Parachute

Achtergrond

Een parachute is een apparaat dat wordt gebruikt om de beweging van een persoon of object te vertragen als het valt of door de lucht beweegt. Parachutes worden voornamelijk gebruikt voor veilige afdalingen vanaf grote hoogten (bijvoorbeeld een ruimtevaartuig dat de atmosfeer weer binnengaat, een persoon of object dat uit een vliegtuig is gevallen), parachutes kunnen ook in horizontale configuraties worden gebruikt om objecten zoals raceauto's die hun runs hebben voltooid, te vertragen.

Er zijn twee basistypen parachutes. Een daarvan is een koepelluifel gemaakt van stof in een vorm die varieert van een halve bol tot een kegel; de luifel houdt lucht vast in zijn omhulsel, waardoor een gebied met hoge druk ontstaat dat beweging in de richting tegengesteld aan de binnenkomende luchtstroom vertraagt. De andere is een rechthoekige parachute of ram-luchtluifel, bestaande uit een reeks buisvormige cellen; vaak gebruikt door sportspringers, fungeert de parafoil als een vleugel, waardoor de springer naar een doel kan "vliegen". Elk type parachute weegt minder dan 7 kg en kost $ 1.200- $ 1.500.

Naast de stoffen luifel moet een parachute die is ontworpen om door een persoon te worden gebruikt, zijn uitgerust met een harnas dat door de gebruiker wordt gedragen. Aan het harnas is een container bevestigd die de overkapping vasthoudt; vaak is dit een rugzak, maar hij kan ook laag genoeg uitgeschoven worden zodat de gebruiker erop kan zitten. Er is een bedieningsapparaat dat de container opent en de kap vrijgeeft voor gebruik; een van de meest voorkomende bedieningsapparaten is een trekkoord. Wanneer de container wordt geopend, wordt een kleine pilot-parachute met een diameter van ongeveer 3 ft (1 m) naar buiten getrokken, hetzij door een veermechanisme of met de hand. Deze pilotparachute trekt op zijn beurt de hoofdluifel van de container. Een soort plaatsingsinrichting, zoals een stoffen hoes, wordt gebruikt om het openen van de overkapping te vertragen, zodat de ophanglijnen de tijd krijgen om recht te trekken. Een geleidelijke opening van de kap vermindert ook de schok voor de apparatuur en de gebruiker die een meer plotselinge opening zou veroorzaken.

Geschiedenis

Er zijn aanwijzingen dat starre, paraplu-achtige parachutes al in de twaalfde eeuw werden gebruikt voor amusement in China, waardoor mensen van hoge plaatsen konden springen en naar de grond konden drijven. Het eerste geregistreerde ontwerp voor een parachute werd in 1495 getekend door Leonardo da Vinci. Het bestond uit een piramidevormige, linnen baldakijn die open werd gehouden door een vierkant, houten frame. Het werd voorgesteld als een ontsnappingsmiddel om mensen uit een brandend gebouw te laten springen, maar er is geen bewijs dat het ooit is getest.

De ontwikkeling van parachutes begon pas echt in de achttiende eeuw. In 1783 sprong Louis-Sebastien Lenormand, een Franse natuurkundige, uit een boom terwijl hij twee parasols vasthield. Twee jaar later gebruikte J.P. Blanchard, een andere Fransman, zijde om de eerste parachute te maken die niet werd opengehouden door een stijf frame. Er zijn aanwijzingen dat hij het apparaat gebruikte om uit een heteluchtballon te springen.

Er is uitgebreid bewijs dat Andre Jacques Garnerin vanaf 1797 talloze parachutesprongen maakte vanuit heteluchtballonnen. Zijn eerste sprong, in Parijs, was van een hoogte van minstens 600 m. In 1802 sprong hij van een hoogte van 8.000 ft (2.400 m); hij reed in een mand die was bevestigd aan een houten paal die zich naar beneden uitstrekte vanaf de top (bovenkant) van de overkapping, die was gemaakt van zijde of canvas. Het parachutesamenstel woog ongeveer 100 pond (45 kg). Tijdens de afdaling schommelde het bladerdak zo wild dat Garnerin luchtziek werd. Hij werd zelfs ooit geciteerd als te zeggen dat hij "meestal enkele uren [pijnlijk overgeven] ervoer na een afdaling aan een parachute." In 1804 introduceerde de Franse wetenschapper Joseph Lelandes de apex-ventilatie - een cirkelvormig gat in het midden van de overkapping - en elimineerde zo de lastige oscillaties.

Amerikanen raakten betrokken bij de ontwikkeling van parachutes in 1901 toen Charles Broadwick een parachutepakket ontwierp dat aan elkaar was geregen met een koord. Toen de parachutist sprong, zorgde een lijn die het koord met het vliegtuig verbond ervoor dat het koord brak, de rugzak werd geopend en de parachute werd uitgetrokken. In 1912 maakte kapitein Albert Berry van het Amerikaanse leger de eerste parachutesprong vanuit een bewegend vliegtuig. Parachutes werden pas na de Eerste Wereldoorlog standaarduitrusting voor Amerikaanse militaire piloten (Duitse piloten gebruikten ze tijdens het laatste jaar van die oorlog).

Parachutes werden veel gebruikt tijdens de Tweede Wereldoorlog, niet alleen als levensreddende apparaten voor piloten, maar ook voor het inzetten van troepen. In 1944 patenteerde een Amerikaan genaamd Frank Derry een ontwerp dat sleuven in de buitenrand van de overkapping plaatste om een ​​parachute bestuurbaar te maken.

Het wereldrecord voor de hoogste parachutesprong werd gevestigd in 1960. Joe Kittinger, een testpiloot voor Project Excelsior van de Amerikaanse luchtmacht, klom in een ballon naar een hoogte van 102.800 ft (31 km) en sprong. Met slechts een 6 ft (1,8 m) parachute om hem in een stabiele, verticale positie te houden, ervoer hij in wezen een vrije val gedurende vier minuten en 38 seconden, waarbij hij een snelheid bereikte van 1150 km/u. Op een hoogte van 17.500 ft (5,3 km), ging zijn 28-ft (8,5 m) parachute open. In totaal duurde zijn val bijna 14 minuten.

Grondstoffen

Parachute luifels werden eerst gemaakt van canvas. Zijde bleek praktischer omdat het dun, lichtgewicht, sterk, gemakkelijk in te pakken, brandwerend en veerkrachtig was. Tijdens de Tweede Wereldoorlog waren de Verenigde Staten niet in staat zijde uit Japan te importeren, en parachutefabrikanten begonnen nylonweefsel te gebruiken. Het materiaal bleek superieur aan zijde omdat het elastischer was, beter bestand tegen meeldauw en minder duur. Andere stoffen, zoals Dacron en Kevlar, zijn recentelijk gebruikt voor parachutekappen, maar nylon blijft het meest populaire materiaal. Meer specifiek zijn parachutes gemaakt van "ripstop" nylon dat op regelmatige afstanden is geweven met een dubbele of extra dikke draad, waardoor een patroon van kleine vierkanten ontstaat. Deze structuur zorgt ervoor dat kleine tranen zich niet verspreiden.

Andere stoffen componenten zoals versterkende tape, harnasriemen en ophanglijnen zijn ook gemaakt van nylon. Metalen connectoren zijn gemaakt van gesmeed staal dat is geplateerd met cadmium om roesten te voorkomen. Ripcords zijn gemaakt van roestvrijstalen kabel.

Een parachutefabriek vermeldt haar maandelijkse materiaalgebruik als meer dan 400.000 vierkante meter (330.000 m ² ) stof, 500.000 km (455 km) tape en banden, 2,3 miljoen km (2.000 km) koord en 3.000 pond (1.400 kg) draad.

Ontwerp

Een koepelluifel kan bestaan ​​uit een platte cirkel van stof, of het kan een conische of parabolische vorm hebben die niet plat zal liggen wanneer deze wordt uitgespreid. Het heeft een ventilatiegat aan de top om wat lucht door de open overkapping te laten stromen. Sommige ontwerpen hebben ook een paar gaaspanelen aan de buitenrand van de overkapping om te helpen bij het sturen van de afdaling. Sommige ontwerpen maken gebruik van doorlopende ophanglijnen die over de hele overspanning van de overkapping lopen en zich aan elk uiteinde uitstrekken tot aan het harnas. Anderen - zoals beschreven in "Het fabricageproces" - gebruiken segmenten van ophanglijnen die alleen aan de buitenrand van de overkapping (en over de apex-ventilatie) zijn bevestigd.

Het fabricageproces

Montage

• 1 Ripstop nylon doek wordt uitgespreid op een lange tafel en gesneden volgens patroondelen. Het snijden kan worden gedaan door een computergestuurd mechanisme of door een persoon die een elektrisch mes met ronde bladen gebruikt.
• 2 Vier trapeziumvormige panelen zijn aan elkaar genaaid om een ​​wigvormige "gore" te vormen van ongeveer 3,96 m (3,96 m) lang. Een industriële naaimachine met twee naalden naait twee parallelle rijen, waarbij een consistente scheiding tussen Een typische parachute met koepelkoepel. de rijen. Om voldoende stevigheid te bieden en de ruwe stofranden te omsluiten, wordt een "French fell"-naad gebruikt; een hulpstuk op de naaimachine vouwt de stofranden terwijl een zeer bekwame operator het materiaal er doorheen voert. Afhankelijk van het specifieke ontwerp van de parachute, kunnen enkele van de gore-secties worden genaaid met mesh in plaats van ripstop-nylonweefsel voor het grootste paneel.
• 3 Een aantal gores (meestal 24) worden naast elkaar genaaid om een ​​cirkelvormige overkapping te vormen. De naden worden op dezelfde manier genaaid als in stap 2.
• 4 Elk paneel en elke naad wordt zorgvuldig geïnspecteerd op een verlichte inspectietafel om er zeker van te zijn dat de naden correct zijn gevouwen en genaaid en dat er geen gebreken in het doek zijn. Als er weeffouten, ingenaaide plooien of een onjuist aantal steken per inch worden gevonden, wordt de luifel afgewezen. De problemen worden vastgelegd op een inspectieblad en moeten worden gerepareerd voordat er meerwerk wordt verricht.

  A. Franse viel naad. B. Naald zoom. C. V-tab. D. Buitenaanzicht van gestikte v-tab.

Afwerking

• 5 Een tape van dezelfde breedte als de originele naad wordt bovenop elke radiale naad genaaid met nog twee rijen steken. Deze tape verstevigt de overkapping.
• 6 De bovenkant van elke gore is enkele centimeters (enkele centimeters) breed; nadat de gores aan elkaar zijn genaaid, vormen hun toppen een kleine open cirkel (de opening) in het midden van de overkapping. Om de ventilatieopening te versterken en te voorkomen dat de stof gaat rafelen, wordt de stof om een ​​stuk weefsel gerold en genaaid met een viernaalds naaimachine, die vier parallelle rijen tegelijk naait.
• 7 De onderkant van elke gore is 0,5-1 m breed. Aan elkaar genaaid vormen deze randen de buitenrand (de rok) van de overkapping. Deze rand wordt op dezelfde manier afgewerkt als de ventilatieopening, zoals in stap 6.
• 8 Bij elke radiale tape is een kort stukje versterkingstape aan de rok genaaid. Het is gevouwen in een "V" die naar buiten wijst vanaf de overkapping. Een gespecialiseerde automatische naaimachine, ontworpen voor deze specifieke bewerking, wordt gebruikt om elke keer precies hetzelfde aantal steken in exact hetzelfde patroon te naaien.
• 9 Een uiteinde van een 20 ft (6 m) lange ophanglijn wordt door elke V-vormige lip geregen, die de belasting van de lijn naar een deel van de zoom van de rok verdeelt. Met een speciaal zigzagpatroon dat zowel sterk als elastisch is, wordt het ophangkoord aan de zoomband van de luifel en aan de luifelnaad genaaid over een lengte van 10-25 cm.
• 10 Nadat de 24 ophanglijnen aan de overkapping zijn genaaid, worden op dezelfde manier 12 1 ft (30 cm) lange toplijnen aan de centrale ventilatieopening genaaid. Het ene uiteinde van elke lijn wordt in een V-tab gestikt, dan kruist de lijn de ventilatieopening naar de tegenovergestelde naad waar het andere uiteinde in een V-tab wordt gestikt.

Optuigen

• 11 De kap wordt aan het harnas bevestigd door de ophanglijnen aan stalen verbindingsschakels op het harnas te binden. Om de parachute goed te laten functioneren, mogen de lijnen niet gedraaid of verward zijn. Het bevestigen van de lijnen op hun juiste opeenvolgende posities op de verbindingsschakels van het harnas en ervoor zorgen dat de lijnen recht zijn, wordt het optuigen van de parachute genoemd. Het lijnuiteinde kan aan de harnasschakel worden geknoopt, of het uiteinde kan als een "Chinese vingerval" in de lijn worden teruggeschroefd.
• 12 Om te voorkomen dat de bevestigingsknoop of vingerklem losraakt, moet het uiteinde van elke ophanging A. Twee halve haken. B. Kruidnagel en halve trekhaak. C. Gevlochten ophanglijn. lijn is zigzag gestikt aan het hoofdgedeelte van de lijn.
• 13 Elke montagehandeling, elke naad, zelfs elke steek wordt gecontroleerd op volledigheid en correctheid. Wanneer de parachute is goedgekeurd, wordt deze gemarkeerd met een serienummer, de fabricagedatum en een laatste inspectiestempel.
• 14 Een parachute-rigger met een vergunning van de Federal Aviation Administration (FAA) assembleert de onderdelen (bijv. luifel, ophanglijnen, pilootparachute) en vouwt ze zorgvuldig en rangschikt ze in de verpakking, en zet deze vast met het juiste activeringsapparaat zoals een trekkoord.

Kwaliteitscontrole

De kwaliteitscontrolesystemen die door parachutefabrikanten worden gebruikt, moeten voldoen aan de eisen voor civiele en/of militaire luchtvaartuitrusting die zijn vastgesteld door de federale overheid, onder toezicht van de FAA. Naast de genoemde verlichte inspectietabellen zijn andere soorten testapparatuur onder meer trekproefmachines (om de sterkte van stof en naden te meten tijdens het trekken), permeameters (om de hoeveelheid lucht te testen die door de stof kan gaan) en basismetingen apparaten (bijvoorbeeld om steken per inch te tellen).

De Toekomst

Net als andere fabrikanten zoeken parachutistenmakers voortdurend naar betere materialen en ontwerpen. Misschien wel de meest intrigerende toekomstige ontwikkeling voor parachutes is echter hun potentiële gebruik om de nooddaling van hele vliegtuigen te beheersen. Ten minste één bedrijf, Ballistic Recovery Systems Inc. (BRS), produceert al dergelijke General Aviation Recovery Devices (GARD's) voor gebruik in kleine vliegtuigen.

Met behulp van een extreem lage porositeit, sterke, lichtgewicht stof voor de overkapping, bakt de fabrikant een 150 m2 ² ) luifel en vacuüm verpakt in een zak van 15 x 10 x 6 inch (38 x 25 x 15 cm) met een gewicht van 10 kg. Het pakket is geïnstalleerd in de dakhemel van het vliegtuig nabij het zwaartepunt. Om ervoor te zorgen dat de parachute ook in noodsituaties op lage hoogte wordt ingezet, wordt deze geactiveerd door een klein raketapparaat.

Tegen het einde van de jaren negentig zijn al meer dan 14.000 lichte en ultralichte vliegtuigen uitgerust met GARD's die elk $ 2.000- $ 4.000 kosten. In juni 1998 had BRS 121 levens gedocumenteerd die door de apparaten waren gered. De FAA heeft een GARD-systeem goedgekeurd voor twee modellen Cessna-vliegtuigen.

Een systeem van vijf parachutes is voorgesteld voor gebruik op Boeing 747 commerciële vliegtuigen. Het complexe systeem zou de piloot in staat stellen om de inzet van elke overkapping te regelen. In plaats van het vliegtuig recht naar beneden te laten vallen, zou het systeem een ​​glijpad creëren waarmee de piloot het vaartuig kan besturen en landen. De bruikbaarheid van het voorgestelde systeem is nog niet bewezen.