ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЯВЛЕНИЯ ПОГОДЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОВЕРШЕНИЕ ПРЫЖКА С ПАРАШЮТОМ

Погодой называется физическое состояние атмосферы в данный момент времени и в данном месте, характеризующееся совокупностью метеорологических элементов и атмосферных явлений. Основными метеорологическими элементами являются температура, атмосферное давление, влажность и плотность воздуха, направление и скорость ветра, облачность, осадки и видимость.

Температура воздуха. Температура воздуха является одним из основных метеорологических элементов, определяющих состояние атмосферы. От температуры в основном зависят плотность воздуха, влияющая на скорость снижения парашютиста, и степень насыщенности воздуха влагой, которая обусловливает эксплуатационные ограничения парашютов. Зная температуру воздуха, определяют форму одежды десантникам и возможность выполнения прыжков (так, в зимних условиях прыжки с парашютом разрешаются при температуре не ниже 35⁰ С).

Изменение температуры воздуха происходит через подстилающую поверхность – воду и сушу. Земная поверхность, нагреваясь, днем становится теплее воздуха, и тепло начинает передаваться от почвы воздуху. Воздух, находящийся у земли и соприкасающийся с ней, нагревается и поднимается вверх, расширяется и охлаждается. Одновременно происходит опускание вниз более холодного воздуха, который сжимается и нагревается. Движение воздуха вверх называют восходящими потоками, а движение вниз – нисходящими потоками. Обычно скорость этих потоков невелика и равна 1 – 2 м/с. Наибольшего развития вертикальные потоки достигают в середине дня – около 12 – 15 часов, когда их скорость доходит до 4 м/с. В ночное время почва охлаждается за счет излучения тепла и становится холоднее воздуха, который тоже начинает охлаждаться, отдавая тепло почве и верхним, более холодным, слоям атмосферы.

Атмосферное давление. Величина атмосферного давления и температура определяют значение плотности воздуха, непосредственно влияющей на характер раскрытия парашюта и скорость снижения парашюта.

Атмосферное давление – давление, создаваемое массой воздуха от данного уровня до верхней границы атмосферы и измеряемое в паскалях (Па), миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) и барах (бар). Атмосферное давление изменяется в пространстве и во времени. С высотой давление убывает за счет уменьшения столба вышележащего воздуха. На высоте 5 км оно примерно в два раза меньше, чем на уровне моря.

Плотность воздуха. Плотность воздуха является тем метеорологическим элементом погоды, от которого зависят характер раскрытия парашюта и скорость снижения парашютиста. Она увеличивается с понижением температуры и увеличением давления, и наоборот. Плотность воздуха непосредственно влияет на жизнедеятельность человеческого организма.

Плотность – отношение массы воздуха к объему, который он занимает, выраженное в г/м³, зависящее от его состава и концентрации водяного пара.

Влажность воздуха. Содержание основных газов в воздухе довольно постоянно, по крайней мере до высоты 90 км, содержание же водяного пара изменяется в больших пределах. Влажность воздуха более 80% отрицательно сказывается на прочности ткани парашюта, поэтому учет влажности имеет особое значение при его хранении. Кроме того, при эксплуатации парашюта запрещается производить его укладку на открытой площадке при дожде, снегопаде или на мокром грунте.

Удельная влажность – отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха в том же объеме, выраженное соответственно в граммах на килограмм.

Влияние влажности воздуха непосредственно на скорость снижения парашютиста незначительно и при расчетах обычно не учитывается. Однако водяной пар играет исключительно важную роль в определении метеорологических условий выполнения прыжков.

Ветер представляет собой горизонтальное движение воздуха относи-тельно земной поверхности. Непосредственной причиной возникновения вет-ра является неравномерное распределение давления. При появлении разности атмосферного давления частицы воздуха начинают перемещаться с ускорением из области более высокого в область более низкого давления.

Ветер характеризуется направлением и скоростью. Направление ветра, принятое в метеорологии, определяется точкой горизонта, откуда движется воздух, и выражается в целых градусах окружности, отсчитываемых от севера по ходу часовой стрелки. Скоростью ветра называется путь, пройденный частицами воздуха в единицу времени. По скорости ветер характеризуют следующим образом: до 3 м/с – слабый; 4 – 7 м/с – умеренный; 8 – 14 м/с – сильный; 15 – 19 м/с – очень сильный; 20 – 24 м/с – шторм; 25 – 30 м/с – жестокий шторм; более 30 м/с – ураган. Различают ровный и порывистый ветер, по направлению – постоянный и меняющийся. Ветер считается порывистым, если его скорость в течение 2 мин изменяется на 4 м/с. Когда направление ветра изменяется более чем на один румб (в метеорологии один румб равен 22⁰30^/), его называют меняющимся. Кратковременное резкое усиление ветра до 20 м/с и более со значительным изменением направления называется шквалом.

2.3. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ РАСЧЕТА
ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ВОЗДУХЕ
И ИХ ПРИЗЕМЛЕНИЯ

Критическая скорость падения тела. Известно, что при падении тела в воздушной среде на него действуют сила тяжести, которая во всех случаях направлена вертикально вниз, и сила сопротивления воздуха, которая направлена в каждый момент в сторону, противоположную направлению скорости падения, изменяющуюся в свою очередь как по величине, так и по направлению.

Сопротивление воздуха, действующее в направлении, противоположном движению тела, называется лобовым сопротивлением. Согласно экспериментальным данным сила лобового сопротивления зависит от плотности воздуха, скорости движения тела, его формы и размеров.

Результирующая сила, действующая на тело, сообщает ему ускорение a, рассчитываемое по формуле a = G – Q , (1)

^т

где G – сила тяжести; Q – сила лобового сопротивления воздуха;

m – масса тела.

Из равенства (1) следует, что

если G –Q > 0 ,то ускорение положительно и скорость тела увеличивается;

если G –Q < 0 ,то ускорение отрицательно и скорость тела уменьшается;

если G –Q = 0 ,то ускорение равно нулю и тело падает с постоянной скоростью (рис.2).

У с т а н о в и в ш а я с я с к о р о с т ь п а д е н и я п а р а ш ю т и с т а. Силы, обусловливающие траекторию движения парашютиста, определяются теми же параметрами, что и при падении любого тела в воздухе.

Коэффициенты лобового сопротивления для различных положений те-ла парашютиста при падении относительно набегающего потока воздуха рассчитывают, зная поперечные размеры, плотность воздуха, скорость воздушного потока и измерив величину лобового сопротивления. Для производства расчетов необходима такая величина как м и д е л ь.

Мидель (миделево сечение) – наибольшее по площади поперечное сечение удлиненного тела с плавными криволинейными обводами. Для определения миделя парашютиста необходимо знать его рост и ширину раскинутых рук (или ног). В практике расчетов принимают ширину рук, равную росту, таким образом, мидель парашютиста равняется l². Мидель меняется при изменении положения тела в пространстве. Для удобства расчетов принимают значение миделя величиной постоянной, а его фактическое изменение учитывают соответствующим коэффициентом лобового сопротивления. Коэффициенты лобового сопротивления для различных положений тел относительно набегающего воздушного потока приведены в таблице.

Т а б л и ц а 1