КУПОЛ ПАРАШЮТА Российский патент 1999 года по МПК B64D17/02 

Изобретение относится к области парашютостроения и применимо для парашютов различного назначения и аэродинамических тормозных устройств, а также может быть использовано в качестве высокоэффективного паруса для морских и речных судов.

Известен парашют, у которого купол выполнен с системой симметрично расположенных отверстий, от которых к его кромкам спускаются протяженные рукава, снабженные на своих концах упругими, эластичными соплами, соединенными с куполом шарнирно, поверхность которого выше ряда отверстий выполнена сплошной (заявка РФ N 93045846 от 27 сентября 1993 г.).

Эта конструкция купола парашюта принята за прототип.

Во время полета парашютиста при раскрытом куполе парашюта расположение упругих, эластичных сопл на его кромках препятствует выходу из-под купола воздуха через протяженные рукава в окружающую среду, так как полное (абсолютное) давление воздуха под куполом и рукавами одинаково, что негативно отражается на его несущей способности.

Симметричные отверстия, расположенные в один ряд на одном уровне, т.е. на одном расстоянии от "полюса" купола, ограничивают количество рукавов пределами длины окружности данного уровня, что, например, для спасательных парашютов, а также аэродинамических тормозных устройств неприемлемо, так как требуется большое количество рукавов, а следовательно, и рядов.

Рукава как неотъемлемая часть купола должны быть конструктивно просты и технологичны при изготовлении.

Техническим результатом заявляемого технического решения является:
- увеличение несущей способности купола парашюта;
- возможность проектирования и создания различных типов парашютов с заранее заданными свойствами;
- упрощение конструкции протяженных рукавов и технологии их изготовления.

Технический результат достигается следующей совокупностью существенных признаков:
- парашют выполнен с системой симметрично расположенных рукавов, спускающихся от отверстий к кромкам купола, снабженных на концах упругими эластичными соплами, шарнирно соединенных с куполом, поверхность которого выше ряда отверстий выполнена сплошной. Рукава, поверхность которых выполнена сплошной, имеют в поперечном сечении полукруглую форму и концы рукавов, снабженные соплами, располагаются выше кромки основания купола, при этом отверстия расположены попарно симметрично относительно полюса купола. При этом расстояние между отверстиями разных пар различны, а пары могут быть расположены на одном уровне.

Данная совокупность существенных признаков позволяет достигнуть следующих результатов:
- увеличение несущей способности купола парашюта;
- возможность проектирования и промышленного производства различных типов и назначения, в том числе с заранее заданными свойствами (например, время раскрытия купола) парашютов по единому принципу);
- упрощение конструкции и технологии изготовления протяженных рукавов;
- повышение продольной устойчивости полета.

Покажем связь между признаками изобретения и достигаемыми техническими результатами. Для понимания этой связи приведем сведения из теории аэродинамики.

Для парашютов, у которых купол выше ряда отверстий выполнен сплошным, что имеет место в предлагаемом решении, движение воздуха из-под купола через отверстия и протяженные рукава в окружающее его пространство возможно только при условии разности давления среды под куполом и в устье рукава, т.е. полное удельное давление набегающего на купол потока воздуха, которое всегда равно полному атмосферному давлению в данной точке пространства, должно быть больше удельного давления среды в плоскости устья рукава. Именно это условие заставляет переместить сопла рукавов выше кромки купола, в зону пониженного давления, чем и обеспечивается необходимая разность давления в указанных местах, равная скоростному напору ("Справочник по физике." Кухлинг Х. -М.: Мир, 1982, с. 129. 10.3-10.3.1, "Гидравлическое сопротивление тел в потоке среды").

Для того чтобы имело место искривление пути воздуха в криволинейном рукаве, необходимо чтобы последний действовал на него (воздух) с некоторой силой F_ц - центростремительная сила. Равнодействующую всех сил давления на воздух в различных точках рукава F_р.ц мы получим путем умножения скорости течения струи на ее массовый расход в произвольном поперечном сечении рукава. Равнодействующая реакции струи F_р.р на внешнюю поверхность рукава (центробежная сила F_р) будет равна по модулю равнодействующей F_р.ц, но противоположна по направлению, согласно третьего закона Ньютона. Разложив равнодействующую реакции F_р.р на две составляющие: горизонтальную - F_р.х и вертикальную F_р.y (см. фиг. 1), мы получим две силы, одна из которых F_р.х работает на отрыв рукава и в результате стремится удержать купол в раскрытом состоянии (растягивающая сила), другая сила F_р.y направлена вертикально вверх против движения парашюта (подъемная сила) и работает на увеличение несущей способности купола.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, показывающими один из вариантов его выполнения.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез купола парашюта в раскрытом положении с изображением силовых взаимодействий, возникающих в протяженных рукавах.

На фиг. 2 изображен купол парашюта в статике, вид сверху. Обе пары рукавов находятся на различных полюсных расстояниях.

Промышленную применимость заявленного решения поясняем описанием варианта его выполнения, иллюстрированного чертежами.

На куполе 1 парашюта на различных расстояниях от его "полюса" расположена система отверстий 2, подчиняющаяся закону зеркальной (инверсионной) симметрии, а их количество, размеры и расположение на его поверхности определяется расчетом в зависимости от типа, размеров и назначения парашюта. При этом расположение группы отверстий на одном уровне в один ряд является частным случаем общего, "свободного" размещения отверстий на куполе. Над отверстиями 2, на внешней поверхности купола 1 из этой же ткани прикреплены (например, пришиты) сплошные протяженные рукава 3 полукруглой формы, основанием или нижней стенкой у которых является поверхность купола, а верхней - сплошная, широкая, протяженная полоса ткани, прикрепленная (пришитая) своими кромками к наружной поверхности купола. Протяженные рукава 3 на своих концах оснащены упругими, эластичными соплами 4, шарнирно соединенными с куполом 1, выше его кромок, в зоне разрежения среды, на расчетном расстоянии. Купол выше ряда отверстий 2 выполнен сплошным.

При прыжке парашютиста после освобождения купола парашюта из ранца через строго определенное время T произойдет его раскрытие, так как через суммарное сечение рукавов 3 и отверстий 2 за время T зайдет внутрь купола строго определенная масса наружного воздуха, достаточная для его раскрытия, после чего подкупольный воздух под избыточным давлением, равным скоростному напору, устремится через отверстия 2 в рукава 3 и, минуя сопла 4, выйдет в надкупольное пространство, отдав при этом часть своей кинетической энергии на торможение парашюта. Этот процесс будет происходить стационарно до тех пор, пока на купол будет действовать скоростной напор набегающего потока.

Опыты на действующей модели показали повышенную продольную устойчивость парашюта во время его движения. Это объясняется наличием дополнительных сил, действующих на купол и стабилизирующих его движение.

Необходимо отметить, что все вышеизложенное относится к любой геометрии купола парашюта, или паруса, от которой зависит только расположение рукавов на его площади.

Используется в авиации в качестве аэродинамического тормоза и для речных и морских судов в качестве паруса. Купол парашюта имеет отверстия, над которыми расположены рукава. На концах рукавов расположены упругие сопла, шарнирно закрепленные на куполе выше кромки его основания. В сечении рукава имеют полукруглую форму. Наличие рукавов увеличивает несущую способность купола парашюта, а выполнение их полукруглыми упрощает его изготовление. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Парашют, содержащий стропы и купол, выполненный с системой симметрично расположенных рукавов, спускающихся от отверстий к кромкам купола, снабженных на концах упругими эластичными соплами, шарнирно соединенных с куполом, поверхность которого выше ряда отверстий выполнена сплошной, отличающийся тем, что рукава, поверхность которых выполнена сплошной, имеют в поперечном сечении полукруглую форму и концы рукавов, снабженные соплами, располагаются выше кромки основания купола, при этом отверстия расположены попарно симметрично относительно полюса купола. 2. Парашют по п.1, отличающийся тем, что расстояния между отверстиями различных пар различны. 3. Парашют по п.1, отличающийся тем, что пары отверстий расположены на одном уровне.