Zaleta mechaniczna 3-pierścieniowego układu zwalniającego

Jestem dość ciekawy 3-pierścieniowego systemu zwalniania stosowanego w spadochronach, jak opisano w tym artykule w Wikipedii:

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

Zastanawiam się, dlaczego ten system jest tak popularny? Powiedziano mi, że jest prawie wszechobecny w branży, ale nawet po Googlingu i pytaniu spadochroniarzy nie byłem w stanie dowiedzieć się, co czyni go lepszym.

Mówiąc dokładniej, artykuł w Wikipedii wspomina, że ​​każda z pętli zwielokrotnia mechaniczną przewagę małej pętli sznurowej zabezpieczonej żółtym drutem. Czy ktoś mógłby szczegółowo opisać, w jaki sposób odbywa się to zwielokrotnienie korzyści mechanicznej i dlaczego liczba pierścieni jest wybrana jako 3 zamiast powiedzieć 5?

Jak zauważył fred_dot_u, każdy pierścień działa jak „dźwignia klasy 2”. Wyobraź sobie, że próbujesz podnieść pokazaną poniżej pomarańczową belkę z pozycji zbliżonej do osi obrotu (odległość y). Siła, którą ktoś musiałby zastosować na drugim końcu (odległość x), byłaby mniejsza o współczynnik X / Y

Wyobraź sobie teraz, że zamiast przykładać siłę bezpośrednio do góry, zamiast tego zdecydowałeś się zastosować ją pod niewielkim kątem. Widać, że odległość prostopadła do czopa jest zmniejszona, pomimo siły przyłożonej w tym samym punkcie na belce. Jeśli przyłożona siła (masa ciała w przypadku spadochronu) pozostaje stała, reakcja wymagana do zatrzymania ruchu wiązki jest teraz jeszcze mniejsza.

Sposób działania Three-Ring-Release polega na połączeniu dwóch tych systemów razem. Trudno jest pokazać na „klasycznym schemacie”, ze względu na sposób, w jaki materiał owija się wokół siebie, tworząc punkt podparcia w każdej dźwigni.

Mam nadzieję, że poniższy obraz ilustruje, jak siła reakcji wymagana na małej pętli z tkaniny (dolna lewa strzałka) jest wiele razy mniejsza niż siła przyłożona przez ciężar człowieka (skrajna prawa strzałka).

Bardzo ważne jest zminimalizowanie tej siły reakcji, ponieważ gdyby była ona zbyt duża, siła tarcia działająca na „linkę pociągającą” (żółtą w oryginalnym pliku .gif) byłaby zbyt duża i trudno byłoby ją usunąć i zwolnić spadochron.

Mam nadzieję, że to odpowiada na twoje pytanie i wyjaśnia, w jaki sposób powstaje przewaga mechaniczna. Co do „dlaczego 3, a nie 5”? Sprowadza się to po prostu do tego, że trzy wystarczą . 5 po prostu zwiększy koszt i złożoność produkcji mechanizmu, a także doda więcej punktów awarii, a 2 nie zmniejszy wystarczająco siły.

Uwaga: Nie ma „akcji koła pasowego” - zaletą mechaniczną jest jedynie zmniejszenie siły tarcia i zapewnienie, że żółty sznur można łatwo usunąć, niezależnie od tego, jak ciężki jest człowiek.

Nie mogę odpowiedzieć na wszystkie zadane pytania, ale przynajmniej jedna z odpowiedzi pochodzi bezpośrednio od wynalazcy, Billa Bootha, jak zaznaczono na wiki. Posiada patent na urządzenie (trzymane?), A ja miałem okazję latać z nim kilka dekad temu.

Wszystkie poniższe informacje są przekazywane ustnie. Być może istnieje dokumentacja na poparcie tego, ale usłyszałem to od Billa i to mi wystarczy. Widziałem dokumentację patentową w jego biurze, ale było to wcześniej aparaty cyfrowe i telefony z aparatem.

Wyjaśniono mi, że przed zwolnieniem 3-pierścieniowym najczęściej stosowanym mechanizmem było zwalnianie Capewell . Jak mówi, mechanizm jest podatny na zacinanie się i jest szczególnie trudny do zwolnienia pod obciążeniem, tak jak w przypadku spadania na ziemię z zanieczyszczonym spadochronem.

Jego geniusz w opracowywaniu 3-pierścieniowego mechanizmu zwalniającego zaowocował systemem, który zwalnia się całkowicie przy dużych obciążeniach, zwalnia całkowicie przy niewielkich obciążeniach i jest mechanicznie prosty. Jest również łatwy w produkcji, bez potrzeby specjalnej obróbki lub nietypowych umiejętności.

Obecna konfiguracja, ponownie opisana przez Billa Bootha, polega na tym, że dla każdego pierścienia następuje zmniejszenie siły o dziesięć do jednego. Jeśli zignoruje się tarcie kabla w pętli blokady pierścienia, całkowita redukcja wynosi od tysiąca do jednego przez trzy pierścienie. Oznacza to, że możesz zawiesić tysiąc funtów na każdym zwolnieniu (dwa na baldachim), a siła potrzebna do uwolnienia linki blokującej, prostopadłej do punktu mocowania, wynosi jeden funt. Nie znam tak dobrze newtonów.

Dodając bocznie zorientowany mechanizm zabezpieczający kabel, siła wymagana przez spadochroniarza jest jeszcze mniejsza. Jeśli jest jeden funt siły ciągnącej za kabel w pętli, która go zabezpiecza, ile siły potrzeba, aby wysunąć ten kabel i uwolnić zespół? Nie znam tej odpowiedzi, ale musi być bardzo niska.

Eksperymentowałem z tą koncepcją mechanizmu zwalniania ładunku dla śmigłowca z wieloma wirnikami sterowanego radiowo. Korzystając z matematyki zwykłych dźwigni, miałem nieco mniej niż 5000 do 1 redukcji siły, używając sztywnego połączenia zamiast pętli, aby utrzymać dźwignie. Komponenty były z konieczności lekkie i tolerowałyby ładowność do 2 funtów, być może więcej, ale helikopter był wtedy zbyt powolny. Elementy łączące ważyły ​​20 gramów.

Powyższy obraz pochodzi z pozycji wiki dotyczącej dźwigni . Zwalniacz 3-pierścieniowy to dźwignia klasy 2, odchylona z jednej strony. Odwołując się do animacji na wiki, pierwszym obciążeniem dźwigni jest duży pierścień, z którego zawieszony jest chutist. Przykłada siłę do drugiego pierścienia w górę (w stosunku do animacji) osi obrotu drugiego pierścienia.

Drugi pierścień jest zatrzaśnięty przez trzeci pierścień, przykładając siłę do trzeciego pierścienia w ten sam sposób. Mechaniczna zaleta, z której korzysta matematyka dźwigni, wynika z rozstawu czopa względem położenia następnego pierścienia.

Przed „cyrkiem z 3 pierścieniami”, jak nazywaliśmy to skoczkowie, były odmiany Capewell. Oto kilka zdjęć: https://www.flickr.com/photos/43867826@N07/sets/72157622676844920/

„Półtora strzału” wymagało przesunięcia osłony, aby uzyskać dostęp do mechanizmu zwalniającego. „One shots” wydane przez przesunięcie pokrywy.