Вращающийся или планирующий парашют (варианты)

Вращающийся или планирующий парашют (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к вращающимся и планирующим парашютам.

Известны управляемые планирующие парашюты, которые можно условно разделить на две группы - парашюты с отношением ширины к длине менее 3-4 называют управляемыми, а парашюты с отношением ширины к длине более 3-4 называют планирующими, или парапланами. Данное изобретение относится к обоим этим видам. Известны роторные (вращающиеся) парашюты однослойной и двухслойной надувной конструкции, см., например, пат. №№2382322 и 2028255 (прототип), имеющие вытянутую или звездообразную в плане форму, лучи (далее «лопасти») которых расположены под углом атаки к набегающему потоку. Однако они имеют один недостаток - скорость спуска регулировать в них невозможно. А это было бы очень полезно, например, чтобы с учетом сноса ветром выбрать безопасную площадку для приземления.

Кроме того, отверстия для самонадувания в передней и/или нижней кромках лопастей расположены на значительной части длины лопасти, но при этом скоростной напор на разных участках лопасти разный. Это приводит к перетеканию воздуха внутри двухслойных парашютов от отверстий с большим скоростным напором к отверстиям с меньшим скоростным напором и к выходу излишков воздуха из некоторых отверстий. Это снижает аэродинамическое качество лопастей вращающегося парашюта.

Задача и технический результат данного решения - повышение надежности и безопасности спуска путем управлениями регулирования скорости раскрытия парашюта и скорости спуска.

ВАРИАНТ 1. Планирующие и управляемые парашюты можно условно разделить на две группы - со стропами только по передней и задней кромкам, и со стропами, идущими еще и к нервюрам (особенно это относится к надувным парашютам). Данный вариант относится к последней группе.

Чтобы скорость спуска можно было регулировать, точнее - управляемо увеличивать (уменьшить ее при заданном аэродинамическом качестве невозможно), стропы парашюта в направлении, поперечном лопастям, собраны в пучки, которые крепятся к подвижным управляемым коромыслам (по числу лопастей) на взаимных расстояниях, пропорциональных расположению строп на продольном сечении лопасти.

Это значит, что стропы каждой лопасти крепятся к своему коромыслу, и при синхронном перекосе коромысла лопасти профиль полотнища лопасти наклоняется вниз-вперед, оставаясь при этом неизменным. Если пытаться управлять углом атаки лопасти, меняя только длину передних или задних строп, то профиль лопасти исказится, так как средние стропы при этом останутся неизменной длины. В этом случае аэродинамическое качество лопасти как разновидности крыла ухудшится.

На фиг. 1 показана лопасть данного парашюта вращающегося типа однослойной конструкции, состоящая из верхнего полотнища 1, нижнего полотнища 2, нервюр 3 и строп 4. Стропы от находящегося на одинаковой относительной ширине профиля собраны в пучки, которые прикреплены к коромыслу 5 на такой же относительной длине коромысла. Коромысло закреплено на спускаемом объекте 6 и может перекашиваться с помощью, например, троса 7.

Работает парашют так: допустим, парашютист, летчик аварийно спускающегося самолета или оператор спускаемого на этом парашюте беспилотника видит, что ветром его сносит на провода электропередач. Парашютист сильнее наклоняет лопасти вращающегося парашюта вниз и увеличивает скорость снижения. При приближении к земле парашютист возвращает лопасти в положение оптимального угла атаки, уменьшая тем самым скорость снижения. За 1-2 секунды до касания земли (определяется опытным путем) угол атаки можно несколько увеличить, повысив тем самым подъемную силу лопасти парашюта как разновидности крыла. Лопасти в эти секунды вращаются по инерции за счет массы купола и находящегося в нем воздуха. Приземление произойдет на безопасном расстоянии от линии электропередач и с минимальной скоростью снижения.

ВАРИАНТ 2. Отверстия для наполнения лопасти встречным потоком в профиле лопасти двухслойной конструкции (надувной) можно условно разделить на две группы - снизу и спереди-снизу. Данный вариант относится к парашютам, у которых отверстия для надувания расположены спереди-снизу. В такие отверстия воздух поступает под большим давлением, чем в отверстия, расположенные снизу. Дело в том, что за счет вращения лопасти набегающий поток в этих случаях имеет большую скорость, и лопасть получает более «тугой», а ее форма менее подвержена деформациям от завихрений воздуха. Но главное в том, что именно в такие отверстия воздушный поток набегает с разной скоростью в зависимости от радиуса, на котором расположено отверстие. В отверстия, расположенные снизу, воздушный поток набегает с меньшей, а главное - с почти одинаковой для всех отверстий, скоростью.

Однако, как уже было сказано выше, в известных парашютах упомянутые отверстия расположены на значительной части длины лопасти. Это приводит к перетеканию и к выходу излишков воздуха из некоторых отверстий.

Чтобы этого избежать, отверстия для самонадувания расположены не более чем на 25% радиуса лопасти (оптимально 2-10%). Отверстия тем не менее должны быть достаточно большими, чтобы компенсировать воздухопроницаемость ткани.

Отверстия могут быть и регулируемыми, например, с помощью шторки или шторок.

Данный вариант парашюта может иметь дополнительное полезное свойство - если входное отверстие или отверстия для перепуска воздуха в нервюрах надувного парашюта сделать сознательно уменьшенными, хотя бы первое отверстие по ходу наполнения, то можно сделать раскрытие такого парашюта замедленным, то есть более плавным.

На фиг.2 показан в виде сверху двухлопастный вращающийся парашют 8 двухслойной конструкции с отверстиями 9 в передней - нижней части профиля на 5% радиуса лопасти.

Работает парашют так: допустим, такой надувной вращающийся парашют входит в аварийную парашютную систему спасения самолета. Допустим, самолет, потерявший управление, падает со слишком большой скоростью. Если сразу раскрыть парашют полностью, может произойти или разрыв парашюта, или разрушение планера самолета, или появится недопустимая перегрузка для экипажа.

После выпуска парашюта с уменьшенным отверстием в первой (крайней, не считая концевой, если она есть) нервюре лопасти, парашют раскрывается медленно и оказывает меньшее аэродинамическое сопротивление за счет следующих факторов:

1. в проекции спереди (по направлению планирования) планирующий парашют или лопасть вращающегося парашюта (далее - «лопасть») выглядит как «многокупольная» (то есть не прямая или дугообразная), аэродинамическое сопротивление которой в несколько раз меньше, чем вращающейся. См. фиг.3 - левая лопасть показана в рабочем положении (выпрямленном), а правая - в «многокупольном» состоянии.

2. лопасть вращающегося парашюта или весь планирующий парашют работает своей нижней кромкой, которая имеет больший отрицательный угол атаки, чем весь парашют, и поэтому планирует по более крутой траектории, то есть с повышенной скоростью снижения.

3. форма профиля не надутой лопасти очень плохо обтекается воздухом - на ее верхней части образуется ненадувшийся «мешок» из верхнего полотнища, который приводит к срыву потока и не дает работать лопасти, как крылу. Такая лопасть работает как купольный парашют малой площади.

При этом перегрузки на материал парашюта, конструкцию планера и на экипаж небольшие.

Постепенно с заданной интенсивностью парашют самонадувается и начинает вращаться, его сопротивление повышается, и скорость снижения плавно уменьшается.

Если отверстие регулируемое, то скоростью надувания парашюта можно управлять в зависимости от скорости спускаемого объекта в момент раскрытия парашюта.

1. Вращающийся или планирующий парашют, содержащий одну или несколько поверхностей с крыльевым профилем, отличающийся тем, что стропы парашюта в направлении, поперечном лопастям, собраны в пучки, которые крепятся к подвижным управляемым коромыслам по числу лопастей на взаимных расстояниях, пропорциональных расположению строп на продольном сечении лопасти.

2. Вращающийся или планирующий парашют, содержащий одну или несколько поверхностей с крыльевым профилем, отличающийся тем, что отверстия для самонадувания расположены не более чем на 25% радиуса лопасти.

3. Парашют по п.2, отличающийся тем, что отверстия для входа и/или для перепуска воздуха в нервюрах надувного парашюта сделаны уменьшенными настолько, что самонадувание парашюта замедлено.

4. Парашют по п.3, отличающийся тем, что отверстие/отверстия для перепуска воздуха в нервюрах надувного парашюта выполнены регулируемыми, например имеют шторку/шторки для изменения проходного сечения.