Parachute

Leonardo Da Vinci heeft reeds in 1483 een ontwerp gemaakt in de vorm van een piramide die open was aan de onderzijde. Op 22 oktober 1797 deed de Fransman André-Jacques Garnerin de eerste parachutesprong vanuit een luchtballon. De open parachute bestond uit een mand onder een doek van zijde, versterkt met palen om hem open te houden. Een ballon bracht hem tot een hoogte van vele honderden meters waarna Garnerin de touwen doorsneed waarmee hij onder aan de ballon bevestigd was. De Fransman landde veilig op de grond waar een grote menigte hem een ovatie gaf.

Enkele jaren later werd een parachute ontwikkeld zonder verstijvingen om hem open te houden. De eerste sprong werd hiermee gemaakt in 1897 door de Amerikaan Tom Baldwin.

Bestuurbare traditionele ronde vorm van Nederlandse origine

De oorsprong van de moderne parachute ligt in de periode voor en tijdens de Eerste Wereldoorlog. Het was het eerste reddingsmiddel voor piloten van vliegtuigen die onklaar waren geraakt. Nadat de piloot het vliegtuig verlaten had remde de parachute de val voldoende af door middel van de luchtweerstand. Hierdoor kon de piloot relatief veilig neerkomen. Vaak ging dit toch nog met kwetsuren gepaard maar als alles goed ging waren deze niet levensbedreigend.

Kort daarna begon men valschermspringen ook als hobby, voor de sport, te beoefenen. De Amerikaan Leslie Irvin maakte in 1919 als eerste een vrije val met aansluitende parachutesprong. Dit was het eigenlijke begin van parachutespringen als sport, hoewel het pas na de Tweede Wereldoorlog echt doorbrak als buitensport voor het grote publiek.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog kwam een nieuwe toepassing van het valscherm tot ontwikkeling. Het werd aangewend voor het droppen van soldaten, voorraden en uitrustingsstukken achter het front. Deze toepassing kan de vorm aannemen van zowel kleinschalige commandoacties als van de inzet van parachutisten in het kader van grootschalige luchtlandingsoperaties.

Sinds de jaren 60 en 70, het tijdperk van ruimtereizen, tot op heden, is de parachute veelvuldig gebruikt om ruimtecapsules bij het neerkomen op Aarde en andere hemellichamen met een atmosfeer (extra) af te remmen.

Tijdens de Vietnamoorlog ontwikkelden de Amerikanen een speciale rechthoekige vorm, waardoor men tijdens het neerkomen grote horizontale afstanden kon afleggen. Neergeschoten piloten konden zich zo meestal redden door van het land weg te glijden en in de buurt van Amerikaanse oorlogsschepen neer te komen. Deze "vliegende matras", werd de voorloper van de latere square parachutes en de parapente.

Op dit ogenblik wordt de ronde parachute op individueel vlak enkel nog gebruikt als noodvalscherm en ook hiervoor is het einde in zicht. Soms is het valscherm nog in gebruik bij parasailing.

Bij een ronde parachute kun je niet spreken van vliegen. De definitie van vliegen is: zich op vleugels in de lucht bewegen.

Het gebruik van de ronde parachute als middel voor de buitensport parachutespringen is verdrongen door de vierkante parachute, omdat deze wel bestuurbaar is. Men kan hiermee zweven en landen op het doel dat binnen het bereik van de parachute ligt.

Het gebruik van de parapente als individueel middel voor buitensport wordt sterk aangevuld maar niet volledig verdrongen door de paramotor of gemotoriseerd glijschermvliegen omdat er naast de bestuurbaarheid ook de mogelijkheid van stijgen en dalen is. Men kan dus van reëel vliegen spreken.

Een parachute bestaat uit een doek en hanglijnen. Bij gebruik voor personen zijn er de hangriemen en het harnas. Het harnas is het draagstel voor de persoon en heeft een zak (pack) waarin de gevouwen parachute opgeborgen wordt. Het scherm is in verticale richting verdeeld in stroken en horizontale in panelen. Aan de top is een opening die trilling tegengaat.

De normale, automatische opening voor dropping van militairen, hobbyspringers en materiaal gebeurt door een static line, een koord dat de sluiting van de zak met het vliegtuig verbindt. Deze Static Line opent het pack waarna door de valsnelheid een speciaal aangebracht breekkoordje breekt en de verbinding tussen de parachute en het vliegtuig verbroken wordt. Bij het openen van het pack ontsnapt een "pilot chute", die als luchtanker fungeert. De parachute wordt door dat luchtanker en de valbeweging van de parachutist gecontroleerd uit het pack getrokken en de parachute opent zich boven de springer. De pilot chute zal daarna werkloos op de parachute neerdalen.

De opening van het scherm bij het sportparachutespringen in vrije val gebeurt door aan een handgreep te trekken.

Een ronde parachute vertraagt de snelheid van de parachutespringer doordat de luchtweerstand als de parachute opengaat veel groter wordt. Een variant van de koepelparachute was de "Dubbel-L"-parachute Dit valscherm had twee L-vormige openingen aan de linker- en rechterachterzijde. Deze openingen veroorzaakten een beperkte mate van voortstuwing. De voorwaartse snelheid zorgde ervoor dat door de bolvorm van de chute er enigszins lift ontstond (vliegtuigvleugel-principe), zodat de valsnelheid afnam. Door één van deze gaten door middel van stuurlijnen dicht te trekken nam aan die kant de voortstuwing af, terwijl aan de andere kant de voortstuwing in takt bleef. Hierdoor was de "dubbel-L"-parachute bestuurbaar. Moderne "square" parachutes werken volgens het principe van de vliegtuigvleugel. De voorwaartse snelheid buigt de lucht naar beneden af en creëert zo een opwaartse kracht. Deze moderne parachutes zijn veel kleiner en vliegen sneller en verder en landen zachter dan hun ronde voorgangers. Ook hier wordt begonnen door een klein parachuutje uit te werpen, de "pilot chute". Aan de pilot chute zit een lijn (een bridle) die de "bag" met daarin de hoofdparachute uit het "rig" (de rugzak) trekt. De hoofdparachute wordt uit de bag getrokken.

Als de parachute opengaat, oefenen de lijnen van de parachute gedurende korte tijd een grote opwaartse kracht uit op de vallende parachutespringer, waardoor de snelheid sterk afneemt. Deze kracht is meerdere malen de sterkte van de zwaartekracht. Dit wordt de openingsschok genoemd. De lijnen moeten daarom zeer sterk zijn. Voor de springer is het voelen van de openingsschok een bevestiging dat de parachute open is gegaan.

Het voordeel van de parachutes is dat er nagenoeg geen storingen optreden.

Een beginner in de sport wordt geleerd een para-landing fall te maken om geen breuken op te lopen. Een ervaren parachutist lukt het om de parachute zo af te remmen (flaren genoemd) dat hij gewoon af kan stappen, of slechts een paar passen hoeft te lopen.

Een van de mogelijke storingen is dat bij het openen van de parachute er een lijn over de bovenkant van de parachute loopt, "line over" genoemd, waardoor de parachute niet volledig opent. Soms komt de parachute helemaal niet tevoorschijn.

Voor de meeste storingen geldt dat de hoofdparachute moet worden afgeworpen en geland moet worden met de reserveparachute. De kans dat de reserveparachute ook niet opengaat is zo goed als nihil. Dit komt doordat de "bag" helemaal wordt afgeworpen (dit wordt "freebag" genoemd) en de reserve geplooid wordt door een specialist, de "rigger". De hoofdparachute wordt meestal gevouwen door de parachutist zelf.

Toch gebeuren er bij de parachutesport ongelukken. In Nederland was er in 2004 gemiddeld 1 blessure op op elke 1448 sprongen. In 1995 bedroeg dat 1 blessure op de 991 sprongen. Verder valt er in Nederland gemiddeld jaarlijks één dode. De ernstigste en dodelijke ongevallen gebeuren meestal doordat de parachutist verkeerd vliegt met een goed geopende parachute, waarbij hij bijvoorbeeld botst met een andere parachutist.

Wellicht de grootste parachute ter wereld werd door het Russische bedrijf Parachutostroenja gemaakt voor het gecontroleerd laten neerdalen van de opstuwraketten van de Russische spaceshuttle Boeran. De Boeran is echter het ontwikkelingsstadium nooit voorbijgekomen, waarna een nieuwe toepassing werd gevonden voor de stuwraketten van de Europese Ariane V raket. De parachute heeft een diameter van 48 meter (groter dan een flinke circustent!) en zorgt ervoor dat de uitgebrande opstuwraket, die dan nog altijd een gewicht heeft van ongeveer 40 ton, met een snelheid van niet meer dan 25 m/s in de oceaan plonst. Zonder parachute zou dit 200 tot 350 m/s zijn. Voordat de parachute geopend wordt, zorgt een cluster van 3 kleinere parachutes ervoor dat de valsnelheid van de stuwraket zover wordt verlaagd, dat de bovengenoemde hoofdparachute geopend kan worden zonder dat de krachten te groot worden.

Een F-4 Phantom II wordt na de landing afgeremd door middel van een remparachute

De remparachute wordt gebruikt in militaire straaljagers en in het verleden bij de space shuttle. Ze worden in de staart van het vliegtuig aangebracht en geopend net na de landing om de uitrolafstand in te korten. De remparachute wordt ook toegepast bij "dragrace auto's". Vanuit de cabine kan er een pen losgetrokken zodat de strak ingevouwen parachute vrijkomt.

Een parachute krijgt de grootste belasting te verwerken gedurende de opening. In het algemeen wordt ernaar gestreefd om de openingsschok te beperken tot drie maal het gewicht van de lading. Als de snelheid vóór de opening te groot is wordt er gebruikgemaakt van een reeflijn. Deze wordt door de buitenrand van de parachute geregen en is zo kort dat de parachute niet tot zijn maximale diameter kan openen. Na enkele seconden, als de snelheid voldoende is afgenomen wordt deze reeflijn met een tijdmechanisme doorgeknipt waarna de parachute zich alsnog tot zijn maximale diameter kan openen. Indien nodig kan dit proces zelfs in meer stappen plaatsvinden.

Als de daalsnelheid constant geworden is geldt: ${\displaystyle F_{z}=F_{w}}$ Voor de luchtwrijving geldt ${\displaystyle F_{w}=1/2*C_{w}*\rho *A*v^{2}}$ Het is mogelijk om door middel van een formule uit te rekenen wat de daalsnelheid ongeveer is van een parachute. Hieronder staat de formule die je uit de bovenstaande kunt afleiden voor een halvebol-vormige parachute. De daalsnelheid van de klassiek militaire koepelvormige parachutes ligt om en bij de 5 m/s of 18km/u. Dit komt overeen met een sprong van een muur van ongeveer 1,3 meter hoog.

${\displaystyle v={\sqrt {\frac {2F_{z}}{\rho .C_{w}.A}}}}$

hierbij geldt:

v = snelheid in meter per seconde (m/s)

${\displaystyle F_{z}}$ = het totale gewicht van parachute met alles wat eronder hangt in Newton (N)

ρ = dichtheid van de lucht op de hoogte waar de parachute zich op dat moment bevindt (op zeeniveau ongeveer 1,225 kg/${\displaystyle m^{3}}$)

${\displaystyle C_{w}}$ = parachute weerstandscoëfficiënt (ca 0,8 bij parachute zonder luchtgaten en/of sleuven erin)

A = totale oppervlakte van het parachutedoek (in ${\displaystyle m^{2}}$). Dit is iets anders, en altijd groter, dan het frontale oppervlak tijdens de vlucht. Het doekoppervlak wordt als norm gebruikt voor de ${\displaystyle C_{w}}$ waarde o.a. omdat daardoor beter de efficiëntie van verschillende soorten parachutes vergeleken kunnen worden.

Deze formule laat zien dat de weerstand van een parachute tijdens de constante daalsnelheid gelijk is aan de aantrekkingskracht van de aarde op de combinatie van de parachute samen met het voorwerp wat er onder hangt.

Op basis van bovenstaande en enkele meteorologische gegevens is het mogelijk om diverse geautomatiseerde berekeningen uit te voeren voor de parachutisten en voor de piloten van het vliegtuig.

Enkele voorbeelden hiervan zijn:

• Het berekenen van het exit punt
• Het berekenen van de lengte en positie van de jumprun
• Het berekenen of er met de huidige weersomstandigheden wel of niet gesprongen kan worden

De gegevens die hiervoor worden gebruikt zijn de METAR, de TAF en het Weerbulletin Kleine luchtvaart.

Er is tot heden geen enkele gerandomiseerde studie gebeurd naar de efficiëntie van parachutegebruik om ernstige letsels te voorkomen bij een val van hoger dan 100 meter.[5]

Zie de categorie Parachutes van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.