logo
Безопасность спасательных работ

6.3. Силы, возникающие в различных элементах страховочной цепи при срыве ведущего

Верхняя точка.На рисунке 6.7 изображена верхняя точка страховки, на которой произошло задержание сорвавшегося.

Рис. 6.7. Силы, возникающие в верхней точке.

Кинетическая энергия сорвавшегося альпиниста поглощается упругим растяжением веревки. При этом на сорвавшегося действует сила упругости F, эта же сила воздействует на карабин верхней точки страховки в направлении срыва.

В карабине на веревку действует сила трения Fтрен, которая препятствует движению веревки. Сила трения зависит от коэффициента трения и силы давления веревки на карабин. В том же направлении, что и сила трения, действует силаF1, которая удерживает сорвавшегося от дальнейшего падения. Удержание падающего человека возможно лишь при условии, когдаF=F1+Fтрен. При этом веревка может двигаться в карабине с некоторой постоянной скоростью (вариант протравливания), либо останавливаться до момента полной остановки. Когда веревка останавливается, движение ее описывается гармоническими затухающими колебаниями.

Сила трения составляет около 34% от силы рывка F(т.е. это для условий новой веревки, нового карабина и при отсутствии грязи, воды и прочих факторов, увеличивающих силу трения). При этом силаF1составляет 66% от силы F. Тогда на карабин будет воздействовать силаN=F1+F=1.66F. При наличии грязи, влаги, дефектов веревки или карабина сила трения может увеличиться, так что, реальная нагрузка на карабин (а поэтому и на точку страховки) составляет:F < N <1.66F.

При срыве действуют следующие силы:

  1. F – сила, действующая на сорвавшегося. Не более 1200 кг для динамической веревки.

  2. N=F1+F – сила, действующая на точку страховки. Веревка проходит через карабин, поворачиваясь в противоположном направлении. F < N < 1.66F. Величина силы N – до 1800 кг.

  3. F1 – сила, воздействующая на всю последующую страховочную цепь. При этом часть ее – это сила трения в остальных карабинах, трение веревки о выступы, скалы и т. п., трение в тормозном устройстве, через которое осуществляется страховка, трение о руки страхующего. Остальная часть силы F1, это сила упругости в веревке. Она равна и противоположна силе, с которой веревка зажата и удерживается на страховочной станции – Fстан. 0 < F1 < 0.66F. Величина силы F1 – до 600 кг.

  4. Fстан. – рывок на страховочной станции. Воспринимается или непосредственно страхующим или самой станцией. 0 < Fстан < F1. Величина силы Fстан. от 0 до 600 кг. При зависании на базе без промежуточных точек рывок на базу будет в пределах 1200 –1800 кг в зависимости от способа страховки.

Нагрузки в веревке.На веревку может воздействовать статическое или динамическое воздействие.

Статическое воздействие – воздействие постоянной силы (например – груз, подвешенный за веревку). При этом веревка растягивается и в ней возникает сила упругости, равная и направленная противоположно приложенной силе. При слабых воздействиях выполняется закон Гука – при этом сила упругости пропорциональна величине деформации веревки (область 1 на рис.6.8).

Рис. 6.8. Зависимость растяжения веревки от приложенной силы

При некоторых усилиях зависимость силы от деформации становится нелинейной (область 2, рис.6.8). Наконец при увеличении силы наступает такое значение Fmax(которому соответствуетLmax,), когда наступает разрыв веревки.

Область пропорциональной зависимости силы от деформации характерна тем, что при снятии внешней нагрузки веревка возвращается в точно такое же состояние, в котором она находилась до нагрузки и ее свойства не меняются (т.е. не меняется ее прочность, эластичные свойства и прочее). Веревка может многократно использоваться в таком режиме.

Нагрузки, при которых зависимость силы от удлинения становятся нелинейными, деформируют веревку таким образом, что при их снятии она не возвращается в исходное состояние, при этом в ней возникают необратимые изменения и ее свойства меняются (всегда в худшую сторону). Ее жесткость при этом увеличивается, ухудшаются эластичные свойства. Эксплуатация веревки при таких условиях приводят к преждевременному износу.

Критерием качества динамической веревки является тест UIAA, когда веревка подвергается испытаниям по стандарту EN 892.

При срыве веревки нагружаются динамически, поэтому их испытывают сбрасыванием груза, примерно соответствующего размерам человеческого тела. Как показывает практика условия при которых происходит срыв всегда различны, критическими срывами могут быть те, при которые имеют большой фактор рывка. Поэтому при испытании веревок на рывок моделируется ситуация с высоким фактором рывка – около 2. На испытательном стенде осуществляется статическая страховка сбрасываемого груза, то есть исключается возможность протравливания веревки в страховочной цепи и гашения энергии падения за счет сил трения, при этом моделируется ситуация жесткого рывка, который не ожидается в практике (рис. 6.9). Таким образом, стандартное испытание удовлетворяет более строгим требованиям безопасности.

Рис. 6.9. Стандартные испытания динамических веревок по стандарту EN 892

Прочность на разрыв.Измеряется с применением стандартного испытания на рывок. При этом усилие рывка не должно превысить значения, приведенные в таблице. Число срывов до разрушения веревки не должно быть ниже значений приведенных в таблице 6.3.

Т а б л и ц а. 6.3.