_Хр были выгоднее, чем эллипсоидальные, начиная же с этого отношения у : х и при его уменьшении, -г. е. для более плоских И., эллипсоидальные формы становятся выгоднее, чем формы сферические. На диаграмме (фигура 16) представлены кривые С_Хр для парашютов,

изображенных на фигуре 11; из них одна (сплошной линией) дает С_Хр по у : χ_ΚΗ., где х_жн —радиус основания купола, и другая— С_Хр по у : х_тах, где х_тах—радиус наибольшего сечения П. (большая полуось эллипсоида вращения). Из этих кривых видно, что наибольшее значение С_х„ достигает при у:х_кк= 0,36 или при 2/: aw=0,3. Сравнивая диаграммы Гфигура 15 и 16), видно, что значения С_Хр для серии моделей, изображенных па фигура 11, меньше, чем для серии моделей П.(фнг. 9, 10). Периметр кромки серии И. (фигура 11) меньше, чем для серии (фигура 9, 10); это позволяет несколько выиграть в весей, и следовательно при одинаковом весе сделать купол большей поверхности и тем самым повысить величину лобового сопротивления. Форма П. (фигура 11, А) очень похожа на купол американского П. сист. Руссель, показавшего при испытании его в США хорошие качества. На диаграмме (фигура 16) нанесены значения С_Хр для моделей П. (фигура 12) (верхняя кривая). Значения ^Хр для этих моделей больше, чем для моделей, изображенных па фигура M, и приблизительно равны С_хр, полученным для форм, изображенных на фигуре 10 при таком же у : х.

πω быть очень прочными, удобными, снабжены ножными обхватами и пригоняться на любой рост, в любом летном обмундировании, принятом на снабжении;

9) II. во всех своих деталях должен быть равпопрочпым;

10) во избежание физнч. повреждения парашютиста удар при раскрытии должен распределяться равномерно на отдельные детали помочей; 11) в случае необходимости парашютист во всякое время должен иметь возможность освободиться от помочей, например при посадке на воду или в случае посадки при сильном ветре; 12, 11. должен быть по возможности простой конструкции; при обслуживании и на укладку его должно затрачиваться возможно мепыие труда и времени; 13) вес полного комплекта П. не должен превышать 8 килограмм; 14) скорость снижения П. с грузом 80 килограмм при нормальных атмосферных условиях не должна превышать 5.5 м1ск.

Лит.: Лебедев II., Эксперпмептачьпмо исследования над моделями парашютов, «Труды Центрального Аэродинамич. институт;!», М., 1931 (печатается); «ZFM», 1927, 11. 6; Λ1 ii I 1 с г W„ Fallschirm fur Luftfahrzeugc, ibid., 1927, II. 20; J ο n e s R., On the Aerodynamik Characteristics of Parachutes, «British Aeronautical Research Committee Reports a. Memor.», L., 1923—1924, 862. H. Лебедев и А. Знаменский.