Тема: - Dyneema. Так ли страшен черт, как его малюют?

Снова и снова на альпинистских курсах задаются одни и те же вопросы: «а можно ли завязывать узлы на петлях из дайнемы?». «Какой узел лучше на них применять?». «Порвется ли петля из дайнемы, если использовать ее для самостраховки и сорваться на нее?». «Будет ли работать схватывающий узел из дайнемовой петли и не расплавится ли он?»…… Итак, - по порядку:

Нейлон, дайнема, кевлар.

Все эти названия – ставшие нарицательными торговые марки разных полимерных волокон имеющие отличающиеся друг от друга свойства.
Нейлон (и его ближайшие родственники: капрон, перлон) – полиамидное волокно (PA), давно применяемое при изготовлении веревок и строп. В представлении не нуждается.
«Дайнема» (Dyneema®) – торговый знак фирмы DSM – волокно из высокомолекулярного полиэтилена (HPPE). Аналог из того же материала с другим названием – «Спектра» (Spectra®). Волокна очень скользкие, намного прочнее нейлона, но менее упругие, более легкоплавкие. Дайнема белого цвета и практически не может окрашиваться.
Кевлар и его многочисленные аналоги – технора (Technora ®), номекс (Nomex ®), тварон (Twaron ®), СВМ, Армос, Русар – арамидные волокна (Aramid). Также много прочнее нейлона. Главная особенность этих волокон – высокая температура плавления. Тоже очень плохо окрашивается, типичный цвет волокон - светло-бежевый.

(Для полноты картины, можно упомянуть еще два вида волокон:
полипропилен (РР). Веревки из этого волокна довольно распространены в водных видах спорта, но в горах их использование не рекомендуется из-за низкой устойчивости к ультрафиолету, сравнительно малой прочности и легкости перерезания острыми кромками скал.
Полиэстер (PET) – полиэфирное волокно. Торговые марки – лавсан, дакрон, терилен, тезил, тергаль… По сравнению с нейлоном, более стоек к УФ излучению и износу. Прочность и температура плавления примерно такая же, как у нейлона, эластичность – намного меньше. В альпинистских веревках и шнурах некоторых фирм применяется для изготовления оплетки – прим. переводчика).

Применение дайнемы и кевлара в альпинистском снаряжении.

Дайнема широко применяется при изготовлении строп, оттяжек и петель. В розницу на метры не продается, так сказать «во избежание…» - материал очень скользкий и не должен связываться узлом в петлю, а может только сшиваться. Более широко распространен так называемый «меланжевый» материал - из смеси дайнемы с нейлоном.
(нейлоновые нити, как правило, окрашены в яркие цвета) – Рис 1

Рис 1. Внешний вид петель: из дайнемы (слева), меланжевой ткани (дайнема+нейлон) (в центре) и чистого нейлона (справа).

Кроме строп, дайнема и кевлар используется и в репшнурах. В альпинистских шнурах оплетка, тем не менее, делается из обычного нейлона - для некоторой защиты от ультрафиолета, увеличения надежности завязанных узлов и исключения расплавленияя (для репшнуров с сердцевиной из дайнемы). – Рис. 2.

Рис. 2. Репшнуры с сердцевиной из кевлара (слева) и дайнемы (справа). Оплетка обоих шнуров – из нейлона.

Возвращаясь к практике, отвечаем на частые вопросы:

1. Если использовать для самостраховки на станции петлю из дайнемы не порвется ли она при падении на нее?
- На испытаниях падающей стальной 80-кг болванкой, при достаточной высоте падения – ДА, порвется! Причем, при таких условиях порваться может и нейлоновая стропа – см. известную информацию от фирмы DMM. На практических испытаниях учебной группы DAV и курсов гидов VdBS, при использовании падающего груза в виде наполненной песком автопокрышки (более точно имитирующей человеческое тело), при падении с фактором 2(!) 120-см петли с тремя узлами (стремя в карабине, «удавка» на грузе и «дубовый» узел для укорочения петли) не рвались. Ни нейлоновые, ни смешанные (РА/РЕ), ни дайнемовые! Полная глубина падения при этом составляла 2,1 м. При увеличении глубины падения до 4м, рвались петли из всех материалов.
Вывод: в любом случае, падение на самостраховку из стропы или репшнура опасно. Даже если самостраховка выдержит, благодаря упругости человеческого тела, возникающие при этом перегрузка близка к предельно допустимой для организма. Считать, что лучше не использовать самостраховку вообще, чем использовать для этого петли из дайнемы тоже неправильно. Лучше сформулировать так: ни в коем случае нельзя срываться на дайнемовые или нейлоновые петли самостраховки с большой высоты.

2. Можно ли завязывать узлы на петлях из дайнемы?
- Да, вполне можно. Поскольку этот скользкий материал продается в виде сшитых петель, применя для связывания концов узлы, проскальзывающие при малой нагрузке, нет необходимости. Статическая прочность дайнемовой петли с узлом проводника – 11кН, с восьмеркой – 17 кН, с двойным булинем – 24 кН. Можете завязывать проводник на сшитой петле. Для большей надежности выбирайте двойной булинь. Его легче развязать при необходимости. Кстати, из-за старения или динамичного нагружения, действительная прочность может оказаться на 30-50% ниже измеренной при статической нагрузке, так что в центральном пункте станции лучше использовать именно двойной булинь, завязав его на станционной петле раз и навсегда.

Способ завязывания двойного булиня для для этого описан здесь.

Рис. 3. Последовательность завязывания петли двойным булинем.

3. Если все же произошло падение на станцию, узел в центральном пункте сильно затягивается. Не возможно ли при этом расплавления дайнемы в узле?
- Поверхностное оплавления при этом образуются, подобно тем, что можно видеть на оплетке обычной веревки при слишком быстром спуске партнера на скалодроме. Но такое же легкое оплавление появится и на нейлоновой стропе. Полное переплавление петель в этой ситуации невозможно, поскольку, как и при работе узла УИАА, трение происходит не в единственном локальном месте.

Конечно, пропускать связочную веревку в петлю и спускать через нее партнера (будущего «бывшего» партнера :-)) – катастрофическая ошибка. Поведение в этой ситуации нейлона и дайнемы, испытывалось на курсах швейцарских горных гидов. Мы рассуждали так: Петли из дайнемы имеют меньшее поперечное сечение, а их температура плавления ниже, чем у нейлона. С другой стороны, дайнема более скользкая, трение меньше, поэтому ее поверхность меньше нагревается. Не компенсируют ли эти факторы друг друга? Так оно и оказалось на практике. При спуске добровольца через петлю (при одинаковой скорости), 16мм нейлоновая петля пережигалась веревкой через 4,8 м спуска, а 8мм дайнемовая – через 4,2 метра. Точнее, петли не расплавлялись в буквальном смысле, а перетирались из-за комбинированного действия повышенной температуры и механического «перепиливания» сравнительно грубой оплеткой веревки. Опасение, что дайнема опасна для блокировочных петель станции из-за ее низкой температуры плавления не подтвердились. Кстати, петли из кевларового репшнура на этих испытаниях перетереть вообще не удалось.

4. Можно ли использовать схватывающие узлы из дайнемовых репшнуров или петель? Держат ли они вообще? Не перегорит ли прусик при спуске? Можно ли использовать дубовый узел в петле для прусика, или петлю надо связывать пакетным узлом или грейпвайном?
- Сначала – о репшнурах с сердечником из дайнемы и оплеткой из нейлона. Тут ответ однозначен – ДА! Такой репшнур толщиной 5,5мм пригоден для всего – для прусиков, блокировок станций, даже для удлинительных петель на промежуточных точках страховки. Об узлах так же можно не беспокоиться. Поскольку при срывах пиковая нагрузка длится короткое время (0,2…0,5 секунд), даже дубовый узел (предварительно затянутый и с достаточно длинными, не менее 5 см, свободными концами) просто не успеет развязаться или проскользнуть на репшнурах из дайнемы с нейлоновой оплеткой. То же относится и к репшнурам с кевларовой сердцевиной. Конечно чем больше изгибов веревки в узле, тем больше трение и тем больше нагрузка при которой этот узел начнет развязываться или проскальзывать. Если вы хотите максимальной надежности – используйте для связывания репшнура в петлю простой или усиленный грейпвайн или, как компромисс – пакетный узел – рис. 4.


Рис. 4. связывание концов репшнура пакетным узлом.


Рис. 5. Схема связывания концов шнура усиленным грейпвайном.

Что касается использования коротких сшитых петель из дайнемы для прусиков, пережигание петель при самостраховке на спуске не представляет большой опасности. Как было описано выше, из-за меньшего трения меньше и нагрев материала петли. Но из-за меньшего трения меньше и сила схватывания прусика, что является важным при подъемах из трещин или использовании в полиспастах. Так что, в этом случае приходится делать в схватывающих узлах побольше витков – в прусиках – не менее 3-х, в автоблоке или клемхейсте – не менее 4-х.

5. Не безумие ли – нагружать тонкие петли из дайнемы через острые скальные ребра?
- опасность нагрузки на острой кромке лучше рассматривать как сопротивление материала разрезанию. Конечно, при маятниковом движении, любая петля может быть перерезана острой скальной кромкой. Но дипломные работы Петера Риша и Михаэля Бюкерса из Мюнхенского технического университета наглядно показали преимущества в этом отношении дайнемы над нейлоном. При поперечном разрезе дайнема в 6…7 раз устойчивее нейлона. Так что можно быть спокойным! 5,5 мм репшнур из дайнемы с нейлоновой оплеткой перерезать не легче, чем обычную нейлоновую веревку диаметром 9,2 мм. Устойчивость кевлара к разрезу при таких условиях меньше, но все же вдвое превосходит нейлон. Так что можно с чистой совестью накидывать дайнемовые и кевларовые петли и шнуры на острые скальные блоки, продевать через «песочные часы» и использовать репшнуры из этих материалов для верхней страховки.

6. Не слишком ли чувствительны петли из дайнемы и кевлара к УФ излучению? Боится ли кевлар нагрузки на изгиб? Намного ли меньше срок службы этих материалов по сравнению с нейлоном?
- Устойчивость к УФ лучам постоянно обсуждается на интернет-форумах и на альпинистских курсах. Потеря прочности при действии солнечных лучей важна тогда, когда материал постоянно находится под открытым небом. Это актуально для «общественных» спусковых петель или стационарных оттяжек на скалах. «Личные» петли и шнуры страдают лишь из-за легко распознаваемого механического износа.

Устойчивость материалов к УФ лучам исследовал Стефан Дюррбек в центре полимеров г. Вюрцбурга. Оказалось, что материалы с одной стороны, имеют разную степень потери прочности из-за УФ излучения, но с другой – УФ лучи проникают в разных материалах на разную глубину – рис. 6.


Рис. 6. Действие УФ излучения на материалы – глубина проникновения лучей и степень потери прочности. Желтый цвет обозначает незначительную потерю прочности, зеленый - более сильную.

Таким образом, можно сделать выводы:
- Глубина проникновения УФ лучей в нейлон и арамид незначительна. Все материалы с нейлоновой оплеткой стареют только снаружи, Сердцевина, несущая основную нагрузку оказывается надежно защищенной от излучения оплеткой.
- Глубина проникновения УФ лучей в полиэтиленовые волокна очень велика. Хотя относительная потеря прочности дайнемы при этом меньше, чем у нейлона, общий ущерб прочности оказывается сильнее. Дайнема, не защищенная нейлоновой оплеткой существенно теряет прочность под действием солнечного излучения.
- В арамидное волокно УФ лучи проникают неглубоко, а относительная потеря прочности под действием излучения меньше, чем у нейлона.

К старым спусковым петлям из дайнемы надо относиться гораздо осторожнее. Но кто же оставляет такие петли на спуске? В основном, старые спусковые петли из строп без оплетки опаснее, чем сделанные из репшнура. Для личных петель, при обычном использовании, старение на солнце не представляет большой угрозы. Списывать в утиль такие материалы надо при отчетливых следах механического износа или после официально допускаемых 10 лет эксплуатации. Даже и после этого срока петли и шнуры, скорее всего, сохранят достаточную прочность, но гарантия производителя уже потеряет юридическую силу.

Наконец, о чувствительности кевлара к изгибающим нагрузкам. Эта опасность актуальна при нескольких десятках тысяч циклов изгиба в локальном месте и не представляет на практике большой угрозы.

Резюме.

И у меня первоначально были сомнения. Висение над пропастью на тонкой ниточке сильно давит на психику. Но этот страх нерационален. Если вы привыкнете к тонким дайнемовым петлям, вы уже не захотите отказаться от них. Кроме малого веса и толщины, такие петли обладают следующими преимуществами:

· Компактно размещаются в рюкзаке или на беседке.
· Удобны для продевания в «песочные часы» или в накидывания на крючья с помощью удавки.
· Благодаря низкому трению и малой растяжимости, очень удобны для полиспастов,
· В крайнем случае, могут использоваться для схватывающих узлов – можно не носить специально для этой цели нейлоновые петли.

Шнуры из дайнемы с нейлоновой оплеткой имеют следующие достоинства:
· Благодаря большей прочности по сравнению с чисто нейлоновыми (того же диаметра), они более универсальны – подходят для организации станций, в качестве удлинителей и т.д.)
· Идеальны при использования в схватывающих узлах. При использовании репшнура вместо сшитой петли, можно сэкономить карабин.
· По сравнению с петлей, переносимой через плечо, репшнур можно в любой момент снять (не снимая рюкзака) и использовать на полную длину.

По сути, петли из дайнемы длиной 240 см – это убирающееся в кулаке универсальное оружие, подходящее для накидывания на большие блоки, блокировки точек на станциях и для спасательных работ.