Прыжки с парашютом. Псурцев, П. А. Прыжки с парашютом
 Скачать 6.87 Mb.
|
|
Слайдер — это устройство рифления, предназначенное для замедления раскрытия купола и представляющее собой прямоугольную косынку с кольцами по углам. В кольца продеты все стропы, таким образом, слайдер делит стропы на четыре группы соответственно четырем свободным концам. Он может беспрепятственно скользить (отсюда его название) по стропам or купола до свободных концов, иногда и по свободным концам. В уложенном виде слайдер расположен пилотную к куполу, а при раскрытии соскальзывает 11низ по стропам, не давая куполу наполниться воздухом моментально. Торможение происходит за счет трения колец слайдера о стропы и за счет сопротивления воздуха движению слайдера. Разновидность слайдера — крестовина, представляющая собой две сшитые крест-накрест силовые ленты, соединяющие четыре кольца. Она не тормозится о воздух и позволяет куполу наполняться несколько быстрее, чем при использовании обычного слайдера. Используется крестовина на купольных и BASE-парашютах. ПАРАШЮТ И ПАРАПЛАН Мы наблюдаем в небе вытянутый купол, перемещающийся поступательно и вниз. Под куполом на стропах висит человек. Парашют это или параплан? Непосвященный человек может подумать, что это одно и то же. Но это не так. Давайте рассмотрим их сходства и различия. Параплан и современный парашют-«крыло» похожи по конструкции, принципам полета и управления. Тот и другой имеют две оболочки, нервюры с профилем крыла, сопла, стропы, подвесную систему, купол прямоугольной или эллиптической формы, перемещаются за счет силы тяжести и управляются с помощью строп управления. Это все, что объединяет парашют и параплан. Использование парашюта выглядит обычно так: укладка в ранец, набор высоты, прыжок с летательного аппарата (или с достаточно высокого стационарного объекта), раскрытие из свободного падения (скорость около 50 м/с, перегрузка при раскрытии порядка 10 G), планирование под куполом в желаемое место приземления, приземление. Теперь смотрим на параплан: его расстилают на земле, поднимают в воздух, взлетают с помощью лебедки или со склона, дальше возможен набор высоты в восходящих потоках и перемещение на значительные расстояния, подобно планерам. Такое приспособление, как парамотор (двигатель с воздушным винтом за спиной), позволяет парапланеристу самостоятельно взлетать и набирать высоту. Прочность строп параплана не рассчитана на большие перегрузки, его удлинение не позволяет куполу наполняться в воздухе из сложенного вида. . Подвесная система парашюта позволяет спортсмену свободно двигаться при выполнении акробатики в свободном падении, но при этом не дает ему выпасть и процессе раскрытия парашюта. Лямки и швы должны выдерживать возникающие при раскрытии перегрузки и не создавать дискомфорта при снижении под куполом в течение нескольких минут. Полет под парапланом происходит намного дольше, и его подвесная система больше похожа на кресло. Купола парашютов шьют из ткани ZP-0 и F-111 (или аналогичных). Эти ткани рассчитаны на многократные раскрытия, сопровождающиеся резкими перепадами давления. Прочность ткани параплана несколько меньше. За счет этого ткань может быть тоньше и легче. Отличия по геометрии: параплан имеет намного большее удлинение (4,9—5,8), более тонкий профиль. Правильность профиля обеспечивается большим количеством строп меньшей, по сравнению с парашютными, прочности. Стропы парашюта гораздо прочнее, они рассчитаны на частые перегрузки. Удлинение купола парашюта не превышает тройки, при больших значениях возникают проблемы стабильного раскрытия — купол наполняется, но с большой вероятностью возникновения какого-либо перехлеста. Площади современных парашютов, кроме тандемов, находятся в диапазоне 39—300 кв. футов (3,5—27 м 2 ), а парапланов — 19—36 м 2 Величина такого показателя, как аэродинамическое качество парашютов, характеризующая отношение горизонтальной и вертикальной составляющей перемещения, составляет от 2 до 3 единиц, у парапланов же достигает 8. Таким образом, можно сделать вывод, что парашют — это средство спуска с высоты, предоставляю- щее достаточно большой выбор места приземления. Параплан — летательный аппарат, сходный по конст- рукции с парашютом, но по летным возможностям приближающийся к планерам. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ПАРАШЮТА ВАРИАНТЫ РАСКРЫТИЯ ПАРАШЮТА Стабилизация Прыжки на стабилизацию падения отличаются тем, что их могут выполнять парашютисты без опыта прыжков и с минимальной теоретической подготовкой. Это, например, парашютисты начального обучения по программе № 1 (так называемые перворазники), совершающие первые прыжки в аэроклубах РОСТО (Российская оборонная спортивно-техническая организация). Со стабилизацией прыгают и десантники ВДВ. Для прыжков на стабилизацию падения используются, например, парашюты Д-6, ПСН-90, «Арбалет» и др. Для штатного раскрытия парашюта необходимо, чтобы парашютист падал стабильно. Парашютист, не имеющий навыков управления своим телом в свободном падении, не может обеспечить необходимого положения тела при раскрытии парашюта и, как правило, после отделения от летательного аппарата будет беспорядочно кувыркаться (так называемое БП — бес- порядочное падение)- Раскрытие парашюта из БП обычно является предпосылкой к отказу основного парашюта. Для того чтобы неопытный парашютист не падал беспорядочно, применяется стабилизация. Схема прыжка следующая. Парашютист отделяется от самолета. При этом автоматически раскрывается стабилизирующий парашют площадью 1,5 м2 (камера, в которую уложен стабилизирующий парашют, зацеплена карабином за десантный трос в самолете). Парашютист летит, как бы подвешенный за шкирку на стабилизирующем парашюте, который не позволяет телу беспорядочно вращаться (рис. 22). Средняя скорость снижения со стабилизацией — 35 м/с. По про- шествии заданной задержки раскрытия (чаще всего это 3 с, хотя может быть и любое другое значение) парашютист дергает вытяжное кольцо основного парашюта, тем самым через двухконусный замок освобождая клапаны ранца. Теперь стабилизирующий парашют выполняет роль парашюта вытяжного. Он вытаскивает из ранца основной парашют в камере, вытягивает стропы, затем стягивает камеру с основного купола. Парашют раскрывается. Рис. 22. Стабилизация падения Важно, чтобы парашютист при отделении от ста- билизирующего парашюта сгруппировался, иначе стренга парашюта может попасть под мышку или между ног. В таком положении стабилизирующий парашют не сможет вытянуть основной ни после выдергивания кольца, ни после срабатывания страхующего прибора основного парашюта. Если оказавшийся в таком положении парашютист вовремя не догадается освободить стренгу стабилизации, то спасти его сможет только страхующий прибор запасного парашюта (рис. 23). Рис. 23. Выброска парашютистов на стабилизацию Принудительное раскрытие Прыжки на принудительное раскрытие парашюта (другие названия: принудительное стягивание чехла, «веревка») совершают начинающие спортсмены, обучающиеся по классической программе № 2, а также по американской программе Static Line (SL). Эти прыжки так же, как и стабилизация, не требуют от парашютиста каких-либо навыков отделения от самолета и свободного падения. Это самое начальное упражнение, на котором начинающие спортсмены-парашютисты ос-паивают правильное отделение от самолета — «на мотор», то есть лицом по ходу движения самолета. При правильном отделении «на мотор» парашютист с самого начала падает стабильно. Парашют, уложенный на принудительное раскрытие, открывается полностью автоматически, независимо от правильности отделения парашютиста. После отделения парашютиста от самолета вытяжная веревка (фал), зацепленная карабином за трос 1 самолете, расчековывает ранец парашюта и вытаскивает оттуда парашют в чехле (камере) и стропы, затем стягивает чехол с купола. Купол наполняется воздухом, а веревка с чехлом остаются висеть за самолетом. Таким образом, от парашютиста, прыгающего на «веревку», требуется только выйти из самолета и не мешать раскрытию основного парашюта. Принудительная расчековка ранца Иногда в качестве переходного этапа между принудительным и ручным раскрытием парашютисту дают задание «расчековка». В парашюте, уложенном на расчековку, пружинный вытяжной парашют удерживает- ся в сжатом состоянии под клапанами ранца. Клапаны зачекованы тросом со шпильками, который, в свою очередь, привязывается к вытяжному фалу с карабином. Перед прыжком карабин зацепляется за трос в летательном аппарате. После того как парашютист покидает летательный аппарат, вытяжной фал выдергивает шпильки из конусов (петель) на клапанах ранца, то есть расчековывает ранец. Из-под клапанов выпрыгивает вытяжной парашют, и дальнейший процесс совпадает с процессом ручного раскрытия парашюта с жесткой медузой. Такой вариант введения парашюта в действие имитирует ручное раскрытие, но при этом от самого парашютиста не требуется дергать кольцо, а за небольшой промежуток времени (пока вытяжной фал вытянется на всю длину) начинающий парашютист при всем желании не успеет сколько-нибудь сильно раскрутиться, чтобы создать проблемы для штатного раскрытия основного купола. Ручное раскрытие При прыжках, не перечисленных выше, парашют раскрывается вручную в свободном падении. Сюда относится большинство спортивных прыжков. Парашютная система, уложенная на ручное раскрытие, имеет в своем составе жесткий или мягкий вытяжной парашют. Мягкий вытяжной парашют (его еще называют «мягкой медузой» — из-за внешнего сходства) обычно представляет собой сферу, нижняя половина которой сделана из сетки, верхняя — из такни с низкой или нулевой воздухопроницаемостью. Мягкая медуза берется рукой и бросается в поток сбоку от тела парашютиста. Жесткая — находится внутри ранца в сжатом виде и выпрыгивает, когда парашютист расче-ковывает клапаны ранца с помощью звена раскрытия (кольца). При прыжках на ручное раскрытие парашютист должен самостоятельно раскрывать парашют, а значит, здесь имеет место так называемый человеческий фактор. Поэтому парашютная система с ручным раскрытием обязательно комплектуется страхующим прибором, который раскрывает основной или запасной парашют, если парашютист не может сделать это самостоятельно. Исключением являются только парашюты для BASE и купольной акробатики. Парашютная система для BASE имеет в своем составе только основной купол с мягкой медузой и ранец с подвесной системой, таким образом, использование прибора становится бессмысленным. Здесь его просто некуда подсоединить. К тому же специфика BASE-прыжков не оставляет страхующему прибору времени на срабатывание, даже если бы он и был установлен на систему (предположим, что кто-то решил прыгнуть с моста со штатно уложенным ПО-16). В купольной акробатике парашютная система больше похожа на обычную, у нее есть запасной парашют с жесткой медузой. Но применение приборов здесь бессмысленно, более того, использование ППК-У (см. раздел «Страхующие приборы») вообще запрещено. Допустим, на системе установлен ППК-У. Какая бы система отключения (от свободного конца, от медузы) ни использовалась, прибор перестает выполнять свои функции сразу же после раскрытия основного парашюта. Учитывая, что раскрываются куполыцики под бортом, то есть немедленно после отделения от летательного аппарата, ППК-У в данном случае является лишь балластом и зацепом, а если бы он не отключался после раскрытия основного парашюта, то представлял бы угрозу раскрытия запаски во время построения фигур купольной акробатики. Cypres (см. раздел «Страхующие приборы») мог бы создать проблему, раскрыв запаску у парашютиста в купольной формации. Но он не должен срабатывать при тех скоростях, с которыми снижается парашютист под наполненным куполом, и считается безопасным для купольной акробатики. и в большой мере — бесполезным. Таким образом, купольная акробатика является единственной в России спортивной дисциплиной, в которой не применяются страхующие приборы. Напомним, что BASE к спортивным прыжкам пока не относится. АЭРОДИНАМИКА ОДНООБОЛОЧКОВЫХ ПАРАШЮТОВ Тело, движущееся в жидкой или газообразной среде, испытывает сопротивление этой среды. В зависимости от скорости обтекание тела средой может быть ламинарным (плавным) или турбулентным (вихревым). Наименьшее сопротивление тело испытывает при ламинарном обтекании, которое возможно на относительно небольших скоростях и при форме тела, имеющей плавные обводы. Турбулентное поведение среды свойственно большим скоростям, причем оно возникает быстрее, если форма тела имеет резкие очертания. Сила сопротивления зависит также и от размеров тела, но при равной площади сопротивления (мидель) сила сопротивления будет зависеть от формы тела и характера обтекания — ламинарного или турбулентного. Перед разработчиками первых парашютов стояла задача добиться максимального сопротивления движению при минимальной площади купола (чем меньше площадь, тем меньше масса самого парашюта). Экспериментальным путем было установлено, что при равном миделе максимальное сопротивление движению создает тело полусферической формы, внутренней стороной обращенное к набегающему потоку (рис. 24). Такая форма и была взята за основу конструкции купола парашюта. Рис. 24. Схема обтекания средой тел разной формы: а — шар; б — капля; в — полушарие (сферическая поверхность к потоку); г— диск; д — полушарие (плоская поверхность к потоку); е — полусфера Мидель — максимальное сечение объекта, перпендикулярное направлению его движения (вектору скорости). В процессе снижения во внутренний объем купола заходит воздух, создается избыточное давление. Далее этот воздух должен куда-то деваться. Незначительная его часть просачивается сквозь ткань купола. Остальной воздух выходит из-под кромки, поочередно с разных сторон, раскачивая купол. Раскачивание купола — нежелательное побочное проявление, которое может привести к приземлению парашютиста на увеличенной скорости снижения. Для устранения раскачки на вершине купола делается полюсное отверстие, через которое выходит зна- чительная часть воздуха (рис. 25). Рис. 25. Схема обтекания воздухом купола: а — без полюсного отверстия; б — с полюсным отверстием Кроме того, на некоторых типах куполов для выхода воздуха делаются дополнительные щели и вырезы, проходя через которые воздух создает реактивную силу, и у парашюта появляется возможность горизонтального перемещения и разворотов. То есть такой парашют уже не является нейтральным. Нейтральный купол — купол, не имеющий собственной горизонтальной скорости и в штиль снижающийся вертикально. При наличии ветра горизонтальное перемещение нейтрального купола полностью определяется силой и направлением ветра. Парашюты подразделяются на управляемые и неуправляемые. Управляемые парашюты имеют конст- руктивные приспособления для разворотов купола, тменения скорости горизонтального и вертикального перемещения. К таким приспособлениям относятся, например, стропы управления, щели и клапаны и куполе (рис. 26). Рис. 26. Спортивно-тренировочный парашют УТ-15, имеющий аэродинамическое качество около единицы АЭРОДИНАМИКА КРЫЛА Парашют типа «крыло» (планирующая оболочка) называется так из-за своей формы. Он действительно имеет такой же профиль и аэродинамические свойства, как крыло самолета. Такие парашюты чем-то сродни планеру. Профиль крыла создает подъемную силу, благодаря которой парашют снижается медленнее, чем обычный круглый парашют той же площади. К примеру, самые маленькие круглые спортивные парашюты имеют площадь 50 м 2 , а самые большие «крылья»-тандемы для прыжков сразу двух парашютистов с одним парашютом — 40 м 2 . Площадь достаточно безопасных и простых в управлении классических куполов-«крыльев» составляет 22—27 м 2 , опытные спортсмены прыгают с куполами площадью 70—80 кв. футов (около 7 м 2 ). Самый маленький на сегодняшний день парашют-«крыло», на котором прыгает и безопасно приземляется парашютист, — это Icarus Extreme VX-39, имеющий площадь 39 квадратных футов (3,5 м 2 )! С ним прыгает американский парашютист-эксперт Луиджи Кани (Luigi Cani), член команды Team Extreme. Из-за маленькой площади скорость планирования на данном куполе настолько высока, что он может некоторое время лететь рядом со спортсменом в вингсьюте (см. раздел «Спортивные прыжки»), который еще не раскрывал парашюта. Используя такую возможность, парашютист Джеб Корлис (Jeb Corliss) производит полеты на вингсьюте совместно с пилотом VX-39 и готовится к попытке приземления в этом крылатом костюме без раскрытого парашюта. Как же возникает подъемная сила? Смотрим схему обтекания крыла (рис. 27). Простейшее крыло имеет плоскую нижнюю и выпуклую верхнюю поверхности. Крыло, двигаясь поступательно, разделяет Рис. 27. Схема обтекания крыла встречный воздух на два потока. Поток, обтекающий крыло снизу, проходит путь АВ практически по прямой, то есть по кратчайшей траектории. Поток, обтекающий крыло сверху, идет по кривой траектории, более длинной. За задней кромкой крыла потоки снова объединяются. Следовательно, за одинаковое время воздух над крылом проходит большее расстояние, чем под ним, а значит, двигается с большей скоростью. Тут вступает в силу закон Бернулли, гласящий, что чем больше скорость движущегося газа (или жидкости), тем меньше его давление. Таким образом, давление воздуха над крылом ниже, чем под ним. Разность давлений создает подъемную силу. Напомним, что эффект проявляется только при поступательном движении крыла. Чем выше скорость, тем сильнее подъемная сила. Аэродинамические характеристики крыла зависят от профиля крыла (формы нервюры), формы крыла (рис. 28), удлинения. Наилучшее аэродинамическое качество обеспечивает крыло эллиптической формы с большим удлинением и тонким профилем. Удлинение — это отношение квадрата размаха к площади кры- ла. Для прямоугольных куполов эта величина равна отношению размаха к длине хорды. Зарубежные производители в характеристиках куполов приводят именно что соотношение, называемое aspect ratio (соотношение геометрических размеров). На рисунке показана фор ма нижних оболочек парашютов-«крыло». Черным цветом изображены «уши» (stabilizers), которые вообще-то являются вертикальными поверхностями, но некоторые производители куполов учитывают их при определении площади купола и значения aspect ratio. |