Работа парашюта основана на способности воздуха оказывать сопротивление двигающимся или падающим телам. Из повседневной практики хорошо известно, что всякий движущийся предмет испытывает тормозящее действие воздуха тем больше, чем больше его размеры и скорость движения. Так например, при тихой ходьбе человек почти не испытывает сопротивления воздуха, при беге это сопротивление становится довольно заметным. Если же бегущий человек возьмет в руки большой лист картона и, удерживая его перед собою, попытается бежать с прежней скоростью, то сопротивление воздуха станет еще больше. Это сопротивление зависит не только от размеров тела и скорости его движения, но также и от его формы. Чем больше на поверхности движущегося тела неровностей, тем большее сопротивление оказывает воздух его движению, так как значительная часть энергии затрачивается при этом на завихрение воздушного потока. Чтобы уменьшить сопротивление, телу придают хорошо обтекаемую форму. Особенно это необходимо быстро движущимся телам — самолету, дирижаблю, гоночному автомобилю и др. А так как парашют предназначен для замедления скорости падающего тела, при выборе его формы надо стремиться к противоположным результатам. Очевидно, наилучшей формой купола парашюта будет такая, которая при данных размерах дает наибольшее замедление спускаемому на парашюте грузу (например парашютисту).
Форма, которую купол принимает в воздухе, зависит не только от его формы в сшитом виде, но и от длины строп, величины спускаемого груза и других причин. У наиболее распространенных типов парашютов у нас и за границей купол парашюта в сшитом виде имеет круглую, плоскую форму.
Форма купола должна быть устойчивой при снижении, т. е. давать незначительные раскачивания спускающемуся на парашюте грузу, так как сильное раскачивание часто делает спуск и особенно приземление довольно неприятным, а иногда даже и небезопасным. Устойчивость парашюта при снижении зависит не только от формы купола, но и от размещения частей всей системы парашюта, величины, количества и расположения отверстий по куполу парашюта, а также плотности ткани.
*
Одним из наиболее сложных явлений, которыми сопровождается падение парашюта, является его раскрытие. Раскрытие парашюта можно разделить на два этапа: вытягивание купола и строп из ранца и наполнение купола воздухом.
Вытягивание купола и строп почти у всех употребляемых в настоящее время парашютов осуществляется с помощью парашюта-пилота, так называемого вытяжного парашюта. Происходит это так: после того как выдернуто кольцо, ранец раскрывается и из него вываливается парашют-пилот, который с помощью пружинного или другого механизма мгновенно раскрывается. Благодаря незначительному весу парашют-пилот, испытывающий большее по сравнению с падающим грузом замедление, начинает отставать от груза и вытягивает сначала купол, а затем и стропы парашюта. Вытянутый из ранца купол образует трубку с многочисленными продольными складками.
 |
| Вытягивание купола и строп из ранца |
Время, необходимое для вытягивания парашюта, зависит от размеров парашюта-пилота, скорости раскрытия, эластичности и веса ткани, из которой изготовлен купол, а также веса строп и характера их укладки в ранец. Так например, в тренировочном парашюте при прыжке с самолета, летящего со скоростью 130—180 км/час, купол и стропы вытягиваются в течение 1,5—1,8 секунды. При раскрытии парашюта особенно на большой скорости (например в случаях затяжного прыжка) можно часто наблюдать отрыв парашюта-пилота. Происходит это вот почему. После того как основной парашют вытянут, парашют-пилот, несший на себе до сих пор только вес этого основного парашюта, мгновенно воспринимает вес спускаемого груза, падающего с большей скоростью, чем парашют-пилот. Такое мгновенное присоединение значительного веса аналогично удару, сила которого в некоторых случаях превышает прочность прикрепляющей стропы. Отрыв парашюта-пилота не оказывает влияния на дальнейшую нормальную работу основного парашюта, так как этот отрыв происходит в момент, когда парашют-пилот уже выполнил свое назначение. После того как купол и стропы основного парашюта вытянуты, начинается наполнение его воздухом, который с большой скоростью попадает в нижнее выходное отверстие. Ударяясь о стенки купола, воздушный ноток теряет свою скорость, вследствие чего давление внутри купола увеличивается и вызывает утолщение сначала у вершины купола, а затем и во всем его объеме.
Наполнение парашюта происходит довольно быстро и для тренировочного, например, парашюта, в зависимости от различных условий, равно от 0,4 до 1 секунды.
*
Парашют, как и всякое движущееся в воздухе тело, подвержен в воздухе действию двух сил: весу парашюта и груза (человека) и силе сопротивления воздуха. Общая сила веса парашюта и груза во все время движения остается постоянной, поэтому нам надо рассмотреть только силу сопротивления. Чтобы проще разобраться в том, как изменяется сила сопротивления парашюта при его раскрытии, предположим, что парашют во время раскрытия движется вертикально вниз. Сила его сопротивления будет при этом направлена вверх против движения, т. е. обратно направлению силы веса. До тех пор пока купол парашюта не начал наполняться воздухом, площадь его сопротивления сравнительно невелика, так как он вытянут в трубку, расположенную по направлению движения. И только с момента, когда купол стал наполняться, площадь сопротивления парашюта быстро возрастает.
Наполнение купола можно поэтому рассматривать как очень быстрое введение значительной площади сопротивления, которая благодаря большой скорости движения парашюта вызывает резкое повышение силы сопротивления. Наибольшей сила сопротивления бывает в момент, когда купол полностью раскрывается. При раскрытии парашюта сила сопротивления может быть гораздо большей, чем общий вес парашюта и груза. А так как во взятом нами примере сила сопротивления и сила общего веса направлены противоположно друг другу, то первая из них, будучи больше второй, могла бы привести к тому, что парашют раскрывшись перестал бы снижаться, а начал бы, наоборот, подниматься вверх. Как известно, на практике этого не происходит, парашют и после раскрытия продолжает снижаться. Стало быть, на него действует еще какая-то неучтенная нами сила, которая, будучи добавлена к силе веса, уравновешивает силу сопротивления. Этой силой является сила инерции парашюта и груза. Она возникает благодаря тому, что парашют и груз во время раскрытия претерпевают замедление.
Чтобы лучше представить себе возникновение силы инерции, достаточно вспомнить один-два аналогичных случая из повседневной практики. Так например, сдвинуть стоящую вагонетку труднее, чем катить ее затем по рельсам.
Это потому, что в первый момент мы ведь должны преодолеть не только силу трения колес о рельсы, но и силу инерции неподвижной вагонетки. Точно так же, если мы захотим остановить быстро движущуюся вагонетку, мы должны будем употребить силу значительно большую, чем сила, тянущая вагонетку, потому что, кроме силы тяги, мы должны преодолеть силу инерции движения.
При раскрытии парашюта происходит то же самое, что и в случае с движущейся вагонеткой. В самом деле, увеличивающаяся площадь сопротивления раскрывающегося парашюта замедляет его движение, в результате этого возникает сила инерции. Если наибольшую величину силы инерции разделить на общий вес парашюта и груза (парашютиста), то полученное от деления частное характеризует перегрузку, которая имеет место при раскрытии парашюта. В некоторых случаях сила инерции может даже превосходить в несколько раз силу веса парашютиста. Это существенное неудобство, так как человеческий организм может без вреда переносить только такую нагрузку, которая превышает его вес не больше чем в 5—6 раз. Поэтому парашют должен быть сделан таким, чтобы он даже в наихудших условиях раскрытия давал перегрузку не больше той, какую может легко перенести человеческий организм.
Для силы динамического удара весьма существенно, с какой скоростью падает груз в момент раскрытия парашюта, потому что чем больше эта скорость, тем быстрее наполняется воздухом купол. Заметим, что время наполнения купола зависит, кроме того, от его конструкции, а также от характера ткани, из которой он изготовлен. Сила же динамического удара будет тем больше, чем меньше время наполнения купола. Кроме указанных причин, сила динамического удара зависит еще от целого ряда причин, как, например, способности купола и подвесной системы парашюта амортизировать удар и т. д.
Основные причины, влияющие на силу динамического удара, лежат в конструкции самого парашюта. Но тем не менее парашютист все же имеет возможность значительно уменьшить нагрузку на парашют, а значит и на самого себя. Для этого ему надо ввести парашют в действие в момент наименьшей скорости падения своего тела. Определить эту скорость падения с нераскрытым парашютом в каждом конкретном случае не трудно, если иметь в виду, во-первых, что после отделения от самолета парашютист сохраняет некоторое время движение по инерции, т. е. продолжает лететь со скоростью аппарата, от которого он отделился, и, во-вторых, что, падая с нераскрытым парашютом, парашютист достигнет предельной скорости падения через 10—15 секунд после отделения. Эта скорость будет составлять от 55 до 65 м/сек, причем у земли она будет меньше, чем на высоте. Поэтому, если скорость самолета в момент прыжка выше скорости падения человека без раскрытого парашюта, то необходимо раскрыть парашют не раньше, чем через 10—15 секунд. Раскрытие парашюта выгодно задержать также и в том случае, если прыгаешь из вертикально или наклонно пикирующего самолета, когда он достигает скорости в 300—450 км/час. С этой точки зрения широко практикующиеся в настоящее время затяжные прыжки можно рассматривать как один из способов уменьшить нагрузку на парашют в момент раскрытия.
*
Так как у парашюта нет ни рулей высоты, ни рулей поворота, которыми управляется, например, самолет или дирижабль, можно подумать, что управлять парашютом совершенно невозможно. На самом деле это не так. Не говоря уже о том, что за последнее время появились специальные конструкции управляемых парашютов, управлять можно в известных пределах у обычным стандартным парашютом. Конечно, парашют не управляем в том смысле, что на нем можно по желанию дольше продержаться в воздухе или перелететь на значительное расстояние, но парашютом можно управлять настолько, что парашютист может выбрать наилучший пункт приземления. Как же достигнуть такой управляемости? Как известно, скорость снижения может быть по желанию увеличена. Часто парашютист вместо того, чтобы плавно снижаться, начинает «скользить», т. е. заставляет парашют двигаться со скоростью большей, чем скорость его снижения. Чтобы перевести парашют в скользящее положение, парашютист, подтягивая часть строп, тем самым изменяет форму купола, уменьшает площадь его сопротивления, и парашют начинает двигаться с большей скоростью. Таким образом если парашютист заметил, что ветром его скосит в нежелательное место приземления, он, применяя скольжение, ускоряет свое движение, уменьшая тем самым снос ветром. Однако из «скользящего» положения парашют должен быть выведен вовремя на достаточной высоте от земли. Эта высота должна быть вполне достаточна для того, чтобы прекратились сильные раскачивания тела парашютиста, происходящие от того, что в «скользящем» положении парашют менее устойчив. При приближении к земле парашютисту часто необходимо «развернуться», т. е. поставить себя в положение лицом по ветру для того, чтобы сделать приземление более безопасным. Достигается это поворотом тела вокруг продольной оси.
 |
| Момент приземления. Парашютист опускается на землю на согнутых коленях |
*
При приближении к земле скорость снижения уменьшается благодаря влиянию земли. Оно объясняется тем, что, снижаясь, парашют увлекает часть воздуха в виде конуса, вершила которого находится ниже парашютиста. Когда парашют подходит к земле, первым приходит в соприкосновение увлекаемый «конус воздуха», и парашют, как бы опираясь на него, подвергается торможению.
 |
| Снижаясь, парашют увлекает часть воздуха в виде конуса, вершина которого находится ниже парашютиста. Конус достигает земли раньше парашютиста, благодаря чему увеличивается торможение |
Комментариев нет:
Отправить комментарий