F F F F

F F F

Вантаж P Вантаж P

Мал. 3. Вага вантажу Р Мал. 4. Вага вантажу Р

врівноважується 3 силами F врівноважується 4 силами F

(Додавання нерухомого блоку (Додавання рухомого блоку

до мал. 2 не дає виграшу в силі) до мал. 1 дає виграш в силі)

Перше. Прості поліспасти, в яких кінець мотузки закріплений на нерухомій опорі, дають парний виграш у силі. Якщо кінець мотузки закріплено на вантажі, то простий поліспаст буде мати непарний виграш у силі.

Друге. Додавання до простого поліспасту рухомого блоку збільшує його виграш у силі на 2. Додавання до простого поліспасту нерухомого блоку не змінює його виграшу в силі, а лише змінює напрямок витягування мотузки. Так, якщо на малюнку 1 (або малюнку 3) убрати нерухомий блок, то отримана система з одного рухомого блоку (або двох рухомих та одного нерухомого) все одно буде давати виграш у силі в два (або три) рази, тільки тепер мотузку потрібно буде тягти в іншому напрямку – не вниз, а вгору.

Третє. «Золоте правило механіки»: у скільки разів виграєш в силі, в стільки ж разів програєш у відстані. Як ми бачимо на малюнках, чим більший виграш в силі у поліспаста, тим більше мотузки проходить через нього. Це означає, що при виграші в силі в два рази, для підйому вантажу на ту-ж висоту треба витягти в два рази більше мотузки. При виграші в силі в три рази, піде в три рази більше мотузки і т.д.

Перейдемо до розгляду складних поліспастів. До таких відносяться поліспасти, показані на малюнках 5, 6. В них можна виділити первинний поліспаст (а – позначений синім кольором) мотузку якого витягують за допомогою іншого поліспасту (б – позначений рожевим кольором).

Мал. 5, 6. Приклади складних поліспастів: синій поліспаст витягується за допомогою двократного рожевого

итягується за допомогою двох- Вантаж Вантаж

Виграш в силі складних поліспастів визначається множенням виграшів в силі окремих поліспастів. На наведених малюнках зображені поліспасти «складний чотирьох-кратний» та «складний шести-кратний». Таким чином, якщо використовувати не більше трьох блоків, туристи можуть отримати поліспасти з теоретичним виграшем в силі до 6 разів. У Настановах по організації та проведенню змагань з пішохідного туризму дозволяється використовувати поліспасти з чотирма шківами, тобто, з 4 блоками. Такі поліспасти можуть давати виграш в силі до 9 разів. Але автор вважає, що вивчати такі поліспасти потрібно на заняттях гуртків вищого рівня, тому в даній роботі ці поліспасти не розглянуто.

Серед складних поліспастів виділяють окрему групу, так званих «вбудованих», коли один із поліспастів неначе вбудовано в конструкцію іншого. Приклади таких поліспастів наведено на малюнках 7, 8. Перший з них має теоретичний виграш в силі 4, другий – 5, і називають їх «вбудований чотирьох-кратний» та «вбудований п’ятикратний». До переваг вбудованих поліспастів відноситься їх високий ККД (про що дивись нижче).

Саме серед наведених вище найпоширеніших теоретичних схем поліспастів і потрібно обирати такі, які можна використовувати у туристській практиці.

Залишається зробити зауваження про коефіцієнт корисної дії (ККД) поліспасту. Вище ми розглядали блоки без урахування тертя в них, тобто вважали, що ККД дорівнює одиниці.

Вантаж Вантаж

Мал. 7. 8. Приклади вбудованих поліспастів:

ліворуч – чотирьохкратний та праворуч – п’ятикратний

На практиці ж тертя зменшує реальний виграш у силі. Воно виникає між віссю блоку та роликом, а також, між мотузкою та роликом. ККД роликів, крім того, залежить від їх діаметру, чим більший діаметр, тим кращий ККД. Але з підвищенням розмірів ролика зростає його вага. Збільшення ж ваги роликів та мотузок, які використовуються у поліспасті, навпаки зменшує коефіцієнт корисної дії.

Але це все у теорії. Як же буває на практиці? За Фарбером (всі наведені нижче значення ККД розраховані за методом описаним у роботі М.Фарбера «Поліспасти для рятувальних робіт» та перевірені на практичному досвіді автора), на практиці ККД найкращих «фірмових» блоків сягає 0,9 (90 %), а загалом, для сертифікованих блоків, лежить у межах 0,7 – 0,8. Треба зауважити, що використання не одного, а декількох блоків, автоматично призводить до зменшення ККД всього поліспасту на 5 – 10 %. До речі, ось чому у туристській практиці не використовуються поліспасти з великою кількістю блоків. Бо, складаючи поліспаст більше ніж з 4-х блоків, ми можемо зіткнутися із ситуацією, коли витрати на тертя «з’їдять» виграш в силі. Крім того, як вже зазначалось, згідно з Додатком № 1 до діючих Настанов щодо проведення змагань з пішохідного туризму, використовувати під час змагань більше 4-х блоків у поліспастах для натягування переправ заборонено.

З тієї ж причини, значних витрат на тертя, у туристській практиці недоцільно ставити першим від витягаючої мотузки нерухомий блок (як на мал. 1, 3), який тільки змінює напрямок витягання мотузки, але завдяки тертю, зменшує ККД всього поліспасту. Якщо вже і виникне така необхідність, то першим треба ставити блок з найбільшим ККД.

Інколи блоки у поліспасті туристи замінюють карабінами. В цьому випадку треба знати, що ККД карабіну, використаного замість блоку, близький до 50 %. Тому, якщо ви хочете використовувати поліспасти, в яких всі блоки замінені на карабіни, пам’ятайте, що використання у поліспасті більше 3-х карабінів замість блоків, здебільшого, зменшує його сумарний ККД до 20 – 40 %. Трохи компенсувати це зменшення можна, включаючи замість одного два паралельні однакові карабіни, тим самим збільшуючи діаметр імпровізованого блоку.

Часто, перед тим, як включити перильну мотузку у поліспаст, туристи заводять її круг опори – дерева, навіть не здогадуючись, що таким чином, вони замість одного із нерухомих блоків поліспаста використовують цю опору. Хоча тертя мотузки об дерево велике, та, за рахунок відносно великого діаметру такого «ролика», його ККД, у порівнянні з карабіном, зменшується на незначну величину, приблизно на 10 %. Але, якщо опору використовувати в якості блоку двічі, то виграшу в силі від такого поліспасту практично не буде.

Зупинимось на перевагах та недоліках простих поліспастів у порівнянні зі складними. До переваг відносяться: а) Прості поліспасти легко збирати (бо їх схеми більш зрозумілі), з ними легше та швидше працювати; б) При роботі простих поліспастів можна всі рухомі (вантажні) блоки підтягти до нерухомих, тобто, прості поліспасти, при інших рівних умовах, мають більший робочий хід. Це означає, що коли їх використовують для натягування перил, потрібна менша кількість перестановок закріплення рухомих роликів.

До недоліків простих поліспастів відносяться: а) більша кількість задіяних блоків (і, відповідно більші втрати на тертя) при однаковому теоретичному виграші в силі, або, інакше кажучи, маючи таку ж кількість блоків, як і складні, вони дають менший виграш в силі; б) потребують більшої довжини мотузки.

До недоліків складних поліспастів відноситься малий робочий хід, і, як наслідок, необхідність більшої кількості перестановок кріплення поліспасту до перильної мотузки під час натягування.

Дата добавления: 2015-10-13