Линейные опоры: синтетическая веревка и стальной трос

Линейная опора.

Одним из основных видов специального снаряжения, применяемого в промышленном альпинизме, является линейная опора: синтетическая веревка или стальной трос, с помощью которых верхолаз-канатчик передвигается на отвесе, закрепляется в точке выполнения работ, осуществляет свою страховку и самостраховку в тех случаях когда возможно падение.

Из наиболее доступной отечественным верхолазам-канатчикам литературы, следует назвать книгу болгарского спелеолога П.Недкова [30], из которой авторами почерпнуты теоретические сведения для данного раздела, и к которой мы отсылаем для углубленного изучения характеристик веревки.

Прежде, чем перейти к более детальному описанию свойств каждого из видов линейных опор, остановимся на том общем, что одинаково верно для любой из них. Прежде всего это те нагрузки, которые они испытывают при нормальном течении промальпинистких работ и в экстремальной ситуации

Характеристика нагрузок, действующих на линейные опоры.

В ходе работ на отвесе направление продольных нагрузок на линейную опору не меняется. И хотя вес верхолаза-канатчика, его снаряжения и расходных материалов в процессе работы меняется незначительно, тем не менее, нагрузки, действующие на веревку нельзя назвать статическими, в следствии неизбежных вертикальных колебаний при спуске, подъеме, различных маятниковых перемещениях. Специфика работы верхолаза-канатчика на отвесе, так же делает возможными и такие ситуации, как

• потеря и мгновенное повторное восстановление контроля над спусковым устройством;
• проскальзывание обоих самохватов во время подъема и их повторное срабатывание;
• неудачное начало спуска по отвесу у основной опоры или неумелый выход на отвес с рывками в верхней части линейной опоры;
• разрушение одной из точечных опор, за которую крепится веревка или трос.

Последствиями таких происшествий является не только микросрыв верхолаза-канатчика, которого должна удержать линейная опора, но и возникновение динамических нагрузок, которые значительно больше нагрузок при спуске и подъеме в нормальных условиях.

Хотим напомнить, что в промальпинизме веревка или стальной трос не используются отдельно и независимо от остального снаряжения, которым оснащены объекты работ, используемые инструменты и приспособления, и сам верхолаз-канатчик, а составляет звено так называемой страховочной цепи.

Страховочная цепь, это совокупность точечных и линейных опор, а так же всего снаряжения, которое в данный момент может испытывать нагрузку в случае срыва верхолаза-канатчика: точечная опора за которую веревка или трос закреплены - карабин - сама линейная опора - спусковое устройство или самохват, страховочный ус - карабин - подвесная система - тело верхолаза-канатчика. Как при спуске или подъеме, так и при задержании после микросрыва, возникающие статические или, соответственно, динамические нагрузки передаются каждому звену, включенному в цепь в данный момент.

Знайте!

Как и всякая цепь, страховочная цепь прочна на столько, на сколько прочно ее слабейшее звено; из всех элементов страховочной цепи, линейные опоры, в особенности веревка, имеют самые изменчивые характеристики и специфически ведут себя при динамических нагрузках; линейная опора подвергается самым большим нагрузкам при разрушении точечной опоры или какого-либо элемента промежуточной навески в случаях, когда еще при навеске снаряжения на данном отвесе была сделана грубая ошибка, которая создала предпосылки для того, чтобы последствия внезапного микросрыва были больше допустимых в данных конкретных условиях.

Фактор падения

Фактор падения f определяется отношением высоты падения к длине линейной опоры, которая его задерживает: f=H/L. От него зависит степень падения, а от нее - нагрузка на страховочную цепь при его задержании веревкой или же стальным тросом.

Предположим, что мы подняли тело P на 2 м над точкой крепления веревки A ((Рисунок 17), Вариант "А"). Если отпустить его, высота свободного падения H до его остановки веревкой будет равна 4 м, т.е. удвоенной длине веревке L. В этом случае фактор падения будет равен 2:

f=(высота падения)/(длина веревки)=H/L=4 м/2 м=2

Таким образом, фактор падения определяет относительную высоту падения и является показателем сколько метров свободного полета приходится на один метр длины линейной опоры, задерживающей падение.

Поглощаемая энергия падения одинакова для каждой единицы длины линейной опоры и вызывает одинаковое удлинение равных участков. Поэтому и общее удлинение линейной опоры пропорционально ее длине.

Следовательно, способность линейной опоры поглощать энергию падения тем больше, чем больше ее длина. А значит, нагрузка на линейную опору, гасящую динамический удар, зависит не от абсолютной, а от относительной высоты, т.е. фактора падения.

Чтобы подтвердить этот вывод, представим, что груз поднят не на 2, а на 20 метров над точкой закрепления линейной опоры. Для этого понадобится веревка или стальной трос длиной 20 м, а высота падения составит 40 м. В этих условиях фактор падения не изменится: f=40/20=2. Не изменится и энергия, которую должен поглотить каждый метр 20-метровой навески (40 м высоты х 80 кгс веса = 3200 кгс м энергии падения, распределенной на 20 м веревки = 160 кгс м энергии на каждый метр навески). Следовательно, линейная опора нагружается в той же степени, что и при падении с 4-метровой высоты, так как фактор падения один и тот же. Действительно, во втором случае общая энергия падения в 10 раз больше, но и используемый стальной или синтетический канат длиннее в 10 раз, а следовательно в 10 раз больше его способность поглощать энергию. Из-за этого работа, которую совершает один метр линейной опоры при одном и том же факторе падения, одинакова и не зависит от абсолютной высоты. Пиковая динамическая нагрузка на данную линейную опору так же будет одна и та же, как при падении с двух, так и с десяти и более метров, если фактор падения одинаков.

Во втором примере на рисунке 17 "Вариант "Б" высота свободного падения равна длине линейной опоры, и f=2/2=1, при этом нагрузка на нее и всю страховочную цепь будет значительно меньше, так как на каждый метр линейной опоры приходится энергия, равная энергии падения тела с высоты всего в один метр (2 м высоты падения х 80 кгс веса = 160 кгс м энергии падения, распределенной на 2 м веревки = 80 кгс м энергии на каждый метр веревки).

Максимальный возможный фактор падения равен 2. Эта самая опасная степень падения при высоте, равной удвоенной длине линейной опоры.

Вероятность падения с фактором равным 1 и более никогда не исключена в спортивном скалолазании, спелеологии или альпинизме, при свободном лазании, если первый из связки сорвется в тот момент, когда веревка между двумя людьми не в стегнута в промежуточные точки опоры. При работе на высотном объекте возможные падения, при правильно сделанной навеске, имеют гораздо меньшую степень. Их фактор обычно не превышает 0.1 - 0.3. Именно это позволяет в практике промышленного альпинизма использовать более жесткую, или так называемую статическую веревку (Именно к статическим веревкам можно отнести большинство рыболовных фалов и прочих, так называемых "технических" веревок чаще всего используемых при ведении верхолазных работ). В случае использования в качестве линейной опоры стального троса необходимо помнить, что его возможность удлинения под нагрузкой гораздо меньше, чем у любой суперстатической веревки и редко превышает 1% от его длины, а следовательно и фактор падения при его использовании должен быть менее 0,1.