6.1. Элементы страховочной цепи, допустимые нагрузки
При движении спасателей по горному рельефу осуществляется страховка при помощи веревки, которой они связаны. При срыве человек падает и повисает на веревке. Если он до этого не задержался о выступающие части льда, скал и т.д. – его движение будет остановлено веревкой, проходящей через точки страховки или выступы и удерживаемая страхующим через страховочную станцию – максимально удобное место, оборудованное надежными точками страховки сблокированными между собой. 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. Станция блокируется стропой или основной веревкой, при этом сама стропа или веревка рассчитаны на рывок до 2200 кг. Какой рывок выдержат точки страховки, может быть предварительно оценено качественно, в зависимости от опыта страхующего. Сами элементы изготавливаются с расчетом на рывок на них 1600–2500 кг, но условия их установки не гарантируют 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. Основным путем повышения безопасности сорвавшегося является уменьшение рывка на веревку. Чем меньше рывок – тем меньше вероятность, что какой-либо элемент страховки не выдержит.
В случае статического нагружения веревки, когда груз определенного веса подвешен к концу веревки, она одновременно по всей длине будет подвергаться действию силы, равной весу подвешенного груза. Однако, если поднять тело на некоторую высоту и отпустить, сила рывка будет значительно больше. Это обусловлено тем, что под действием гравитации падение любого тела ускоряется и веревка подвергается динамическим нагрузкам. В зависимости от массы и скорости в каждый момент полета груз обладает определенной энергией падения, которая тем больше, чем больше скорость и масса падающего тела.
При остановке веревкой падения груза скорость его падает до нуля. При этом энергия падения превращается в энергию деформации преимущественно веревки, а частично - и остальных элементов страховочной цепи.
Максимальное значение силы, которого она достигает при задержании падения, называется пиковой динамической нагрузкой. Иначе говоря, это максимальная сила динамического удара, которому страховочная цепь и человеческое тело подвергаются в момент, когда падение останавливается веревкой и последняя перестает удлиняться.
Величина пиковой динамической нагрузки зависит от фактора рывкаи динамических свойств веревки. При одинаковой энергии падения она будет ниже для более эластичной веревки и выше для той, которая слабее удлиняется.
Следовательно, сила динамического удара зависит не только от энергии падения, но также от способности веревки больше или меньше удлиняться. Конкретное значение пиковой динамической нагрузки варьируется в очень широких пределах. Оно не зависит от абсолютной высоты падения, а определяется исключительно динамическими качествами веревки и фактором рывка.
Фактор рывка f определяется отношением высоты падения к длине веревки, которая его задерживает (рис. 6.1). От него зависит степень падения, а от нее - нагрузка на страховочную цепь при его задержании веревкой.
Рис. 6.1. Фактор рывка
Поглощаемая энергия падения одинакова для каждого сантиметра веревки и вызывает одинаковое удлинение равных участков. Поэтому и общее удлинение веревки в сантиметрах пропорционально ее длине. Способность веревки поглощать энергию будет тем больше, чем больше ее длина, а значит нагрузка на веревку, принимающую на себя динамический удар, зависит не от абсолютной, а от относительной высоты, т.е. фактора рывка.
Максимальный возможный фактор падения равен 2. Эта самая тяжелая степень падения при высоте, равной удвоенной длине веревки. Вероятность падения с таким фактором никогда не исключена при свободном лазании, если первый из связки сорвется в тот момент, когда веревка между двумя людьми не застрахована промежуточными точками крепления.
Рывок на веревку в случае срыва одного из партнеров зависит от следующих факторов:
веса сорвавшегося человека (вместе с одеждой и рюкзаком, если он есть);
жесткости веревки;
фактора рывка;
от трения веревки о выступы и в карабинах;
от наличия фрикционного (тормозного) устройства, длины протравленной веревки и усилия, с которым веревка протравливалась через данное устройство.
Рывок на веревку не зависит от глубины падения человека, а зависит только от фактора рывка. 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.