Восточно-казахстанский оперативно-спасательный отряд

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ОПЕРАТИВНО-СПАСАТЕЛЬНЫЙ ОТРЯД

ВОСТОЧНО КАЗАХСТАНСКИЙ КЛУБ СПЕЛЕОЛОГОВ "СУМГАН"

 

Константин Б. СЕРАФИМОВ

www.sumgan.com

ВЕРЕВКА - КАК ОНА ЕСТЬ

 

 

Гор. Усть-Каменогорск 1989-96 гг.

С благодарностью

Моим коллегам и друзьям по веревке,

Олегу Гвоздеву, Игорю Панову

И другим парням-спасателям,

Помогавшим мне компьютеризировать текст этой работы.

Константин Серафимов

 

ОТ АВТОРА

Веревка - один из древнейших предметов человеческого оби­хода, с развитием приключенческих видов спорта стала их неотъемлемой принадлежностью. При этом важнейшими функ­циями веревки являются страховочная, охраняющая спортсме­на, функция, а также использование ее в качестве средства передвижения. В том и другом случае веревке доверяется жизнь человека.

Но вот что характерно - у большинства имеющих дело с ве­ревкой практически отсутствуют какие-либо знания о ней, если не считать самых общих представлений.

Наибольшее распространение применение веревки получило в спортивной спелеологии - кейвинге, в альпинизме и в специ­альных видах спасательных работ.

До настоящего времени в отечественной литературе не было никаких, известных автору, публикаций, в достаточной мере освещающих вопрос применения веревок в экстремальных ви­дах деятельности. Это обстоятельство послужило побудитель­ным мотивом для того, чтобы взяться за серьезное рассмотрение этого вопроса.

В основу "Веревки" легла первая из попавших в мои руки книг по технике одинарной веревки "АБВ на техниката на единичного въже" известного в компетентных кругах болгар­ского спелеолога, моего доброго знакомого Петко Недкова.

Осенью 1985 года после Всесоюзного семинара спелеоинструкторов мой друг Володя Резван подарил мне "АБВ...": и по при­езду в Усть-Каменогорск я тут же сел заперевод. Потом с те­чением времени в реку, открытую Петко Недковым, вливались ручейки дополнительных сведений, исследований, практиче­ских наблюдений. Во многом сохранив внешние черты мамы "АБВ...", "Веревка" вобрала в себя много оригинальной ин­формации и в 1989 году с помощью московского издательства РИА "Дорога" готовилась стать первым достаточно полным русскоязычным руководством к действию для тех, кто доверяет свою жизнь веревке. Но, в связи с перестройкой всего и вся, так и не стала. Тем не менее, тема актуальна по сей день. Тем более что теперь мы имеем реальную возможность использовать в работе специальные фирменные веревки, о ко­торых раньше знавали только понаслышке.

 

Нельзя сказать, что веревки, как вид специального снаряже­ния вообще не рассматривались авторами советского периода. Кое-что о веревках можно почерпнуть в литературе прошлых лет издания. Но только кое-что. Если в книжках по альпиниз­му еще проскальзывают некоторые сведения о применяемых веревках, то в спелеотуристской литературе такому важному виду снаряжения как веревка внимания практическине уделя­лось. Например, в "Методических рекомендациях по использованию спелеотуристского снаряжения", ЦРИБ "Турист", 1978г., рассмотрению правил обращения с веревками отведено 36 строчек текста, в то время как описанию транспортировочных мешков - две с половиной страницы. Характерное соотношение.

Спасатель­ной литературы по этому вопросу у нас попростуне найти. Не удивительно поэтому, что и поныне большинство исполь­зующих веревку обращаются с ней далеко не надлежащим об­разом, зачастую крайне небрежно, несмотря на то, что именно веревке мы доверяем главные, оберегающие нашу жизнь, функции.

Низкий уровень знаний конструктивных особенностей и про­цессов, протекающих в веревках в процессе их хранения и экс­плуатации не делает чести профессионалам и любителям, будь то кейверы, альпинисты или спасатели.

Тем более, что современные тенденции развития вертикаль­ной техники все более смещаются в сторону ограничения числа рабочих веревок на отвесе, причем в ряде случаев эффективно работать можно только на одинарной веревке.

Принятая в кейвинге большинства стран мира техника оди­нарной веревки - SRT (Single Rope Technigues), безусловно, являясь "высшим пилотажем" в обращении с веревкой, посте­пенно проникает и в сопредельные сферы.

Техника одинарной веревки в применении к вертикальной технической спелеологии - кейвингу (от английского слова "cave" - пещера), возникла в середине XX столетия почти одно­временно в Западной Европе, Америке и Австралии, как аль­тернатива классический двухверевочной технике работы на вертикалях.

Классическая техника в своей основе опирается на дублирование веревки на случай разрушения одной из них.

SRT предусматривает комплекс мер, чтобы не допустить такого разрушения.

В основе моей работы лежат требования именно одно­веревочной техники, прежде всего, потому, что из всех суще­ствующих методик SRT предъявляет наиболее высокие требо­вания к веревке и сопутствующему снаряжению. Справедливо полагать, что если веревка будет удовлетворять столь требова­тельной технике, то, безусловно, она будет пригодна и в дру­гих аналогичных сферах применения. Кроме того, техника одинарной веревки подразумевает высокую культуру обраще­ния с линейными опорами не только во время работы на вертикалях, но и в стадии подготовки, ухода за веревкой ихранения. Такое обращение возможно лишь на базе углублен­ного понимания физических процессов, происходящих в сна­ряжении и, прежде всего, в веревке. Изучение веревок, есть та основа, на которой базируется успешное применение SRT и которая является зависящей от нас гарантией нашей безопас­ности.

Рассмотрим же основные характеристики веревки и те фак­торы, которые, влияя на веревку, определяют ее практическую прочность и надежность.

 

 

ПРОЧНОСТЬ

Первое, о чем мы хотим знать, держа в руках веревку - это ее прочность. При всей кажущейся очевидности, понятие прочности неоднозначно.

Каждая веревка имеет предел, после которого, при плавном нарастании нагрузки, она рвется. Этот предел определяет ста­тическую характеристику веревки или СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧ­НОСТЬ. Значениеее всегда зависит от производителя, но ни­когда не совпадает с действительной прочностью веревки в процессе использования. Ниже мы объясним, почему это так, и вникнем в суть вопроса.

 

ВИЗИТНАЯ КАРТОЧКА ВЕРЕВКИ

Обычно в фирменной упаковке изготовителя - специализи­рованных фирм по производству альпийской, спелео или спе­циальной спасательной веревки, имеется карточка с более или менее подробной информацией о технических характеристиках предлагаемой покупателю веревки. Это "визитная карточка" веревки, с помощью которой мы знакомимся с ее качествами.

Таблицы 1 и 2 показывают, какая информация содержится в "визитных карточках" двух различных типов веревки, произ­веденной в 1983 году фирмой "Еделрид" (ФРГ).

 

 

Таблица 1.

Динамическая основная веревка типа "Классик МД 72" D 11 мм

Прочность на разрыв..............................................……………………….... 2350 кг

Удлинение при разрыве.................................…………………………............. 54 %

Максимальная динамическая нагрузка (при f = 1,78).......…………......... 1090 кг

Число удержаний испытательных падений.........................………………….... 6-7

Удлинение при нормальном использовании с нагрузкой до 80 кг....……... 7,6 %

Вес одного метра.............................................……………………………….....72Г

 

Таблица 2.

Статическая веревка типа "Суперстатик" D 10 мм

----------------------------------------------

Прочность на разрыв..........................................………………….………... 2500 кг

Удлинение при разрыве...........................................………………………….. 29 %

Максимальная динамическая нагрузка ( приf = l)..............…………........ 1245 кг

Число удержаний испытательных падений............................……………………. 7

Удлинение при нормальном пользовании с нагрузкой до 100 кг......…….... 2,5%

Удлинение при нормальном использовании с нагрузкой до 300 кг.……..... 9,0%

Вес одного метра.............................................………………………………...... 60 Г

 

Для сравнения приведем "визитную карточку" советской альпинистской веревки производства Костромского произ­водственного объединения фабрики "Ременная тесьма" выпуска 1983 года (Таблица 3).

 

Таблица 3

ПАСПОРТ

ТУ 62-3931-76 Артикул 646-ТР

По ТУ

 

Диаметр (мм)...........................………….. 9,8 10+0,5

Длина окружности (мм)..................….. 31,0 31+2,0

Разрывная нагрузка (кг).................... 1520,0 1200,0

Масса 1 м...............................…………. 56,2 58+3,0

Количество нитей в оплетке................ 8 х 7 8 х 7

в сердечнике..........................…………. 307 307

Всего...................................………….... 363 363

Шаг плетения......................…….....….. 25,6 25,5 +10

Надо сказать, что данные последней таблицы заметно отли­чаются от предыдущих не только по численным величинам, но и по характеру приведенных данных. Для альпиниста или спасателя особенно важно знать, сколько нитей в оплетке и в сердечнике, не правда ли?

 

А вот исходные данные на предназначенную для спасатель­ных работ термостойкую пожарную веревку производства фир­мы "Аварийно-Спасательное обеспечение", Санкт-Петербург (Таблица 4).

 

Таблица 4

---------

ПАСПОРТ-ИНСТРУКЦИЯ

ПЕРЕГИБЫ В УЗЛАХ

Приступая к работе с веревкой, мы всегда сначала произво­дим одну и ту же манипуляцию - завязываем на веревке узел. Хотим мы встегнуть узел в крюк или связать веревку с дру­гой - разницы нет: ни одна веревка не может быть использова­на без завязывания на ней хоть какого-нибудь узла. Обычно, в связи с этим, прочность веревки убывает почти на половину. Например, если мы веревку, объявленной прочностью 2350 кг, встегиваем в крюк с помощью узла "восьмерка", прочность ее убывает примерно до 1290 кг.

Почему это происходит?

Обыкновенно сила, действующая при приложении нагрузки на одинарную веревку без узлов, распределяется равномерно по всему ее поперечному сечению, т.е. все волокна, из которых состоит веревка, натягиваются одновременно. Если веревку перегнуть, что с ней происходит в каждом узле, нагружающие силы распределяются неравномерно. Часть волокон по внеш­ней стороне дуги растягивается более значительно. Таким об­разом, запас, на который они могут в дальнейшем растянуться, будет меньше, чем у остальных волокон. В зоне перегиба воз­никнут и поперечные усилия, которые, суммируясь с продоль­ными. дополнительно нагружают волокна веревки. Вследствие комбинированного воздействия сил растяжения и среза, в зоне перегиба, по сравнению с прямыми участками, веревка будет более ослаблена. Чем сильнее перегиб веревки, тем меньше ее стойкость.

В итоге мы приходим к необходимости введения такого поня­тия как КОЭФФИЦИЕНТ НАДЕЖНОСТИ веревки (К надежности).

Коэффициент надежности веревки равен отношению между ее объявленной прочностью и номинальной нагрузкой 100 кг (вес человека в снаряжении с грузом).

Таким образом, в рассмотренном нами примере, вследствие завязывания узла, К надежности убывает с начального значения 23 до 13.

Поведение веревки в узлах при нагрузке, плавно нарастаю­щей до разрушающих веревку значений, изучено многократно. На основе многочисленных испытаний в разных странах полу­чены данные, на сколько процентов уменьшается прочность каждой конкретной веревки при использовании различных узлов. Однако эти данные относятся к статическим испытани­ям. Поведение же веревки в узлах при динамических рывках отличается от статики. Поэтому с точки зрения безопасности данные, полученные при статических испытаниях, необходимо принимать только для информации. Реальные процессы, про­исходящие при рывках, до сих пор еще недостаточно изучены.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ:

- При статической нагрузке различные виды узлов умень­шают прочность веревки от 30 до 60 %.

- Чем меньше радиус перегиба и сильнее сжатие веревки, тем меньше ее прочность.

- Наличие узлов не ухудшает динамических качеств веревки.

 

ВЛИЯНИЕ ВОДЫ И ВЛАЖНОСТИ

Поглощение воды полиамидньм волокном, из которого со­стоят веревки, в целом значительно. Величина его зависит от соотношения группы СН к группе СОН в молекулах волокна. Конечно, между веревками разных видов наблюдаются некото­рые различия, но они не существенны.

Наибольшему воздействию воды и влажности веревки под­вергаются на подземных маршрутах.

Несмотря на то, что не в каждой пещере имеется текущая вода, влажность воздуха всегда высока и часто достигает 100%. Проделанные эксперименты показывают, что влияние влажности воздуха на прочность веревки практически не отличается от влияния собственно воды. Установлено, что мок­рая веревка теряет до 7 % (по другим данным до 15 %) своей прочности.

В 1988 году американский спелеолог Брук Смит опубликовал результаты проведенных им исследований мокрых веревок (см. Приложение). Установлено, что некоторые гидрогены из молекул воды, инфильтрируясь в веревку, временно соединяются с полимерными цепочками нейлона. Это химически ослабляет веревку. В частности, фирма "Колумбия Кодидж Уок", произ­водящая веревку, утверждает, что ослабление веревки в резуль­тате намокания не может быть выше, чем на 15 % после 24-часового вымачивания в воде.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ:

При оценке надежности веревки полезнее считать, что она в процессе работы обязательно станет мокрой.

 

 

СТАРЕНИЕ

Под влиянием фотохимических и термических процессов, в том числе окисляющего воздействия воздуха, органические материалы, которыми являются полимеры, подвержены непре­рывно прогрессирующим необратимым изменениям, называе­мым одним словом - СТАРЕНИЕ. Главными виновниками ста­рения полимеров являются обломки молекул - свободные ради­калы и атомы. Они образуются в полимерах под влиянием теп­ла, солнечного света и кислорода воздуха. Имея агрессивный характер, свободные радикалы и атомы разрывают молекулы полимера, обломки которых тоже включаются в разрушитель­ный процесс.

Свободные радикалы являются главными, но не единствен­ными виновниками старения полимеров. Различные ионные и молекулярные реакции также способствуют процессу разрушения. В итоге структура и химический состав полимера с течени­ем времени меняются, одновременно ухудшается его механиче­ские свойства.

Процессы старения протекают НЕЗАВИСИМО от того, нахо­дится веревка в использовании или нет. Они постоянно и неук­лонно уменьшают прочность любых веревок из синтетических материалов. Вследствие старения уменьшается эластичность веревки, а, следовательно,ее способность поглощать энергию, что в прямую отражается на надежности веревки. Испытания, проведенные Комиссией по изучению материалов и снаряжения при Французской Федерации Спелеологии, показали, что в течение первых нескольких месяцев старение происходит много более интенсивно, чем впоследствии. Из-за усиленной деполи­меризации синтетических материалов, способность веревки поглощать энергию в этот период значительно уменьшается, даже при нормальных условиях использования. После этого процесс стабилизируетсяи, хотя и не прекращается со­всем, тем не менее, со временем все более ослабевает.

Отрицательный эффект старения не может быть определен для каждой веревки числено, т.к. зависит от множества факторов: в том числе климатических условий, сопутствующих хранению и эксплуатации каждой отдельной веревки, началу и интенсив­ности ее использования и пр.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ:

- НАИБОЛЬШИЙ враг полимеров - СВЕТ, и веревку ни в коем случае нельзя без необходимости оставлять на свету, особенно на солнце!

 

ИЗНОС ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

Физический износ в результате механических воздействий, неизбежных при работе с веревкой, снижает ее прочность, не­зависимо от процессов старения. Особенно большое влияние на снижение прочности веревки оказывает абразивное воздейст­вие, вызываемое трением.

Для простоты разделим факторы трения на:

- интенсивное трение нагруженной весом человека веревки о неровности рельефа при подъеме;

- периодическое трение при кратковременном касании узла или отдельного участка веревки агрессивного рельефа в процес­се спуска или подъема, а также вынимания веревки из отвесов;

- трение в устройствах для спуска - ФСУ (фрикционно-спусковые устройства);

- трение между загрязнителем и нитками защитной оплетки или сердцевины веревки.

Результат интенсивного трения нагруженной веревки об аг­рессивный рельеф, особенно при подъеме, можно предвидеть без затруднений: за считанные минуты такое трение может не толь­ко многократно понизить прочность веревки, но и напрочь ее ликвидировать. В итоге - падение вследствие обрыва веревки. К несчастью, таких случаев достаточно много.

НИ ОДНА ВЕРЕВКА не в состоянии длительно выдерживать трение такого характера!

Как правило, необходимо избегать его всеми возможными средствами, исключая любые причины, приводящие к трению веревки об агрессивный рельеф при дви­жении по ней.

Абразивное действие остальных факторов, порождающих трение, неизбежно. Но они проявляются то слабее, то интенсив­нее в зависимости от того, чистая веревка или грязная, сухая или мокрая, а также от вида используемых для спуска уст­ройств.

Особенно сильно изнашивают веревку устройства для спуска по ней, особенно на фоне загрязнения веревки. Даже незначи­тельное заглинивание за непродолжительный срок снижает прочность веревки примерно на 10 %.

В частности, глина в пе­щерах и пропастях часто содержит большое количество микрокристалликов кальцита. Имея острые ребрышки и иголочки, они плотно забиваются в нитки веревки. При движении друг относительно друга, особенно когда веревка приминается фрикционными элементами ФСУ, микрокристаллики постоянно приминают и срезают волокна защитной оплетки или сердце­вины веревки.

При спуске по веревке тормозящее действие для контроля за скоростью или остановки осуществляется не только за счет тре­ния, но также за счет перегиба и деформации веревки, которая переламывается под разными углами в самом устройстве или при помощи дополнительных карабинов. Сильное локальное сжимание или растягивание веревки в спусковом устройстве еще более усугубляетее повреждение от контакта с загрязните­лем.

Испытания показывают, что, по сравнению с ФСУ, зажимы не так сильно изнашивают веревку. Несмотря на то, что зажи­мы циклично стискивают веревку на подъеме, а зубцы на ку­лачках перекусывают отдельные волокна оплетки, влияние устройств для подъема на состояние веревки довольно незначи­тельно.

Особенно щадят веревку игольчатые кулачки эажимов.

Действие факторов, приводящих к старению и износу верев­ки все еще изучено недостаточно. Отрицательное их влияние, приводящее к снижению прочности бесспорно, но точно кон­тролировать этот процесс не представляется возможным. По­этому при первых же признаках явного износа всякая веревка должна быть заменена, невзирая на то, сколько раз или сколько времени она была в эксплуатации.

 

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ:

Старение - это процесс, не зависящий от того, работаете вы с веревкой или она все еще лежит нераспечатанная на складе или в магазине.

- Навешивать веревки на отвесы следует так, чтобы веревка, при движении по ней, нигде не терлась о рельеф.

- Следует тщательно выбирать устройства для спуска, чтобы не привести к преждевременному износу веревки.

- Любые типы рогаток, без исключения, а также другие типы спусковых устройств, вызывающие скручивание пропускаемой через них веревки, совершенно непригодны в качестве снаря­жения для SRT и могут использоваться только в случаях, когда нагруженный конец веревки не закреплен ниже спускающегося. Иначе образование "бород" и скруток неизбежно!

- Не следует применять зажимы с зубчатыми рифлеными ку­лачками, отдавая предпочтение игольчатым.

В некоторых публикациях упоминается еще одно требование, касающееся старения веревок: если со дня изготовления веревки минуло 5 лет, любая, даже новая веревка, не должна использо­ваться. А при использовании, веревки бракуются через 4 года с начала эксплуатации, независимо от того, что они могут иметь еще вполне приличный внешний вид.

Красиво жить не запретишь! Допускаю, что такое положение довольно выгодно для фирм-производителей веревки, но вот приемлемо ли оно для пользователей?

Что касается стран СНГ, то в настоящее время соблюдение столь жестких условий по срокам эксплуатации вряд ли выпол­нимо. Прежде всего, из-за невозможности установить точную дату изготовления каждой конкретной веревки. Да и извест­ный финансовый дефицит не располагает к быстрой отбраковке веревок без видимых следов износа.

Альтернативой данному условию может служить система испытаний для определения практической пригодности верев­ки к использованию в технике SRT. О методике таких испыта­ний мы еще скажем. Но следует заметить, что такие испытания не под силу каждому конкретному владельцу веревки.

Что же делать? Можно ли использовать веревку по истечении 4-5-летней гарантии?

Можно. Если внимательно следить заеесостоянием в процессе работы, следуя рекомендациям, о которых мы расскажем ниже.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ

Все изложенное однозначно говорит о том, что реальная прочность нашей веревки на разрыв может значительно отли­чаться от прочности, объявленной производителем.

Поэтому разумнее оперировать понятием ПРАКТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ веревки. Практическая прочность веревки равна ее объявленной прочности минус сумма отрицательных воздей­ствий неотвратимых факторов, снижающих прочностные ха­рактеристики веревки.

Факторы, приводящие к несоответствию объявленной и прак­тической прочности, изучались исследователями многих стран мира. Предметом изучения были как новые, так и использо­вавшиеся в течение различных сроков веревки. Несмотря на некоторое несоответствие отдельных результатов, вызванное различием в методиках исследований, общим является положе­ние, что величина гарантированной (минимальной) практиче­ской прочности редко превышает 1/4 объявленной. Иными словами, практическая прочность веревки всегда меньше ее паспортной прочности, но больше некоторой минимальной расчетной величины, которая позволяет судить о надежности данной веревки и ниже которой - при самых неблагоприятных обстоятельствах, но при правильном обращении с веревкой, -реальная прочность быть не может.

Если необходимо определить состояние конкретной веревки на определенном этапе эксплуатации, т.е. в данный момент времени, образец этой веревки должен быть испытан на специ­альном стенде. По понятным причинам такие испытания мало кто в состоянии провести. Поэтому для получения представле­ния о минимальной практической прочности, на которую мож­но действительно рассчитывать до истечения 4-х летнего перио­да нормальной эксплуатации данной веревки, нужно значение ее объявленной прочности умножить на 0,27.

Данные американских исследователей относительно возмож­ных сроков жизни веревок более оптимистичны (см. Приложе­ние). Но лучше рассчитывать на худшее, чтобы не получать неприятных сюрпризов.

Что это означает на практике?

Например, по болгарским данным, спелеоверевки типа "Еделрид Суперстатик" имеют объявленную производителем прочность на разрыв 2500 кг.

Оценка жеих практической прочности к концу 4-х летнего срока нормальной эксплуатации будет 675 кг.

Большинство веревок советского и постсоветского производ­ства, имеет объявленную прочность много ниже. Например, тех­ническими условиями на производство отечественных альпи­нистских веревок определена объявленная прочность 1200 кг.

Величина практической прочности таких веревок, на которую можно твердо рассчитывать, будет не менее 325 кг.

Во многих случаях для спуско-подьемных операций исполь­зуются так называемые "рыбацкие" веревки, для которых не известны ни величина объявленной прочности, ни время изго­товления. Определить практическую прочность таких веревок можно только при помощи прямых стендовых или косвенных полевых испытаний. Проведенные нами испытания по опреде­лению практической прочности различных по конструкции, времени эксплуатации и состоянию отечественных веревок про­мышленного и спортивного назначения, дают результаты, при­веденные в Таблице 5.

 

Проведенные нами испытания показывают, что даже не спе­циальные веревки диаметром 8-10 мм нормального срока ис­пользования имеют практическую прочность не ниже 600 кг.

Много это или мало? Не много, но достаточно для грамотной эксплуатации в соответствии с правилами SRT.

При правильном движении человека в процессе спуска и подъема по веревке нагрузки, возникающие вследствие его веса и действий, сравнительно ограничены. Поэтому как тео­рия, так и практика SRT единодушны в том, что независимо от пониженного значения практической прочности по сравне­нию с объявленной, веревка и в этом случае остается достаточно прочной. Если человек и отвес правильно снаряжены, возни­кающие при нормальной работе динамические нагрузки не достигают запредельных значений. Веревки и остальные эле­менты страховочной цепи в состоянии их выдержать. Но при условии, что эти веревки аккуратно хранились и разумно ис­пользовались и что сам человек действует в границах их на­дежности.

Итак, повторим еще раз: если объявленная прочность веревки дает как бы верхний предел ее прочности, то понятие мини­мальной практической прочности относится к нижнему пределу, т.е. к прочности, на которую мы можем рассчитывать при самых неблагоприятных условиях. Реальные же значения прочности той или иной веревки (их можно определить только непосредст­венными ее испытаниями) - всегда будут находиться где-то в диапазоне между значениями объявленной и расчетной мини­мальной практической прочности.

Но, при расчете надежности веревки, необходимо оперировать только значением ее мини­мальной (определенной расчетом) практической прочности.

 

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ:

- Практическая прочность веревки - это значение ее прочно­сти в настоящий конкретный момент времени. Как если бы вынули висящую на отвесе веревку: мокрую, грязную, в ка­кой-то мере изношенную, и тут же поместили на испытательный стенд.

Так как это невозможно, важно хотя бы иметь представле­ние, каким минимально гарантированным запасом прочности обладает наша веревка при самых неблагоприятных условиях ее эксплуатации, но при нормальном использовании: то есть при правильной навеске, соблюдении мер по защите веревки от трения и от повышенных динамических рывков.

Для этого существует выведенная экспериментальным путем формула: практическая прочность веревки равняется 25-30 % от ее объявленной (первоначальной) прочности.

 

НАДЕЖНОСТЬ

Оперируя только значениями прочности, мы не можем в пол­ной мере составить представление о надежности той или иной веревки. Давайте поглубже разберемся в этом вопросе.

 

ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

Динамическими являются нагрузки, которые по величине и направлению достаточно быстро изменяются по времени.

Вопреки принимаемым мерам, никогда не исключена вероят­ность возникновения повышенных динамических нагрузок в случаях, подобных следующим:

- кратковременная потеря контроля за скоростью спуска с последующим его восстановлением (случайное проскальзыва­ние, а затем резкое притормаживание);

- проскальзывание обоих зажимов во время подъема по верев­ке с последующим схватыванием;

- случайное западание веревки за выступ и внезапное соскакивание под нагрузкой;

- неудачный старт спуска в начале отвеса или неумелое вылеэание из него с рывками веревки в непосредственной близо­сти от основного закрепления;

- разрушение опор основного или промежуточного закреп­ления.

Последствиями этих случаев будет проскальзывание или падение находящегося на веревке человека, которого веревка должна будет удержать, - то есть возникновение динамических нагрузок, значительно превышающих допустимые при нор­мальной безаварийной работе.

Мы не говорим о срыве при свободном лазании с динамиче­ской страховкой. Эти случаи подробно рассмотрены в альпи­нистской литературе.

Необходимо помнить, что веревка никогда не используется независимо от остального снаряжения, которым экипированы отвесы и сам человек и образующего так называемую страхо­вочную цепь.

Страховочная цепь состоит из всех элементов снаряжения, которые в данный момент связаны посредством веревки: скала или другая базовая опора - крюк, тросовая или иная навесочная петля - карабин - веревка - ФСУ или зажим - самострахо­вочный "ус" или иная подвеска - карабин - беседка - тело че­ловека.

Очевидно, что нагрузки, статические или динамические, воз­никают во всех элементах страховочной цепи.

 

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ:

- Всякая цепь на столько надежна, на сколько надежно сла­бейшее ее звено. Страховочная цепь - тоже не исключение из этого правила.

- Из всех элементов страховочной цепи наиболее подвержена износу и легко уязвима веревка.

- Наибольшие динамические нагрузки возникают при раз­рушении основных или промежуточных закреплений, а также в случае совершения грубых технических ошибок при страхов­ке, движении по веревке или других манипуляций с ней.

Поэтому всякая работа на отвесе должна предусматривать возможность возникновения таких ситуаций, когда динами­ческие нагрузки значительно превысят нормальные для без­аварийной работы. И меры должны быть приняты заблаго­временно. Тем более, что это всегда зависит от самого испол­нителя.

 

 

ЭНЕРГИЯ ПАДЕНИЯ

Если подвесить тело определенного веса на конец веревки, последняя будет испытывать нагрузку по всей длине, включая и точку закрепления. Величина этой нагрузки будет равна весу подвешенного тела.

Если же поднять тело на некоторую высоту и бросить, сила, которая возникнет после того, как веревка натянется, будет значительно больше. Под действием гравитации всякое па­дающее тело во время падения ускоряется. Это означает, что его скорость нарастает по мере увеличения расстояния от точки начала падения. В зависимости от массы и скорости в каждый момент падения тело обладает определенной энергией, которая называется ЭНЕРГИЕЙ ПАДЕНИЯ (Е).

Эта энергия тем больше, чем больше масса падающего тела и его скорость. Следова­тельно, энергия падения зависит от веса тела (G) и от высоты (Н), с которой происходит падение (Таблица 6):

Е = GH.

 

Таблица 6. Зависимость энергии падающего тела от высоты.

 

Высота Скорость Время Энергия падения

Падения (м) падения (м\сек) падения (сек) (кг\м)

Н V t при G=80 кг при G=100 кг

 

1 4.41 0.45 80 100

2 6.27 0.64 160 200

3 7.64 0.78 240 300

4 8.82 0.90 320 400

5 9.90 1.01 400 500

 

Значения, приведенные в таблице, получены из формул:

Vп = Vo + gt

H = Vot + gt²/2

При условии, что начальная скорость падения принимается равной 0.

При удержании падающего веревкой скорость падения сво­дится к 0.

При этом энергия падения трансформируется в энер­гию деформации веревки и других элементов страховочной цепи, включая тело падающего.

 

 

ФАКТОР ПАДЕНИЯ

Вопрос о факторе падения довольно подробно рассмотрен в альпинистской литературе, но кажется полезным напомнить читателю основные положения.

В советской практике фактор падения иногда называется "коэффициентом падения".

Что же такое фактор или коэффициент падения?

Фактором падения называется отношение между высотой (глубиной) падения (Н) и длиной веревки (L), которая это падение останавливает:

f = H/L.

От этого отношения зависит так называемая "степень" или "тяжесть" падения, и, прежде всего, нагрузка на страховочную цепь при удержании веревкой падающего тела.

Разберемся, почему это так.

Предположим, что мы подняли тело весом P на 2 метра над точкой закрепления веревки А (Рис. 3 а).

 

 

Если тело отпустить, то до того момента как веревка начнет растягиваться, глубина его падения (Н), будет равна 4 метрам, то есть двум длинам L веревки.

В этом случае фактор падения равен:

f = H/L = 4/2 = 2.

Эта цифра означает, что при удержании падающего тела на каждый метр веревки приходится энергия, равная энергии сво­бодного падения данного тела с высоты 2 м.

То есть (предположив вес падающего равным 80 кг):

80 кг веса падающего, помноженные на 4 м глубины падения дадут:

80 кг х 4 м = 320 кгм энергии падения.

320 кгм энергии падения, распределенной на 2 м дли­ны имеющейся в распоряжении веревки:

320 кгм: 2 м = 160 кгм/м.

Это означает, что каждый метр веревки за счет своей деформации должен поглотить (амортизировать) 160 кгм энергии падения.

Иными словами фактор падения определяет так называемую ОТНОСИТЕЛЬНУЮ глубину падения, то есть, сколько метров свободного падения приходится на каждый метр веревки, уча­ствующей в удержании данного падения.

Энергия падения распределяется в одинаковой степени на каждый метр веревки, и каждый ее метр испытывают одинаковое элементарное относительное удлинение.

Общее удлинение веревки пропорционально общей ее длине.

Следовательно, способность каждой конкретной веревки поглощать энер­гию будет тем больше, чем больше будет ее длина.

Поэтому усилия в веревке при удержании динамического рывка зави­сят не от абсолютной глубины падения, а лишь от ее относительной величины, - то есть от фактора падения.

Подтвердим этот вывод, подняв тело Р не на 2, а на 20 м над точкой закрепления.

В этом случае понадобится веревка длиной 20 м, а глубина свободного падения возрастает до 40 м.

Фактор же падения в этом случае не изменится:

f = 40/20 = 2

Не изменится и энергия, приходящаяся на каждый метр ве­ревки.

С одной стороны:

80 кг х 40 м глубины падения = 3200 кгм энергии!

Однако 3200 кгм: 20 м длины веревки = 160 кгм/м.

Все те же 160 кгм, которые предстоит самортизировать каждому метру веревки!

Это значит, что величина нагрузки - рывка, приходящегося на веревку, останется со­вершенно такой же, как и при падении на глубину 4 м.

Казалось бы, невероятно, но факт. Фактор падения остался одним и тем же, и нагрузки при удержании рывка не изменились, хоть полет был в десятки раз больше.

Несмотря на то, что во втором случае энергия падения в 10 раз больше, но она и распределяется по веревке в 10 раз боль­шей длины, а значит имеющей в 10 раз бОльшую способность поглощать энергию.