Верхней страховки
Веревка, как элемент страховочной системы, подвержена внезапным отказам, в то время как ИСС, карабин и спусковое устройство подвержены преимущественно постепенным отказам. Так как элементы системы соединены последовательно, то вероятность безотказной работы данной страховочной системы Р(t)сис может быть выражена как произведение вероятностей отсутствия внезапных отказов веревки [Р(t)вн] и постепенных отказов ИСС Рпос1, карабина Рпос2, и спускового устройства Рпос3:
Р(t)сис = Р(t)вн ·Р(t)пос1 ·Р(t)пос2 ·Р(t)пос3 . (3.10)
Следовательно, для того, чтобы рассчитать вероятность безотказной работы всей системы P(t), необходимо рассчитать вероятности безотказной работы каждого элемента системы Р(t)вн и Pпос(t).
Вероятность возникновения внезапного отказа альпинистской веревки описывается экспоненциальным законом распределения:
,
(3.11)
где t - время работы веревки в часах; Рвн(t) - вероятность безотказной работы (отсутствие внезапных отказов) в течение заданного промежутка времени; lвн – интенсивность отказов, то есть вероятность отказа образца в единицу времени при условии, что до этого момента отказ не наступал, ч-1; Тср – среднее время наработки на отказ между двумя последовательными отказами или до первого отказа в часах.
Распределение времени безотказной работы при постепенных отказах, как и распределение значений прочностных показателей, описывается нормальным, а точнее, усеченным нормальным законом распределения, имеющим плотность распределения:
,
(3.12)
где
- плотность нормального распределения;
- математические ожидание и среднее
квадратичное отклонение значений
параметра х
(наработки на отказ, показателей
прочностных свойств);
- нормируемый множитель, учитывающий
усеченность распределения и определяемый
из условия:
.
(3.13)
Вероятность отсутствия постепенных отказов при нормальном законе распределения у такого элемента страховочной цепи как индивидуальная страховочная система определяется следующим образом:
P(t) пос1 = 1 - F(x), (3.14)
где F(x) – функция нормального распределения.
Таким образом, зная вероятности безотказной работы каждого элемента страховочной системы, определим вероятность безотказной работы всей системы в целом по формуле (3.10).
Анализ статистики использования существующих страховочных систем и приведенные расчеты показывают, что вероятность безотказной работы всей системы в целом составляет 0,725, что не соответствует установленному предела риска при ведении аварийно-спасательных работ.
На основе проведенных расчетов можно сделать вывод, что использование только базовой страховочной системы недопустимо, так как вероятность безотказной работы невысока, а, следовательно, необходимо дополнительное резервирование.
Наряду с верхней страховкой при проведении ПСР широко применяются нижняя страховка. Как правило, она применяется в горах при прохождении стенных маршрутов. Однако при проведении поисково-спасательных работ в условиях городской застройки системы нижней страховки иногда бывают просто необходимы. Например, при подъеме по заводским трубам, при лазании по деревьям, конструкциям.
При лазании с нижней страховкой одной из проблем является организация промежуточных точек страховки, через которые пропускается соединяющая партнеров страховочная веревка. При подъеме с нижней страховкой первые 5 метров допускается проходить свободным лазанием, если сложность его невелика. На данном этапе роль первой страховочной цепи выполняют элементы конструкции, по которым проходит подъем. Вторая цепь страховки в этом случае не работает. Начиная с высоты 5 метров, необходимо организовывать промежуточные точки страховки с помощью оттяжек и карабинов. Далее, по мере подъема, промежуточные точки страховки организуются через каждые 3-4 метра. Если рельеф подъема представляет опасность и сложность, промежуточные точки страховки организуются чаще. Это правило соблюдается и на первых 5 метрах, если перемещение по конструкции свободным лазанием не гарантирует безопасности подъема.
Лазание с нижней страховкой осуществляется с применением двух веревок диаметром 8-9 мм. Если исключена возможность падения тяжелых предметов на месте проведении работ (камней, обломков и т.п.), то допускается организовать страховку и на одинарной альпинистской динамической веревке, диаметром не менее 10,5 мм.
Также как и при организации верхней страховки, существует много способов организации нижней, однако, базовая структура системы страховки постоянна. Рассмотрим пример расчета такой системы страховки.
Схема по надежности имеет более сложную структуру и состоит из четырех основных элементов, соединенных как последовательно, так и параллельно (рис.3.7).
Рис. 3.7. Схема по надежности страховочной системы при организации