Wie von fred_dot_u angegeben, fungiert jeder Ring als "Hebel der Klasse 2". Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, den unten gezeigten orangefarbenen Balken aus einer Position nahe dem Drehpunkt (Abstand y) anzuheben. Die Kraft, die jemand anderes am anderen Ende anwenden müsste (Abstand x), wäre um den Faktor X / Y kleiner
Stellen Sie sich jetzt vor, Sie würden Ihre Kraft nicht direkt nach oben, sondern in einem flachen Winkel anwenden. Sie können sehen, dass der senkrechte Abstand zum Drehpunkt verringert wird, obwohl die Kraft an derselben Stelle auf den Balken ausgeübt wird. Wenn Ihre aufgebrachte Kraft (Körpergewicht im Fall des Fallschirms) konstant bleibt, ist die Reaktion, die erforderlich ist, um die Bewegung des Strahls zu stoppen, jetzt noch geringer.
Die Funktionsweise der Drei-Ring-Freigabe besteht darin, zwei dieser Systeme miteinander zu verbinden. Es ist schwierig, auf einem „klassischen Diagramm“ zu zeigen, da sich der Stoff so umwickelt, dass er den Drehpunkt in jedem Hebel bildet.
Ich hoffe, das Bild unten zeigt, wie die auf die kleine Stoffschlaufe (Pfeil unten links) erforderliche Reaktionskraft um ein Vielfaches kleiner ist als die Kraft, die durch das Gewicht des Menschen ausgeübt wird (Pfeil ganz rechts).
Es ist wichtig, diese Reaktionskraft zu minimieren, da bei zu großer Größe die Reibungskraft gegen die Zugschnur (gelb in Ihrem Original-GIF) zu groß wäre und es schwierig würde, die Schnur zu entfernen und zu lösen der Fallschirm.
Ich hoffe, dies beantwortet Ihre Frage und erklärt, wie der mechanische Vorteil zustande kommt. Was "warum 3 und nicht 5" betrifft? Dies hängt einfach damit zusammen, dass drei genug sind . 5 würde einfach die Kosten und die Komplexität erhöhen, um den Mechanismus herzustellen, sowie mehr Fehlerstellen hinzufügen, und 2 würde die Kraft nicht ausreichend reduzieren.
Hinweis: Es findet keine "Riemenscheibenwirkung" statt. Der mechanische Vorteil besteht lediglich darin, diese Reibungskraft zu verringern und sicherzustellen, dass die gelbe Schnur leicht entfernt werden kann, unabhängig davon, wie schwer der Mensch ist.
Ich kann nicht alle Fragen beantworten, die Sie gestellt haben, aber mindestens eine der Antworten stammt direkt vom Erfinder Bill Booth, wie im Wiki angegeben. Er hält das Patent für das Gerät (gehalten?) Und ich hatte vor ein paar Jahrzehnten die Gelegenheit, mit ihm zu fliegen.
Alles Folgende ist Mundpropaganda. Vielleicht gibt es Unterlagen, um es zu sichern, aber ich habe es von Bill gehört und das ist gut genug für mich. Ich habe die Patentdokumentation in seinem Büro gesehen, aber das war vor Digitalkameras und Kamerahandys.
Es wurde mir erklärt, dass vor der 3-Ring-Freisetzung der am häufigsten verwendete Mechanismus als Capewell- Freisetzung bezeichnet wurde. Wie er sagt, neigt der Mechanismus zum Verklemmen und ist unter Last besonders schwer zu lösen, wie dies der Fall wäre, wenn er mit einem verschmutzten Fallschirm auf die Erde stürzt.
Sein Genie bei der Entwicklung der 3-Ring-Freigabe führte zu einem System, das sich bei hoher Belastung vollständig, bei geringer Belastung vollständig und mechanisch einfach löst. Es ist auch einfach herzustellen, ohne spezielle Bearbeitung oder ungewöhnliche Fähigkeiten zu erfordern.
Die aktuelle Konfiguration, wiederum wie von Bill Booth beschrieben, sieht vor, dass die Kraft für jeden Ring um zehn zu eins reduziert wird. Wenn man die Reibung des Kabels an der Ringverriegelungsschleife ignoriert, beträgt die Gesamtreduzierung über die drei Ringe eintausend zu eins. Das heißt, Sie können 1000 Pfund an jeder Freigabe aufhängen (zwei pro Baldachin), und die Kraft, die erforderlich ist, um das Verriegelungskabel senkrecht zum Befestigungspunkt freizubrechen, beträgt ein Pfund. Ich kenne Newton nicht so gut.
Durch den seitlich ausgerichteten Sicherungsmechanismus des Kabels ist die vom Fallschirmspringer benötigte Kraft noch geringer. Wenn ein Pfund Kraft gegen das Kabel an der Schlaufe zieht, die es sichert, wie viel Kraft ist erforderlich, um das Kabel herauszuziehen und die Baugruppe freizugeben? Ich kenne diese Antwort nicht, aber sie muss sehr niedrig sein.
Ich habe mit diesem Konzept für einen Nutzlastfreigabemechanismus für einen funkgesteuerten Mehrrotorhubschrauber experimentiert. Unter Verwendung der Mathematik gewöhnlicher Hebel hatte ich eine Kraftreduzierung von etwas weniger als 5000 zu 1, wobei starre Verbindungen anstelle von Schleifen verwendet wurden, um die Hebel zu halten. Die Komponenten waren notwendigerweise leicht und würden eine Nutzlast von bis zu 2 Pfund tolerieren, vielleicht mehr, aber der Hubschrauber war zu diesem Zeitpunkt zu träge. Die Verbindungskomponenten wogen 20 Gramm.
Das Bild oben stammt aus einem Wiki-Eintrag zu Hebeln . Die 3-Ring-Entriegelung ist ein Hebel der Klasse 2, der an einem Ende geschwenkt ist. Unter Bezugnahme auf die Animation im Wiki ist die erste Hebellast der große Ring, an dem der Chutist aufgehängt ist. Es übt eine Kraft auf den zweiten Ring nach oben (relativ zur Animation) des Drehpunkts des zweiten Rings aus.
Der zweite Ring wird vom dritten Ring verriegelt, wobei auf die gleiche Weise eine Kraft auf den dritten Ring ausgeübt wird. Der mechanische Vorteil, aus dem die Mathematik des Hebels ins Spiel kommt, beruht auf dem Abstand des Drehpunkts relativ zur Position des nächsten Rings.
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Vor dem "3-Ring-Zirkus", wie wir Springer es nannten, befanden sich die Capewell-Variationen. Hier einige Bilder: https://www.flickr.com/photos/43867826@N07/sets/72157622676844920/
Die "anderthalb Schüsse" erforderten das Bewegen einer Abdeckung, um auf den Freigabemechanismus zuzugreifen. "One Shots" werden durch einfaches Verschieben des Covers ausgelöst.
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