Почему важно понимать физику, когда Вы занимаетесь альпинизмом?

26.07.2020

Автор: Сергей Веденин

Часть I

Все альпинистское снаряжение производится и тестируется согласно жестким стандартам UIAA, CE и т.п., и согласно этим стандартам должно выдерживать огромные нагрузки.

А человек ведь легкий – 60-80, ну 90 кг, так зачем же такая прочность снаряжения? И правда ли, что оно способно выдержать все нагрузки, возникающие в альпинизме?

Оказывается, не совсем. Поэтому, когда вы начинаете заниматься альпинизмом, полезно потратить некоторое время и вспомнить основы механики. Тогда границы допустимого в использовании снаряжения станут не сухими цифрами, которые не имеют к Вам отношения, а понятными и применимыми. В статье я проиллюстрировал нагрузки в страховочной цепи, для нескольких наиболее тяжелых, но вполне реальных ситуациях, при альпинистском восхождении.

Приглашаю к прочтению всех заинтересованных.

Согласно стандартам UIAA, CE, EAC снаряжение должно, как минимум, выдерживать следующие нагрузки:

Карабины:

По длинной оси с закрытой защелкой 20 кН.
По короткой оси 7 кН.
По длинной оси с открытой защелкой 5-6-7 кН в зависимости от типа карабина.

Сшитая петля - 22 кН.

Текстильная часть оттяжки - 22 кН.

Страховочная система - 15 кН.

Статическая веревка – 22 кН.

А вот для динамической веревки разрывная нагрузка в стандарте не указана, правда странно? Указано только максимальное усилие рывка и количество рывков, при котором это усилие не превышает 12 кН.

Итак, попробуем разобраться, откуда берутся эти цифры в стандартах.

Для простоты расчетов будем считать, что 1 кН это сила, с которой воздействует на опору или подвес груз массой 100 кг. На самом деле эта сила чуть меньше, 0.98 кН.

Для примера рассмотрим две опасные ситуации, возможные при восхождении.

Ситуация первая

Срыв лидера и его падение на большую глубину с фактором рывка 2, вся нагрузка приходится напрямую на страховочную станцию.

Если кто забыл – Фактор рывка это отношение глубины падения к длине веревки, которая получившийся рывок гасит.

Согласно стандартам, UIAA нагрузка на сорвавшегося и соответственно и страховочную станцию не должна превышать 12 кН. Данная величина (12кН) выбрана как результат множества испытания и оценки последствий реальных срывов. Это максимальная нагрузка, которую может выдержать тело человека без серьезных травм. При этом мы не рассматриваем варианты падения на полку или удары при падении о рельеф — речь идет только о травмах, полученных при рывке.

Снижение нагрузки при рывке до этой величины обеспечивается использованием динамической веревки. В этой ситуации нагрузка в любом месте страховочной цепи не превысит 12 кН.

Примечание: Тест UIAA проводится при факторе рывка 1,77, и при факторе рывка 2 сила будет чуть больше, но для понимания логики это не очень важно. Плюс современные веревки при срыве факторе рывка 1,77 обеспечивают нагрузку не превышающую 8-9 кН.

Ситуация вторая

Срыв лидера, после организации промежуточной точки, на большую глубину с фактором рывка 1,77.

Эта ситуация соответствует стандартному динамическому тесту для альпинистской динамической веревки.

Груз не изменился, веревка тоже, фактор рывка меньше – значит ситуация менее опасная?

Нагрузка на сорвавшегося также не превысит 12 кН, но на промежуточную точку будет действовать сила примерно равна силе рывка на сорвавшегося умноженной на 1,66.

12 кН*1,66=19.9 кН.

Это происходит из-за того, что на перегибе вокруг карабина промежуточной точки силы складываются.

И если бы не потери на трение верёвки по карабину, а это примерно 33%, то сила была бы в два раза больше, но с учетом силы трения нагрузка больше «всего» в 1,66 раза.

Усилие на промежуточной точке и есть максимально возможная нагрузка в страховочной цепи. И именно с учетом этой нагрузки и коэффициента запаса прочности (1,1-1,5 для разных устройств) созданы стандарты для альпинистского снаряжения: страховочная система 15кН, станционная петля 22кН, карабин 20 кН и т. д.

Во второй части статьи мы поговорим о том, почему нагрузки при проведении спасательных работ существенно отличаются от стандартных нагрузок, и почему для спасработ мы используем отдельные технические приемы и отдельно их изучаем.