Почему важно понимать физику, когда Вы занимаетесь альпинизмом? Часть1
Все альпинистское снаряжение производится и тестируется согласно жестким стандартам UIAA, CE и т.п., и согласно этим стандартам должно выдерживать огромные нагрузки.
А человек ведь легкий – 60-80, ну 90 кг, так зачем же такая прочность снаряжения? И правда ли, что оно способно выдержать все нагрузки, возникающие в альпинизме?
Оказывается, не совсем. Поэтому, когда вы начинаете заниматься альпинизмом, полезно потратить некоторое время и вспомнить основы механики. Тогда границы допустимого в использовании снаряжения станут не сухими цифрами, которые не имеют к Вам отношения, а понятными и применимыми. В статье я проиллюстрировал нагрузки в страховочной цепи, для нескольких наиболее тяжелых, но вполне реальных ситуациях, при альпинистском восхождении.
Приглашаю к прочтению всех заинтересованных.
Согласно стандартам UIAA, CE, EAC снаряжение должно, как минимум, выдерживать следующие нагрузки:
Карабины:
По длинной оси с закрытой защелкой 20 кН.
По короткой оси 7 кН.
По длинной оси с открытой защелкой 5-6-7 кН в зависимости от типа карабина.
Сшитая петля - 22 кН.
Текстильная часть оттяжки - 22 кН.
Страховочная система - 15 кН.
Статическая веревка – 22 кН.
А вот для динамической веревки разрывная нагрузка в стандарте не указана, правда странно? Указано только максимальное усилие рывка и количество рывков, при котором это усилие не превышает 12 кН.
Итак, попробуем разобраться, откуда берутся эти цифры в стандартах.
Для простоты расчетов будем считать, что 1 кН это сила, с которой воздействует на опору или подвес груз массой 100 кг. На самом деле эта сила чуть меньше, 0.98 кН.
Для примера рассмотрим две опасные ситуации, возможные при восхождении.
Ситуация первая.
Срыв лидера и его падение на большую глубину с фактором рывка 2, вся нагрузка приходится напрямую на страховочную станцию.
Если кто забыл – Фактор рывка это отношение глубины падения к длине веревки, которая получившийся рывок гасит.
Согласно стандартам, UIAA нагрузка на сорвавшегося и соответственно и страховочную станцию не должна превышать 12 кН. Данная величина (12кН) выбрана как результат множества испытания и оценки последствий реальных срывов. Это максимальная нагрузка, которую может выдержать тело человека без серьезных травм. При этом мы не рассматриваем варианты падения на полку или удары при падении о рельеф — речь идет только о травмах, полученных при рывке.
Снижение нагрузки при рывке до этой величины обеспечивается использованием динамической веревки. В этой ситуации нагрузка в любом месте страховочной цепи не превысит 12 кН.
Примечание: Тест UIAA проводится при факторе рывка 1,77, и при факторе рывка 2 сила будет чуть больше, но для понимания логики это не очень важно. Плюс современные веревки при срыве с фактором рывка 1,77 обеспечивают нагрузку не превышающую 8-9 кН.
Ситуация вторая.
Срыв лидера, после организации промежуточной точки, на большую глубину с фактором рывка 1,77.
Эта ситуация соответствует стандартному динамическому тесту для альпинистской динамической веревки.
Груз не изменился, веревка тоже, фактор рывка меньше – значит ситуация менее опасная?
Нагрузка на сорвавшегося также не превысит 12 кН, но на промежуточную точку будет действовать сила примерно равна силе рывка на сорвавшегося умноженной на 1,66.
12 кН*1,66=19.9 кН.
Это происходит из-за того, что на перегибе вокруг карабина промежуточной точки силы складываются.
И если бы не потери на трение верёвки по карабину, а это примерно 33%, то сила была бы в два раза больше, но с учетом силы трения нагрузка больше «всего» в 1,66 раза.
Усилие на промежуточной точке и есть максимально возможная нагрузка в страховочной цепи. И именно с учетом этой нагрузки и коэффициента запаса прочности (1,1-1,5 для разных устройств) созданы стандарты для альпинистского снаряжения: страховочная система 15кН, станционная петля 22кН, карабин 20 кН и т. д.
Во второй части статьи мы поговорим о том, почему нагрузки при проведении спасательных работ существенно отличаются от стандартных нагрузок, и почему для спасработ мы используем отдельные технические приемы и отдельно их изучаем.
В третьей части поговорим о том, какие нагрузки возникают в страховочной цепи и какие дополнительные риски появляются при проведении спасательных работ в группе.
В четвертой части обсудим некоторые специальные технические приемы, узлы, которые пригодятся для решения этой задачи, а в следующем материале посмотрим, как выглядит целиком страховочная система с использованием этих узлов.
upd: И думаю это даже не рекомендации, а просто примеры откуда и как получаются или могут получиться, те или иные цифры нагрузок в страховочной цепи и почему такие стандарты по нагрузкам у снаряжения
Это уж точно...
Первая картинка справа - это не завершение ситуации, а её развитие. В следующее мгновенье страховочное будет смотреть вниз, а сорвавшийся начнёт выбирать всю связочную верёвку "со звуком жареного мяса", потому что шайбы Шихта/стаканы в такой конфигурации не создают трения.
Если бы он к схемке добавил бы еще бегунок, сразу бы возникли другие вопросы и не понятно бы было отличие второй картинки.
По крайней мере один раз наблюдал серьезные ожоги у страхующего, когда несколько метров веревки проскочив через страховочное устройство пожгли ноги и руки. Сам так же с трудом удержал страхуемого на дюльфере через стакан, когда он потерял сознание.
Ну а насчет картинки, или художник не в зуб ногой, или... ;)
Статьи, препендующие на учебные, стоит готовить более внимательно, т.к. ценой ошибки может быть чьё то здоровье, извините за пафос.
ЗЫ: особо если вспомнить, в каких выражениях сам Сергей критиковал архивную книгу П.П.Захарова здесь же
Наверх лезет груз массой 100кг (вес 1кН). Откуда берутся 12кН?
Видимо, законы Ньютона на физике в школе :)
первый применить не получится, потому что на груз уже действует сила тяжести, в результате груз движется равноускоренно.
по второму груз падает вниз с ускорением 9,8 м/с2.
а по третьему если груз не дергает веревку, а висит на ней, то на груз действуют две силы одна вниз, а другая вверх и обе по 1 кН.
если груз падает с высоты 2м, то развивает скорость 6,26м/с
если с 10м, то уже 14м/с
после этого груз останавливается в течение какого-то времени.
согласно тому же второму закону Ньютона: F = mv / t.
вот тут-то и должны получиться 12кН?
но в статье нет ни высоты, с которой груз падает, чтобы посчитать скорость, до которой разгонится груз. ни времени его остановки.
допустим, груз закреплен на динамике и остановится при падении с 2м за 0,2с. Сила получится 3,13кН.
А если с 10м за (0,2с*корень(10м/2м)), то сила будет те же 3,13кН.
Если же веревка будет не динамика, а статика, то сила возрастет обратно пропорционально времени остановки груза. Допустим, в 3 раза. Получится 9,4кН.
А вот если груз будет не один, а со вторым грузом, и в сумме их масса будет 200кг, то на статике сила вырастет в 2 раза до 18,8кН.
У меня остался еще вопрос: причем тут фактор рывка?
откуда автор взял 12кН? написано "Это максимальная нагрузка, которую может выдержать тело человека без серьезных травм". Это я принял.
но зачем автор умножает 12кН на фактор рывка? ведь он же сам пишет, что веревки снижают нагрузку до 8-9кН.
Посмотрите вот это:
https://www.youtube.com/watch?v=e4hOVAbm7z0
в школе что-то было про энергию, инерцию и импульс силы.
12 кН - это предельно допустимое усилие на беседку по стандарту UIAA.
Судя по всему, это число ту приведено для того, чтобы показать, что даже применение UIAA-стандартных веревок может дать превышение нагрузок на промежуточные точки - особенно, если возникает эффект полиспаста.
Однако, точные рассчеты не приводятся, чтобы аудитория не заснула
12кН - это максимальное усилие, которое сможет выдержать человек. Причем довольно спортивного телосложения. То есть если к человеку приложить большее усилие, то с очень большой долей вероятности человек сломается.
Я вот и не понимаю, зачем автор берет эти 12 кН за отправную точку.
12кН приложатся к человеку если он не динамику дернет, а статику. Плюсом он еще и весить должен побольше.
Я так понял, что автор хотел привести примеры, когда все те нагрузки, которые пишут на снаряжении, возникают. Но, как мне кажется, у него не получилось.
Откуда возьмется такая нагрузка? Ну, например, если человек не 80 кг весит, а, допустим, 110. Если он он успел выбрать метр динамики, а его станция включает 0.5м дайнемовой петли, да 20 см карабинов.
В общем, "в условиях современного восхождения зачения синуса могут достигать двух, а то и трех".
Думаю, все же, данные цифры приведены для оценки размеров усилий, которые возможны в страховочной цепи. Но это - мое скромное мнение.
Лучше бы автор статьи ответил на вопросы.
мельтешитесь тут, мельтешитесь