Най-простата предпазна верига
Въпросът за фактора падане привлича вниманието ми все повече и повече, тъй като веригата за осигуряване във вертикалната техника се усложнява. Произхождайки от алпинизма, концепцията за фактора на падане, която взема предвид най-простия случай на обезопасителна верига, състояща се само от въже, първоначално изглеждаше много ясна:
Коефициентът на падане е отношението на дълбочината на вертикалното падане към дължината на въжето, което спира падането.
Чисто геометрично безразмерно съотношение, което позволява да се оцени конкретното количество енергия, което трябва да бъде погълнато (разсеяно, заглушено, погълнато и т.н.) при спиране на падането за всяка единица дължина на въжето, което трябва да направи това.
И това е. Факторът падане не ни дава нищо повече. Нито големината на енергията на падането, нито дълбочината на това падане, нито способността на самото въже да издържи на произтичащите ударни натоварвания и нищо друго.
Коефициентът на падане е отношението на две метрични стойности: дълбочината на падането към дължината на предпазната верига, която го е спряла. Тоест стойността е относителна.
Такава проста верига за осигуряване е реална при скално катерене и катерене, когато въжето се използва само за осигуряване, но не и за движение по него.
Енергията на вероятно падане по време на изкачване зависи от неговата дълбочина, а възможната дълбочина зависи от дължината на въжето. Тъй като по време на изкачването минаваме над точката на закрепване на въжето, теоретично и практически възможната дълбочина на падане е 2 пъти дължината на осигурителното въже. Това дава максималния възможен фактор на падане за изкачванияf = 2.0.
Осигурителна верига за рапел
Когато работим с въже, винаги имаме по-сложна осигурителна верига, която включва освен въжето и друго оборудване (спускател,скоби, мустаци, съединители). Това оборудване също има определена способност да абсорбира енергия от падане. Тази способност е много ограничена за повечето метални съоръжения. При тези натоварвания, които се стремим да не превишаваме във веригата, металното оборудване практически не се деформира. Единствените помощници на въжето по този въпрос са предпазни мустаци и амортисьор. При липса на амортисьор - само мустаци.
Трябва да се има предвид, че въжето, по което се движим, не е много еластично.
Енергията на падане по време на спускане-изкачване по въжето също зависи от дълбочината на падането, но дълбочината на възможното падане е 2 пъти по-малка, отколкото в предишния случай и е фундаментално равна на дължината на въжето, окачено без междинни закрепвания отгоре надолу. Максималната му стойност е равна на потенциалната енергия на падането на уплашеното ни тяло до дълбочината на всеки конкретен отвес.
Следователно максималният възможен фактор на паданепри работа с въже винаги е по-малък от едно:f
Акоf = 0.0, просто няма спад и няма какво да се абсорбира или разсейва.
Акоf = 1,0, има по един враг за всеки от нашите защитници.
Акоf = 2,0, враговете ще се натрупат върху двама от нашите защитници и ще бъде много по-трудно да отвърнем на удара.
Но може да се случи коефициентът на падане да бъде повече от 2,0 и много повече.
При равни други условия, колкото по-малък е коефициентът на падане, толкова по-лесно е за защитната верига да спре това падане и толкова по-малка е величината на пиковото динамично натоварване при спиране. И обратно.
Очевидно, колкото по-малка е дълбочината на падане, толкова по-малко енергия ще трябва да се абсорбира, когато спре.
Също така е очевидно, че колкото по-голяма е способността на нашето оборудване да абсорбира енергия (колкото по-голяма е неговата енергийна интензивност), толкова по-малка епикови натоварвания ще възникнат във веригата за безопасност, когато падането бъде спряно.
Във вертикалните кръгове законът е известен:
Максималната стойност на пиковото ударно натоварване при спиране на падане не зависи от абсолютната дълбочина на това падане, а зависи само от дължината на въжето, което го спира, и способността му да се удължава. Е, от тежестта на падането, разбира се.
Всичко е абсолютно същото, ако говорим за една и съща предпазна верига.
Ако сравним падания на една и съща маса на една и съща дълбочина със същия коефициент на падане, но го спрем с различни комплекти оборудване за безопасност, тогава колкото по-голяма е еластичността (деформируемост = енергийна интензивност) на веригата, толкова по-ниско е пиковото натоварване при спиране на падането.
Просто нито едно въже не спира падането. Следователно този закон не винаги работи толкова ясно. И това обстоятелство е много важно за нас. Особено когато имаме предвид падания и падания близо до точките на закрепване на въжето, където общата дължина на предпазната верига е изключително къса.
Работата е там, че при малка дълбочина на падане и малка дължина на предпазната верига, която я спира, става забележим делът на амортисьорните способности на останалите компоненти на предпазната верига, които в такива случаи значително намаляват пиковото натоварване от изчисленото.
При много голяма дълбочина на падане способността на въжето да се удължава намалява поради нелинейния характер на прилагането на ударното натоварване по дължината на въжето - вълновият характер на неговото разпространение става забележим. И поради това не цялото въже започва да се деформира едновременно, участвайки в спирането на падането. Тоест се проявява същият отрицателен ефект от прилагането на неравномерно натоварване, което винаги се забелязва в лентите, когато става дума за ударни натоварвания,а за въжета - само ако са много дълги. Това води до увеличаване на върховото натоварване от изчисленото.
За щастие, много големи дължини на въжета, където този ефект може да се прояви напълно, принадлежат повече към теоретичната област.
Трябва обаче да се помни, че при много малка и много дълга дължина на предпазната верига се нарушава пропорционалността на пиковото натоварване спрямо дълбочината на падане. Но в диапазона на средните дължини на предпазните въжета всичко работи.
Големината на пиковото динамично натоварване най-общо се описва със следната формула.
Р = G (1 + √1+2af/G)
където:P - сила на рязък удар,G - тегло на падащия човек,a - коефициент на коравина на въжето,f - коефициент на падане.
От формулата се вижда, че силата на рязък удар е пропорционална на корен квадратен от три величини:√f - коефициентът на падане,√a - някакъв коефициент на коравина на въжето и√G - теглото на падащия човек.
Това означава, че ако факторът на падане се е увеличил, например, с2 пъти, тогава силата на рязък удар се е увеличила с√2 = 1,44 пъти и обратно: ако факторът на падане е намалял с2 пъти, тогава пиковото натоварване в момента, в който падането спира, ще намалее с1,44 пъти.
2.4. Пояснение на формулировката "Коефициент на спад"
Да, едно време всичко това също се разбираше много трудно - как този шут не зависи от колко високо се изкачваш? Тогава се срещна - пиковото натоварване наистина практически не зависи от височината на падане като отделна величина, а зависи от съотношението на няколко величини - теглото на падащия, конфигурацията на падането (всъщност неговият фактор) и еластичността на предпазната верига, която спира падането (нейното удължение). Чувстваш ли? Не само въжета - цялата верига за безопасност!
В съвременния смисъл волю-неволю стигаме допреработена формулировка на фактора на спадане: