Чем больше вес падающего, тем более высокие пиковые нагрузки возникнут во всех элементах страховочной цепи при прочих равных условиях
С другой стороны при одинаковом факторе падения и параметрах страховочной цепи более тяжелый падающий будет чувствовать себя комфортнее, чем его более легковесный товарищ, так как коэффициент перегрузки для него будет меньше. А это здорово влияет на самочувствие.
Коэффициент перегрузки равен отношению ускорения, с которым тормозится или разгоняется наше тело, к ускорению свободного падения.
Или (что то же самое):
Коэффициент перегрузки равен отношению силы, воздействующей на нас при торможении, к нашему весу.
По ходу торможения, в силу нелинейности его характера, коэффициент перегрузки будет изменяться от 0 до максимальной величины, достигаемой в момент остановки, когда на нас воздействует пиковая (максимальная) динамическая нагрузка.
Энергоемкость
Способность страховочного снаряжения испытывать упругие деформации важна не сама по себе. Деформации позволяют снаряжению поглощать энергию падения, переводя ее в другие виды энергии, и, в конечном счете, сводя к нулю.
Способность того или иного снаряжения, деформируясь, поглощать энергию падения называется его энергоемкостью.
При этом надо различать полную и удельную энергоемкость снаряжения.
Полной энергоемкостью называется энергия деформации снаряжения до его разрушения. Полная энергоемкость измеряется в единицах измерения энергии, работы (Nm, кГми т.п.).
Линейное снаряжение - веревки, тросы, а также амортизаторы характеризуются, кроме полной, удельной энергоемкостью.
Удельной энергоемкостью называется энергия, необходимая для деформации единицы длины линейного снаряжения до разрушения или для протравливания на единицу длины, если мы говорим о фрикционных амортизаторах. Удельная энергоемкость измеряется вNm/m, кГм/м и т.п.).
Понятие страховочной цепи позволяет нам определить ее суммарную энергоемкость, как сумму энергоемкостей составляющего страховочную цепь снаряжения.
Энергоемкость страховочной цепи - это количество энергии падения, которое снаряжение, составляющее страховочную цепь и участвующее в остановке падения, способно поглотить за счет своих деформаций до полного разрушения.
При простейшей схеме страховочную цепь составляет только веревка: одним концом привязанная к опоре, а другим к телу падающего. При остановке падения веревка удлиняется, порождая силу упругости, которая вызывает торможение падения. При этом сила упругости-торможения увеличивается от нуля до некоей максимальной величины, которую она достигает в момент остановки падения, когда его скорость становится равной нулю. В простейшем случае именно веревка, растягиваясь и удлиняясь за счет своей деформации будет поглощать энергию падения. И либо поглотит ее всю, остановив падение с некоей максимальной пиковой динамической нагрузкой в самом конце, либо порвется.
Из всех видов снаряжения максимальной способностью к удлинению (деформации) обладает веревка, и именно она принимает главное участие в поглощении энергии падения (если не касаться амортизаторов).
В современной нам реальности страховочная цепь всегда включает в себя дополнительные элементы снаряжения: спусковое, самостраховочное или подъемное устройство, коннекторы, соединяющие это снаряжение с обвязками (карабины, мэйлон рапиды или слинги), страховочные усы или фалы, сама подвесная система и т.п. Каждое из этих устройств располагает своей вполне конкретной энергоемкостью, которые суммируются в процессе остановки падения. Чаще всего энергоемкость каждого конкретного устройства мала, но - существует и обладает вполне конкретной величиной.
Энергоемкость каждого предмета снаряжения зависит от его способности деформироваться от начала приложения нагрузки до полного разрушения. В отношении линейного снаряжения - веревка, трос, лента, эта способность легко определяется по способности их к линейному же удлинению под нагрузкой. Именно на пути удлинения сила торможения производят работу, уничтожающую энергию нашего падения, сводя ее к нулю и тем гася скорость падения до полной остановки. Но все остальное снаряжение не имеет столь явно выраженной характеристики как линейное удлинение, деформируясь в разных направлениях незначительно и часто незаметно для глаза, а то и не деформируясь совсем, то есть, не включаясь в поглощение энергии падения.
Важно понять, что при намертво (без возможности проскальзывания-протравливания) прикрепленных друг к другу элементах страховочной цепи гасит энергию падения только деформация этих элементов и ничего больше. И если наше снаряжение не будет способно деформироваться под нагрузкой, нам придется испытать серьезные потрясения - в прямом и переносном смыслах одновременно.
Выбор снаряжения - это только наш выбор, и потому только от нас зависит, будет ли наша страховочная цепь достаточно энергоемкой, чтобы противостоять ударным динамическим нагрузкам в случае падения.
Чем же мы располагаем, "вербуя добровольцев" в ряды своей способности противостоять динамическим рывкам при падении?
О веревке мы уже говорили - даже малоэластичная, она имеет наибольшую способность к деформациям - от обратимых упругих, до необратимых. При этом, если в остановке падения участвует значительная длина веревки, то собственные энергоемкости каждого из остальных поглощающих энергию падения элементов снаряжения (и нашего тела в придачу) будут пренебрежимо малы по сравнению с суммарной энергоемкостью веревки. В этом случае их можно не учитывать в расчетах, но следует помнить, что они есть и в любом случае поглощают часть энергии падения - пусть маленькую.
А вот если падение происходит на малую глубину, то доля малых энергоемкостей остального снаряжения в общей сумме может оказаться достаточно заметна, чтобы уберечь нас от неприятностей.
На большую глубину надо постараться не летать, и все возможности для этого имеются. Но и падение на малую глубину может оказаться трагичным, если пиковая динамическая нагрузка при его остановке окажется слишком велика.
Из понимания этого вытекает необходимость стремиться к тому, чтобы как можно большая часть нашего страховочного снаряжения обладала некоторой эластичностью - способностью растягиваться под нагрузкой, то есть обладала собственной, пусть малой, энергоемкостью, а не являлась статичной. Потому что, как ни парадоксально это звучит для людей неискушенных, повторю:
Надежность (живучесть) страховочной цепи зависит в первую очередь от способности ее элементов поглощать энергию падения - удлиняясь и деформируясь, а уже во вторую - от их абсолютной прочности.
В этом плане показательна ситуация с возрастающей в последнее время модой на сверхпрочные, но не способные к удлинению синтетические материалы из арамидного волокна типа кевлар, дайнима, спектра и им подобным. По сути, мы получили полный аналог стального троса, только синтетический, а потому обладающий внешне притягательными качествами, которых у троса нет: мягкостью, гибкостью, компактностью в сложенном состоянии, легкостью. Но в главном - в неспособности к удлинению под нагрузкой, а тем более - ударной (то есть стремительно изменяющейся во времени), эти материалы полностью подобны стальному тросу со всеми вытекающими последствиями[9].
Фактор падения. Теория
Вот, наконец, мы и добрались до главного вопроса и предмета исследования, которому посвящена эта часть работы.
Главного, потому что именно через фактор падения мы можем активно влиять на ситуацию на отвесе, обеспечивая невредимость страховочной цепи в случае возможного падения. Ведь как уже было сказано, конечная наша задача - удержать пиковую динамическую нагрузку при остановке падения в жестко установленных границах, при которой страховочное устройство не повредит веревку. Применение эксцентриковых зажимов, отнесенных индустриальными стандартами к "Типу В" ("асендеры" - устройства для подъема), для самостраховки при спуске-подъеме по современным веревкам дает предельно допустимую величину нагрузки примерно в 500-650 кГ. Именно при таких усилиях на зажим рвется оплетка основных веревок кабельной конструкции, при этом неважно: динамических или малоэластичных.
Ни на одну из выше перечисленных характеристик (прочность снаряжения, его способность к деформациям, энергоемкость) мы никак не можем влиять в ходе работы - единственное, что мы можем, это правильно выбрать снаряжение на этапе подготовки. Далее мы в нем ничего изменить не можем.
На величину и скорость приложения динамической нагрузки при остановке возможного падения мы можем влиять с помощью фактора падения, который закладывается непосредственно на отвесе при навешивании веревке и целиком зависит от наших действий: способности грамотно выполнить навеску единственной веревки. А самое главное, фактор падения легко поддается простейшей визуальной оценке - единственный из всех выше перечисленных характеристик!
При прочих равных именно фактор падения является той величиной, с помощью которой мы заранее задаем и определяем энергию своего возможного падения, и его величина всецело зависит только от нас, от наших действий! Вот что важно.
Предположим, что мы хорошо подготовились и наша страховочная цепь отвечает необходимым требованиям.
А) Мы используем страховочный эксцентриковый зажим, отвечающий "Формуле Рефлекс" ("Petzl Ascension" с курком "Рефлекс") - это обеспечивает мгновенное срабатывание зажима при срыве и минимальную глубину падения из возможных - на длину страховочного уса.
Б) Связанный с зажимом страховочный ус обладает необходимыми динамическими качествами для поглощения части энергии падения - сделан из динамической веревки или сопряжен с амортизатором. (Правда в последнем случае можно прервать разговор за ненадобностью, так как применение амортизаторов гарантирует не повреждение веревки страховочными эксцентриковыми зажимами при остановке падения).
В) Навешиваемая веревка - малоэластичная, как и предполагает SRT и любые другие работы на навешенной сверху веревке.
Определяющим понятием в системе оценки возможных грядущих неприятностей в результате срыва и падения является "Фактор падения" (Fall Factor). Оценки для предотвращения такой ситуации, когда эти неприятности станут слишком велики для хорошего самочувствия.