Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
Введение
Если посмотреть, как совершались восхождения в недалеком прошлом, то нетрудно заметить, что происходят значительные изменения. Научно-технический прогресс неуклонно меняет облик горовосхождений. Меняется качество горного снаряжения, применяются новые материалы и технологии, а это немедленно отражается на технике восхождений. То, что вчера было совершенно невозможным, сейчас кажется обычным и традиционным. Данная работа рассматривает вопросы применения веревки и технику страховки, что является важнейшими вопросами обеспечения безопасности в альпинизме, туризме, скалолазании и в некоторых других экстремальных видах спорта. Основные понятия
Сразу условимся, что в дальнейшем мы будем рассматривать технику страховки применительно только для альпинизма. Применение страховки для других целей принципиально не сильно отличается и в данной работе не рассматривается. Итак, основные понятия, с которыми мы столкнемся в данной работе: Элементы страховочной цепи, допустимые нагрузки
При движении альпинистов осуществляется страховка при помощи веревки, которой связаны альпинисты. При срыве человек падает и повисает на веревке. Если он до этого не ударился и не задержался о выступающие части льда, скал и т.д. — его движение будет остановлено веревкой, которая вщелкнута в карабины точек страховки или проходит через выступы и удерживается страхующим через страховочную базу, либо выступ. При этом сорвавшийся не получит травм, если рывок не будет жестким. Жесткость рывка также существенна для того, чтобы точки страховки, база или система сорвавшегося не были разрушены в результате чрезмерно жесткого рывка. При этом альпинистская система рассчитана на рывок не более 1500—1600 кг. База блокируется стропой или основной веревкой, при этом сама стропа или веревка рассчитаны на рывок до 2200 кг. Какой рывок выдержат точки страховки — непредсказуемо и лишь может быть предварительно оценено качественно, в зависимости от опыта альпиниста. Сами элементы изготавливаются с расчетом на рывок на них 1600—2500 кг, но условия их установки подчас не обеспечивают столь сильный рывок и точки могут вылететь без разрушения их конструктивных элементов. Так считается, что скальные крючья выдерживают 500—1000 кг, закладки — вплоть до разрыва тросика или петли, но, будучи плохо заложенными, могут вылететь и при очень слабом рывке. Ледобуры — считаются самыми надежными по сравнению с другими способами организации точек страховки и могут выдержать до 2400 кг. Карабины рассчитаны на нагрузку 2000 кг. Самым ненадежным в этой цепи является верхняя точка страховки, на которой зависает сорвавшийся альпинист. Самым надежным элементом страховки является веревка (за исключением случая, если она обрежется об острый край скалы или получит повреждения от падающих камней или льда). Разрывное усилие веревки не менее 2000 кг. Итак, основным путем повышения безопасности ситуации в случае срыва является уменьшение рывка на веревку. Чем меньше рывок — тем меньше риска, что какой-либо элемент страховки не выдержит. От чего же зависит величина рывка? Особо отметим, что рывок на веревку не зависит(!) от глубины падения человека, а зависит только от фактора рывка (см. выше). Например, человек стал на самостраховку и вылез выше точки, к которой он пристегнут, на всю длину самостраховки. Если он сорвется, то пролетит на глубину, равную двум длинам самостраховки (например, 3 м). В этом случае фактор рывка равен 2 (глубина падения 2 м, длина веревки — 1 м, фактор рывка 2:1=2). При этом рывок будет столь же сильным, как если бы он вылез вверх на всю длину веревки вообще без точек страховки (скажем на 40 м), сорвался бы вниз и пролетел бы при этом 80 м. (до страхующего 40 м и столько же после). Почему это так мы разберем ниже. Базовая техника страховки
Техника страховки зависит от конкретной ситуации, в которой осуществляется страховка. Страховка может быть одновременной и попеременной. Одновременная страховка При одновременной страховке особо опасным является срыв нижнего в связке. При этом если он срывает первого, они падают вместе и веревка проходит одновременно с их падением через карабины. Когда, наконец, веревка начинает нагружаться, на нижнего рывок будет не очень сильным, на верхнего же рывок может быть весьма значительным (при этом фактор данного рывка может быть равным 2 и даже более). То есть веревка, которая должна была бы погасить рывок, уйдет ниже карабина, на котором зависнет верхний в связке. Это может привести к вырыву точки страховки, разрушению карабина разрыву страховочной системы или травмированию первого в связке из-за чрезмерно сильного рывка. Подробнее данную ситуацию мы рассмотрим ниже. Попеременная страховка Действия лидера в связке
Если взять современную веревку Beal Wall Master II, которая имеет при том же тестовом испытании рывок 680 кг, то в этом случае вы выложите за веревку раза в 3 больше денег, зато те же 340 кг будут достигнуты при факторе рывка К=0.9 и точки можно расположить на следующих удаленьях от базы: 3, 6, 11, 20, 36, 65 метров. На таких удаленьях от базы на веревке Beal Wall Master II рывок не превысит 340 кг при жестком закреплении веревки. Если же взять пеньковую веревку, которой пользовались полвека назад, то при факторе рывка 0.25 она уже обрывалась. При этом величина рывка составляла около 700 кг. По этой причине жестко закреплять веревку нельзя и необходимо было протравливать ее для обеспечения безопасности при срывах. Что касается современных отечественных веревок, то тестам UIAA удовлетворяет лишь калининградская динамическая веревка, хотя официального тестирования она не проходила и сертификата UIAA не имеет. Остальные же отечественные веревки при жестком закреплении могут вызвать непредсказуемый рывок и их так же, как и пеньковые, необходимо протравливать для обеспечения безопасности при срыве. Подробнее на этой теме мы остановимся ниже. После установки точки первый в связке продолжает движение вверх. В случае его срыва он повиснет на последней установленной им точке. При этом рывок на карабин и на точку будет в 1.66 раза больше, чем рывок на веревку. Почему в 1.66 раз? Дело в том, что при движении веревки через карабин, в нем присутствует трение. Величина трения по оценкам зарубежных производителей альпинистского снаряжения такая, что 66% усилия приходится на веревку после прохождения ее через карабин. Таким образом, на верхний крюк действует сила рывка плюс 66% от нее. Если бы трения не было, то на верхний крюк действовала бы сила в 2 раза большая, чем рывок. Поэтому понятно, почему верхняя точка является наиболее уязвимой в страховочной цепи. С одной стороны не всегда можно сделать абсолютно надежную точку, с другой стороны на нее приходится нагрузка в 1.66 раз больше, чем на веревку. Поэтому лидер должен делать точки как можно надежнее. Если это невозможно — на ненадежной точке нельзя допускать высокого фактора рывка (то есть не выходить от нее Наконец, существенным является следующий момент. Во время рывка нагружается не только верхняя точка. Промежуточные точки тоже нагружаются одновременно с верхней, но нагружаются они при этом в другом направлении! Если рывок на верхнюю точку направлен вертикально вниз, то промежуточные точки нагружаются вбок. Особенно это критично для закладок. Их обычно кладут, чтобы они работали вниз. При боковой нагрузке они могут вылететь. Это может произойти даже тогда, когда веревку просто выбираешь вверх. Что получится в этом случае? Первый в связке сорвался, веревка нагрузилась, рывок выдернул все промежуточные закладки, так как они работали только вниз. Последняя закладка была заложена ненадежно, так как место было сложное и хорошую точку сделать не удалось. Последняя закладка выскакивает и человек падает до страхующего и еще столько же вниз (если все промежуточные точки выскочили). Фактор рывка К=2, рывок будет самый жесткий. Если при этом если лидер не травмировался в результате падения на выступы или полки (это возможно при нависающем рельефе), то при таком рывке возможны травмы позвоночника, ребер и других частей тела. Да и вытаскивать человека придется аж 40 метров. Данная ошибка является типичной и распространенной. Чтобы не попасть в такую ситуацию, надо помнить, что если точка плохая, надо дальше сделать в подходящем месте хорошую точку. Если закладку невозможно поставить, чтобы она работала вбок или не выдергивалась вверх, значит надо одновременно с ней поставить закладку, работающую в противоположном направлении, которая бы не дала ей вывалиться. На веревку как минимум 3 точки должны быть совершенно надежными. После прохождения участка лидер организует станцию и принимает к ней своего напарника. Особых требований к страховке нет. Базу лучше делать сразу хорошую — годную для осуществления нижней страховки. При этом экономится время, так как в противном случае ее придется переделывать. Выбирать нижнего лучше жестко. Исключение составляет случай, когда имеются траверсы. В этом случае жесткая страховка может сорвать нижнего, и он повиснет на веревке, что на траверсах часто бывает очень неудобным, а иногда и проблематичным (особенно если рельеф вертикальный или нависающий). Особое внимание уделять командам. Они должны быть четкими, ясными. Если слышимости и прямой видимости нет, о движении напарника приходится угадывать по поведению веревки. Действия страхующего
Тем не менее пристегивание веревки к первому при помощи карабина иногда применяется. Это можно делать на простом рельефе, надо только знать ограничения такого метода и стараться при этом не срываться. Это бывает удобным при взаимодействии связок, при одновременной страховке или при хождении с укороченной веревкой. Страхующий должен быть привязан к другому концу веревки. Если это не сделать, то в случае жесткого рывка веревка может уйти из рук или тормозного устройства. Можно, также, просто потерять контроль за не привязанным концом, что также приведет к потере страховки. Страхующий постоянно следит за состоянием базы, карабинов, наличием объективно опасных факторов — падения камней и прочее. Нижняя страховка осуществляется с использованием перчаток или рукавиц, предохраняющих руки от сильного рывка и обеспечивающих плавное протравливание веревки в случае необходимости. Выпустив вперед лидера, страхующий обеспечивает ему страховку. Веревка должна иметь некоторую слабину и должна без задержек выдаваться лидеру по мере необходимости. Страхующий не должен нагружать связочную веревку, потому что этим действием он может сорвать первого. При образовании излишнего количества свободной веревки, она должна быть немедленно выбрана. Каким образом следует страховать лидера — однозначной рекомендации нет. Есть набор стандартных приемов, которые употребляются в том или ином случае в зависимости от конкретной ситуации. Зависит также и от пристрастия каждого человека к какому-либо виду страховки. Итак, рассмотрим основные способы организации страховки: Страховка через выступ
Страховка через карабин
Недостаток данного способа состоит в слабом трении веревки через карабин — в случае сильного рывка трудно удержать веревку, идущую просто через карабин без дополнительных тормозных устройств. Если же использовать узел UIAA, то он крутит веревку, поэтому использовать его не удобно. Данный способ применяется очень часто, особенно когда рывок не может быть сильным (простой достаточно пологий рельеф, при этом требуется быстро выдавать веревку и рывок при срыве обычно не бывает — даже если человек упадет, он будет катиться по склону, а не падать вертикально вниз). Он применяется и тогда, когда присутствует сильное трение за выступы или через промежуточные точки. Чаще всего его используют в комбинации с тормозными устройствами, например с восьмеркой. Страховка через тормозное устройство, расположенное на беседке страхующего Страховка через тормозное устройство, расположенное на базе Страховка через поясницу, через плечо
Команды при работе в связке Итак, какие команды применяются в альпинизме? Особо надо отметить случай, когда слышимость очень плохая или ее вообще нет. Наличие переговорных устройств решило бы эту проблему, но в России для подобных случаев их практически не применяют (и они не всегда могут работать по различным причинам). Итак, что делать в условиях плохой слышимости? Минимальный набор команд — «выдай», «выбери», «страховка готова» или «перила готовы» (что именно — обычно оговаривают заранее на предыдущем пункте страховки). При наличии эха эти команды отличаются следующим образом. Вообще подавать команды нужно все — вдруг вас слышат, а просто вы не слышите. Но на определенный минимальный набор команд надо заострить внимание и многократно повторять именно их (если нет ответа или ожидаемого действия). Что делать, когда не слышно ничего? Обычно встречается следующий вариант — первый вышел наверх и сделал базу, встал на самостраховку, выбрал имеющуюся слабину веревки, ну и прокричал весь набор команд, повторив «страховка готова» несколько раз. Веревка не выбирается и ничего в ответ не слышно. Страхующий сидит внизу, веревка очередной раз надолго остановилась, ни одной команды не слышно (ну и заодно, например, метет снег и дует ветер, хочется быстрее начать двигаться). А вдруг первый находится в сложном месте и может вот-вот сорваться? Что же делать? Такая ситуация при плохой сработанности и недостатке опыта может длиться долго. Позаботиться об этом лучше верхнему. Он закрепляет веревку, дюльферяет по ней до зоны слышимости, говорит все, что хочет сказать и, получив положительный ответ, поднимается к пункту страховки и начинает принимать второго. Иногда допустимо, чтобы второй начал движение первым. В этом есть, конечно, риск. Но он может быть не большим. При этом происходит следующее: второму показалось, что станция наверху уже готова. Он снимает базу и начинает двигаться вверх. Если веревку у него выбирают, значит он понял все правильно. Если не выбирают — значит его не страхуют и первый еще что-то делает. Тогда связка осталась только на промежуточных точках. Здесь есть 2 варианта — вернуться назад и восстановить базу или выйти к ближайшей точке и начать страховать через нее. Что абсолютно не допускается — это нагружать веревку своим весом, пока однозначно не получена информация о готовности страховки. Указанные действия можно предпринимать при достаточно хорошей схоженности связки и при наличии надежных промежуточных точек страховки. Далее, в отсутствии слышимости и видимости у страхующего есть еще источник информации — страховочная веревка. По тому, как она двигается, можно сказать очень многое. При хорошей схоженности связки иногда по поведению веревки можно все понять без команд. Наблюдать за поведением веревки надо постоянно, не только когда уже ничего не слышно. Например — веревка движется равномерно и достаточно быстро — простой участок, лезется легко. Веревка остановилась — наверное, напарник делает точку. Веревка идет неровно и очень медленно — по-видимому, сложное место, надо обратить внимание на страховку — вдруг произойдет срыв. Подана резкая громкая команда, но непонятно какая — прижаться к скале (вдруг это была команда «камень») и приготовиться к рывку (вдруг команда была «держи»). И так далее. Главное в этой ситуации думать и представить себя на месте своего напарника. По характеру удержания при срыве лидера страховка подразделяется на статическую и динамическую. Статическая страховка
Динамическая страховка При такой схеме можно использовать статическую страховку (при этом на верхнюю точку будет приходиться нагрузка около 850 кг, а на базу — рывок 350 кг). Если точки расположены реже, нужно использовать динамическую страховку. Как осуществляется динамическая страховка? Один из принципов динамической страховки, сформулированный еще в 30—40 годах, гласит — «the rope mast run» (веревка должна бежать). Динамическая страховка подразделяется на мягкую и жесткую. При этом веревка протравливается с определенным усилием через тормозное устройство. Мягкая динамическая страховка — при усилии протравливания 200 кг, жесткая — 400 кг и выше. В первом случае рывок на сорвавшегося будет равен 300 кг, во втором — 600 кг. Соответственно нагрузки на верхний крюк 500 кг в первом случае и 1000 кг — во втором. Протравливать веревку легче всего через тормозные устройства. Зависимость усилия протравливания для разных тормозных устройств
Сколько необходимо протравливать? Соотношение такое. Во сколько раз усилие протравливания больше веса человека, во столько же раз длина протравливания меньше глубины падения. Если человек весом 100 кг (вместе с одеждой и снаряжением) упал на глубину 10 м (5 м до последней точке, и столько же ниже), усилие протравливания 400 кг (усилие протравливания больше веса с в 4 раза), значит протравливать надо в 4 раза меньше — 2.5 м. Соответственно если усилие протравливания 200 кг, то протравливать нужно 5 м. Усилия, возникающие в различных участках страховочной цепи мы рассмотрим ниже. Надо заметить, что с появлением современных веревок динамическая страховка стала использоваться реже. На скалолазных стендах и анкерных маршрутах ее уже не используют. Но в альпинизме ее надо уметь применять, а в отдельных случаях ее применение обязательно (например — на снежном склоне). При динамической страховке нужно оставлять свободную веревку для протравливания. При протравливании веревки нужно следить не за длиной, а за величиной усилия протравливания. Запас свободной веревки для протравливания должен быть в пределах 10—100% от выданной (в зависимости от надежности точек страховки). Страховка в горах
Срыв — описание процесса и возникающие при этом нагрузки
При срыве первого в связке он падает до точки страховки и далее на всю длину свободной веревки. При этом его потенциальная энергия переходит в кинетическую. Чем дальше он падает, тем более высокую скорость набирает. Когда свободная веревка кончается, веревка начинает растягиваться и поглощать кинетическую энергию человека. Сорвавшийся останавливается в тот момент, когда веревка поглотит всю его кинетическую энергию. В этот момент усилие в веревке достигаем максимума. Именно это усилие надо рассматривать для оценки значения рывка и воздействия его на верхнюю точку страховки и страхующего. Кинетическая энергия гасится, также, трением в верхнем карабине и трением в тормозном устройстве. На рисунке изображена верхняя точка страховки, на которой произошло задержание сорвавшегося. 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 сила F1
, которая удерживает сорвавшегося от дальнейшего падения. Удержание падающего человека возможно лишь при условии, когда F=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 (их уравнение без учета эффекта затухания приводится в приложении). Сила трения, по оценкам фирм-производителей снаряжения, 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 сила F1
составляет 66% от силы F
. Тогда на карабин будет воздействовать сила N=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
. Итак, 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 базе — Fбазы
. 0 < F1 < 0.66F
. Величина силы F1
— до 600 кг. 4. Fбазы
— рывок на страховочной базе. Воспринимается или непосредственно страхующим или самой базой. 0 < Fбазы < F1
. Величина силы Fбазы
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
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). F=α·(L/Lo)
. 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. Современные динамические веревки могут выдерживать 8—20 подобных рывков. Можно сказать, что для таких веревок подобный рывок находится в области пропорциональной зависимости силы от удлинения (конечно, в пределах того количества таких рывков, которое указано фирмой-изготовителем). Динамическое воздействие — воздействие силы, меняющейся во времени, или воздействие движущегося предмета (груза). Например — человек, падающий под действием силы тяжести. При этом он движется с ускорением g=9.8 м/сек2
и скорость его увеличивается пропорционально времени падения. Когда говорят что, зависая на веревке человек, испытывает на себе рывок, это означает, что вся кинетическая энергия человека переходит в энергию деформации веревки и на человека действует сила упругости со стороны веревки. В приложении сделан расчет величины рывка, получено следующее выражение: Сейчас же мы проанализируем эти формулы. При хождении в горах никто, конечно, не вычисляет, какой рывок произойдет при срыве человека. Но для правильной оценки ситуации нужно качественно ориентироваться в ситуации и представлять от чего может зависеть величина этого рывка, когда она больше и когда меньше. Статическая страховка без учета трения
Рассмотрим случай, при котором мы осуществляем статическую страховку и не учитываем трение в верхнем карабине (как если бы мы надели на карабин ролик). Величина рывка пропорциональна величинам Анологично — с весом. Минимальное значение рывка в 2 раза превышает вес ( т.е. 160 кг при весе человека 80 кг). Возникает в том случае, когда просто нагружается веревка и при этом отсутствует свободная веревка. При этом К=0
— нет свободного падения вообще, веревка начинает нагружаться сразу. Максимальное значение фактора рывка в обычно равен К=2
. Такой рывок соответствует случаю, когда первый в связке не сделал ни одной точки. При этом он падает до страхующего и еще столько же вниз. Графики зависимости F(f)
и F(L1/Lo)
— практически линейные. (Линейность графиков означает, что во сколько раз увеличилось трение или отношение L1/Lo
, во столько раз и возрастет величина рывка). Графики приведены ниже. Имеется особенность, когда f
и L1/Lo
близки к 1. Это видно на графиках. При этом величина рывка резко возрастает. Это соответствует ситуации, если при падении первого в связке резко выбрать всю веревку и трение через карабин будет высокое. При этом нагрузка придется на верхнюю точку, а на амортизацию рывка веревки, при этом, не окажется. Графики приведены для веса 80 кг и веревке, которая при стандартном рывке UIAA имеет значение рывка 1200 кг. Такая ситуация на самом деле может присутствовать на практике и это надо иметь в виду. Например, если при одновременном движении связки происходит срыв нижнего, он может сорвать верхнего. При одновременном падении их веревка будет двигаться в верхнем карабине. При этом первого в связке как бы затягивает в верхнюю точку и когда веревка начнет гасить его энергию падения, ее почти не останется для этой цели, рывок будет очень жестким. При таком рывке фактор рывка может оказаться гораздо выше, чем 2. В уравнение величины рывка входит следующее выражение: При этом участвуют две относительные величины — отношение усилия протравливания к весу человека и отношение длины протравливания к длине веревки. Как можно учитывать протравливание реально во время страховки? Для этого выясним — как погасить рывок только протравливанием? Динамическая страховка
Проще контролировать усилие протравливания. Длина протравливания будет такая, которая соответствует данному усилию. Так как в реальных условиях присутствуют трение веревки о карабины и о рельеф, они действуют действовать одновременно с действиями страхующего. Надо оценить насколько критично падение партнера на большую глубину падения (нет ли там полочек, выступов, о которые ваш партнер может удариться), а также длину свободной веревки. Если условия позволяют — постараться протравить веревку на достаточное расстояние. В первый момент рывка не следует зажимать веревку сильно (вдруг трение о промежуточные карабины и выступы будет велико). Затем надо плавно увеличить усилие на вашем тормозном устройстве. Если длина протравливания получается слишком большой — нужно увеличить силу. Если вы все делаете правильно, рывок будет почти незаметен для партнера и вы снизите риск вырыва верхней точки страховки. Во время страховки рекомендуется пользоваться тормозным устройством. Распространенными тормозными устройствами являются «восьмерка», «букашка» и «шайба Штихта». На базе
На последней промежуточной точке В других промежуточных точках
Воздействие на сорвавшегося Еще раз подчеркнем, что первый должен ввязываться в веревку с помощью узла, а не пристегиваться карабином. Альпинистская веревка
Как выбрать альпинистскую веревку? Каким критериям она должна удовлетворять? Выбор Как выбрать веревку при ее покупке — вопрос не очень простой. Всегда, когда выбор достаточно широк, сделать его сложно. Легче работать с одинарной веревкой. Как правило, ею пользуются более часто, чем другими типами веревок. Она же универсальнее и немного дешевле, чем цвилинговая или 2 полуверевки. На взгляд автора одинарная веревка более устойчива с точки зрения подверженности механическим повреждениям. Однако преимущества в использовании двойных веревок достаточно существенны и выбор, чаще всего, основывается на личных пристрастиях и привычках. С точки зрения безопасности в использовании разных типов веревок — можно считать, что они одинаково безопасны. Свойства и технические характеристики современных веревок Требования UIAA и EN892 для динамической веревки
Требования prEN 1891 для статических веревок
Приведем нормы UIAA для другого снаряжения, применяемого в альпинизме: Альпинистское снаряжение постоянно меняется по своим качествам. Применяются все более новые, дорогостоящие материалы. Приведем для примера характеристики современных веревок фирмы Beal, которая является одним из лидеров по производству альпинистских веревок. Ниже приведены свойства вспомогательных веревок и стропы, из которой изготавливают оттяжки на карабины и подвесные системы. Все веревки Beal имеют увеличенную долговечность вследствие развития достижений новых технологий. Характеристики веревок фирмы Beal
Сравнительная таблица значений величины рывка веревок Beal
Таблица свойств статических веревок
Вспомогательные веревки Beal
Свойства стропы Beal
Данные для российской веревки (рыболовный фал)
Использование веревки Другой возможный вариант — соединять конец веревки к системе с помощью карабина (в этом случае используется только карабин с муфтой). При этом надо знать, что если при срыве рывок придется поперек карабина — на муфту, в этом случае карабин разрушается при небольшой нагрузке (400 кг по нормам UIAA). По этой причине для первого в связке рекомендуется применять ввязывание При движении первого вверх он вщелкивает веревку в карабины, которые находятся на точках страховки, которые он делает по мере своего продвижения вверх. При этом сначала устанавливается точка страховки. Далее — в точку вщелкивается карабин или оттяжка. После этого в нижний карабин вщелкивается страховочная веревка. После этого первый продолжает движение вперед. Для вщелкивания веревки в карабин рекомендуется следующий прием. Веревку вытягивают вверх (при этом ее придерживают, зажимая в зубах — это не очень удобно, да и небезопасно для зубов, но ничего лучшего не придумано). Если можно не зажимать в зубах — лучше не зажимать. Потом веревку перехватывают рукой и приемом, указанным на рисунке, вщелкивают ее в карабин. Использование веревки зависит от ее типа: Нужно уметь пользоваться веревкой любого типа и в зависимости от имеющегося снаряжения или от маршрута применять те или иные технические приемы. Хранение Страховка в горах
Некоторые вопросы по работе с веревкой и организации страховочной базы
На веревку действует сила F1
, растягивающая ее. При этом силы F
1 по разную сторону веревки равны по величине, но имеют разное направление. Векторно складываясь, она образует силу, которая равна силе F
по величине и противоположна по направлению. Нетрудно определить, что F1=F/(2·cosa/2)
, где а
— угол между веревками в точке приложения силы F
. При F1=F/2
, при а=180°
значение силы бесконечно велико. Чем угол ближе к 180°, тем больше будет сила растяжения веревки.По этой причин при организации перил чрез различные препятствия (реки, трещины) невозможно, чтобы веревка не имела провиса, как бы ее не натягивали. Чем меньше провис, тем большая сила будет действовать на точки закрепления веревки. Это же надо иметь в виду при блокировании точек страховки — угол между ними нельзя делать, как мы увидим, больше 120°. Приведем еще формулу для варианта блокирования точек треугольной схемой. При этом, как видно из таблицы ниже, угол а не должен быть больше 60°. F1=F/(2·sin(π/-a/4))
. Из таблицы видно, что при угле 120° для V-образного блокирования нагрузка на каждую точку страховки составляет 100% от приложенной силы и фактически эффект блокирования теряется (то есть две точки работают с той же надежностью, что и одна). Для треугольной схемы величина угла, при котором уже не имеет смысла блокировать точки, составляет 60°. Величина нагрузки на точки страховки в зависимости от угла блокирования точек страховки
Длина самостраховки подбирается такой, чтобы обеспечить достаточно удобное и безопасное положение страхующего на пункте страховки. Самостраховка не должна быть слишком короткой или слишком длинной. Наиболее оптимальным вариантом является самостраховка с регулируемой длиной. Для самостраховки на висячей базе удобнее использовать кусок основной веревки длиной около 1.5 м. Один конец ввязывается в систему, на конце другого завязывается восьмерка и вщелкивается карабин с муфтой. Для регулирования длины самостраховки используют схватывающий узел, закрепленный на системе. Удобно использовать фирменные самостраховки. Это стропа с большим количеством петель, в которые можно встегнуть карабин (такую самостраховку можно изготовить и самостоятельно из стропы). Важным обстоятельством является то, что для самостраховки должна использоваться динамическая веревка (или стропа, имеющая динамические характеристики). При использовании статической веревки для самостраховки нельзя подниматься выше точки страховки, куда вщелкнута самостраховка. Действительно, как мы уже рассматривали, рывок при срыве зависит не от длины веревки, а от фактора рывка. Если подняться выше точки закрепления самостраховки, фактор рывка будет приближаться к 2. Если веревка динамическая, рывок будет не более 1200 кг (что тоже совсем не мало). Если же для самостраховки используется статическая веревка, рывок будет более жестким и это может привести к трагическим последствиям (разрушение карабина, вырыв точек страховки на базе, разрушение беседки или различные травмы). Некоторые полезные узлы На рисунках показана последовательность действий страхующего при срыве первого в связке. Рассмотрен вариант, когда страховка осуществлялась с использование узла UIAA.
На рисунке 2 изображено, как завязывается узел «штык». После этого для того, чтобы он не развязался самопроизвольно, к петле узла «штык» вщелкивается карабином в базу (рис.4). Можно сделать иначе — завязать петлей штыка контрольный узел вокруг основной веревки. После этого страхующий проверяет состояние сорвавшегося. Данный узел не затягивается и достаточно легко развязывается при нагруженной веревке (рис. 8) и используется как один из приемов при самоспасении в двойке (связка из двух человек). Узел UIAA
С помощью этого узла можно развить усилие до 2500 кг. Часто используется в альпинизме. После небольшого обучения можно делать узел одним движением и одной рукой. Как влияет на прочность веревки узлы, намокание и перегибы веревки?
Как осуществляется страховка при работе в связке? Страховка одинарной веревкой
Страховка двойной веревкой
Примечание автора:
При работе с одинарной веревкой нижняя страховка первого на приведенных рисунках осуществляется через Grigri, который закреплен на поясе страхующего. Если при срыве первый завис на промежуточной точке — вопросов нет. Если же промежуточных точек нет или они не выдержали рывка, первый будет висеть непосредственно на этом Grigri. При этом возникнут некоторые проблемы. Во-первых, рывок должен прийтись не на пояс страхующего, а на самостраховку, поэтому длина самостраховки должна соответствовать данному приему, чтобы при рывке страхующий не травмировался или не потерял равновесие. Далее надо предусмотреть каким образом страхующий сможет закрепить веревку за базу и освободить Grigri и самого себя для дальнейших действий (если сорвавшемуся нужна помощь). Это можно сделать, если подготовлен жумар, закрепленный за базу, который можно поставить на нагруженную веревку. Далее выдав еще некоторое количество свободной веревки через Grigri, можно освободить тормозное устройство и себя от натянутой веревки. Все эти действия удобнее и быстрее делать, если веревка от Grigri идет к базовому карабину и после — к первому (именно так автор всегда и поступает). В чем же положительная сторона проиллюстрированного способа? В данном случае рывок на базу равен рывку в веревке (и рывку на страхуемого). Для варианта, который рекомендует автор, рывок на базу будет в 1.5—1.6 раз больше, чем рывок на веревку (см. величина рывка на верхнюю точку). Действительно, веревка идет от сорвавшегося в базовый карабин, перегибается в нем и идет к тормозному устройству. В карабине действует сила трения, поэтому на базовый карабин действует сила рывка плюс сила, с которым страхующий удерживает сорвавшегося, и как мы рассматривали, она составляет 50—66% от силы рывка. Что выбрать — дело вкуса. Автор предпочитает делать базу более надежной и в случае срыва первого быть в состоянии максимально быстро оказать ему помощь. Какова надежность различных точек страховки?
Крючья Шлямбурный крюк (3-х сантиметровый) — 2000 кг Ледобуры Страховка на снегу через ледоруб Проушина в летнем льду — 600—800 кг Закладки: зависит от условий заложения закладки. У закладок, заложенных в хорошую трещину, максимальный рывок соответствует прочности тросиковой петли или стропы — 1500—2500 кг Биомеханические свойства организма человека
При срыве человек падает вниз, при этом он не всегда может проконтролировать свое положение при падении. Наилучшее положение при этом — падать вертикально ногами вниз, сгруппировавшись. При этом от скалы лучше слегка оттолкнуться, чтобы не удариться о выступы и зависнуть чисто на веревке. Веревка крепится к человеку через страховочную систему. Она может быть верхней (обвязка), нижней (беседка) и комбинированной (типа парашютной подвески). Верхняя система самостоятельно в настоящее время не применяется. Нижняя система применяется наиболее широко. Комбинированная система применяется очень редко. Вместо нее, в основном, используют верхнюю и нижнюю системы совместно, блокируя их между собой. Что правильнее использовать и в каких случаях? Рассмотрим процесс срыва и зависания человека на веревке. Сила рывка F
приложена к точке закрепления веревки (на рисунке это беседка). Верхняя часть туловища «продолжает» двигаться вниз, оказывая давление на костно-мышечную систему. Наиболее уязвимым является позвоночник. Наибольшая нагрузка приходится на поясничные позвонки (компрессионное воздействие). Можно посчитать силу, с которой осуществляется данное воздействие. Несложно видеть, что она равна Нижняя часть тела «продолжает» двигаться вниз, оказывая растягивающую (разрывающую) нагрузку. Сила, с которой нижняя часть тела воздействует на костно-мышечную систему ниже точки закрепления веревки равна Fн=(mн
/m)·F
, где mн
— масса нижней части тела. Использование беседки (нижней системы) является довольно оптимальным вариантом с точки зрения биомеханических характеристик тела человека и минимизации возможных последствий. Основная нагрузка приходится на ножные петли. Беседка делается таким образом, чтобы при рывке человек оказался в «полусидячем» положении. При этом ноги несколько сгибаются в тазобедренном суставе, а мышцы тазобедренного сустава амортизируют рывок. Ноги, «продолжая» двигаться вниз, стабилизируют положение тела и их «разрывающее» воздействие несущественно. Верхняя часть тела имеет массу около 1/3 общей массы человека. Она оказывает компрессионное воздействие на поясничные позвонки. Опасным моментом при применении беседки является воздействие рывка, когда тело расположено горизонтально, а пояс беседки — близко от центра тяжести человека. При этом рывок приходится на поясницу, а верхние и нижние части тела движутся вниз. На поясничный отдел позвоночника оказывается ломающее воздействие. Если рывок будет достаточно сильным, возможен перелом позвоночника. Для того чтобы избежать этой ситуации, веревку нужно закреплять как можно выше центра тяжести человека. Использование только грудной обвязки — наиболее опасно. При этом компрессионное воздействие части тела выше обвязки невелико, зато вес части тела ниже обвязки составляет около 4/5 общего веса тела, разрывающее усилие приходится на весь позвоночник, в большей мере на его грудную часть. Сила этого воздействия составляет, соответственно, 4/5 силы рывка. При этом кроме разрывающего усилия на позвоночник действует сила, сжимающая грудную клетку в месте расположения обвязки. Эта сила составляет F-1.5F
. При рывках, даже не очень сильных, возможны переломы ребер. Наиболее безопасным является использование комбинированной системы (которая ввиду громоздкости и ряда неудобств при их использовании применяется крайне редко). В комбинированной системы рывок приходится на тазовую часть тела, как и для беседки. Нагрузки в горизонтальном направлении быть не может, потому что точка крепления веревки находится на уровне груди, а центр тяжести — значительно ниже (в паховой области). Грудная и нижняя части комбинированной системы жестко зафиксированы относительно друг друга и тело человека равномерно воспринимает рывок со стороны веревки через ремни системы. Это особо существенно при сильных неконтролируемых рывках, а также при срыве с рюкзаком. Рюкзак смещает общий центр тяжести вверх и человек во время срыва даже может оказаться перевернутым вниз головой. Совместное использование беседки и обвязки имеет ряд проблем. Способ блокирования может быть различным. Если при рывке нагрузится только обвязка, мы имеем ту же ситуацию, что и при использовании одной обвязки. Чтобы этого не было, беседку и обвязку нужно жестко фиксировать между собой (веревка привязывается в месте расположения обвязки, но нагрузка рывка воспринимается беседкой), либо страховочная веревка проходит через обвязку и ввязывается в беседку. Обвязка должна не воспринимать часть усилия, а лишь изменять направление действия рывка вдоль тела человека. В последнее время за рубежом все чаще в качестве страховочной системы используют только беседку. Рассмотрим, когда это возможно и безопасно. Беседка от сблокированных беседки с обвязкой отличаются только тем, что расстояние от точки закрепления веревки (или осью вращения) до центра массы человека у них различно (у беседки это расстояние меньше). При срыве рывок действует на тело не мгновенно, а как мы увидим в приложении в течение некоторого времени, при этом величина рывка (силы упругости) меняется по синусоиде от нулевого значения до максимального и так же по синусоиде убывает. Опасным является тот случай, когда рывок действует в поперечном по отношению к телу направлении. При этом центр массы расположен в стороне от направления приложения силы, поэтому на тело начинает действовать вращательный момент. Тело имеет соответственно момент инерции и оно начнет с определенным угловым ускорением вращаться так, что центр масс будет перемещаться в нижнее положение, то есть тело начнет принимать вертикальное положение. Этот процесс занимает некоторое время. Если это время меньше, чем время, когда веревка полностью растянется и рывок будет максимальным, тогда максимальный рывок придется на человека в тот момент, когда он уже будет располагаться вертикально и причин для получения травмы не будет. Короче говоря, рывок изменяет положение тела в вертикальное положение. Если мы имеем достаточно мягкую веревку, то так оно и будет. Рассчитаем, когда это условие выполняется. Тело человека, вращаясь вокруг оси — места закрепления веревки, двигается как физический маятник, совершая колебания, близкие к гармоническим. Период таких колебаний равен: Итак, для случая беседки имеем: если при рывке растяжение веревки равно росту человека, его тело успеет принять вертикальное положение, если в момент начала растяжения веревки первоначальное положение не было вертикальным (например — горизонтальное). Широкое распространение использования беседок за рубежом, таким образом, связано с тем, что люди стали ходить на мягких веревках и рывки на таких веревках такие, что позволяют использовать беседку без грудной обвязки. Выводы и рекомендации
При использовании и выборе методов страховки необходимо учитывать конкретную специфику маршрута, снаряжения, группы, знать и уметь на практике использовать все возможные техники. Для начинающих альпинистов желательно выработать четкие правила и действовать по ним. При прохождении сложных маршрутов применимость жестких правил условна и приходится использовать весь набор технических приемов. Есть, конечно, достаточно общий набор правил, которые применимы достаточно широко. Попытаемся некоторые из них здесь привести. Приложение. Математическая модель: веревка и нагрузки, возникающие в ней при срыве
Приведем вывод формулы, описывающей поведение альпинистской веревки при срыве первого в связке. П=P·(H+L+ΔL)
— потенциальная энергия человека P
— вес человека (P=mg
) Аторм=Fторм·Δs
— работа сил трения в тормозном устройстве Fторм
— сила трения веревки в тормозном устройстве Учтем силы трения в карабине:, где f
— коэффициэнт трения После подстановки предыдущих выражений в закон сохранения энергии получим: Подставим сюда полученное выражение для ΔL=(F·Lo/α)·(1-(2f/(1+f))·(L1/Lo))
Получаем следующее решение уравнения для F
: Теперь рассчитаем время воздействия рывка на сорвавшегося и распределение этого рывка во времени. После срыва человек падает вниз и веревка начинает нагружаться, тормозя падение человека и действуя как амортизатор. На человека со стороны веревки действует силы: F=-(α/Lo)·ΔL
— сила упругости веревки; Будем считать, что затухания нет. В этом случае уравнение движения запишется следующим образом: m·ΔL''+(α/Lo)·L=mg решением данного дифференциального уравнения есть функция: это косинусоида, смещенная на величину ((mg)/α)·Lo
(гармонические колебания). Для величины силы упругости (рывка веревки) мы имеем следующую зависимость силы от времени: F(t)=m·ΔL''
Рывок можно охарактеризовать временем воздействия на человека и элементы страховки — полупериодом косинусоиды. За это время сила рывка возрастает от нуля до максимума и снова уменьшается до нуля. Надо еще заметить, что данное уравнение описывает поведение системы лишь при натянутой веревке. При движении в верхней части (положительный период косинусоиды) сила упругости на человека не действует, и движение происходит только за счет силы тяжести (L''=g
, это движение по параболе), но это не особо интересно для рассмотрения процесса страховки. После первого полупериода за счет диссипативных сил происходит уменьшение амплитуды колебаний (период не меняется). Если элементы страховочной цепи выдержали первый рывок, последующие не окажут существенного воздействия. Время воздействия рывка нам интересно для оценки его жесткости: жесткость рывка тем выше, чем больше его сила и чем меньше время его воздействия. Короткий рывок оказывает более разрушающее воздействие, чем более плавный рывок, имеющий такую же силу. Библиография
1. Technique de1’alpinisme, sous der de Bernard Amy. France, 1977. (Ветер странствий № 16, ФИС, 1981 г.). 2. Герман Хубер. Альпинизм сегодня. М., ФИС, 1980 г. 3. Ф. Кропф. Спасательные работы в горах. М., 1975 г. 4. Е. Казакова 5. Ветер странствий № 18, ФИС, 1983 г. 6. Mountaineering. The freedom of the hills. 5-th edition. 1991. 7. Веб-сайт компании Petzl (www.petzl.com). 8. Веб-сайт компании Beal (beal-planet.com).
|