Пещерен клуб и Спелео училище София
Пещерен клуб и Спелео училище София
Българска Федерация по Спелеология
Основно меню
Начало
Клубът
Спелео Училище
Технически описания
Новини
Форум
Галерия
Полезно
Контакти
Кой е тук?
В момента има 32 посетителя в сайта

АБВ - ФАКТОР НА ПАДАНЕ Печат
Оценка на читателите: / 1
Слаба статияОтлична статия 
Автор: ПКСУ София   
Вторник, 22 Май 2007г.

Факторът на падане (f) се определя от отношението между височината на падането и дължината на въжето, което го задържа, илиf = H / L. От него зависи степентана едно падане, а оттам натоварването на осигурителната верига при задържането му от въжето. Да предположим, че сме издигнали едно тяло(Р)на 2 м над точката на окачване на въжето (А) (фиг. 4 а).Ако 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 = (височина на падане) / (дължина на въжето) = Н / L = 4м / 2м = 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 падане х 80 кгс тегло=320 кгс.м енергия на падане, разпределена на 2 м въже=160 кгс.м* енергия на един метър от въжето.

* Вж. таблица 5.

Фиг. 4

Фиг. 4. Факторна падане:

а - при Н=2L, f=2; б - при Н=L, f=1

Или с други думи, факторът определя т. нар. относителна височина 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. Следователноспособността на въжето да поема енергия ще бъде толкова по-голяма, колкото е по-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 H на свободното падане ще стане 40 м. И при тези условия факторът на падане няма да се промени f = 40/20 = 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 по-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 натоварванена дадено въже ще бъде едно и също както при падане от два, така и при падане от десет или повече метра, ако факторът им е еднакъв, т. е. върховото динамично натоварванесъщо не зависи от абсолютната височина на падане, а от неговия фактор. При равни други условия - маса на тялото, динамични качества на въжето и пр.,колкото факторът на падане е по-малък, толкова по-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 = 2/2 = 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=80 кгс.м* енергия на 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 и на 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 приложената сила и времетраенето на Fудар .tудар се нарича и м п у л с на силата. Докато върховото динамично натоварване 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 H2/H1=R,то t2/t1=R, или при Н1=1 м и t1 =0,2с времето t2 за задържане на едно падане от височина H2=9 м ще бъде H2/H1= R = 9/1 = 9, t2/t1 =9 или t2 = 0,2.3 = 0,6с, или три пъти по-продължително. Следователно по-продължителен ще бъде и импулсът на 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 на падането. За спелеолога обаче това не е така, защото върху него натоварването би действувало по-продължително. При малко произведение от приложената сила и 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

Фиг. 5.Продължителност на импулса на силата:

1 - импулс при падане от 1 м с фактор 1; 2 - импулс при падане от 9 м 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.

Съдържание

2.2.6. ФАКТОРИ, ОБЛЕКЧАВАЩИ НАТОВАРВАНЕТО ПРИ ПОЕМАНЕ НА ДИНАМИЧЕН УДАР

Дотук разгледахме въпросите, свързани с натоварването на въже при поемане на динамичен удар от гледна точка на т. нар. свободно падане. При проникване в пропасти условия за такива падания се създават сравнително по-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 степен намалява скоростта на падането, следователно и неговата енергия.

На второ място, въжето не е единственият елемент от осигурителната верига, който 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 на осигурителната верига и спомагат за намаляване силата на натоварването. По време на експерименти е установено, че при свободно падане, ако например твърдо тяло с маса 80 кг развива върхово динамично натоварване720 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, но само при падания от малка височина.

Съдържание

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 и когато е мокро, замърсено и пр., 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 натоварванедостига 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 натоварванедо стойност, по-висока от границата на практическата му якост на 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 н пр. до границата си на скъсване и 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 превиши издръжливостта на което и да било от останалите звена на осигурителната верига, включително тялото на спелеолога. Тези условия зависят преди всичко от възможностите на въжето да се удължава и от величината на фактора на падане. Възможностите за удължение на всяко въже са определени. Те трябва да се познават, но не могат да бъдат променени. Посочени са в техническата му характеристика 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.).

Фиг. 6

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 въжето. Колкото стойността на ВДН (2) се доближава до стойността на практическата якост на опън (1), толкова повече тази зона се стеснява, като намалява сигурността на въжето, и обратно

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 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.

Да се запомни:

- чиста илюзия е да се разчита на сигурността на едно статично въже само за това, че изходните данни за практическата му якост на опън са два, три или повече пъти по-високи от максималното усилие, което се очаква, ако нямаме никаква представа за неговите динамични качества.

Съдържание

2.3. КОНСТРУКЦИЯ

Конструкцията на съвременните въжета е от кабелен тип. Въведена е през 1953 г. от фирмата "Еделрид". Това са въжета с носеща сърцевина и оплетена около нея защитна обвивка (фиг. 7). Сърцевината се състои от няколко десетки хиляди синтетични нишки. Те са разпределени в два, три или повече прави, оплетени или усукани снопа в зависимост от конкретната конструкция и търсените експлоатационни качества. Например сърцевината на динамично въже тип "Класик", производство на "Еделрид", се състои от 50 400 нишки с дебелина по 0,025 мм, а защитната му обвивка - от 27 000 нишки. Обвивката предпазва сърцевината от механични повреди и от прякото действие на ултравиолетовите лъчи. Придава на въжето необходимата гъвкавост и удобство за хващане. Тя участвува и при поемане на различните натоварвания. Нейният дял е около 40 % от якостта на опън на въжето. Защитната обвивка на алпийските въжета обикновено е оцветена. Цветовете са най-различни, но ярки, което създава удобства при работа едновременно с две и повече въжета. Защитната обвивка на повечето произвеждани спелеовъжета е бяла.

Фиг. 7

Фиг. 7. Кабелна конструкция

Съдържание

2.4. ДЕБЕЛИНА

Диаметърът на динамичните и статичните въжета, произвеждани от повечето специализирани фирми, най-често е от 9 до 11 им. Конкретният диаметър на даден тип въже се разчита и оразмерява още при конструирането му в зависимост от търсените динамични и експлоатационни качества. Затова се приема, че дебелината на всяко въже е достатъчна за натоварванията и целите, за които производителят е предвидил да бъде използувано.

Да се запомни:

- в практическата работа дебелината на въжето има отношение само към удобството за хващане, общото му тегло, неговата гъвкавост и пр. Тя не е показател за сигурността на едно въже.

Съдържание

2.5. ТЕГЛО

Теглото на всяко въже зависи от дебелината му. То се посочва от производителя в грамове на метър, като се измерва при стандартни условия - влажност на въздуха 65 % и температура 20°С. Обикновено теглото е от 52 до 77 г на метър в зависимост от дебелината и конструкцията. Въже, което не е тип "Драйлонг-лайф", "Евърдрай" или "Супердрай" (импрегнирано), при намокряне в пропастите поема значително количество вода, която може временно да увеличи теглото му до 40 % от първоначалното.

Съдържание

2.6. УДЪЛЖЕНИЕ

Освен голяма якост при ниско обемно тегло синтетичните влакна имат още едно ценно качество - възможността да се удължават при натоварване, на което в същност се дължат амортизационните свойства на въжетата.

Без да навлизаме в подробности, в общи линии може да разграничим два вида удължение: еластично, при което след отстраняване на въздействуващата сила въжето отново възвръща първоначалната си дължина, и пластично, при което и след отстраняване на въздействуващата сила настъпилото удължение на въжето се запазва. При по-слаби натоварвания въжето поглъща енергия най-вече за сметка на еластичните си деформации, докато по-силните имат за резултат появата на невъзвратими деформации.

Удължението се изразява в проценти спрямо първоначалната дължина на въжето.

Съдържание

2.6.1. УДЪЛЖЕНИЕ ПРИ НОРМАЛНА УПОТРЕБА

Това е временно и относително слабо удължение на въжето под въздействието на силите на натоварване от теглото и действията на спелеолога при спускане и изкачване по отвесите. Силите, които пораждат тези натоварвания, са сравнително ограничени и причиняват предимно еластични деформации. Въжето може многократно да ги понесе и след преустановяване на действието им бързо да възстанови първоначалната си дължина. В резултат на това обаче издръжливостта на въжето прогресивно намалява; това става постепенно и в ограничена степен. То запазва възможностите си и за осъществяване на осигурителната си функция обикновено до края на допустимия срок за неговата употреба. Разбира се, на нея може да се разчита само в граници, които отговарят на вида на въжето, на неговите динамични качества и време на употреба, както и ако отвесите правилно се екипират и ако до момента въжето не е преждевременно износено.

Съдържание

2.6.2. УДЪЛЖЕНИЕ ПРИ ПОЕМАНЕ НА ДИНАМИЧЕН УДАР

Това е извънредно краткотрайно, но значително удължение на въжето под въздействието на силата на натоварване, която се поражда при поемане на динамичен удар. В зависимост от фактора на паданеи вида на въжето степента му е твърде различна. Например при падане с фактор2 удължението на едно динамично въже при поемане на удара може да достигне повече от 25% от неговата дължина.

Силните динамични натоварвания пораждат по-големи или по-малки пластични деформации, които са невъзвратимиТова означава, че повече или по-малко намалява по-нататъшната способност на въжето да поема енергия, т. е. намалява неговата сигурност. Трябва да се има пред вид, че при всеки нов удар върховото динамично натоварваненараства и след задържането на няколко силни динамични удара достига стойност, която въжето вече не може да издържи (фиг. 8).

Да се запомни:

- всяко динамично въже, което по време на свободно катерене се е наложило да задържи падане с висок фактор, повече не трябва да се използува за осигуряване;

- при работа със статични въжета още след първия случай на друсане вследствие разрушаване на междинно закрепване или друга подобна ситуация въжето, понесло динамичния удар, независимо от невисокия фактор на падане веднага трябва да се изхвърли от употреба.

Фиг. 8

Фиг. 8. Нарастване на ВДН с увеличаване броя на задържаните динамични удари

Съдържание

2.7. СКЪСЯВАНЕ СЛЕД ИЗВЕСТНА УПОТРЕБА

Придвижването на самохватите по въжетата при изкачване, както и протриването им в скалите по време на изваждане от отвесите са едни от причините за промяна в дължината на въжетата. Скалните грапавини и ръбове, както и зъбците на палците на самохватите изтеглят стотици нишки от първоначално гладката и компактна повърхност на защитната обвивка на кабелните въжета. Част от първоначално обтегнатите нишки на новата обвивка постепенно се деформират, като образуват миниатюрни дъги или се прекъсват. Това е познатият "мъх", който се появява по повърхността на всяко въже. Вследствие на това след известна употреба въжетата стават малко "по-твърди" и се скъсяват с около З до 5 %.

Освен това всички кабелни въжета, които не са фабрично импрегнирани, се свиват повече или по-малко след първоначалното им намокряне. Например статичните въжета, производство на фирмата "Мамут", след първото намокряне, при това без още да са употребявани, се скъсяват с около 4,5 %. След няколко прониквания с последователно мокрене по отвесите или пране могат да се скъсят допълнително до 11,5 %.Едва след това процесът се стабилизира. Почти толкова се скъсяват и въжетата тип "Суперстатик" с Ф 10 мм, производство на "Еделрид".

 
Къде ще ходим
Календар на републикански, клубни и други прояви...
Последни албуми в галерията
Поддръжка
Партньори

outsider_logo

Алпи

Стената

Go!Outdoor

Булинс


 

© 2018 Пещерен клуб и Спелео училище София
Joomla! is Free Software released under the GNU General Public License.