Описание процесса срыва.

При подъеме лидера в связке вверх накапливается потенциальная энергия («энергия положения»), которая при падении высвобождается в виде кинетической энергии («энергии падения»). Потенциальная энергия зависит от веса тела и линейно увеличивается с высотой. Энергия падающего тела тем больше, чем больше высота падения. Она пропорциональна квадрату скорости и численно равна потенциальной энергии. Энергия падающего тела должна гаситься за счет растяжения веревки, трения в промежуточных точках страховки и страховки товарища.

Переход потенциальной энергии в кинетическую.

При срыве или любом нагружении веревки усилие передается от одного конца в направлении к другому. При этом нагружается цепь страховки. Одним из элементов цепи страховки является веревка. Другие элементы: страховочная система альпиниста – узлы привязывания – карабины – закладки/крючья/петли – оттяжки – страховка товарища и связанное с этим снаряжение, такое как: карабин, тормозное устройство и т.д.

Общий случай срыва при нижней страховке характеризуется примерно такой схемой: сорвавшийся падает вначале по линии падения воды, а когда страховочная веревка натянется — полумаятником. Если сорвавшийся расположен в стороне, но на уровне точки закрепления или страховки, падение идет чистым маятником. Если же точка срыва находится на вертикали с точ­кой закрепления, фаза маятника полностью исключается и падение будет свободным, т. е. сорвавшийся пролетит до уровня точки закрепления, затем на такую же глубину ниже ее, и лишь тогда вступит в действие страховочная веревка.

Скорость, которую может набрать падающий, и соответственно кинетическая энергия, развиваемая при падении, в общем случае зависят от массы тела падающего, величины превышения точки срыва над последней точкой закрепления веревки в страховочной цепи, а также от крутизны и характера рельефа.

Уяснить конкретные величины физических характеристик страховки и их взаимозависимость можно, рассмотрев самый неблагоприятный с точки зрения возникающих нагрузок случай свободного падения, когда точки срыва и закрепления находятся на одной вертикали, а трение о склон отсутствует. Чтобы удержать падающее тело, нужно приложить к нему противодейст­вующую падению силу. Чем больше эта сила, тем меньше путь торможения.

Принято считать, что высота падения при срыве равна 2-кратному превышению над последней промежуточной точкой страховки в страховочной цепи. Это так и не совсем так. На основании многочисленных срывов на практике и при испытаниях на стендах, установлено, что общая высота падения равна не 2-кратному превышению (по теоретическим заключениям), а скорее 3-кратному. Здесь все зависит от растяжения страховочной веревки, от ее прохождения по рельефу и промежуточным точкам страховки и ее провисания (веревка идущая к первому в связке никогда не может быть туго натянутой).

При этом потенциальная энергия срыва переходит в кинетическую. Чем дальше сорвавшийся 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. Каждая промежуточная точка страховки увеличивает трение веревки в карабинах (на выступах), тем больше, чем больше отклонения страховочной цепи от прямой линии

В случае срыва лидер повиснет на последней установленной им точке. При этом рывок на карабин и на точку будет в 1.66 раза больше, чем рывок на веревку, в случае использования одинарной веревки (1.47 раза для одинарной веревки диаметром 10,5 мм; 1.50 раза для двух полуверевок диаметром 8,5 мм; 1.35 раза для одной полуверевки диаметром 8,5 мм). В 1.66 раз – потому что при движении веревки через карабин, в нем присутствует трение, и величина трения 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. Примерно можно считать, что нагрузка за верхнюю точку в полтора раза больше рывка в веревке. Поэтому лидер должен делать точки как можно надежнее. Если это невозможно - на ненадежной точке нельзя допускать высокого фактора рывка (то есть нельзя выходить от нее на большое расстояние). Если точка вылетела, то аналогичный процесс будет происходить на следующей точке. При этом часть энергии может погаситься, а может и не погаситься (смотря как была вырвана точка страховки). Если не выдержала следующая, падение будет происходить дальше…

Срыв с нижней страховкой и выпадение закладных элементов, рассчитанных на применение только вниз.

В процентном отношении поглощение энергии падения элементами страховочной цепи в момент пиковой нагрузки выглядит следующим образом (в ходе экспериментов с уловиями: максимальная нагрузка на верхнюю точку - 730 даН, масса падающего тела – 80 кг, высота падения – 8м, рабочая длина веревки – 15 м, полное протравливание на момент остановки падения 1,65 м):

Энергия, поглощенная трением в тормозе	45%
Энергия, поглощенная трением в карабине верхней точки страховки	31%
Энергия упругого растяжения веревки на этот момент	19%
Кинетическая энергия движения руки	5%

При наличии большого количества промежуточных точек, особенно, если они расположены зигзагом, эффект трения приводит к увеличению нагрузки на последнюю точку.

В случае работы с двумя полуверевками, чередуемыми в карабинах промежуточных точек (техника двойной веревки), рывок при падении поглощается только одной из веревок, трение при этом меньше (веревка проходит только через половину от общего количества карабинов) и, таким образом, меньше нагрузка. По этой причине, а также из-за большей эластичности такой веревки, обычно утверждают, что на ненадежном рельефе (лед, разрушенные скалы и т.д.), использование двух полуверевок, чередуемых в точках, оправдано уменьшением нагрузки на последней точке. Это утверждение справедливо только если промежуточные точки расположены с большим зигзагом.

В первую оттяжку при использовании двойной веревки, когда наиболее высока вероятность рывка с высоким фактором, просто обязательно прощелкивать обе половинки, причем прощелкивание одной веревки идет в карабин оттяжки, а другой – в карабин, вщелкнутый в оттяжку, это уменьшает трение и понижает риск перекручивания веревок вокруг друг друга.
В общем, можно утверждать, что на прочных скалах с надежными точками страховки (спиты, болты и т.д.) выбор типа веревки не определяется задачей снижения нагрузок в страховочной цепи. На непрочных породах (лед, разрушенные скалы и т.д.) или с ненадежными точками страховки предпочтительней использовать двойную веревку, поочередно вщелкивая веревки в разные точки. В случае использования двух полуверевок, в общем случае, целесообразнее использовать их как сдвоенную веревку, вщелкивая их в один карабин; только в ситуациях, когда приоритетным является снижение нагрузки на точки страховки и веревка идет зигзагом, лучше чередовать точки, работая в технике двойной веревки.

При срыве вся основная нагрузка приходится на верхнюю (последнюю) точку страховки, но на другие промежуточные точки действует небольшой рывок в направлении, перпендикулярном склону. При страховке за анкера или крючья этот момент даже можно не рассматривать, чего не скажешь для случая, когда применяют закладки. Закладки характерны тем, что они могут держать рывок только в вполне определенном направлении, которое, обычно, совпадает с направлением возможного срыва. В поперечном же направлении закладки часто не работают. Более того, часть закладок может просто вылететь при вытаскивании веревки вверх при движении первого. А это означает, что при вырыве верхней точки падать придется далеко… Обезопасить данную ситуацию можно следующими действиями:

1.Подбить закладку молотком (непопулярная мера, портит саму закладку, ее после этого, как правило, трудно вытащить, но зато очень эффективная). Использовать только в крайнем случае.

2.Сильно дернуть за закладку после того, как она уже установлена (этим она заклинивается в трещине и не выскакивает при боковых нагрузках). Самый распространенный прием.

3.Повесить на закладку дополнительную оттяжку или карабин. В комбинации с вышеназванным широко применяется, но приводит к дополнительному расходу снаряжения.

4.Поставить еще одну закладку, которая действует в противоположном направлении. Эти точки блокируют и используют вместе. При этом повышается надежность. Недостатки - дополнительный расход снаряжения и времени на установку точки.

До определённого предела, определяемого значением прочности верёвки на разрыв (для динамической веревки диаметром 10мм это порядка 2500-2800 кг, при предельном удлинении 45-50 %), для сил, возникающих внутри верёвки, глубина падения груза большого значения не имеет: падает ли груз с высоты 15 м или 5 м, - безразлично. Физическая сущность этого процесса заключается в том, что в работу по поглощении энергии рывка включаются всё более длинные участки верёвки и до определённого предела равенство «поглощение энергии = удлинению» сохраняется с увеличением масштаба.

Для примерного определения нагрузок в страховочной цепи, которые могут быть вызваны срывом первоидущего, введено понятие «фактор рывка»(фактор падения; фолл-фактор — от англ. «fall factor»), которое определяет сколько метров свободного падения при подъёме по отвесу приходится на каждый метр выданной верёвки (отношение высоты падения к длине веревки, используемой для остановки падения).

В случае нижней страховки может принимать значения от 0 до 2 (в случае срыва вниз по перилам на скользящем карабине может принимать сколь угодно большое значение, все зависит от длины веревки, по которой падает вниз сорвавшийся).

Падения с фактором рывка от 0 до 1 считаются условно-безопасными и возникают, как правило, при верхней страховке лезущего (то есть когда точка закрепления страховочной веревки находится выше лезущего).

Если расстояние от лидера до ближайшей промежуточной точки страховки в случае нижней страховки не больше расстояния от этой точки до страхующего, то фактор будет не больше единицы.

Падения с фактором рывка от 1 до 2 могут стать причиной серьёзных травм и в отдельных случаях даже привести к разрушению страховочной цепи. Такие падения происходят, как правило, когда крайняя точка закрепления страховочной веревки находится ниже лезущего.

При риске падения с фактором рывка более 1 для уменьшения нагрузки приходящейся на тело человека следует использовать амортизаторы рывка.

Качество современных альпинистских верёвок оценивается не только по статической прочности на разрыв, как было принято раньше, но и по их эластичности и способности амортизировать динамический рывок. Согласно стандартам безопасности UIAA сила рывка на сорвавшегося при любых условиях не должен превышать 12 кН (1200кг). Для этого страховочная веревка должна растягиваться на определенный процент своей длины – чтобы своим растяжением поглотить часть энергии, возникающей от падения человека. Чем меньше эластичность верёвки, тем большее усилие рывка на сорвавшегося и на верхнюю точку страховочной цепи.

Практически все современные динамические веревки гарантируют (для новой и сухой веревки), что рывок на сорвавшегося при возможности удлинения страховочной веревки до 30-40% не превысит 9 кН (средние показатели лучших современных динамических верёвок значительно ниже максимальных: от 900 до 450 кг). Статические веревки удлиняются на 3-5% своей длины и, соответственно, наносят на сорвавшегося и верхнюю точку «удар» большой силы, вследствие чего не должны применяться для нижней страховки на альпинистских маршрутах в горах. Опасность использования слишком удлиняющихся под малыми нагрузками верёвок заключается в повышенном риске для сорвавшихся получить повреждения из-за ударов о скалы (из-за увеличении длины маршрута полета).

Повышение надёжности страховки заключается не только в регулярной (через каждые 2-3 метра) организации надёжных промежуточных точек страховки, но и в заблаговременной организации пунктов страховки. Если предстоит тяжёлое лазание, то пункт страховки должен быть ниже ключевого участка на 15-20 метров. При подходе к ключевому месту верёвка окажется прощёлкнутой в 5-7 промежуточных точек страховки и рывок от срыва будет компенсирован упругостью выданной верёвки независимо от умения страхующего обеспечить динамическую страховку или при внезапном заклинивании верёвки в зоне пункта страховки. Надежную точку страховки надо делать перед сложным местом, а также после него (потому что на самом сложном месте хорошую точку страховки можно просто не успеть сделать).

На отвесах промежуточные точки надо делать чаще вначале и допускается делать реже в конце.. Например, чтобы фактор рывка был бы не более К=0.5 (в этом случае рывок на веревку будет не более 340 кг при жестком закреплении веревки, которая по тесту UIAA показывает рывок 1200 кг) точки надо располагать на следующих расстояниях от базы: 3, 6, 8, 11, 15, 20, 26, 34, 45 метров.

Каждый альпинист должен осознавать, что падение над местом страховки (лидер поднялся над местом страховки на 5 метров и сорвался), гораздо опаснее, чем срыв с 10-тиметровой высоты, но в верхней части 40-50 метровой верёвки. Это связано с тем, что для гашения энергии срыва в последнем случае имеется около 30 метров эластичной верёвки, тогда как равное усилие рывка в первом случае нужно погасить всего на 5 метрах верёвки.

Станция страховки должна выдержать рывки как вниз (если ни одной точки сделать первому не удастся или они все повылетают), так и вверх. Рывок за станцию может быть как очень жестким, так и слабым. Важно, чтобы на станцию не пришелся сильный рывок. Это может привести к вырыву отдельных точек страховки и даже к разрушению самой станции (и тогда все участники связки, скорее всего, погибнут, чего, естественно, нельзя допускать).
Динамические веревки для нижней страховки могут иметь различные значения рывка по тесту UIAA. Чем это значение меньше, тем веревка мягче и рывок (и на сорвавшегося, и на верхнюю страховочной цепи точку) будет меньше. Такая веревка предпочтительнее (естественно она будет и дороже).

В настоящее время регламентируется максимальное усилие, возникающее в верёвке при статическом (без протравливания) удержании падающего на глубину 5 м груза в 80 кг. Нужно помнить, что при весе сорвавшегося большим, чем 80 кг усилия значительно вырастут. Например если рывок при весе сорвавшегося 80 кг и факторе рывка 1,7 (это стандарт для испытаний по UIAA) составит 8,3 кН, то при весе сорвавшегося 114 кг и аналогичных прочих условиях рывок составит 11,1 кН, что очень близко к установленному UIAA пределу безопасности для сорвавшегося в 12 кН. А главное, что при этом на промежуточную точку страховки будет воздействовать усилие более чем в 18 кН, что находится далеко за границей прочности для любого страховочного снаряжения кроме стационарных (шлямбурных) крючьев.
Поэтому стоит обратить самое серьезное внимание на вес лидера, оценить сколько он весит со всей одеждой, рюкзаком, снаряжением, биваком и т. д. Оценив вес сорвавшегося можно оценить максимальный фактор рывка, падение с которым не травмирует сорвавшегося и не приведет к разрушению страховочной цепи.

Следует помнить, что сила рывка на сорвавшегося зависит от его веса, фактора рывка и качества веревки (ее растяжимости) и не зависит от глубины падения.

Некоторую амортизацию сорвавшемуся обеспечивают подвесная система и костно-мышечный аппарат (это существенно, когда глубина падения невелика). Поэтому большое значение имеет качество индивидуальной страховочной системы.

Дата добавления: 2015-09-05