Lợi thế cơ học của hệ thống phát hành 3 vòng


8

Tôi khá tò mò về hệ thống phát hành 3 vòng được sử dụng trong dù, như được mô tả trong bài viết Wikipedia này:

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

Tôi tự hỏi tại sao hệ thống này rất phổ biến? Tôi đã được nói rằng nó gần như có mặt khắp nơi trong ngành, nhưng ngay cả sau khi Googling và hỏi một số người nhảy dù tôi vẫn không thể tìm ra điều gì làm cho nó tốt hơn.

Cụ thể hơn, bài viết Wikipedia đề cập rằng mỗi vòng lặp nhân lên lợi thế cơ học của vòng dây nhỏ được bảo đảm bằng dây màu vàng. Ai đó có thể mô tả chi tiết cách nhân của lợi thế cơ học này diễn ra, và tại sao số vòng được chọn là 3 thay vì nói 5?

Hệ thống phát hành 3 vòng

Câu trả lời:


1

Theo ghi nhận của fred_dot_u, mỗi vòng hoạt động như một "Đòn bẩy loại 2". Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng nâng chùm tia màu cam hiển thị bên dưới từ vị trí gần trục (khoảng cách y). Lực mà người khác cần áp dụng ở đầu xa (khoảng cách x) sẽ nhỏ hơn, theo hệ số X / Y

đòn bẩy đơn giản

Bây giờ hãy tưởng tượng thay vì áp dụng lực của bạn trực tiếp lên trên, thay vào đó bạn chọn áp dụng nó ở một góc nông. Bạn có thể thấy rằng khoảng cách vuông góc với trục được giảm, mặc dù lực được tác dụng tại cùng một điểm trên chùm tia. Nếu lực tác dụng của bạn (trọng lượng cơ thể trong trường hợp nhảy dù) không đổi, thì phản ứng cần thiết để dừng chùm tia di chuyển thậm chí còn thấp hơn.

đòn bẩy lực

Cách thức hoạt động của Three-Ring-Release, bằng cách liên kết hai trong số các hệ thống này với nhau. Thật khó để hiển thị trên 'sơ đồ cổ điển', do cách vải bọc xung quanh để tạo thành điểm tựa trong mỗi đòn bẩy.

Tôi hy vọng hình ảnh dưới đây minh họa cách lực phản ứng cần thiết trên vòng vải nhỏ (mũi tên dưới cùng bên trái) nhỏ hơn nhiều lần so với lực tác dụng bởi trọng lượng của con người (mũi tên ngoài cùng bên phải).

Điều tối quan trọng là giảm thiểu lực phản ứng này, vì nếu nó quá lớn, thì lực ma sát đối với 'dây kéo' (màu vàng trong .gif ban đầu của bạn) sẽ quá lớn và sẽ khó tháo dây ra và giải phóng chiếc dù.

Đòn bẩy phát hành ba vòng

Tôi hy vọng điều này trả lời câu hỏi của bạn và giải thích lợi thế cơ học đến từ đâu. Còn "tại sao 3 chứ không phải 5"? Điều này chỉ đơn giản là thực tế là ba là đủ . 5 chỉ đơn giản là tăng chi phí và độ phức tạp để sản xuất cơ chế, cũng như thêm nhiều điểm thất bại, và 2 sẽ không giảm đủ lực.

NB Không có "hành động ròng rọc" đang diễn ra - lợi thế cơ học chỉ đơn thuần là giảm lực ma sát này và đảm bảo rằng dây màu vàng có thể được tháo ra dễ dàng, bất kể con người nặng bao nhiêu.


1
Câu trả lời rất hay - hình ảnh bạn cung cấp chỉ là công cụ hỗ trợ trực quan tôi cần. Cảm ơn!
S. Rotos

5

Tôi không thể giải quyết tất cả các câu hỏi bạn đã đặt ra, nhưng ít nhất một trong số các câu trả lời đến trực tiếp từ nhà phát minh, Bill Booth, như đã lưu ý trong wiki. Anh ấy giữ bằng sáng chế cho thiết bị (được tổ chức?) Và tôi đã có cơ hội bay cùng anh ấy vài thập kỷ trước.

Tất cả những điều sau đây là truyền miệng. Có lẽ có tài liệu để sao lưu nó, nhưng tôi đã nghe nó từ Bill và điều đó đủ tốt cho tôi. Tôi đã xem tài liệu bằng sáng chế trong văn phòng của anh ấy, nhưng đó là trước máy ảnh kỹ thuật số và điện thoại máy ảnh.

Tôi được giải thích rằng trước khi phát hành 3 vòng, cơ chế được sử dụng phổ biến nhất được gọi là phát hành Capewell . Như ông nói, cơ chế này dễ bị kẹt và đặc biệt khó giải phóng khi chịu tải, như trường hợp khi lao thẳng xuống trái đất với một chiếc dù bị mắc kẹt.

Thiên tài của ông trong việc phát triển bản phát hành 3 vòng dẫn đến một hệ thống sẽ giải phóng hoàn toàn khi chịu tải cao, sẽ giải phóng hoàn toàn khi chịu tải nhẹ và đơn giản về mặt cơ học. Nó cũng dễ dàng để sản xuất mà không cần gia công đặc biệt hoặc kỹ năng khác thường.

Cấu hình hiện tại, một lần nữa như được mô tả bởi Bill Booth, là có giảm mười đến một lực cho mỗi vòng. Nếu một người bỏ qua ma sát của cáp tại vòng khóa vòng, tổng mức giảm là một nghìn đến một trên ba vòng. Điều đó có nghĩa là bạn có thể treo một nghìn pound từ mỗi lần phát hành (hai lần trên mỗi tán) và lực cần thiết để phá vỡ cáp khóa miễn phí, vuông góc với điểm đính kèm, là một pound. Tôi không biết newtons rất tốt.

Thêm vào cơ chế bảo vệ định hướng ngang của cáp, lực yêu cầu của người nhảy dù thậm chí còn ít hơn. Nếu có một pound lực kéo vào cáp tại vòng lặp bảo vệ nó, thì cần bao nhiêu lực để trượt cáp đó ra và giải phóng lắp ráp? Tôi không biết câu trả lời đó, nhưng nó chắc chắn sẽ rất thấp.

Tôi đã thử nghiệm khái niệm này cho một cơ chế giải phóng tải trọng cho một máy bay trực thăng điều khiển vô tuyến nhiều cánh quạt. Sử dụng toán học của các đòn bẩy thông thường, tôi đã giảm lực lượng xuống dưới 5000 đến 1, sử dụng liên kết cứng nhắc thay vì các vòng lặp để giữ lại các đòn bẩy. Các thành phần nhất thiết phải nhẹ, và sẽ chịu được tải trọng lên tới 2 pound, có lẽ nhiều hơn, nhưng máy photocopy đã quá chậm chạp vào thời điểm đó. Các thành phần liên kết nặng 20 gram.

lớp đòn bẩy

Hình ảnh trên xuất phát từ một mục wiki liên quan đến đòn bẩy . Bản phát hành 3 vòng là một đòn bẩy loại 2, được xoay ở một đầu. Tham khảo hình ảnh động trong wiki, tải đòn bẩy đầu tiên là vòng lớn mà từ đó 'chutist bị treo. Nó tác dụng lực lên vòng thứ hai trở lên (so với hình động) của trục của vòng thứ hai.

Vòng thứ hai được chốt bởi vòng thứ ba, tác dụng lực lên vòng thứ ba theo cách tương tự. Lợi thế cơ học mà toán học của đòn bẩy phát huy là do khoảng cách của trục so với vị trí của vòng tiếp theo.


Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.