МНОГОКУПОЛЬНАЯ ПАРАШЮТНАЯ СИСТЕМА
MULTICANOPY PARACHUTE SYSTEM

Изобретение относится к устройству, предназначенному для спасения людей при чрезвычайных ситуациях, преимущественно для спуска людей с верхних этажей высотных объектов при пожаре или в иных аварийных ситуациях.
Известно устройство для аварийного спуска человека с высотного объекта (патент RU 2288758 от 01.06.2005 г., МПК В64D 25/14, A62B 1/00), содержащее опорный элемент в виде ранца, снабженного средствами крепления его на спине спасаемого человека и соединенного через промежуточную мембрану со сложенным в нем парашютом. Парашют включает надувные камеры, предназначенные для формирования при их наддуве верхнего и нижнего оснований пневматического каркаса, образующего эластичную юбку, формирующую при ее соединении с надувными камерами конусообразный тормозной экран. Источник газа скреплен с ранцем и сообщен с надувными камерами посредством гибких эластичных газопроводов. Надувные камеры для формирования посадочной гондолы выполнены в виде нижнего основания и стоек, образующих каркас, и сообщающихся с нижним основанием пневматического каркаса, при этом посадочная гондола снабжена перегородками вертикальными и горизонтальными, нижней и верхней, образующими полости, в нижней перегородке выполнены отверстия, а верхняя перегородка скреплена с нижним основанием пневматического каркаса и с ранцем. Данное устройство обладает следующими недостатками:
- наличие в устройстве герметичных трубок, а также емкости с газом ведет к увеличению массы устройства;
- наличие в устройстве герметичной системы усложняет его эксплуатацию, снижает надежность его работы, ухудшает характеристики.
Известно устройство для раскрытия парашюта (патент RU 2285638 от 27.01.2005 г., МПК В64D 17/72), которое содержит первый баллон, выполненный с возможностью подъема и расправки купола парашюта при наполнении его водородом или гелием, и второй баллон, предназначенный для хранения водорода или гелия, и шланг с запорным устройством для наполнения первого баллона из второго баллона. Устройство предназначено для размещения в ранце. Второй баллон расположен с внешней стороны ранца. Предусмотрены липучие текстильные материалы или распускаемые швы, предназначенные для раскрытия ранца при увеличении объема первого баллона при наполнении из второго баллона для высвобождения купола и первого баллона и их совместного подъема вверх.
Данное устройство обладает следующими недостатками:
- наличие в устройстве герметичного баллона, а также емкости с газом ведет к увеличению массы устройства;
- наличие в устройстве герметичной системы усложняет его эксплуатацию, снижает надежность его работы, ухудшает характеристики.
Известна парашютная система фирмы Atair Aerospace состоящая из 7 парашютов, соединенных друг с другом по линии контакта, в центре куполов имеется полюсное отверстие. На стропах установлено устройство рифления для снижения динамических нагрузок при раскрытии парашютов. Данная парашютная система предназначена для доставки грузов и личного состава.
Данное устройство обладает следующими недостатками:
- наличие устройства рифления замедляет процесс раскрытия парашюта, что приводит к увеличению минимально безопасной высоты;
- соединенные в кластер парашюты обладают большим аэродинамическим сопротивлением чем разъединенные, но эффект достигается только за счет их соединения;
- отсутствие дополнительных строп увеличивает длину системы в вытянутом состоянии, что увеличивает минимально безопасную высоту;
- система спроектирована исходя из условия равнопрочности, что в случае зацепления за выступающие элементы здания может приведет к зависанию а тем самым к снижению безопасности.
Известен парашют (Патент SU 1839923 от 07.01.1988, МПК В64D 17/02), содержащий купол, выполненный из радиальных полотнищ, боковые кромки которых на участках радиальных полотнищ выполнены по кривым второго порядка, и основные стропы. Парашют снабжен дополнительными стропами, соединяющими основные стропы с внутренней поверхностью соответствующих радиальных полотнищ купола.
Однако парашют с таким исполнением имеет существенный недостаток:
данный парашют обеспечивает надежную работу с высот не менее 200 м при покидании летательного аппарата летящего на скорости 38,9-111,1 м/с (140-400 км/ч). Однокупольная парашютная система имеет большую длину в вытянутом состоянии, что увеличивает минимально-безопасную высоту. При введении однокупольной системы в действие на малых скоростях, скоростной напор не достаточен для наполнения системы за достаточно короткое время, что так же увеличивает минимальную высоту применения.
Прототипом изобретения выбрана многокупольная парашютная система (патент RU 2042578 от 11.08.92, МПК В64D 17/06), состоящая из нескольких куполов, включающая в себя полотнище, расположенное по оси системы и соединенное со всеми ее куполами. Недостатком данной парашютной системы является то, что при введении ее на малых высотах (верхние этажи высотных объектов) и малых скоростях, скоростной напор не достаточен для ее наполнения за короткое время, поэтому применять данную систему для спасения людей с верхних этажей высотных объектов не представляется возможным.
Парашютных систем предназначенных именно для спасения людей при чрезвычайных ситуациях с верхних этажей высотных объектов без использования специальных пневматических средств на данный момент не известно.
Представленное решение направлено на снижение минимально безопасной высоты и скорости ввода парашютной системы и расширение арсенала средств для решения задачи спасения людей при чрезвычайных ситуациях с верхних этажей высотных объектов.
Поставленная задача достигается за счет того, что в многокупольной парашютной системе, содержащей купола со стропами, купола выполнены из ткани с нулевой или близкой к нулевой воздухопроницаемости, а стропы каждого купола выполнены с точкой разветвления на внешнюю и внутреннюю ветви, при этом длины обеих ветвей равны между собой, а упомянутая точка разветвления расположена на расстоянии не более 0,35 диаметра купола от его нижней кромки, при этом внешняя ветвь закреплена на нижней кромке купола, а внутренняя закреплена на внутренней поверхности купола, при этом точка крепления внутренней ветви к внутренней поверхности купола расположена на расстоянии 0,35-015 диаметра купола от его нижней кромки, а каждый купол снабжен центральной стропой.
Как показали экспериментальные исследования увеличение длин ветвей (внешних и внутренних) строп и размещении точки разветвления на расстоянии более 0,35 диаметра купола от его нижней кромки приводит к значительному увеличению времени на их раскрытие и резкому снижению безопасности применения парашютной системы. Закрепление внутренней ветви строп на внутренней поверхности купола за пределами диапазона 035-0,15 также приводит к резкому снижению безопасности применения парашютной системы.
Такое конструктивное выполнение многокупольной парашютной системы обеспечивает быстрое ее наполнение и последующее эффективное торможение, которое позволяет получить коэффициент сопротивления близкий к коэффициенту сопротивления плоской пластины расположенной под углом 90 градусов к потоку, а это максимально возможная величина. При этом наибольший эффект достигается, когда внешние и внутренние ветви строп равны 0,25 диаметра купола. Точки крепления внутренней и внешней ветви одной стропы лежат на одном радиусе купола, а точка крепления внутренней ветви строп к внутренней поверхности купола расположена на расстоянии 0,25 диаметра купола от его нижней кромки.
Как показали испытания, наиболее оптимальным является случай, когда длина строп от общей точки соединения строп каждого купола до точки крепления к куполу, как по внутренней, так и по внешней ветви, а также длина центральной стропы равны диаметру купола.
По кромке купола над точками крепления внешнего ряда строп могут быть установлены карманы, что также приведет к усилению эффекта, к увеличению скорости раскрытия парашюта.
Нижняя кромка каждого купола и внешние ветви строп, и точки их крепления могут быть выполнены как тарированные звенья, разрушающиеся при определенной нагрузке (при зацеплении за элементы конструкции здания или объекты расположенные на здании). Тарированные звенья известны сами по себе, но в силовой конструкции парашютов не применяются т.к. парашютные системы проектируются по принципу равнопрочности.
Данное техническое решение позволяет применять парашют при спасении людей из верхних этажей высотных объектов.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая многокупольная парашютная система отличается от известной выполнением куполов из ткани с нулевой или близкой к нулевой воздухопроницаемости, снабжение куполов центральной стропой, и выполнение строп каждого купола с точкой разветвления на внешнюю и внутреннюю ветви, при этом длины обеих ветвей равны между собой, а упомянутая точка разветвления расположена на расстоянии не более 0,35 диаметра купола от его нижней кромки, при этом внешняя ветвь закреплена на нижней кромке купола, а внутренняя закреплена на внутренней поверхности купола, при этом точка крепления внутренней ветви к внутренней поверхности купола расположена на расстоянии 0,35-015 диаметра купола от его нижней кромки.
Таким образом, заявляемая парашютная система соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнение отличительных от прототипа признаков с другими техническими решениями в области парашютостроения показывает, что в настоящее время известен парашют (патент SU 1839923 от 07.01.1988, МПК В64D 17/02), содержащий купол, выполненный из радиальных полотнищ, боковые кромки которых на участках радиальных полотнищ выполнены по кривым второго порядка, и основные стропы, закрепленные на нижней кромке купола. Парашют снабжен дополнительными стропами, соединяющими основные стропы с внутренней поверхностью соответствующих радиальных полотнищ купола. Выполнение основных строп, закрепленных на нижней кромке, и дополнительных строп, закрепленных на внутренней поверхности купола и на основной стропе, совместно с другими признаками данного изобретения направлено на повышение надежности функционирования парашюта и создания возможности вывода одного парашюта из затенения другого парашюта. Данный парашют, как отмечалось выше, не может быть использован для спасения людей из верхних этажей высотных объектов, так как при введении системы в действие на малых скоростях, скоростной напор не достаточен для наполнения системы. Для среднего специалиста не очевидны пути и средства доработки данной системы для обеспечения использования ее для спасения людей из верхних этажей высотных объектов.
Применение в многокупольной парашютной системе куполов, выполненных из ткани с нулевой или близкой к нулевой воздухопроницаемости, снабжение куполов центральной стропой, и внешними и внутренними ветвями строп, равными между собой и не превышающими величину 0,35 диаметра купола, а также закрепление внутренней ветви на внутренней поверхности купола на расстоянии 0,35-0,15 диаметра купола от нижней кромки, то есть использование всей совокупности признаков изобретения позволяет решить поставленную задачу по спасению людей из верхних этажей высотных объектов.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг 1 показан вид стропной системы условно наполненного парашюта;
- на фиг.2 показан вид купола восьмиугольной формы в плане;
- на фиг.3 показан вид купола круглой формы в плане;
- на фиг.4 показан вид соединения куполов в точке контакта;
- на фиг.5 показана парашютная система в вытянутом состоянии;
- на фиг.6 показана парашютная система в наполненном состоянии.
Многокупольная парашютная система содержит несколько куполов 1 (фиг.1), Купола 1 выполнены из ткани с нулевой или близкой к нулевой воздухопроницаемости, и имеют многоугольную форму, например, восьмигранник (фиг.2) или круглую форму, плоский круг в раскрое (фиг 3). Купол 1 может иметь горизонтальный крой и может быть выполнен, например, без силового каркаса. Стропы 2 купола 1 выполнены с точкой разветвления 3 на внешние 4 и внутренние 5 ветви (фиг.1). Внешняя 4 ветвь строп 2 закреплена на нижней кромке 6 купола 1, а внутренняя 5 ветвь - в точке крепления 7 на внутренней поверхности купола 1. Длины внешних 4 и внутренних 5 ветвей строп 2 равны между собой и составляют не более 0,35 диаметра купола, при этом точка разветвления 3 расположена на расстоянии не более 0.35 диаметра купола. Точки крепления внутренних 5 и внешних 4 ветвей одной стропы 2 лежат на одном радиусе купола 1. Точка крепления 7 внутренних 5 ветвей строп 2 расположена на расстоянии 0.35-0,15 диаметра купола от его нижней кромки 6. Наиболее оптимальным вариантом выполнения является случай, когда точка крепления 7 внутренних 5 ветвей строп 2 расположена на расстоянии 0,25 диаметра купола от его нижней кромки 6, при этом длина внешних 4 и внутренних 5 ветвей равна 0,25 диаметра купола, а точка разветвления 3 строп 2 на внешние 4 и внутренние 5 ветви расположена на расстоянии 0,25 диаметра купола от его нижней кромки 6. Как показали испытания, наиболее оптимальным является случай, когда длина строп от общей точки соединения строп до точки крепления к куполу, как по внутренней, так и по внешней ветви, а также длина центральной стропы равны диаметру купола.
Над всеми или некоторыми точками крепления 10 внешних 4 ветвей строп 2 установлены, например, карманы 11, позволяющие увеличить скорость раскрытия парашютов. Карманы выполнены, например, из непроницаемой ткани. Купола 1 прикреплены к подвесной системе 12 (на чертеже не показано) в одной точке внутри ранца 13. На дне 14 ранца 13 смонтированы соты 15 для укладки строп 2. Внешние 4 ветви строп 2, точки их крепления и нижняя кромка 6 купола 1 выполнены, например, как разрывные элементы, что позволяет увеличить надежность работы парашютной системы, при зацеплении парашюта о выступы зданий. Купола 1 могут быть соединены между собой, например, в точках контакта (фиг.4).
Многокупольная парашютная система обеспечивает надежную работу при принудительной расчековке клапанов ранца 13 вытяжной веревкой 16, зацепленной за элементы конструкции объекта, например, за трубы, с последующим вытягиванием куполов 1 из ранца 13 (купола 1 могут быть дополнительно уложены, например, в чехол или камеру). После полного вытягивания системы разрушается обрывное звено 17 и затем происходит наполнение куполов 1 системы и снижение, при этом вытяжная веревка 16 остается на объекте.
Данное изобретение направлено на снижение минимально безопасной высоты и скорости ввода парашютной системы, а также на расширение арсенала средств для решения задачи спасения людей при чрезвычайных ситуациях с верхних этажей высотных объектов.