Механічна перевага 3-кільцевої системи відпуску

Мені дуже цікаво 3-кільцева система випуску, яка використовується в парашутах, як описано в цій статті Вікіпедії:

https://en.wikipedia.org/wiki/3-ring_release_system

Цікаво, чому ця система така популярна? Мені сказали, що це майже всюди в галузі, але навіть після Гуглінга і запитань у деяких парашутистів я не зміг з'ясувати, що робить це краще.

Більш конкретно, у статті Вікіпедії згадується, що кожна з петель примножує механічну перевагу малої петлі шнура, яка закріплена жовтим дротом. Чи може хтось докладно описати, як відбувається таке множення механічної переваги, і чому кількість кілець обрана 3, а не 5?

Як зазначає fred_dot_u, кожне кільце виступає як "важіль класу 2". Уявіть, що ви намагаєтесь підняти помаранчевий промінь, показаний нижче, із положення, близького до стрижня (відстань у). Сила, яку комусь іншому потрібно було застосувати в дальньому кінці (відстань x), буде меншою, в залежності від коефіцієнта X / Y

Уявіть собі тепер, ніж замість того, щоб прикласти свою силу прямо вгору, ви замість цього вирішили застосувати її під невеликим кутом. Видно, що перпендикулярна відстань до повороту зменшена, незважаючи на силу, прикладену в одній і тій же точці променя. Якщо ваша прикладена сила (маса тіла у випадку з парашутом) залишається постійною, то реакція, необхідна для зупинки руху пучка, стає ще нижчою.

Те, як працює "Три кільця-випуску", полягає в з'єднанні двох цих систем. Це складно показати на «класичній схемі», через те, як тканина обертається навколо, утворюючи опору в кожному важелі.

Я сподіваюсь, що наведене нижче зображення ілюструє, як сила реакції, необхідна для невеликої петлі тканини (стрілка знизу вліво), у багато разів менша від сили, прикладеної вагою людини (крайня права стрілка).

Вкрай важливо мінімізувати цю реакційну силу, оскільки якби вона була занадто великою, то сила тертя щодо «шнура витягування» (жовтого кольору в оригіналі .gif) була б надто великою, і вийняти шнур та відпустити його буде важко. парашут.

Я сподіваюся, що це відповідає на ваше запитання і пояснює, як виникає механічна перевага. Щодо "чому 3, а не 5"? Це зводиться просто до того, що трьох достатньо . 5 просто збільшило б вартість і складність виготовлення механізму, а також додало б більше точок відмови, а 2 не призведе до зменшення сили.

Примітка: "Шкив" не триває - механічна перевага полягає лише в тому, щоб зменшити цю силу тертя і забезпечити, щоб жовтий шнур можна було легко зняти, незалежно від того, наскільки важка людина.

Я не можу вирішити всі поставлені вами питання, але принаймні одна з відповідей надходить безпосередньо від винахідника Білла Бута, як зазначалося у вікі. Він має патент на пристрій (тримається?), І я мав можливість літати з ним пару десятиліть тому.

Все наступне - це усне слово. Можливо, є документація для її резервного копіювання, але я чув це від Білла, і це досить добре для мене. Я бачив патентну документацію в його кабінеті, але це було раніше цифрових камер та телефонів із камерами.

Мені було пояснено, що до випуску 3-х кілець механізм, який найчастіше застосовували, називався випуском Capewell . За його словами, механізм схильний до заклинювання і особливо важко випускати його під навантаженням, як це було б при падінні на землю грязного парашута.

Його геній у розробці 3-кільцевого випуску призвів до того, що система, яка вивільняється повністю при великих навантаженнях, вивільняється повністю при невеликих навантаженнях і бути механічно простою. Це також легко виготовити, не вимагаючи спеціальної обробки або незвичайних навичок.

Поточна конфігурація, знову ж таки описана Біллом Бутом, полягає в тому, що для кожного кільця припадає від десяти до одного сили. Якщо ігнорувати тертя кабелю в петлі блокування кільця, загальне зменшення становить тисячу до однієї за три кільця. Це означає, що ви можете повісити тисячу фунтів з кожного випуску (по два на навіс), а сила, необхідна для того, щоб відірвати стопорний кабель вільно, перпендикулярно від точки кріплення, - один фунт. Я не знаю ньютонів так добре.

Додаючи в бік орієнтований механізм кріплення кабелю, сила, необхідна парашутисту, ще менше. Якщо на шлейф, який закріплює кабель, притягується один фунт сили, яка сила потрібна, щоб висунути цей кабель і звільнити збірку? Я не знаю цієї відповіді, але це, мабуть, дуже низько.

Я експериментував з цією концепцією щодо механізму випуску корисної навантаження для багатораторного радіокерованого вертольота. Використовуючи математику звичайних важелів, у мене було трохи менше 5000 до 1 сили, використовуючи жорсткі зв’язки, а не петлі, щоб утримувати важелі. Компоненти були обов'язково легкими і могли переносити до 2 кілограмів корисної навантаження, можливо, більше, але вертоліт був занадто млявим на той момент. Компоненти з'єднувальної ваги важили 20 грам.

Зображення вище походить із вікі-запису щодо важелів . 3-кільцевий випуск - це важіль класу 2, поворотний на одному кінці. Посилаючись на анімацію у вікі, першим важелем важеля є велике кільце, з якого підвішений 'chutist. Він застосовує силу до другого кільця вгору (щодо анімації) повороту другого кільця.

Друге кільце фіксується третім кільцем, приклавши зусилля до третього кільця таким же чином. Механічна перевага, з якої грає математика важеля, пов’язана з відстанню повороту відносно місця розташування наступного кільця.

Перед цирком "3 кільця", як ми його називали стрибуни, були варіанти Кейпвелла. Ось фотографії: https://www.flickr.com/photos/43867826@N07/sets/72157622676844920/

"Половина пострілу" вимагає переміщення кришки для доступу до механізму звільнення. "Один кадр" вийшов просто переміщенням обкладинки.