Да се запомни:
— стареенето е процес, които но записи от това, дали въжето се употребява или все сщс сте и иеразиечатаио в магазин или на склад;
— ако са изминали пет години от датата на производството на дадено въже, макар н ново, изобщо но бива да се използува за проникване о пропасти;
-
екипирането на отвесите трябва да се извършва така, че въжето да не се трие в скалите. Това е алфата и омегата на техниката на единичното въже;
— всички видове рогатки без изключение са съвършено непригодни съоръжения за техниката на единичното въже;
— след четиригодишна употреба всяко въже трябва да се бракува независимо че външно може да изглежда добре запазено
2.1.6. ПРАКТИЧЕСКА ЯКОСТ НА ОПЪН
От изложеното дотук е видно, че якостта на опън, на която реално може да се разчита при работа в пропастите, значително се отличава от якостта, обявена от производителя. Това налага да въведем определението практическа якост на опън, което ще използуваме и по-нататък и което означава: обявената якост минус сумата от отрицателното въздействие на непредотвратимите фактори, които намаляват здравината на всяко въже.
Въз основа на редица лабораторни опити н практически изследвания много автори са проучвали конкретното влияние на всеки от най-важните фактори, които са причина за несъответствието между обявената и действителната якост. За целта са използувани както нови, така и употребявани с различен срок въжета. Въпреки някои различия между отделните резултати, дължащи се на различия в методиките, преобладаващо е становището, че оценката за практическата якост на опън на вече влязло в употреба въже рядко превишава една четвърт от обявената.
Ако искаме конкретно да се определи състоянието на едно въже на даден етап от неговата експлоатация, образец от въжето трябва да се изпита на стенд. По понятни причи-ни такова изпитание не е възможно да се осъществи в нито един пещерен клуб. Затова в непосредствената работа, за да имаме реална представа за практическата якост, на която действително ще може да се разчита до края на четириго-дишния период на използуване на дадено въже при усло-вията на работа в пропастите, трябва да умножим стойност-та на обявената якост но 0,27 [5]. Например внесените у нас прсез 1981 и 1982 г. спелеовъжета «Еделрид-Суперстатик» имат якост на опън 2500 кгс, обявена от производителя. Оценката за тяхната практическа якост към края на срока им на годност ще бъде 675 кгс. Много ли е това или малко? Не е много, но е достатъчно за условията, при които въже-тата се използуват в техниката на единичното въже. При нормално придвижване на спелеолога в процеса на спус-кане и изкачване натоварванията, които възникват от тегло-то и действията му, са сравнително ограничени. Затова както теорията, така и практиката, свързани с техниката на единичното въже, са единодушни, че независимо от значително, по-ниската стойност на практическата якост в сравнение с обявената въжето е в състояние със сигурност да ги понесе.
При инцидент, ако спелеологът и отвесите са правилно екипирани, възникващите динамични натоварвания също не достигат много високи стойности. Въжето и останалите елементи на осигурителната верига са в състояние да ги понесат, но при условие, че до момента въжето е било съвестно съхранявано и разумно използувано, и че спелео-логът винаги се съобразява с границата на неговата сигурност.
2.2. СИГУРНОСТ
2.2.1. ДИНАМИЧНИ НАТОВАРВАНИЯ*
Въпреки мерките, които се вземат, никога не е изключена вероятността от инцидент, като:
— моментно загубване на контрола над десандьора и повторното му възстановяване;
— преплъзване и на двата самохвата по време на изкачване и повторното им зацепване;
— случайно закачване на въжето на някаква издатина при изкачването на някой от спелеолозите и внезапното му откачане по време на излизането на следващия;
— неудачен старт за спускане в началото на отвес при основното закрепване или неумело излизане оттам с дру-сане върху въжето;
— разрушаване опората на основно или междинно закрепване и пр.
Последствията от подобни инциденти са не само частичното пропадане или падане на спелеолога, които трябва да бъдат задържани от въжето, но и възникване на динамични натоварвания, които са значително по-големи от тези при нормални условия на спускане или изкачване.
Искаме да напомним, че в пропаст въжето никога не се използува отделно и независимо от останалите съоръжения, с които са екипирани отвесите и самият спелеолог, а като съставна част с т. нар. осигурителна верига, Тя е сборът от всички елементи и съоръжения, които в даден момент са свързани посредством въжето: скала — клин «спит»*, болт, планка или примка, клема и пр. — карабинер — въже — десандьор или самохват, осигурителен ремък — карабинер—седалка—тяло на спе-
леолога. Както при спускане или изкачване, така и при падането предава силите на възникналите съответно статични или динамични натоварвания към всяко едно oт звената, включени в дадения момент във веригата.
Да се запомни:
— всяка верига като цяло е толкоиа здрава, колкото е издръжливостта на най-слабото й звено. Осигурителната верига не прави изключение от това правило;
— от всички елементи на осигурителната верига най-променяща се характеристика и специфично поведение при динамично натоварване имат въжетата;
— въжето се подлага на най-голями натоварвания при разрушаване на опората или на някой от елементите на междинно закрепване и в случаите, когато още при екипирането на даден отвес е направена груба грешка, която създава предпоставки при евентуално падане факторът му да бъде с по-висока стойност от допустимата за конкретните условия
* Динамични са тези натоварвания, които много бързо изменят големината и посоката си по отношение на времето. При проникване в пропастите посоката на надлъжното натоварване на въжетата не се променя, тъй като се съпротивляват само на опън. За сведение трябва да се има пред вид, че това не е така за клиновете.
* Самопробиващи ролплъгови клинове, конструирани от фирмата Société Prospcction ct d’ Inventions Techniques — SPIT.
2.2.2 ЕНЕРГИЯ НА ПАДАНЕ
Ако закачим някакво тяло с определено тегло на края на въже, последното ще бъде подложено едновременно по цялата си дължина, включително и в точката, в която е фиксирано, на действието па сила, чиято големина ще бъде равна на теглото на закаченото тяло. Ако обаче повдигнем тялото на известна височина и го пуснем, силата, която ще упражни върху въжето, след като го изпъне, ще е значител-но по-голяма.
Под действието на гравитацията всяко падащо тяло се ускорява. Това означава, че скоростта му нараства с увеличаване на височината, от която пада. В зависимост от масата и скоростта във всеки момент от полета си то притежава определена енергия, която се означава като енергия на падането (Е). Тази енергия е толкова по-голяма, колкото по-голяма е масата н скоростта на падащото тяло. Следователно енергията на падането зависи от теглото (G) на тялото и от височината (Н), от която пада, или E=G.H (табл. 5). При задържане иа едно падане от въжето скорост-та на тялото се свежда до нула. При това енергията на падането трябва да се трансформира в деформация предимно на въжето, а част от нея н на останалите елементи на осигурителната верига, включително тялото на спелео-лога. Таблица 5
Височина нападане (м)
|
Скорост на падане (км/ч)
|
Време на падане
|
Енергия на падане пти тегло на тялото 80 кгс (кгс.м)*
|
1
2
5
10
20
|
16
22
36
50
71
|
0.45
0.64
1.01
1.42
2.02
|
80
160
400
800
1600
|
* кгс.м — съкратено означение на килограм-силд по метър — един ица. за енергия н за работа.
2.2.3. ВЪРХОВО ДИНАМИЧНО НАТОВАРВАНЕ
В края на свободното падане енергията на тялото е равна на G.H. За да спре падането, въжето трябва да извърши определена деформацнонна работа (А), която да е равна на енергията на падането (Е), или А=Е. Това може да се илюстрира с графика, която показва какво е удължението на въжето при определена сила (фиг. 2). Тъй като работата е произведение на сила по изминат път (в случая h — пътят от удължението на въжето), площта между кривата и абсцисата е равна на извършената работа от въжето при задържане на дадено падане.
Силата, която предизвиква деформация па въжето, действува и върху тялото нa падащия, като при това нараства непрекъснато, докато работата А на въжето стане равна на енергията нападането Е. Максималната стойност, до която тя достига при задържане на падането, наричаме върхово динамично натоварване (ВДН). Или с други думи, под това понятие трябва да се разбира максималната сила на динамичния Фиг. 2. Удължение н работа на въжето при различна сила на натоварване
удар. която осигурителната верига и човешкото тяло понасят в момента, в който падането е спряно от въжето и последното е престанало да се удължава.
Стойността на върховото динамично натоварване зависи от фактора на падане и от дина-мичните качества на въжето. При еднаква енергия на падане тя ще бъде по-ниска за въже, което има по-голяма еластичност, и много по-висока за въже, което слабо се удължава (фиг. 3). Следователно върховото динамично натоварване не е пряк резултат от енергията но падането, а резултат от способността на въжето повече или no-малко да се удължава. Затова е неправилно да се мисли, че на определено падане винаги съответствува точно определено върхово дина-мично натоварване, както е неправилно да се определя сигурността на едно въже само върху основата на данните за неговата якост на опън.
При еднако падане различните въжета развиват различно върхово динамично натоварване. Дори да има много голяма якост на опън, въже, което се удължава малко, при задържане на падане развива голямо върхово динамично натоварване и обратно.
Да се запомни:
-
конкретната стойност на върховото динамично натоварване варира в твърде широки граници. Тя не зависи от абсолютната височина на падането, а се определя изключително от динамичните качества на въжето и от фактора на падане.
Фиг. 3 Зависимост на ВДН от динамичните качества на въжето
ВДН1
Δ L1 Удължение(%) Δ L1 Удължение(%)
2.2.4 ФАКТОР НА ПАДАНЕ
Факторът на падане (f) се определя от отношението между височината на падането и дължината на въжето, което го задържа, или f=H/L. От него зависи степента на едно падане, а оттам нато-варването на осигурителната верига при задържането му от въжето.
Да предположим, че сме издигнали едно тяло (Р) па 2 м над точката на окачване на въжето (А) (фиг. 4 а). Лко го пуснем, височината (Н) на свободното падане преди да бъде задържано от въжето ще бъде общо 4 м, т. е. два пъти дължината на въжето (L). В случая факторът на падане ще бъде равен на 2
F====2
С езика на цифрите за въжето това означава, че при фактор 2 на всеки метър от него ще действува енергия, равна на енергията на свободното падане на едно тяло от 2 м височина: 4 м височина на на падане x 80 кг с тегло-320 кгс.м енергии на падане, разпределена на 2 м въже = 160 кгс.м* енергия на един метър от въжето.
Фиг. 4. Фактор па падане:а— при H=2L, f=2; б — при H = L f=l
а б
Или с други думи, факторът определя т. нар. относителна в и с о ч и н а на падане, т. е. колко метра свободен полет се падат на всеки метър от дължината на въжето, която участвува при задържането на дадено падане. Енергията на падане действува с еднаква големина върху всеки сантиметър от въжето, като предизвиква еднакво елементарно удължение. Затова и общото удължение на въжето в сантиметри е пропорционално на дължината му. Следователно спо-собността на въжето да поема енергия ще бъде толкова по-голяма, колкото е пo-голяма неговата дължина. Ето защо степента на натоварване на въжето при поемане на динамичен удар не зависи от абсолютната, а от относителната височина, т. е. от фактора на падане. За да подкрепим този извод, нека издигнем тялото Р не на 2 м, а на 20 м над точката на окачване. В случая ще ни бъде необходимо въже с дължина 20 м, а височината Н на свободното падане ще стане 40 м. И при тези условия факторът на падане няма да се промени f==2. Няма Да се промени и енергията, която ще действува на всеки метър от 20-те метра въже (40 м височина на падане х 80 кгс тегло = 3200 кгс.м енергия на падане, разпределена на 20 м въже = 160 кгс.м енергия на всеки метър от въжето). Следователно степента на натоварване на въжето е същата, както и при падането от 4 м височина, тъй като факторът на падане е един и същ. Действително при втория случай общата енергия на падане е 10 пъти по-голяма, но за сметка на това по силата на казаното no-горе е на разположение 10 пъти по-дълго въже, което има и 10 пъти по-голяма способност да поема енергия. Поради това обстоятелство работата (А), която се пада на един метър от въжето при един и същ фактор на падане, независимо от абсолютната височина е еднаква. Затова и върховото динамично натоварване на дадено въже ще бъде едно и също както при падане от два, така п при падане от десет или повече метра, ако факторът им е еднакъв, т. е. върховото динамично натоварване също не зависи от абсолютната височина па падане, а от неговшг фактор. При равни други условия — маса на тялото, динамични качества на въжето и п p., колкото факторът на падане е по-малък, толкова no-малка ще бъде и стойността на върховото динамично натоварване и обратно. При втория пример във фигурата (4 б) височината на свободното падане е равна на дължината на въжето, или f==1. Натоварването на въжето и на осигурителната верига в случая ще бъде значително по-малко, тъй като върху всеки метър от него ще действува енергия, равна на енергията на свободното падане на едно тяло само от 1 м височина (2 м височина на падане Х 80 кгс тегло=160 кгс.м енергия на падане, разпределена на 2 м въже x 80 кгс.м* енергия nа всеки метър от въжето).Максималният фактор е 2. Това е най-тежката степен на падане при височина, двойна на дължината на въжето. Вероятността за падане с такъв фактор никога не е изключена при свободно катерене, ако първият от свръзката политне в момент, когато въжето между двамата не е осигурено с междинни клинове. При прониквания в пропасти възможните падания при правилно екипирани отвеси са от много по-ниска степен. Факторът им обикновено достига най-много 0,3—0,5. Именно това позволява в практиката на спелеологията да се използуват малко «по-твърди», или т. нар. статични въжета.
2.2.5. ВРЕМЕ ЗА ЗАДЪРЖАНЕ НА ПАДАНЕТО. ИМПУЛС НА СИЛАТА
За абсолютно твърдо тяло, което пада върху абсолютно твърда повърхност, т. е. при абсолютно отсъствие на еластични елементи, времетраенето на удара ще клони към нула, а неговата сила - към безкрайност. Поради наличието на еластични елементи в осигурителната верига н па първо място въжето за трансформирането на възникналата при падането енергия е необходимо някакво време, а силата на удара зависи преди всичко от динамичните качества на въжето.
Произведението от приложеиата сила и времетраенето на удара Fудар x t удар се нарича импулс на си л а т а. Докато върховото динамично натоварваме при еднакъв фактор на падане независимо от абсолютната височина е постоянно, импулсът на силата зависи от абсолютната височина (Н) и нараства с увеличаващата се скорост на падащото тяло. Например, ако за Н1 необходимото време за задържане на падането е t1, а за Н2 – време t2 и =R, то =√R, или при h1=1м и t1=0.2 с времето t2 за задържане на едно падане от височина h2=9м ще бъде =R==9 =√9 или t2=0.2 x 3=0.6 или три пъти по-продължителио. Следователно попродъжителен ще бъде н импулсът па силата (фиг. 5).
Неговото времетраене не е от значение за въжето, тъй като установихме, че работата, която се пада на всеки метър от него (2.2.4.) при един и същ фактор, е еднаква и не зависи от абсолютната височина па падането. За спелеолога обаче това не е така, защото върху него натоварването би действувало по-продължително. При малко произведение от приложената сила н времетраене на удара, т. е. при кратък импулс на силата, човешкото тяло по-леко понася голямо натоварване. Същото натоварване, но при по-продължителен импулс на силата, т. е. при по-голямо произведение от приложената сила и времетраенето на удара, може да доведе до много по тежки последствия.
Фиг. 5 Продължителност на импулса на силата.
-
импулс при падане от 1м с фактор 1; 2 – импулса при падане от 9м с фактор 1
Да се запомни:
— при падане от по-голяма височина силата на натоварване действува по-продължително върху тялото, задържано от въжето. При равни други условия това е по-опасно.
2.2.6. ФАКТОРИ, ОБЛЕКЧАВАЩИ НАТОВАРВАНЕТО ПРИ ПОЕМАНЕ НА ДИНАМИЧЕН УДАР
Дотук разгледахме въпросите, свързани с натоварването на въже при поемане на динами-чен удар от гледна точка на т. нар. свободно падане. При проникване в пропасти условия за такива падания се създават сравнително no-рядко. Те обикновено са съпроводени с повече или по-малко удари или с триене на тялото на спелеолога в стените на отвеса. Това до известна сте-пен намалява скоростта на падането, следователно н неговата енергия.
На второ място, въжето не е единственият елемент от осигурителната верига, които е в състояние да поема енергия. Докато участието на клиновете, карабинерите и другите метални съоръжения в този процес може да се пренебрегне, не е така за възлите, които се затягат, за осигурителния ремък, който се удължава, за седалката, чиято лента не е статична, за мускулната маса на спелеолога, която също има известна еластичност. Тези фактори, взети заедно, макар и незначително, увеличават общата деформация па осигурителната верига и спомагат за намаля-ване силата на натоварването. По време на експерименти е установено, че при свободно падане, ако например твърдо тяло с маса 80 кг развива върхово динамично натоварване 720 кгс, при падането на човек при същите условия то достига само до 550 кгс. Или, че мускулната маса и седалката могат да поемат до 25 % от енергията при динамичен удар.
Ефектът от изброените фактори се проявява само при падания от малка височина. При по-голяма височина се разчита изключително на ефекта от удължението на въжето.
Да се запомни:
— при поемане на динамичен удар най-силно от всички елементи на осигурителната верига се деформира въжето. Следователно то поглъща най-голямата част от енергията при падане;
— възлите, осигурителният ремък, мускулната маса и пр. намаляват силата на натоварване, ио само при падания от малка височина.
2.2.7. СИГУРНОСТ НА СТАТИЧНИТЕ ВЪЖЕТА
Вече стана дума, че за да добием представа за практическата якост на опън, трябва да ни е известна стойността на силата, при която дадено въже с възли п когато е мокро, замърсено и пр. и се къса. Но и това не е достатъчно за определяне на неговата сигурност, ако е статично. От гледна точка на безопасността фактът, че то би издържало, без да се скъса, три или триста пъти на определено натоварване при падане няма никакво значение, ако в същото време върховото му динамично натоварване достига стойности, които превишават възможностите за издръжливост на някое от звената на осигурителната верига или на спелеолога. От друга страна и една относително висока на пръв поглед якост на опън няма да му попречи да се скъса, ако динамичните му качества се окажат толкова нищожни, че при падане повишат върховото динамично натоварване до стойност, по-висока от границата на практическата му якост па опън.
Ето защо сигурността на едно статично въже не зависи от практическата якост на опън като отделно взета величина, а се определя:
1. От разликата между стойността на силата, необходима, за да достигне въжето с възли, прегъвания, глина, влага и пр. до границата си на скъсване п стойността на максималната сила на динамичния удар при задържане на падането; или с други думи, от разликата между практическата якост на опън и върховото динамично натоварване (фиг. 6). А това означава, че при инцидент стойността на върховото динамично натоварване винаги трябва да е по-ниска от практическата якост на опън. Ако се допусне обратното, въжето ще се скъса.
2. От условието, че върховото динамично натоварване при инцидент никога не трябва да превити издръжливостта на което н да било от останалите звена па осигурителната верига, включително тялото на спелеолога. Тези условия зависят преди всичко от възможностите па въжето да се удължава и от величината на фактора на падане. Възможностите за удължение па всяко въже са определени. Те трябва да се познават, но не могат да бьдат променени. Посочени са в техническата му характери-стика и са по-големи или по-малки в зависимост от типа на въжето, както и от степента на износване. Спелеологът обаче може да влияе върху величината на фактора на падане, а чрез нея и върху стойността на върховото динамично натоварване (2.2.4.).
Затова при екипиране на отвесите, съобразявайки се със сравнително ограничените възможности за удължение на статичните
въжета, той предварително трябва да вмества величината на фактора, който би се получил при евентуално падане, в
Фиг.6 Сигурност на въжето
1-практическа якост на опън;
2-ВДН при поемане на удара;
а-енергия на падане, погълната от въжето; б-енергия, необходима за скъсване на въжето, с възли, мокро, замърсено и пр.; в-зона, в която се простира сигурността на вужето. Колкото стойността на ВДН2 се доближава до стойността на практическата якост на опън(1) толковаповече тази зона се стеснява, като намалява сигурността на въжето , и обратно.
такива граници, които да съответствуват на техните
динамични качества (вж. 4,3., 4.4. и 4.9.). Това е необходимо,
за да може при инцидент стойността на върховото динамично
натоварване винаги да остава под границата на практическата
якост на опън на въжето, т. е. да се гарантира неговата
сигурност.
Сподели с приятели: |