5.5.3.2. Экспериментальный образец пояса пп-4

Амортизатор был испытан при сбрасывании макета с высоты 1500 мм. При этом сшивки были разорваны на длине 230 мм. Усилия не превышали 370 кГ.

Вторично этот же макет сброшен с высоты 2500 мм. Оставшиеся сшивки на длине 770 мм разорвались с усилием 370 кГ, в конце остановки падения усилия достигли 460 кГ, то есть энергоемкости амортизатора не хватило для полного погашения энергии падения. Избыток энергии был погашен за счет деформации всей страховочной цепи, причем усилия возросли на 90 кГ. Незначительность этой разницы в усилиях позволяет в дальнейших расчетах пренебречь разностью деформаций (а следовательно, энергоемкостей) страховочной цепи в первом и втором случаях. С этим допущением становятся справедливыми выкладки, примененные для расчета энергоемкости амортизатора ПП. Проделав их для новых данных и не утомляя читателя приведением промежуточных вычислений, получим значение удельной энергоемкости амортизатора ПП-4:

Еуд._ПП-4 = 1,393 [кГм/на строчку],

Полная энергоемкость амортизатора будет равна:

Е_ПП-4 = 278,6 [кГм]

Необходимо заметить, что этот амортизатор все же относится к фрикционно-разрывному типу, и удельная энергоемкость поглощаемая за счет трения разрывающего сшивки кольца на каждую строчку будет равна:

Еуд.тр = 1,393 - 1,313 = 0,06 [кГм/на строчку]

То есть доля трения в процессе амортизации энергии падения составляет всего 4,3%, что и позволяет рассматривать этот амортизатор в разряде разрывных.

Принцип расчета текстильных амортизаторов типа ТАА аналогичен расчету для ПП.

5.5.3.3. Амортизатор плса

Этот амортизатор не проходил натурных динамометрических испытаний. Однако опираясь на данные, полученные при испытаниях на разрыв составляющей его ленты, можно считать, что максимальные усилия в страховочной цепи во время действия амортизатора не будут превышать прочности ленты Рmax = 250270 кГ.

Приближенно суммарная энергоемкость ПЛСА будет выражаться формулой:

Е_ПЛСА = 0,5 Рmax l_ПЛСА (33)

Если не учитывать растяжение последней ступени, суммарное удлинение амортизатора будет равно разнице длин первой (L₁) и последней (Ln) его ступеней:

l_ПЛСА = Ln  L₁

Как уже было сказано, закон изменения длины ступеней для изготовления ленточек определяется формулой:

Ln = L₁(1 + )^n-1 = L_n-1(1 + ) [м]

где:

L₁ = 0,05 м  рабочая длина первой (наиболее короткой) ступени;

Ln  рабочая длина n-ной ступени;

n  номер ступени;

 = 0,10,2  относительное удлинение ленты.

Приближенно, при l_ПЛСА = 0,5 м, Е_ПЛСА = 67,5 кГм.

Как уже было сказано, существенным недостатком этого амортизатора является большое количество ступеней, что затрудняет изготовление пакетов, а также сравнительно низкая энергоемкость.

5.5.3.4. Энергоемкость амортизатора Саратовкина.

Ознакомившись с характером работы разрывных и фрикционно-разрывных амортизаторов из ленты, нетрудно заметить, что амортизатор Саратовкина принципиально отличается от них только тем, что в процессе поглощения энергии падения участвует не статичная лента, а весьма энергоемкая веревка.

Метр свитого амортизатора Саратовкина дает при распускании примерно 4,0 метра веревки, из которой он состоит.

То есть при полном разрушении всех связей амортизатора падающий получает дополнительные 4,0 метра “полета”. Что это значит?

С одной стороны, в амортизации энергии падения примут участие лишние 4,0 метра веревки, обладающей известной энергоемкостью.

С другой стороны, потенциальная энергия падения, которая должна быть амортизирована, возрастает на значительную величину, равную произведению веса падающего тела на все ту же длину веревки в амортизаторе  4,0 м, что составит около 320 кГм.

Порог срабатывания амортизатора колеблется по различным источникам от 200 (Л-4) до 280 кГ (Л-15).

При срабатывании амортизатора нагрузка на веревку носит пилообразный характер с пиками в момент разрушения очередной вязки шнурком. Само выдергивание одной петли веревки из другой происходит практически без усилия. Это обстоятельство ставит амортизатор Саратовкина в ряд амортизаторов с разрушаемыми элементами, так как роль трения в амортизации энергии весьма мала.

Амортизатор, изготовленный из 10-миллиметровой веревки имеет шаг вязок порядка 0,04-0,05 м. Это значит, что при длине амортизатора 1 м (Lам) общее число ступеней вязки (n) будет примерно 20-25.

В.Саратовкин определяет n = 20 (Л-18).

При Рmax = 200280 кГ удельная энергоемкость амортизатора будет равна:

Еуд = Kам Рmax Lам/n,

где Kам  некий коэффициент пропорциональности, учитывающий пилообразность возникающего в амортизаторе усилия торможения.

Приняв с достаточной для наших рассуждений точностью:

Кам max = 0,27,

можем примерно подсчитать удельную энергоемкость амортизатора:

Еуд = Kам Рmax Lам/n = 0,27(200280)/20 = (2,73,78) [кГм/на вязку]

В этом случае суммарная энергоемкость всех вязок амортизатора будет равна:

Е₂₀ = 20(2,73,78) = 5475,6 [кГм]

Весьма незначительная способность к удлинению самих вязок говорит о том, что доля энергии падения, амортизированная за счет их разрушения, будет не слишком велика (как у ПЛСА), что и подтверждают наши расчеты.

Если же учесть, что во время срабатывания амортизатора потенциальная энергия, которую предстоит компенсировать, прибывает вчетверо на каждый сантиметр длины собственно амортизатора (веревка, распускаясь, приводит к увеличению глубины падения!), то очевидно, что основной амортизирующий эффект этой конструкции зависит от способности к удлинению веревки, составляющей амортизатор.

Надо сказать, что те варианты амортизатора Саратовкина, называемые в обиходе “косичка”, которые мне довелось видеть на сборах инструкторов спелеотуризма, изготавливались советскими кейверами из обычного “рыбацкого” фала промышленного назначения. На такой веревке совершались все прохождения пропастей в СССР. Не было другой. Альпинисты среднего звена тоже не располагали достаточным количеством специальной динамической веревки. Поэтому в расчетах я опирался на данные для средней по характеристикам веревки советского производства. Энергоемкость амортизатора из добротной динамической веревки будет заметно выше, но основные закономерности не изменятся.

Энергоемкость советской веревки при коэффициенте относительного удлинения порядка 0,2 (довольно много для советской веревки и весьма мало, по сравнению с зарубежными динамическими образцами) будет порядка 100 кГм/м. Значит, максимальная энергоемкость всей составляющей амортизатор веревки будет порядка 400450 кГм, а его полная энергоемкость  454525 кГм.

То есть, не совсем понятно, откуда В.Саратовкин берет энергоемкость амортизатора до 750 кГм (Л-18), возможно, за счет изготовления амортизатора из специальной динамической веревки? В следующей главе мы попробуем в этом разобраться детальнее.

Как бы там ни было, энергоемкости “косички” несомненно хватит на компенсацию потенциальной энергии падения тела весом 80 кГ на глубину 4 м  320 кГм, но сама глубина падения наводит на мрачные мысли. Если полет в чистом отвесе влияет на падающего только психологически, то каждый лишний сантиметр падения вдоль скалы положительного уклона может оказаться роковым.

Легко посчитать, что суммарная удельная энергоемкость устройства из полудинамической веревки не превышает 150-200 кГм/м, т.е. несколько ниже удельной энергоемкости рассмотренных ранее текстильных амортизаторов.

Мы не станем терять времени на расчеты энергоемкостей дисковых амортизаторов по причине их крайне узкой применимости, если таковая целесообразна вообще.