XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Модель системы спасения полезного груза
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение. В большинстве случаев разработчики моделей ракет используют привычный всем купольный парашют стандартного типа или ленточный парашют, не рассматривая другие конструктивные варианты купольного парашюта, которые могли бы справляться со своей задачей лучше. А именно:
1) удачное спасение ракеты или полезного груза, с максимальной сохранностью.
2) точность приземления, относительно места запуска ракеты.
3) маленькие размеры в уложенном состоянии.
Для решения поставленных задач требуется парашют, устойчивый после раскрытия и плохо сносимый ветром, компактный, относительно расположения полезного груза, занимающий меньшее пространство в ракете.
Теоретическая часть. Задача проекта заключается в создании ракеты, в которой будут находится два разных по конструкции парашюта, одинаковые по занятому в ракете пространству, наглядно демонстрирующие все преимущества и недостатки каждого из парашютов.
Целю проекта является сравнение двух систем спасения для полезных грузов: купольного стандартного парашюта (КСП) (рис.1) и купольного квадратного парашюта (ККП) (рис.2). Рассмотрим преимущества каждого из парашютов друг над другом.
Рис.1. КСП. Рис.2. ККП.
Преимущества купольного парашюта квадратной конструкции.
1) хорошая стабилизационная способность (рис.3). Обеспечивается равномерным выходом воздуха, через отверстия в углах парашюта, что помогает быстро стабилизировать парашют и уменьшить эффект маятника, возникающий вследствие выхода самого парашюта и полезного груза из транспортного средства (в данном случае из ракеты).
Рис.3. Стабилизация.
2) меньшая площадь сопротивления боковым потокам. Практическим путем было установлено, что сопротивление у ККП заметно меньше, чем у КСП.
3) удобство укладки и расположение в транспортном средстве. В процессе проведения испытаний, было отмечено компактность и удобство укладки ККП, в отличии от КПС. Что удивительно ККП большей площади, в уложенном состоянии, равен по размеру КСП меньшего по площади, что позволит уложить в транспортное средство КК больший по площади и обеспечить более мягкую посадку полезному грузу.
4) Лучшее торможение при сравнении КСП и ККП одинаковых по площади.
По формуле нахождения скорости снижения парашюта-(м/с), где -масса груза(кг), -ускорение свободного падения=9.81 (м/ ), -плотность воздуха=1.3(кг/), -коэффициент сопротивления каждого из парашютов. Зависимость обратная=> чем больше тем меньше . У ККП = от 0.8, до 1, у КСП =от 0.6 до 0.9. Возьмем максимальные значения у обоих парашютов, получим (ККП)=1,2 (м/с),(КСП)=1,3 (м/с).
Преимущества купольного парашюта стандартной конструкции.
1)Удобство и простота изготовления в сравнении с ККП. На изготовление КСП, представленных на фотографиях, ушло 2 дня работы по 8-10 часов, на производство ККП ушло 4 дня работы по 10-12 часов.
2)Высокая вероятность срабатывания и надежность в сравнении с другими типами парашютов.
3)Высокая надежность открытия на большой скорости, без порыва ткани.
Практическая часть, проведение испытаний. Для проведения испытаний требуется ракета, в которую будут помещаться 2 парашюта разных конструкций и одинаковые по занимаемому пространству в ракете (рис.4).
Рис.4. Ракета в сечении.
На данный момент, изготовлено 2 парашюта (рис.5) и ракета (рис.6), составлена таблица (рис.7), в которую будут заносится данные по окончании проведения контрольных испытаний.
Рис. 5. Слева ККП, справа КСП.
Рис.6. Ракета.
|
Целостность полезного груза |
снижения (с) |
от места запуска (м) |
снижения практич. (м/c) |
|
|
ККП |
||||
|
КСП |
Рис.7. Таблица.
Заключение. Были проведены предварительные испытания ККП и КСП по отдельности одинаковых по занимаемому объему в ракете, и сделан вывод, из которого следует, что ККП лучше подойдет для решения задач указанных в введении проекта, за счет своих преимуществ.
Стоит отметить, что таблица будет заполнятся только после проведения контрольных испытаний.
Основываясь на сделанном выше выводе, рассмотрим практическое применение купольного-квадратного парашюта в ракетной технике, на примере спускаемого аппарата «Союз». На (рис.8) представлен процесс спуска союза с последующей его посадкой. Заменим основной купол на ККП, получаем меньшую скорость снижения, освобождение пространства внутри спускаемого аппарата, лучшую точность при приземлении. Из чего можно сделать вывод, что применение ККП в ракетной технике, становится крайне выгодно. Но, на данный момент, ККП не используется в ракетостроении, предпочтение отдается надежности срабатывания КПС, что является правильным решением, т.к. удачное приземление космонавтов является первостепенной задачей.
Рис.8. Процесс спуска союза с последующей посадкой.
Несмотря на это, встречаются ККП, предназначенные для спасения летчиков высотных самолетов, пример: С-3-3. Так же, в нашей стране, в настоящее время, ведутся испытания ККП для десантирования из военно-транспортных самолётов, с целью доставки грузов. Десантные варианты для людей уже используются в войсках, пример: Д-12 «Листик».
Библиографические ссылки:
1. Electronic textbook StatSoft [Электронный ресурс]. URL: https://engineeringru.livejournal.com/357760.html (Дата обращения:18.10.2020)
2.Electronic textbook StatSoft [Электронныйресурс]. URL: https://aviatus.ru/parachuting/parachutes/c_3_3/(Дата обращения:18.10.2020)
3.Electronic textbook StatSoft [Электронныйресурс]. URL: http://trudymai.ru/upload/iblock/515/Karlos_Vorontsov_rus.pdf?lang=ru&issue=101
(Дата обращения:18.10.2020)
4.Electronic textbook StatSoft [Электронный ресурс]. URL: https://milaremina.ru/vdv/parashyut-d-12-listik.html (Дата обращения:18.10.2020)
5.Electronic textbook StatSoft [Электронныйресурс]. URL:https://zextrem.com/vozdux/parashyutnyj-sport/vidy-parashyutov.html
(Дата обращения:18.10.2020)
6.Electronic textbook StatSoft [Электронный ресурс]. URL: https://megaobuchalka.ru/2/35301.html (Дата обращения:18.10.2020)
7.Electronic textbook StatSoft [Электронныйресурс]. URL: https://mai.ru/upload/iblock/b69/iccledovanie-protsessa-napolneniya-parashyutnykh-sistem.pdf(Дата обращения:18.10.2020)