Прoсмoтрoв:
657
Кoммeнтaриeв:
3

Труднo нaйти чeлoвeкa, кoтoрый xoть рaз не видел прыжки с парашютом. Зрелище и в самом завораживающее — невозможно не восхищаться смелостью людей бросивших вызов высоте. Основное внимание зрителей в момент прыжка сосредоточено на человеке, но и парашюту уделяется некая толика времени. Самые внимательные замечают, что в центре парашюта имеется отверстие и задаются вопросом — зачем оно нужно? Чтобы ответить на этот вопрос требуется совершить небольшой экскурс в такие науки как история и физика.

Источник изображения: gnti.org

Немного из истории парашюта

В Средние века в Китае, странах Юго-Восточной Азии и Японии прекрасно знали, что прыжок с высоты можно более безопасно осуществить, если в руках прыгающего будет большой зонт. Имеются сведения, что японские ниндзя осуществляли затяжные прыжки с помощью специальных складных крыльев, которые иногда заменяло изделие похожее на большой зонт.

Первый реальный чертеж человека с устройством напоминающим парашют создал Леонардо да Винчи, который и провел практические расчеты площади купола, необходимого для безопасного прыжка с высоты.

Рисунок парашюта Леонардо Да Винчи. Источник изображения: thinkinghumanity.com

Он предлагал пирамидальный купол с основанием квадрата в 12 локтей и такой же высотой. Общая площадь купола должна была составлять более 50 кв. м, чего вполне достаточно для торможения. Согласно да Винчи основание купола жестко фиксировалось 4 рейками. В 1617 году епископ Фауст Веранцио опубликовал книгу «новые машины», где был рисунок человека спрыгнувшего с высокой башни с подобием парашюта.

В 16-17 веках никакой практической надобности в парашютах для человечества не было. Надобность в подобном изделии возникла вместе с началом эры воздухоплавания. В 1783 году в воздух поднялся первый монгольфьер, а французский механик Луи Ленорман (незнакомый с работами да Винчи и Веранцио) предложил свой вариант парашюта.

Парашют Луи Ленормана. Источник изображения: ksovd.org

Он же и придумал это слово от chute – падение и para — предоставить, взятых с французского языка. Ленорман доказал эффективность созданного им изделия сбрасывая с парашютом животных с балкона обсерватории. Высота при этом составляла 26 м.

Французский аэронавт Бланшар в следующем году установил вполне приличный рекорд высоты — 4 000 м, причем к воздушному шару он приторочил парашют жесткой конструкции со спицами.

Парашюта Гарнерена. Источник изображения: wikipedia.org

Наконец в 1797 году наступил прорыв. Андре Жак Гарнерен сшил парашют из шелка, отказавшись от фиксирующих спиц, которые только утяжеляли изделие. 22 октября 1797 года состоялся первый прыжок с парашютом. То, что Андре Гарнерон остался жив и не получил травм свидетельствует об эффективности конструкции. Однако и в этом и в последующих прыжках Гарнерона во время полета нещадно мотало из стороны в сторону.

Выходом оказалось парадоксальное решение — проделанное вверху полюсное отверстие. По слухам, сделать это отверстие предложил один из лидеров французской революции, но в любом случае именно Гарнерен впервые его сделал и испытал. После внедрения парашюта с полюсным отверстием устойчивость полета резко увеличилась, спуск стал гораздо безопаснее.

Как работает отверстие в куполе парашюта

Полюсное отверстие в куполе парашюта. Источник изображения: independence.aero

Теперь обратимся к физике. Набегающий в полете на парашют воздух создает в его куполе избыточное давление, которое замедляет падение. В то же время по краям парашюта образуются вихри вследствие трения набегающих потоков воздуха, которые трутся о кромки парашюта. Эти вихри создаются неравномерно, вследствие чего парашют начинает раскачиваться. Эти колебания передаются человеку висящему на стропах, вследствие чего человек начинает раскачиваться.

Попавший в ловушку купола парашюта воздух сжимается, причем сжатие воздуха продолжает усиливаться, вследствие давления набегающего воздуха. Избыточное давление стремится вывернуть купол парашюта в обратную сторону, колебания его резко увеличиваются. Точно так выворачивается купол зонтика под давлением порыва ветра. Усилившиеся колебания резко увеличивают амплитуду раскачивания человека, что может привести к сильному удару о землю. Амплитуда колебаний тем больше, чем длиннее стропы парашюта.

Парашют Г.Е. Котельникова РК-1 образца 1911 г.

В такой ситуации и начинает играть свою роль полюсное отверстие в куполе парашюта. Его наличие позволяет стравить избыточное давление воздуха. Сжавшийся воздух проходит в отверстие, не допуская большого избыточного давления под куполом парашюта. Вследствие этого колебания не достигают опасной величины, человек на стропах раскачивается на относительно небольшую амплитуду.

В данной ситуации имеется и минус — истекающий через полюсное отверстие воздух создает реактивную струю, направленную в противоположную земле сторону. Эта струя по законам физики толкает парашют к земле несколько ускоряя падение, однако общего эффекта замедления все равно достаточно для безопасного спуска.

Таким образом, полюсное отверстие, несколько ускоряя спуск на парашюте, резко уменьшает амплитуду раскачивания человека. В совокупности подобные эффекты дают возможность безопасного приземления.