СТАРЕHИЕ И ИЗHОС ПРИ ИСПОЛЬЗОВАHИИ
Под влиянием фотохимических и термических процессов, в том числе окисляющего воздействия воздуха, органические материалы, которыми являются полимеры, подвержены непрерывным необратимым прогрессирующим изменениям, которые называются одним словом - старение. Главными виновниками старения полимеров являются обломки молекул - свободные радикалы и атомы. Они образуются в полимере под действием тепла, солнечного света и кислорода воздуха. Имея агрессивный характер, свободные радикалы и атомы разрывают полимерные молекулы, обломки которых тоже включаются в разрушительный процесс.
Свободные радикалы являются главными, но не единственными виновниками старения полимеров. Различные ионные и молекулярные реакции также способствуют процессу разрушения. В итоге структура и химический состав полимера с течением времени меняются, и одновременно ухудшаются его механические и другие свойства.
Процессы старения протекают независимо от того, находится веревка в работе или нет. Они постоянно и неуклонно уменьшают прочность на разрыв любых веревок из синтетических материалов.
Вследствие старения веревок уменьшается и способность веревки поглощать энергию, а это впрямую отражается на ее надежности. При испытаниях, проведенных комиссией по изучению материалов и снаряжения при Французской Федерации Спелеологии, было установлено, что в течение первых нескольких месяцев старение происходит намного более интенсивно, чем впоследствии.
Из-за усиленной деполимеризации синтетических материалов способность веревки поглощать энергию в начальный период после ее изготовления значительно уменьшается, даже при нормальных условиях ее использования. Затем процесс стабилизируется, хотя и не прекращается полностью.
Тем не менее, прочность веревки постепенно все более ослабевает.
Отрицательный эффект старения не может быть определен для каждой веревки численно, так как зависит от ряда разнообразных факторов - климатических условий, сопутствующих хранению и использованию каждой конкретной веревки, интенсивности работы с ней и т.п.
Достаточно запомнить, что:
- наибольший враг полимеров - свет, и веревка ни в коем случае не должна без необходимости оставляться на свету, особенно на солнце.
Параллельно старению происходит и физический износ веревки в результате механических воздействий, которые неизбежны при работе с нею. Особенно большое влияние на снижение прочности оказывает абразивное воздействие вследствие трения.
Для простоты разделим фактор трения на:
- интенсивное трение нагруженной веревки о скальные ребра и неровности рельефа при подъеме по веревке,
- периодическое трение при временном касании скалы узла или отдельного участка веревки в процессе спуска или подъема, а также при вытаскивании веревки из отвеса,
- трение в устройствах для спуска по веревке,
- трение между загрязнителем и нитками защитной оплетки или сердцевины веревки.
Результат интенсивного трения нагруженной веревки о скальный рельеф, особенно при подъеме, можно предвидеть без затруднений: за считанные минуты оно может не только многократно понизить прочность веревки, но и напрочь ее ликвидировать. В итоге - падение вследствие обрыва веревки.
Ни одна веревка не в состоянии сколько-нибудь длительно выдерживать трение подобного характера.
Такого трения следует избегать всеми возможными средствами, исключая любые причины, снижающие прочность веревки.
Абразивное воздействие остальных факторов, которые порождают трение, неизбежно. Но они проявляются то слабее, то интенсивнее в зависимости от того, чистая веревка или грязная, сухая или мокрая, а также от вида устройств, которые используют при спуске.
Особенно неблагоприятное воздействие, способствующее износу веревки, оказывают спусковые устройства, а также загрязнение или заглинивание. Даже незначительное заглинивание веревки за непродолжительный срок снижает ее прочность примерно на 10 %. Глина в пещерах и пропастях содержит большое количество микрокристалликов кальцита. Имея острые иголочки и ребрышки, они плотно забиваются в волокна веревки. При их движении друг относительно друга, и особенно под действием сжатия веревки в спусковом устройстве, микрокристаллики кальцита постоянно повреждают и срезают ниточки защитной оплетки или сердцевины веревки.
Кроме того, независимо от вида устройства дл спуска, тормозящее действие для контроля над скоростью спуска или остановки осуществляется не только за счет трения, но и за счет перегиба и деформации веревки, которая переламывается под большим или меньшим углом самим устройством или в карабинах. Сильное сжатие и неравномерное растягивание еще больше снижают прочность веревки.
Несмотря на то, что зажимы циклично сжимают веревку при подъеме, а зубцы на кулачках перекусывают отдельные волокна оплетки, устройства для подъема относительно слабо нарушают ее состояние.
Действие факторов, приводящих к старению и износу, все еще до конца не изучено. Отрицательное их воздействие, приводящее к снижению прочности - бесспорно, но численно определить величину снижения прочности в результате воздействия этих факторов достаточно сложно. На практике при первых же признаках явного износа всякая веревка должна быть заменена, невзирая на то, сколько раз или сколько времени она побывала в работе.
При нормальном по интенсивности использовании и внимательном отношении всякая веревка должна быть изъята из применения самое большее через четыре года с начала работы с ней.
ЗАПОМНИ:
- Старение - это процесс, не зависящий от того, находится веревка в работе или все еще лежит нераспечатанная на полке магазина или на складе.
- Если со дня изготовления веревки минуло пять лет, любая, даже новая веревка, не должна использоваться для работы в пропасти.
- Навешивание веревок на отвесах следует производить так, чтобы веревка не терлась о рельеф: это есть Альфа и Омега техники одинарной веревки.
- Любые типы рогаток без исключения совершенно непригодны для использования в качестве снаряжения для SRT.
- Через четыре года использования всякая веревка должна быть отбракована, независимо оттого, что она может иметь вполне еще приличный внешний вид.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОЧHОСТЬ
Из всего изложенного видно, что прочность на разрыв, на которую реально можно рассчитывать при работе в пропасти, значительно отличается от прочности, объявленной производителем. Это заставляет ввести определение ПРАКТИЧЕСКОЙ прочности, которое будет использоваться в дальнейшем и означающее:
Практическая прочность = Объявленная прочность минус сумма отрицательных воздействий неотвратимых факторов, снижающих надежность любой веревки.
Путем лабораторных опытов и практических исследований целый ряд авторов изучал конкретное влияние всех наиважнейших факторов, воздействие которых лежит в основе несоответствия объявленной и действительной прочности. Предметом изучения были как новые, так и изношенные, использовавшиеся в течение различных сроков веревки. Несмотря на некоторые различия и несоответствия отдельных результатов, общим является положение, что оценка практической прочности уже работавших веревок редко превышала 1/4 от объявленной.
Если необходимо конкретно определить состояние данной веревки на конкретном этапе эксплуатации, образец этой веревки должен быть испытан на стенде. По понятным причинам такие испытания не может провести ни один спелеоклуб. Но в непосредственной работе, для получения реального представления о практической прочности, на которую можно действительно рассчитывать до конца 4-летнего периода использования данной веревки при условии применения ее для работы в пропасти, нужно умножить значение ее объявленной прочности на 0,27 [5].
Например, появившиеся у нас в 81 и 82 годах спелеоверевки "Еделрид- Суперстатик" имеют объявленную прочность на разрыв 2500 кГ.
Оценка же ее практической прочности к концу 4-летнего срока годности будет 675 кГ. Много это или мало? Не много, но достаточно для условий, в которых работает веревка при применении SRT.
При нормальном движении спелеолога в процессе спуска и подъема нагрузки, возникающие вследствие его веса и действий, сравнительно ограничены. Несмотря на это, как теория, так и практика SRT единодушны в том, что независимо от снижения значения практической прочности, по сравнению с объявленной, веревка в этом случае является достаточно надежной. Если спелеолог и отвес правильно снаряжены, возникающие динамические нагрузки еще не достигают слишком высоких значений.
Веревка и остальные элементы страховочной цепи в состоянии их выдержать, но при условии, что до этого момента веревки аккуратно хранились и разумно использовались, и что спелеолог всегда действует в границах их надежности.
HАДЕЖHОСТЬ
ДИHАМИЧЕСКИЕ HАГРУЗКИ
Вопреки всем принимаемым мерам, никогда не исключена вероятность случаев, подобным следующим:
- кратковременная потеря контроля над скоростью спуска по веревке с последующим его восстановлением;
- проскальзывание обоих зажимов по время подъема с последующим схватыванием;
- случайное западание веревки за какой-нибудь выступ при подъеме впередиидущего и внезапное соскакивание при подъеме последующего;
- неудачное начало спуска на самом верху отвеса с резким нагружением основного закрепления или неумелое вылезание из отвеса с рывками веревки у закрепления;
- разрушение опор основного или промежуточного закрепления и пр.
Последствиями этих случаев будет проскальзывание или падение спелеолога с рывком веревки с возникновением динамических усилий, значительно превышающих нормальные нагрузки при спуске или подъеме.
Необходимо напомнить, что в пропасти веревка никогда не используется независимо от остального снаряжения - навесочного и индивидуального, и вместе с ним образует так называемую страховочную цепь.
СТРАХОВОЧНАЯ ЦЕПЬ состоит из всяческих элементов и снаряжения, в данный момент времени связанных посредством веревки: скала - крюк - ушко или удлинитель - карабин - веревка - спусковое устройство и зажим - карабин - самостраховочный ус - карабин - беседка - тело спелеолога.
При спуске и подъеме, равно как и при падении, возникают усилия, порождающие статические или динамические нагрузки во всех звеньях страховочной цепи.
ЗАПОМНИ:
- Надежность всякой цепи равна надежности слабейшего из ее звеньев. Страховочная цепь не является исключением из этого правила.
- Из всех элементов страховочной цепи наиболее изменчивой характеристикой и специфически поведением обладает веревка.
- Наибольшим нагрузкам веревка подвергается при разрушении опоры ли другого элемента закрепления, а так же в том случае, если при навешивании веревки на отвес был допущена грубая ошибка, создавшая предпосылки для возникновения, в случае падения, более высоких нагрузок, чем допустимые для данной конкретной ситуации.
ЭНЕРГИЯ ПАДЕНИЯ
Если подвесить некоторое тело определенного веса на конец веревки, последняя по всей длине, включая и точку закрепления, будет подвержена действию силы, величина которой будет равна весу подвешенного тела.
Если же поднять тело на некоторую высоту и бросить, сила, которая возникнет после того, как веревка натянется, будет значительно больше.
Под действием гравитации всякое падающее тело во время падения ускоряется. Это означает, что его скорость нарастает с увеличением расстояния от точки начала падения. В зависимости от массы и скорости в каждый отдельный момент падения тело обладает определенной энергией, которая называется ЭНЕРГИЕЙ ПАДЕНИЯ (Е). Эта энергия тем больше, чем больше масса падающего тела и его скорость. Следовательно, энергия падения зависит от веса тела (G) и от высоты (H), с которой происходит падение.
То есть, Е = G х H (см. Таблицу 5).
ТАБЛИЦА 5.
---------------------------------------------------------------------
Высота Скорость Время Энергия падения
падения [м] падения [км/час] падения [сек] при G = 80 кГ [кГм]
---------------------------------------------------------------------
1 16 0.45 80
2 22 0.64 160
5 36 1.01 400
10 50 1.42 800
20 71 2.02 1600
---------------------------------------------------------------------
При удержании падения веревкой скорость падения сводится к 0. При этом энергия падения трансформируется в энергию деформации веревки и других элементов страховочной цепи, включая тело спелеолога.