Рассмотрен принцип работы пожаробезопасной посадочной системы, обеспечивающей мягкое приземление грузов повышенной массы и людей при десантировании их в интересах пожарной охраны и служб спасения. Даны количественные оценки параметров системы.
Общие положения
Необходимым условием борьбы с удаленными пожарами, чрезвычайными ситуациями (ЧС) и т.п., особенно при разрушении инфраструктуры (например, при землетрясениях или наводнениях) или ее неразвитости, является оперативная доставка сил и средств к месту пожара или ЧС. Эта проблема во многих случаях решается путем десантирования с использованием парашютных систем. Однако они имеют ряд недостатков:
- большая скорость контакта с поверхностью при десантировании грузов с повышенной массой;
- большая площадь купола парашюта (следовательно, его масса) для обеспечения безопасной скорости контакта с землей;
- необходимость применения специальных тормозных блоков, обладающих повышенной пожароопасностью (например, невозможность безопасной посадки в лесу или степи ввиду риска воспламенения окружающей растительности).
В этой связи предложена специальная посадочная система, лишенная указанных недостатков и способная обеспечить приемлемую скорость контакта с землей при повышенной массе десантируемого груза с обеспечением полной пожаробезопасности. Это достигается за счет использования специального тормозного блока в виде цилиндра с поршнем и штоком: к штоку крепится парашютная система, а к цилиндру — десантируемый груз. Дополнительной областью применения посадочной системы является спасение с верхних этажей или кровли зданий повышенной этажности при возникновении пожара, блокирующего стандартные пути эвакуации.
Для системы характерны три этапа приземления (рис. 1): обычный спуск на парашюте; поршневое торможение (при подаче сжатого газа, например, от газогенератора в надпоршневой объем: поршень со штоком идут вниз, замедляя движение груза) и штоковое торможение (шток упирается в землю, а движение груза замедляется благодаря избыточному давлению выпускаемого газа из надпоршневого объема).
В работе были приведены количественные оценки характеристик посадочной системы для случая импульсного вдува газа в надпоршневой объем, показавшие неоспоримую эффективность такого способа приземления грузов и людей. Однако импульсный вдув газа не является оптимальным, поскольку на начальном этапе приводит к скачку перегрузки, опасному для людей и техники. В этой связи был предложен способ управляемого вдува на втором этапе торможения с обеспечением постоянной перегрузки. Рассмотрим этот этап и этап штокового торможения (третий этап).
Рис.1. Характерная динамика приземления груза в координатах "высота — скорость"
Предварительно констатируем также, что на первом этапе (обычный спуск на парашюте) скорость и высота по времени будут меняться по следующим законам соответственно (предполагается, что плотность атмосферы постоянна):
Абсолютная величина в числителе формулы (1.1) обусловлена тем, что вычисляется модуль скорости падения V1, а ее вектор направлен вниз.
Из выражений (1.1) и (1.2) нетрудно увидеть, что через относительно короткий промежуток времени снижение будет происходить с установившейся скоростью V1 = Vn. Например, если плотность атмосферы р = 1,25 кг/м3 и CxS = 100 м2, то груз общей массой m = 1000 кг (с учетом массы парашюта) будет приземляться со скоростью
что равносильно падению с высоты8м(т.е.практически из окна трехэтажного дома) и довольно опасно.
Таким образом, если не увеличивать купол парашюта и не снижать массу груза, применение системы представляется весьма актуальным.