Реферат: Страховка в горах

--PAGE_BREAK--Страховка через тормозное устройство, расположенное на базе
Имеет недостаток, что рывок приходится непосредственно на базу. В предыдущем случае рывок приходился сначала на беседку страхующего, что приводит к дополнительной амортизации и уменьшает рывок, оберегая при этом базу от возможного вырыва ненадежных точек страховки.

Страховка через поясницу, через плечо
Данные виды страховки самостоятельно не применяются для нижней страховки по причине их ненадежности. Для нижней страховки их можно применять лишь в комбинации со страховкой через выступ или через карабин для увеличения возможностей создания трения или более мягкого протравливания (в основном применяется страховка через поясницу, страховка через плечо — экзотика). Зато для верхней страховки (когда к первый принимает к себе второго) эти способы находят реальное применение. При этом веревка, как правило, проходит через выступ, край полки и прочее, нагрузка на страхующего приходится небольшая, что позволяет успешно эти виды. Все же более часто в подобных ситуациях страхуют через восьмерку, прищелкнутую к беседке (в принципе — та же страховка через поясницу).

Команды при работе в связке
Команды при работе на маршруте должны быть четкими, ясными, краткими и заранее известными и лидеру и страхующему. Если слышимость хорошая, можно, конечно, разговаривать как угодно, но слова, за которыми последуют определенные действия, должны быть только стандартными командами, чтобы они не допускать двоякого трактования ваших слов. Особенно это критично, когда слышимость плохая или очень плохая. В этом случае весь набор команд уменьшается до 3—4 основных.

Итак, какие команды применяются в альпинизме?
Страховка готова?
Команда лидера перед началом его движения. Лидер начинает движение только после положительного ответа на данную команду — «Страховка готова!». Страхующий при этом находится в рукавицах и готов страховать лидера. Эти же команды применяются, когда первый принимает второго. Страховка готова
Ответ на предыдущую команду. Эта команда означает, что человек, собирающийся начать движение, может его начинать (то есть отстегнуть свою самостраховку с базы или начать снимать базу). После этой команды единственная страховка у страхуемого — эта веревка. Страхующий после отдачи данной команды должен начать страховать напарника и быть готовым в любой момент к срыву напарника. Не допускается перещелкивание страховочной веревки после отдачи этой команды. Понял
Ответ на любую команду, если смысл команды понят. Повтори
В случае если команда непонятна или не услышана. Пошел
Команда отдается перед началом движения. Страхующий должен быть готов начать выбирать или выдавать веревку. Иду
Команда может применяться вместо предыдущей или может быть ответом на команду «как дела?», если человек продолжает свое движение. Страхуй
Вариант команды для привлечения внимания страхующего к процессу страховки. Может применяться как вариант команды «пошел», «иду». Обычно, все же, означает неудовольствие первого относительно того, как его страхуют. Выдай (есть вариант этой команды — дай веревку)
Выдать веревку, как можно быстрее. Выбери
Выбрать веревку, как можно быстрее, не сдернув при этом первого (или второго для случая траверса). Закрепи
Первый отдает эту команду страхующему, чтобы он жестко закрепил веревку на базе. Страхующий закрепляет веревку и ждет следующей команды. Закрепись
Страхующий подает эту команду первому в случае, если есть необходимость на время перестать страховать первого. Первый должен найти хорошее место и устойчиво стать (лучше, если он при этом станет на самостраховку), при этом он отвечает «Готово» или «Есть». Страхующий выполняет необходимые действия (например, поправляет страховку) и вновь возобновляет страховку, подав соответствующую команду (например — «страховка готова»). Сколько веревки?
Страхующий должен назвать количество метров веревки, оставшейся у него. Обычно говорится примерная цифра, кратная 10 или из первого десятка. Веревки 6 метров.
Ответ на предыдущую команду. Не нужно долго думать. Отвечать сразу по принципу — лучше сказать меньше, чем больше. Камень
Если человек заметил падающий камень или сам упустил камень. Эта же команда применяется при падении любых предметов, способных травмировать группу (лед, ветки, предметы, выпавшие из рюкзака). Подается особо громко. Лавина
То же в случае лавины. Держи (Срыв)
Подается человеком во время срыва (если он успеет). По этой команде страхующий готовится к рывку. У крюка
Команда, которую подает идущий, чтобы пояснить страхующему, что он будет стоять на месте, чтобы вытащить или заложить точку страховки. На самостраховке
Подается после того, как идущий встал на самостраховку за базу и его уже не надо страховать. После этого, обычно, страхующий (второй) готовится к началу движения. Страховки нет
Подается после того, как идущий встал на самостраховку за базу и его уже не надо страховать. После этого, обычно, страхующий (второй) перестает страховать напарника и готовится к началу движения. Перила готовы
Команда означает, что страховочная веревка закреплена на базе и ее можно нагружать (использовать в качестве перил).
Как дела?
Команда, не обозначающая никаких действий. Означает, что напарнику (как правило, страхующему) надоело ждать, и он интересуется причиной задержки в действиях своего напарника.
Особо надо отметить случай, когда слышимость очень плохая или ее вообще нет. Наличие переговорных устройств решило бы эту проблему, но в России для подобных случаев их практически не применяют (и они не всегда могут работать по различным причинам).

Итак, что делать в условиях плохой слышимости?

Минимальный набор команд — «выдай», «выбери», «страховка готова» или «перила готовы» (что именно — обычно оговаривают заранее на предыдущем пункте страховки). При наличии эха эти команды отличаются следующим образом.
Вы-дай
Она более короткая и состоит из двух слогов. Напарник обычно слышит только «ай» или «а…». Вы-бе-ри
Более длинная, состоит из трех слогов. При предельной слышимости слышно только «и…» Стра-хов-ка го-то-ва
Самая длинная команда, в конце слышно «а…». Можно перепутать с командой «выдай» (она тоже оканчивается на «а…»), но отличить ее можно по тому, что она длинная.
Вообще подавать команды нужно все — вдруг вас слышат, а просто вы не слышите. Но на определенный минимальный набор команд надо заострить внимание и многократно повторять именно их (если нет ответа или ожидаемого действия).

Что делать, когда не слышно ничего? Обычно встречается следующий вариант — первый вышел наверх и сделал базу, встал на самостраховку, выбрал имеющуюся слабину веревки, ну и прокричал весь набор команд, повторив «страховка готова» несколько раз. Веревка не выбирается и ничего в ответ не слышно. Страхующий сидит внизу, веревка очередной раз надолго остановилась, ни одной команды не слышно (ну и заодно, например, метет снег и дует ветер, хочется быстрее начать двигаться). А вдруг первый находится в сложном месте и может вот-вот сорваться? Что же делать? Такая ситуация при плохой сработанности и недостатке опыта может длиться долго. Позаботиться об этом лучше верхнему. Он закрепляет веревку, дюльферяет по ней до зоны слышимости, говорит все, что хочет сказать и, получив положительный ответ, поднимается к пункту страховки и начинает принимать второго. Иногда допустимо, чтобы второй начал движение первым. В этом есть, конечно, риск. Но он может быть не большим. При этом происходит следующее: второму показалось, что станция наверху уже готова. Он снимает базу и начинает двигаться вверх. Если веревку у него выбирают, значит он понял все правильно. Если не выбирают — значит его не страхуют и первый еще что-то делает. Тогда связка осталась только на промежуточных точках. Здесь есть 2 варианта — вернуться назад и восстановить базу или выйти к ближайшей точке и начать страховать через нее. Что абсолютно не допускается — это нагружать веревку своим весом, пока однозначно не получена информация о готовности страховки. Указанные действия можно предпринимать при достаточно хорошей схоженности связки и при наличии надежных промежуточных точек страховки.

Далее, в отсутствии слышимости и видимости у страхующего есть еще источник информации — страховочная веревка. По тому, как она двигается, можно сказать очень многое. При хорошей схоженности связки иногда по поведению веревки можно все понять без команд. Наблюдать за поведением веревки надо постоянно, не только когда уже ничего не слышно. Например — веревка движется равномерно и достаточно быстро — простой участок, лезется легко. Веревка остановилась — наверное, напарник делает точку. Веревка идет неровно и очень медленно — по-видимому, сложное место, надо обратить внимание на страховку — вдруг произойдет срыв. Подана резкая громкая команда, но непонятно какая — прижаться к скале (вдруг это была команда «камень») и приготовиться к рывку (вдруг команда была «держи»). И так далее. Главное в этой ситуации думать и представить себя на месте своего напарника.

По характеру удержания при срыве лидера страховка подразделяется на статическую и динамическую.

Статическая страховка
При статической страховке страхующий жестко зажимает веревку. При этом падение лидера гасится за счет эластичных свойств веревки. Надо представлять, какой величины рывок может быть в результате срыва. Мы уже говорили, что рывок зависит от фактора рывка, веса напарника и жесткости веревки. Подробнее на анализе этих факторов мы остановимся ниже. Если рывок в результате срыва будет небольшим, допустимо использовать статическую страховку. Ее приходится использовать и в тех случаях, когда протравливание веревки может привести к травмированию первого в результате падения его на полку или выступы. В этих случаях более жесткий рывок, естественно, предпочтительней падению на выступ или полку. Итак, при выборе метода страховки надо исходить из следующего.
Надежность верхней точки
Если связка работает на льду — проблем нет. Если скалы — смотря какие точки страховки сделаны (а это, в свою очередь зависит от фактуры скал и от опыта альпиниста). Если снег — только динамическая страховка! Свойства веревки
Если веревка имеет сертификат UIAA, можно использовать статическую страховку (при благоприятных других обстоятельствах). Фактор рывка
Это отношение глубины падения к длине выданной веревки. Фактор рывка непосредственно влияет на величину рывка. При этом надо знать, на какой веревке ты ходишь. Лучше ходить на импортных. Например, как мы уже рассматривали, на веревке «Beal» можно использовать статическую страховку при факторах рывка до 1. В принципе на веревке «Beal» можно вообще не использовать динамическую страховку, но надо знать, что в худшем случае рывок на веревку будет равен 700 кг, а на верхнюю точку — 1200 кг. Выдержит ли верхняя точка? Если сомнения есть — лучше протравить, если страховка осуществляется через анкера — смысла в протравливании никакого нет, только повышается опасность удариться о выступ или полку. Масса сорвавшегося
Стандартный рывок UIAA рассчитан для веса 80 кг. Рывок пропорционален квадратному корню из веса человека (вместе с одеждой и снаряжением). Так, если вес в два раза больше, то величина рывка будет в 1.4 раза больше. Худейте перед выездом в горы — рывок в случае срыва будет меньше. Крутизна рельефа и наличие полок, выступов
Как мы уже отмечали, способ страховки зависит и от рельефа. Если падение не приведет к травме, можно использовать динамическую страховку. Если можно удариться или склон не крутой, нужно использовать статическую страховку.
Динамическая страховка
Динамическая страховка используется для уменьшения рывка на веревку и, следовательно, на другие участки страховочной цепи. Самым слабым местом является верхняя точка страховки. Ранее используемые пеньковые веревки обрывались уже при факторе рывка К=0.25. При этом величина рывка была около 700 кг. Современные импортные веревки подразделяются на динамические и статические (их еще называют полудинамическими). Есть стандарты на один и другой тип веревок. Из российских веревок только калининградская динамическая веревка удовлетворяет тестам UIAA, остальные веревки следует считать статическими. Для статических веревок есть рекомендация не использовать их в условиях, когда фактор рывка выше 1. Допустимые усилия рывка для статических веревок возникают при факторе рывка К=0.3 (порядка 500 кг). Это соответствует следующей схеме расположения точек страховки: 3, 6, 9, 11, 13, 15, 18, 21, 25, 30, 35, 40, 47 метров от базы.

При такой схеме можно использовать статическую страховку (при этом на верхнюю точку будет приходиться нагрузка около 850 кг, а на базу — рывок 350 кг). Если точки расположены реже, нужно использовать динамическую страховку.

Как осуществляется динамическая страховка? Один из принципов динамической страховки, сформулированный еще в 30—40 годах, гласит — «the rope mast run» (веревка должна бежать).

Динамическая страховка подразделяется на мягкую и жесткую. При этом веревка протравливается с определенным усилием через тормозное устройство. Мягкая динамическая страховка — при усилии протравливания 200 кг, жесткая — 400 кг и выше. В первом случае рывок на сорвавшегося будет равен 300 кг, во втором — 600 кг. Соответственно нагрузки на верхний крюк 500 кг в первом случае и 1000 кг — во втором. Протравливать веревку легче всего через тормозные устройства.

Зависимость усилия протравливания для разных тормозных устройств

устройство

усилие захвата руками 25 кг

усилие захвата руками 50 кг

восьмерка

200 кг

300 кг

шайба Штихта с одним карабином

200 кг

250 кг

шайба Штихта с двумякарабинами

300 кг

400 кг

Grigri (Petzl)

700 кг

-



Сколько необходимо протравливать? Соотношение такое. Во сколько раз усилие протравливания больше веса человека, во столько же раз длина протравливания меньше глубины падения. Если человек весом 100 кг (вместе с одеждой и снаряжением) упал на глубину 10 м (5 м до последней точке, и столько же ниже), усилие протравливания 400 кг (усилие протравливания больше веса с в 4 раза), значит протравливать надо в 4 раза меньше — 2.5 м. Соответственно если усилие протравливания 200 кг, то протравливать нужно 5 м. Усилия, возникающие в различных участках страховочной цепи мы рассмотрим ниже.

Надо заметить, что с появлением современных веревок динамическая страховка стала использоваться реже. На скалолазных стендах и анкерных маршрутах ее уже не используют. Но в альпинизме ее надо уметь применять, а в отдельных случаях ее применение обязательно (например — на снежном склоне).

При динамической страховке нужно оставлять свободную веревку для протравливания. При протравливании веревки нужно следить не за длиной, а за величиной усилия протравливания. Запас свободной веревки для протравливания должен быть в пределах 10—100% от выданной (в зависимости от надежности точек страховки).

Страховка в горах


Срыв — описание процесса и возникающие при этом нагрузки

При срыве первого в связке он падает до точки страховки и далее на всю длину свободной веревки. При этом его потенциальная энергия переходит в кинетическую. Чем дальше он падает, тем более высокую скорость набирает. Когда свободная веревка кончается, веревка начинает растягиваться и поглощать кинетическую энергию человека. Сорвавшийся останавливается в тот момент, когда веревка поглотит всю его кинетическую энергию. В этот момент усилие в веревке достигаем максимума. Именно это усилие надо рассматривать для оценки значения рывка и воздействия его на верхнюю точку страховки и страхующего.

Кинетическая энергия гасится, также, трением в верхнем карабине и трением в тормозном устройстве.

<img width=«310» height=«210» src=«ref-1_528270763-14821.coolpic» alt=«действие сил» v:shapes="_x0000_s1027">В приложении, приведенном в конце работы, мы сделаем вывод формул, описывающей поведение альпинистской веревки при срыве первого в связке. А сейчас рассмотрим — какие силы возникают в различных элементах страховочной цепи при срыве ведущего.

На рисунке изображена верхняя точка страховки, на которой произошло задержание сорвавшегося. Кинетическая энергия сорвавшегося альпиниста поглощается упругим растяжением веревки. При этом на сорвавшегося действует сила упругости F, эта же сила воздействует на карабин верхней точки страховки в направлении срыва.

В карабине на веревку действует сила трения Fтрен, которая препятствует движению веревки. Сила трения зависит от коэффициента трения и силы давления веревки на карабин. В том же направлении, что и сила трения, действует сила F1, которая удерживает сорвавшегося от дальнейшего падения. Удержание падающего человека возможно лишь при условии, когда F=F1+Fтрен. При этом веревка может двигаться в карабине с некоторой постоянной скоростью (вариант протравливания), либо останавливаться до момента полной остановки. Когда веревка останавливается, движение ее описывается гармоническими затухающими колебаниями (их уравнение без учета эффекта затухания приводится в приложении).

Сила трения, по оценкам фирм-производителей снаряжения, составляет около 34% от силы рывка F (т.е. это для условий новой веревки, нового карабина и при отсутствии грязи, воды и прочих факторов, увеличивающих силу трения). При этом сила F1 составляет 66% от силы F. Тогда на карабин будет воздействовать сила N=F1+F=1.66F. При наличии грязи, влаги, дефектов веревки или карабина сила трения может увеличиться, так что, реальная нагрузка на карабин (а поэтому и на точку страховки) составляет:F < N < 1.66F.

Итак, при срыве действуют следующие силы:

1.     F — сила, действующая на сорвавшегося. Не более 1200 кг для динамической веревки.

2.     N=F1+F — сила, действующая на точку страховки. Веревка проходит через карабин, поворачиваясь в противоположном направлении.F < N < 1.66F. Величина силы N — до 1800 кг.

3.     F1 — сила, воздействующая на всю последующую страховочную цепь. При этом часть ее — это сила трения в остальных карабинах, трение веревки о выступы, скалы и т. п., трение в тормозном устройстве, через которое осуществляется страховка, трение о руки страхующего. Остальная часть силы     продолжение
--PAGE_BREAK--F1, это сила упругости в веревке. Она равна и противоположна силе, с которой веревка зажата и удерживается на страховочной базе — Fбазы. 0 < F1 < 0.66F. Величина силы F1 — до 600 кг.

4.     Fбазы — рывок на страховочной базе. Воспринимается или непосредственно страхующим или самой базой. 0 < Fбазы < F1. Величина силы Fбазы от 0 до 600 кг. При зависании на базе без промежуточных точек рывок на базу будет в пределах 1200—1800 кг в зависимости от способа страховки.

Нагрузки в веревке
На веревку может воздействовать статическое или динамическое воздействие.

Статическое воздействие — воздействие постоянной силы (например — груз, подвешенный за веревку). При этом веревка растягивается и в ней возникает сила упругости, равная и направленная противоположно приложенной силе. При слабых воздействиях выполняется закон Гука — при этом сила упругости пропорциональна величине деформации веревки (область 1). F=α·(L/Lo).

<img width=«310» height=«210» src=«ref-1_528285584-13999.coolpic» alt=«график статического воздействия на верёвку» v:shapes="_x0000_s1028">Коэффициент пропорциональности α называют коэффициент жесткости веревки. При некоторых усилиях зависимость силы от деформации становится нелинейной (область 2). Наконец при увеличении силы наступает такое значение Fmax (которому соответствуетLmax, когда наступает разрыв веревки.

Область пропорциональной зависимости силы от деформации характерна тем, что при снятии внешней нагрузки веревка возвращается в точно такое же состояние, в котором она находилась до нагрузки и ее свойства не меняются (т.е. не меняется ее прочность, эластичные свойства и прочее). Веревка может многократно использоваться в таком режиме.

Нагрузки, при которых зависимость силы от удлинения становятся нелинейными, деформируют веревку таким образом, что при их снятии она не возвращается в исходное состояние, при этом в ней возникают необратимые изменения и ее свойства меняются (всегда в худшую сторону). Ее жесткость при этом увеличивается, ухудшаются эластичные свойства. Эксплуатация веревки при таких условиях приводят к преждевременному износу.

Критерием качества динамической веревки является тест UIAA. Современные динамические веревки могут выдерживать 8—20 подобных рывков. Можно сказать, что для таких веревок подобный рывок находится в области пропорциональной зависимости силы от удлинения (конечно, в пределах того количества таких рывков, которое указано фирмой-изготовителем).

Динамическое воздействие — воздействие силы, меняющейся во времени, или воздействие движущегося предмета (груза). Например — человек, падающий под действием силы тяжести. При этом он движется с ускорениемg=9.8 м/сек2 и скорость его увеличивается пропорционально времени падения. Когда говорят что, зависая на веревке человек, испытывает на себе рывок, это означает, что вся кинетическая энергия человека переходит в энергию деформации веревки и на человека действует сила упругости со стороны веревки.

В приложении сделан расчет величины рывка, получено следующее выражение:

<img width=«314» height=«104» src=«ref-1_528299583-1550.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1025"><img width=«257» height=«54» src=«ref-1_528301133-968.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1026">

<img width=«310» height=«210» src=«ref-1_528302101-12824.coolpic» alt=«график силы упругости» v:shapes="_x0000_s1029">Величина рывка — максимальное значение силы упругости. Сила упругости при срыве меняется по косинусоиде (это видно из приведенного ниже уравнения, которое также получено в приложении).

Сейчас же мы проанализируем эти формулы.

При хождении в горах никто, конечно, не вычисляет, какой рывок произойдет при срыве человека. Но для правильной оценки ситуации нужно качественно ориентироваться в ситуации и представлять от чего может зависеть величина этого рывка, когда она больше и когда меньше.

 

Статическая страховка без учета тренияРассмотрим случай, при котором мы осуществляем статическую страховку и не учитываем трение в верхнем карабине (как если бы мы надели на карабин ролик).

<img width=«171» height=«55» src=«ref-1_528314925-744.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1027">, гдеK=(H+L)/Lo — фактор рывка.

<img width=«310» height=«210» src=«ref-1_528315669-13170.coolpic» alt=«график зависимости силы рывка от величины фактора рывка» v:shapes="_x0000_s1030">При этом из формулы видно, что величина рывка зависит только от свойств веревки α — коэффициент жесткости веревки, от веса человека P и фактора рывка К. От того, на сколько метров человек вышел над точкой страховки, сколько точек сделал, от длины веревки и прочего рывок не зависит. Фактор рывка — это отношение глубины падения к общей длине выданной веревки. При этом сами значения глубины падения или длины веревки не влияют на рывок (то есть если глубина падения и длина веревки равны 3 метрам или они равны 30 метрам — рывок будет одинаковым). Ничего удивительного в этом нет. Действительно, при большей глубине падения в гашении рывка участвует большее количество веревки, при этом рывок оказывается одинаковым.

Величина рывка пропорциональна величинам <img width=«23» height=«30» src=«ref-1_528328839-355.coolpic» alt=«корень из P» v:shapes="_x0000_i1028"><img width=«21» height=«27» src=«ref-1_528329194-135.coolpic» alt=«корень из К» v:shapes="_x0000_i1029"><img width=«22» height=«27» src=«ref-1_528329329-135.coolpic» alt=«корень из α» v:shapes="_x0000_i1030">. Например, если фактор рывка увеличился в 2 раза, то рывок увеличился в 1.4 раза (квадратный корень из 2).

Анологично — с весом.

Минимальное значение рывка в 2 раза превышает вес ( т.е. 160 кг при весе человека 80 кг). Возникает в том случае, когда просто нагружается веревка и при этом отсутствует свободная веревка. При этом К=0 — нет свободного падения вообще, веревка начинает нагружаться сразу.

Максимальное значение фактора рывка в обычно равен К=2. Такой рывок соответствует случаю, когда первый в связке не сделал ни одной точки. При этом он падает до страхующего и еще столько же вниз.
К>2 могут возникнуть только в том случае, если страхующий после срыва первого успеет выбрать веревку. По этой причине (а также из соображений возможности потерять страховку) выбирать веревку после срыва ведущего категорически запрещается.

<img width=«310» height=«210» src=«ref-1_528329464-13752.coolpic» alt=«график зависимости» v:shapes="_x0000_s1031">Влияние трения в верхней точке на величину рывкаРассмотрим влияние трения о карабин верхней точки, на которой происходит зависание сорвавшегося. Здесьf — коэффициент трения веревки в карабине. При очень большом трении (например, веревка застряла в карабине) ситуация эквивалентна случаю, когда рывок с фактором К=2 приходится на верхний карабин. Действительно, при этом f=1; (Lo-L1)/Lo=H/Lo=K/2; имея это в виду, выражение в скобках, указанное ниже, в которое входит f, обращается в величинуK/2. Это эквивалентно ситуации, когда К=2 и нет трения.

<img width=«130» height=«44» src=«ref-1_528343216-636.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_s1032">Данное выражение в уравнении отвечает за влияние сил трения в верхней точке на величину рывка. Проанализируем его. ВыражениеL1/Lo может принимать значения от 0 до 1. В обычной ситуации L1/Lo=(1-К/2).

Графики зависимости F(f) и F(L1/Lo) — практически линейные. (Линейность графиков означает, что во сколько раз увеличилось трение или отношение L1/Lo, во столько раз и возрастет величина рывка). Графики приведены ниже. Имеется особенность, когда f и L1/Lo близки к 1.

Это видно на графиках. При этом величина рывка резко возрастает. Это соответствует ситуации, если при падении первого в связке резко выбрать всю веревку и трение через карабин будет высокое. При этом нагрузка придется на верхнюю точку, а на амортизацию рывка веревки, при этом, не окажется.

Графики приведены для веса 80 кг и веревке, которая при стандартном рывке UIAA имеет значение рывка 1200 кг. Такая ситуация на самом деле может присутствовать на практике и это надо иметь в виду. Например, если при одновременном движении связки происходит срыв нижнего, он может сорвать верхнего.

При одновременном падении их веревка будет двигаться в верхнем карабине. При этом первого в связке как бы затягивает в верхнюю точку и когда веревка начнет гасить его энергию падения, ее почти не останется для этой цели, рывок будет очень жестким. При таком рывке фактор рывка может оказаться гораздо выше, чем 2.

<img width=«310» height=«210» src=«ref-1_528343852-13292.coolpic» alt=«график зависимости» v:shapes="_x0000_s1033">Влияние протравливания веревки на величину рывка Рассмотрим влияние протравливания веревки. При этом будем различать собственно протравливание, которое входит в понятие динамической страховки, и трение, которое возникает при движении веревки между базой и верхним карабином за счет продвижения веревки через карабины и за счет трения о неровности рельефа.

В уравнение величины рывка входит следующее выражение: <img width=«95» height=«46» src=«ref-1_528357144-1201.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1031">

При этом участвуют две относительные величины — отношение усилия протравливания к весу человека и отношение длины протравливания к длине веревки. Как можно учитывать протравливание реально во время страховки?

Для этого выясним — как погасить рывок только протравливанием?
Усилие протравливания Если усилие протравливания равно весу человека, в этом случае длина протравливания будет равна глубине падения человека. Если усилие протравливания больше веса человека в N раз, значит длина протравливания будет в N раз меньше, чем глубина падения. При гашении рывка только за счет протравливания сила рывка на веревку будет постоянной в течение всего периода протравливания. Этим данный прием является очень удобным и универсальным. Используя этот прием можно ходить на любой веревке (в том числе и не имеющей сертификат UIAA, даже на пеньковой веревке). Его недостаток — в сложности исполнения. Трение веревки о промежуточные карабины и о рельеф
Этот фактор можно установить только приблизительно. Чем первому труднее выбирать веревку, тем больше такое трение. Чем больше перегибов делает веревка в карабинах, тем трение также больше. При работе в связках стараются это трение уменьшить, так как оно мешает передвижению. При этом используют оттяжки, двойную веревку и ряд других приемов. При большой величине трения рывок на верхний крюк может оказаться очень жестким (в худшем случае будет жесткий рывок с фактором рывка К=2). Итак, трение веревки действует как тормозное устройство с некоторой силой протравливания.
Динамическая страховка
Динамическая страховка — довольно сложный технический прием, который позволяет при срыве партнера уменьшить рывок на веревку и на все остальные звенья страховочной цепи и обезопасить последствия падения. При этом страхующий зажимает веревку не жестко, а так, чтобы она при рывке протравилась на некоторую длину. Можно контролировать либо усилие, с которым страхующий зажимает веревку, либо длину протравливания.

Проще контролировать усилие протравливания. Длина протравливания будет такая, которая соответствует данному усилию. Так как в реальных условиях присутствуют трение веревки о карабины и о рельеф, они действуют действовать одновременно с действиями страхующего. Надо оценить насколько критично падение партнера на большую глубину падения (нет ли там полочек, выступов, о которые ваш партнер может удариться), а также длину свободной веревки. Если условия позволяют — постараться протравить веревку на достаточное расстояние. В первый момент рывка не следует зажимать веревку сильно (вдруг трение о промежуточные карабины и выступы будет велико). Затем надо плавно увеличить усилие на вашем тормозном устройстве. Если длина протравливания получается слишком большой — нужно увеличить силу. Если вы все делаете правильно, рывок будет почти незаметен для партнера и вы снизите риск вырыва верхней точки страховки. Во время страховки рекомендуется пользоваться тормозным устройством. Распространенными тормозными устройствами являются «восьмерка», «букашка» и «шайба Штихта».

На базе
На базе страхующий делает страховку первому в связке. База должна выдержать рывок как вниз (если ни одной точки сделать первому не удастся или они все повылетают), так и вверх. Рывок за базу может быть как очень жестким, так и слабым. Важно, чтобы на базу не пришелся сильный рывок. Это может привести к вырыву отдельных точек страховки и даже к разрушению самой базы (и тогда все участники связки, скорее всего, погибнут, чего, естественно, нельзя допускать).
Для базы делают обычно 2 точки страховки или более. Затем их блокируют между собой.

На последней промежуточной точке
На верхней промежуточной точке страховки происходит задержание сорвавшегося. Этот процесс мы уже рассматривали выше. Если бы трения в карабине не было, то на верхнюю точку действовала бы сила, в 2 раза превышающая рывок на веревку. За счет силы трения на карабин будет воздействовать сила N=F1+F=1.66F. При наличии грязи, влаги, дефектов веревки или карабина сила трения может увеличиться, так что реальная нагрузка на карабин (а поэтому и на точку страховки) составляет:F < N < 1.66F. Примерно можно считать, что нагрузка за верхнюю точку в полтора раза больше рывка в веревке. Если точка вылетела, то аналогичный процесс будет происходить на следующей точке. При этом часть энергии может погаситься, а может и не погаситься (смотря как была вырвана точка страховки). Если не выдержала следующая, падение будет происходить дальше… При прохождении веревки надо делать как минимум 2—3 абсолютно надежные промежуточные точки страховки. Надежную точку страховки надо также делать перед сложным местом, а также после него (потому что на самом сложном месте хорошую точку страховки можно просто не успеть сделать).

В других промежуточных точках
При срыве вся основная нагрузка приходится на верхнюю (последнюю) точку страховки. В это время на другие промежуточные точки действует небольшой рывок в направлении, перпендикулярном склону. При страховке за анкера или крючья этот момент даже можно не рассматривать, чего не скажешь для случая, когда применяют закладки. Закладки характерны тем, что они могут держать рывок только в вполне определенном направлении, которое, обычно, совпадает с направлением возможного срыва. В поперечном же направлении закладки часто не работают. Более того, часть закладок может просто вылететь при вытаскивании веревки вверх при движении первого. А это означает, что при вырыве верхней точки падать придется далеко… Как можно обезопасить данную ситуацию?
Подбить закладку молотком (непопулярная мера, портит саму закладку, ее после этого, как правило, трудно вытащить, но зато очень эффективная). Использовать только в крайнем случае. Сильно дернуть за закладку после того, как она уже установлена (этим она заклинивается в трещине и не выскакивает при боковых нагрузках). Самый распространенный прием. Повесить на закладку дополнительную оттяжку или карабин. В комбинации с вышеназванным широко применяется, но приводит к дополнительному расходу снаряжения. Поставить еще одну закладку, которая действует в противоположном направлении. Эти точки блокируют и используют вместе. При этом повышается надежность. Недостатки — дополнительный расход снаряжения и времени на установку точки.
Воздействие на сорвавшегося
На сорвавшегося действует тот же рывок, который возникает в веревке. Некоторую амортизацию обеспечивает подвесная система и костно-мышечная система (это существенно, когда глубина падения невелика). Кроме фактора рывка существенным является то, не ударится ли упавший человек о выступы до того, как будет задержан веревкой. Большое значение имеет качество подвесной системы. Для скалолазания в последнее время используют нижнюю подвесную систему — беседку. Она делается таким образом, чтобы равномерно распределять нагрузку. При этом большая часть нагрузки распределяют на верхнюю часть бедер. По нормативам UIAA система должна выдерживать рывок не менее 1500 кг (при этом на каждую ногу приходится 750 кг). Считается, что кратковременное воздействие рывка 1200 кг не причиняет существенного вреда для человека (отсюда и норматив UIAA на веревку — не более 1200 кг) Для альпинизма применяют в основном комбинированные системы из беседки и обвязки. Это связано с тем, что падение альпиниста может происходить в более сложных условиях и с большими факторами рывка. Если падение альпиниста не вовремя стабилизируется, рывок может произойти в направлении, перпендикулярном телу (если он будет только в беседке). При этом возможны травмы позвоночника, вплоть до его перелома. Кроме того, альпинист может нести с собой рюкзак. В этом случае воздействие на позвоночник может стать еще более непредсказуемым. Применение обвязки стабилизирует падение тела. Точка приложения рывка находится при этом гораздо дальше от центра тяжести и риск получить травму позвоночника гораздо ниже. Но при этом возникает новая опасность — получить травмы (переломы) ребер. Поэтому обвязка должна быть тщательно отрегулирована. При срыве нагрузка должна приходиться частично на обвязку, но в основном на беседку.

Еще раз подчеркнем, что первый должен ввязываться в веревку с помощью узла, а не пристегиваться карабином.

Альпинистская веревка

Как выбрать альпинистскую веревку? Каким критериям она должна удовлетворять?

Выбор
Веревка в целом подразделяется на динамическую, статическую и вспомогательную. Динамические веревки применяют для страховки на маршруте при хождении с нижней страховкой. Статическая применяется для перил, при спасработах и в промышленном альпинизме. Вспомогательная веревка применяется для различных других целей, где возможные нагрузки значительно ниже по своей величине, чем в перечисленных выше случаях.
Подробнее остановимся на динамических веревках. В настоящее время применяют одинарную веревку, полуверевки (ее еще называют двойной веревкой) и двойную веревку (иначе — цвилинговая).

<img width=«90» height=«90» src=«ref-1_528358345-3884.coolpic» alt=«одинарная веревка» v:shapes="_x0000_i1032">

Одинарная веревка — больше всего подходит для спортивных восхождений и восхождений по несложным «традиционным» маршрутам (где маршрут и работа с веревкой не очень сложные).

<img width=«90» height=«90» src=«ref-1_528362229-4418.coolpic» alt=«полуверевка» v:shapes="_x0000_i1033">

Полуверевка — больше всего подходит для более сложной работы с веревкой, либо когда за счет меньшей силы рывка на разделенные веревки увеличивается безопасность при срыве, либо в случае необходимости организовывать спуск дюльфером.

<img width=«90» height=«90» src=«ref-1_528366647-4132.coolpic» alt=«двойная веревка» v:shapes="_x0000_i1034">

Двойная веревка — будет лучше всего для горных маршрутов (она намного легче двух полуверевок).

Как выбрать веревку при ее покупке — вопрос не очень простой. Всегда, когда выбор достаточно широк, сделать его сложно. Легче работать с одинарной веревкой. Как правило, ею пользуются более часто, чем другими типами веревок. Она же универсальнее и немного дешевле, чем цвилинговая или 2 полуверевки. На взгляд автора одинарная веревка более устойчива с точки зрения подверженности механическим повреждениям. Однако преимущества в использовании двойных веревок достаточно существенны и выбор, чаще всего, основывается на личных пристрастиях и привычках. С точки зрения безопасности в использовании разных типов веревок — можно считать, что они одинаково безопасны.

Свойства и технические характеристики современных веревок
Для веревок разработаны требования UIAA и европейские требования. Если веревка удовлетворяет им, то ее применение в альпинизме возможно. Веревка бывает динамическая и статическая. Динамическая веревка применяется для страховки первого на маршруте (для нижней страховки). Статическая веревка не применяется для нижней страховки и используется для организации перил, в спасработах или промышленном альпинизме. На статическую веревку также есть европейские нормы. Основное отличие их от динамических — статическая веревка на должна сильно растягиваться (не более 5% при грузе 150 кг).

    продолжение
--PAGE_BREAK--Требования UIAA и EN892 для динамической веревки
Сила рывка должна быть не более 12 kN при факторе рывка 2 с весом 80 кг. (55 кг для полуверевки или двойной веревки). Веревка должна выдерживать не менее 5 рывков с фактором рывка 2 и весом, указанным выше. Удлинение под грузом — не должно быть более 8% под грузом 80 кг (для полуверевки — удлинение не более 10% под грузом 80 кг). Гибкость при завязывании узлов — проверяется измерением диаметра веревки внутри узла при нагрузке 10 кг. Смещение оплетки веревки относительно сердцевины — 2 м. веревки протягивают через специальное устройство 5 раз. Смещение оплетки веревки должна быть меньше 40 мм.
Маркировка должна указывать тип веревки (одинарная, полуверевка или двойная), изготовителя и CE-сертификат.
Требования prEN 1891 для статических веревок
Сила рывка должна быть меньше 6 kN при факторе рывка 0.3 и весе 100 кг. Должна выдержать как минимум 5 рывков с фактором падения 1 и весом 100 кг, с узлом «восьмеркой». Удлинение, возникающее от грузов от 50 до 150 кг, не должно превышать 5%. Гибкость при завязывании узлов — как указано выше. Коэффициент гибкости (фактор K=диаметр веревки/диаметр веревки внутри узла) — должен быть не более 1,2. Смещение оплетки веревки относительно сердцевины — 2 м. веревки протягивают через специальное устройство 5 раз. Смещение оплетки веревки должна быть не более 15 мм. Вес оплетки веревки должен быть не больше определенной доли от общей массы веревки. Статическое усилие на разрыв — веревка должна выдерживать не менее 22 kN (для веревок диаметром 10 мм и более) или 18 kN (для 9 мм веревок), с узлом «восьмерка» — 15 kN. Маркировка — на концах веревки указывается тип веревки (A или B), диаметр, изготовитель и EN, которому веревка соответствует. Полоса в центре должна показывать тип веревки (А или В), модель, изготовителя, номер и год изготовления.
Приведем нормы UIAA для другого снаряжения, применяемого в альпинизме:
Анкера, крючья, закладки (anchors): 25 kN Карабины, вдоль продольной оси (carabiner): 20 kN Карабины, вдоль поперечной оси (carabiner): 4 kN Страховочные петли (sling): 22 kN Система (harness): 15 kN Прочность ручки ледоруба 12 kN
Альпинистское снаряжение постоянно меняется по своим качествам. Применяются все более новые, дорогостоящие материалы. Приведем для примера характеристики современных веревок фирмы Beal, которая является одним из лидеров по производству альпинистских веревок. Ниже приведены свойства вспомогательных веревок и стропы, из которой изготавливают оттяжки на карабины и подвесные системы. Все веревки Beal имеют увеличенную долговечность вследствие развития достижений новых технологий.

Характеристики веревок фирмы Beal

диаметр и тип веревки

сила рывка

количество рывков

вес одного метра

вес груза

80 кг

55 кг

80 кг

55 кг

 

Apollo 11 мм

720 DaN

-

16

-

78 г

Top Gun 10.5 мм

680 DaN

-

12

-

69 г

Booster 9.7 мм

680 DaN

-

7

-

62 г

Wall Master II 10.5 мм

680 DaN

-

7

-

68 г

Verdon II 9 мм

-

490 DaN

-

18

49 г

Cobra II 8.6 мм

-

490 DaN

-

17

48 г

Legend II 8.3 мм

-

490 DaN

-

10

45 г

Tandem 7.9 мм

720 DaN
двойная

-

14
двойная

-

41 г



Сравнительная таблица значений величины рывка веревок Beal

диаметр и тип веревки

сила рывка

количество рывков

фактор рывка 2

одинарная веревка

Apollo 11 мм

720 DaN

16

одинарная веревка: 80 кг тестовая масса

Top Gun 10.5 мм

680 DaN

12

Booster 9.7 мм

680 DaN

7

Wall Master II 10.5 мм

680 DaN

7

норма UIAA

<1200 DaN

5

полуверевка

Verdon II 9 мм

490 DaN

18

полуверевка: 55 кг тестовая масса

Cobra II 8.6 мм

480 DaN

17

Legend II 8.3 мм

490 DaN

10

норма UIAA

<800 DaN

5

двойная веревка

Tandem 7.9 мм

720 DaN
двойная

14
двойная

двойная веревка: 80 кг тестовая масса

норма UIAA

<1200 DaN
двойная

12
двойная



Таблица свойств статических веревок

диаметр веревки

вес одного метра

усилие разрыва

удлинение

количество рывков с фактором рывка 1
(вес груза 100 кг)

сила рывка фактор рывка 0.3

9 мм

51 г

1900 кг

3.6%

5 (80 кг)

4.0 kN

10 мм

60 г

2400 кг

3.0%

5 (100 кг)

4.8 kN

10.5 мм

65 г

2700 кг

3.0%

10 (100 кг)

5.1 kN

11 мм

73 г

3000 кг

2.8%

13 (100 кг)

5.1 kN

11.5

78 г

3200 кг

2.6%

15 (100 кг)

5.3 kN



Вспомогательные веревки Beal

 

2 мм

3 мм

4 мм

5 мм

6 мм

7 мм

8 мм

5.5 мм
Aramide

5.5 мм
Dyneema

усилие разрыва

70 DaN

180 DaN

330 DaN

580 DaN

750 DaN

1050 DaN

1400 DaN

1800 DaN

1800 DaN

вес одного метра

2.4 г

6.5 г

11 г

19.5 г

23 г

31 г

40 г

23 г

20 г



Свойства стропы Beal

 

плоская стропа

трубчатая стропа

трубчатая суперстропа

20 мм

26 мм

30 мм

45 мм

50 мм

16 мм

19 мм

26

18

усилие разрыва

1000 DaN

1500 DaN

1600 DaN

2200 DaN

2400 DaN

800 DaN

1100 DaN

1500 DaN

1600 DaN



Данные для российской веревки (рыболовный фал)

диаметр веревки

вес одного метра

усилие разрыва

удлинение при разрыве веревки

количество рывков с фактором рывка 2
(вес груза 80 кг)

сила рывка
фактор рывка 2

10 мм

56 г

2156 кг

22—24%

2 (80 кг)

16—17.5 kN


    продолжение
--PAGE_BREAK--
Использование веревки
Конец веревки ввязывается в страхуемого. При работе в двойке страхующий, как правило, также ввязывает другой конец веревки в свою систему (это можно сделать способом, указанным на рисунке).

Другой возможный вариант — соединять конец веревки к системе с помощью карабина (в этом случае используется только карабин с муфтой). При этом надо знать, что если при срыве рывок придется поперек карабина — на муфту, в этом случае карабин разрушается при небольшой нагрузке (400 кг по нормам UIAA). По этой причине для первого в связке рекомендуется применять ввязывание <img width=«418» height=«210» src=«ref-1_528370779-30143.coolpic» alt=«порядок вщелкивания веревки в оттяжку» v:shapes="_x0000_s1034">в веревку.

При движении первого вверх он вщелкивает веревку в карабины, которые находятся на точках страховки, которые он делает по мере своего продвижения вверх. При этом сначала устанавливается точка страховки. Далее — в точку вщелкивается карабин или оттяжка. После этого в нижний карабин вщелкивается страховочная веревка. После этого первый продолжает движение вперед.

Для вщелкивания веревки в карабин рекомендуется следующий прием. Веревку вытягивают вверх (при этом ее придерживают, зажимая в зубах — это не очень удобно, да и небезопасно для зубов, но ничего лучшего не придумано). Если можно не зажимать в зубах — лучше не зажимать. Потом веревку перехватывают рукой и приемом, указанным на рисунке, вщелкивают ее в карабин.

Использование веревки зависит от ее типа:
Одинарная веревка — просто прощелкивается в точки. Она наиболее долговечная в использовании, более простая в работе. Менее защищенная от перебивания камнями, льдом или от обрезания об острый край. на легче, чем две полуверевки, но тяжелее цвилинговой. Необходимо следить, чтобы при прохождении через промежуточные точки она не делала больших перегибов, так как при этом возрастает трение при ее прохождении, веревку трудно выбирать, это может привести к срыву и замедляет работу первого. Чтобы избежать этого — необходимо использовать оттяжки, на точки ставить дополнительные карабины, точки располагать более оптимально, спрямляя ход веревки. 2 полуверевки — вщелкивают в карабины поочередно, распределяя одну веревку справа по ходу движения, другую — слева. Не допускается перехлест веревок. При использовании двух полуверевок уменьшается трение в карабинах и о рельеф, что помогает при работе на сложных маршрутах. Они более защищены от перебивания, хотя каждая веревка менее надежна сама по себе и быстрее выходит из строя из-за повреждений оплетки. Удобна при спуске дюльфером — не нужно нести еще одну веревку. Приемы страховки более сложные, чем для одинарной веревки. При нижней страховке надо следить, чтобы не было провисания веревки в каждой из ветвей. При вщелкивании веревки в карабин промежуточной точки первый в связке выбирает одну из веревок. Страхующий должен оперативно выдать ее и в случае необходимости — срочно выбрать в первоначальное положение. При этом расположение другой ветви веревки не меняется. Двойная веревка (или цвилинговая) — используют как одинарную, прощелкивают одновременно в каждый карабин. Ее легче выбирать первому (она легче проходит через карабины и о рельеф). Также удобно использовать при дюльфере. Легче, чем одинарная и двойная веревка. Но она легче повреждается, ее нельзя использовать для перил (жалко).
Нужно уметь пользоваться веревкой любого типа и в зависимости от имеющегося снаряжения или от маршрута применять те или иные технические приемы.

Хранение
Хранение веревки довольно важный вопрос. От того, как она хранится, зависти и то, сколько ею можно будет пользоваться.
Веревку следует хранить в сухом, темном, прохладном месте. Желательно в чехле. Ее нельзя держать в растянутом состоянии, при этом теряются ее эластические свойства. Если веревка загрязнилась — ее нужно постирать порошком, хорошо промыв от моющего средства, сушить ее нужно в разложенном (не растянутом!) состоянии. Если веревка грязная — во-первых, быстрее ухудшаются ее эластичные свойства, во-вторых, во время нагрузки натянутые внутренние волокна веревки могут повредиться о частички грязи, например о песчинки. Не подвергать веревку химическому и тепловому воздействию. Внимательно осматривать веревку на наличие повреждений оплетки или внутренних повреждений, особенно перед использованием. При наличии повреждений — заменить веревку или обрезать поврежденный участок. После сильных рывков веревку желательно заменить (смотря какой рывок и смотря сколько их было). Использовать веревку можно 2 года, но не более 5 лес с момента выпуска. При этом происходит старение волокон и их деполимеризация. После 5 лет ее свойства могут измениться, что она не будет пригодна для использования (т.е. не удовлетворять нормам UIAA). В книге Г. Хубера «Альпинизм сегодня» приводится следующий критерий продолжительности использования веревки — 11-мм веревку использовать не более 300 длин лазания.     продолжение
--PAGE_BREAK--
Биомеханические свойства организма человека

При срыве человек падает вниз, при этом он не всегда может проконтролировать свое положение при падении. Наилучшее положение при этом — падать вертикально ногами вниз, сгруппировавшись. При этом от скалы лучше слегка оттолкнуться, чтобы не удариться о выступы и зависнуть чисто на веревке. Веревка крепится к человеку через страховочную систему. Она может быть верхней (обвязка), нижней (беседка) и комбинированной (типа парашютной подвески). Верхняя система самостоятельно в настоящее время не применяется. Нижняя система применяется наиболее широко. Комбинированная система применяется очень редко. Вместо нее, в основном, используют верхнюю и нижнюю системы совместно, блокируя их между собой. Что правильнее использовать и в каких случаях?

Рассмотрим процесс срыва и зависания человека на веревке. Сила рывка F приложена к точке закрепления веревки (на рисунке это беседка). Верхняя часть туловища «продолжает» двигаться вниз, оказывая давление на костно-мышечную систему. Наиболее уязвимым является позвоночник. Наибольшая нагрузка приходится на поясничные позвонки (компрессионное воздействие). Можно посчитать силу, с которой осуществляется данное воздействие. Несложно видеть, что она равна<img width=«210» height=«310» src=«ref-1_528702262-17356.coolpic» alt=«человек, зависший на веревке» v:shapes="_x0000_s1039">Fв=(mв/m)·F, где mв — масса верхней части тела, m-общая масса тела.

Нижняя часть тела «продолжает» двигаться вниз, оказывая растягивающую (разрывающую) нагрузку. Сила, с которой нижняя часть тела воздействует на костно-мышечную систему ниже точки закрепления веревки равна Fн=(mн/m)·F, где mн — масса нижней части тела. Использование беседки (нижней системы) является довольно оптимальным вариантом с точки зрения биомеханических характеристик тела человека и минимизации возможных последствий. Основная нагрузка приходится на ножные петли. Беседка делается таким образом, чтобы при рывке человек оказался в «полусидячем» положении. При этом ноги несколько сгибаются в тазобедренном суставе, а мышцы тазобедренного сустава амортизируют рывок. Ноги, «продолжая» двигаться вниз, стабилизируют положение тела и их «разрывающее» воздействие несущественно. Верхняя часть тела имеет массу около 1/3 общей массы человека. Она оказывает компрессионное воздействие на поясничные позвонки. Опасным моментом при применении беседки является воздействие рывка, когда тело расположено горизонтально, а пояс беседки — близко от центра тяжести человека. При этом рывок приходится на поясницу, а верхние и нижние части тела движутся вниз. На поясничный отдел позвоночника оказывается ломающее воздействие. Если рывок будет достаточно сильным, возможен перелом позвоночника. Для того чтобы избежать этой ситуации, веревку нужно закреплять как можно выше центра тяжести человека.

Использование только грудной обвязки — наиболее опасно. При этом компрессионное воздействие части тела выше обвязки невелико, зато вес части тела ниже обвязки составляет около 4/5 общего веса тела, разрывающее усилие приходится на весь позвоночник, в большей мере на его грудную часть. Сила этого воздействия составляет, соответственно, 4/5 силы рывка. При этом кроме разрывающего усилия на позвоночник действует сила, сжимающая грудную клетку в месте расположения обвязки. Эта сила составляет F-1.5F. При рывках, даже не очень сильных, возможны переломы ребер.

Наиболее безопасным является использование комбинированной системы (которая ввиду громоздкости и ряда неудобств при их использовании применяется крайне редко). В комбинированной системы рывок приходится на тазовую часть тела, как и для беседки. Нагрузки в горизонтальном направлении быть не может, потому что точка крепления веревки находится на уровне груди, а центр тяжести — значительно ниже (в паховой области). Грудная и нижняя части комбинированной системы жестко зафиксированы относительно друг друга и тело человека равномерно воспринимает рывок со стороны веревки через ремни системы. Это особо существенно при сильных неконтролируемых рывках, а также при срыве с рюкзаком. Рюкзак смещает общий центр тяжести вверх и человек во время срыва даже может оказаться перевернутым вниз головой.

Совместное использование беседки и обвязки имеет ряд проблем. Способ блокирования может быть различным. Если при рывке нагрузится только обвязка, мы имеем ту же ситуацию, что и при использовании одной обвязки. Чтобы этого не было, беседку и обвязку нужно жестко фиксировать между собой (веревка привязывается в месте расположения обвязки, но нагрузка рывка воспринимается беседкой), либо страховочная веревка проходит через обвязку и ввязывается в беседку. Обвязка должна не воспринимать часть усилия, а лишь изменять направление действия рывка вдоль тела человека.

В последнее время за рубежом все чаще в качестве страховочной системы используют только беседку. Рассмотрим, когда это возможно и безопасно. Беседка от сблокированных беседки с обвязкой отличаются только тем, что расстояние от точки закрепления веревки (или осью вращения) до центра массы человека у них различно (у беседки это расстояние меньше). При срыве рывок действует на тело не мгновенно, а как мы увидим в приложении в течение некоторого времени, при этом величина рывка (силы упругости) меняется по синусоиде от нулевого значения до максимального и так же по синусоиде убывает. Опасным является тот случай, когда рывок действует в поперечном по отношению к телу направлении. При этом центр массы расположен в стороне от направления приложения силы, поэтому на тело начинает действовать вращательный момент. Тело имеет соответственно момент инерции и оно начнет с определенным угловым ускорением вращаться так, что центр масс будет перемещаться в нижнее положение, то есть тело начнет принимать вертикальное положение. Этот процесс занимает некоторое время. Если это время меньше, чем время, когда веревка полностью растянется и рывок будет максимальным, тогда максимальный рывок придется на человека в тот момент, когда он уже будет располагаться вертикально и причин для получения травмы не будет. Короче говоря, рывок изменяет положение тела в вертикальное положение. Если мы имеем достаточно мягкую веревку, то так оно и будет. Рассчитаем, когда это условие выполняется.

Тело человека, вращаясь вокруг оси — места закрепления веревки, двигается как физический маятник, совершая колебания, близкие к гармоническим. Период таких колебаний равен: <img border=«0» width=«98» height=«44» src=«ref-1_528719618-291.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1047">, где J — момент инерции человека вокруг горизонтальной оси,m — масса человека, a — ускорение, с которым его скорость меняется под действием силы упругости веревки,x — расстояние от точки закрепления веревки до центра тяжести. Момент инерции тела человека можно оценить, посчитав его за стержень длинойh и массыm, тогда:
<img border=«0» width=«72» height=«29» src=«ref-1_528719909-187.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1048">, подставив это значение дляJ в формулу с периодом колебаний, получим:
<img border=«0» width=«136» height=«48» src=«ref-1_528720096-627.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1049">, где Tчел — период колебаний человека.
В приложении мы определили, что сила рывка со стороны веревки действует также по гармоническому закону с периодом Tвер:
<img border=«0» width=«117» height=«47» src=«ref-1_528720723-566.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1050">, где m — масса человека, Lo — длина выданной веревки и α — жесткость веревки. Сила воздействия веревки на человека: С другой стороны F=ma. Итак, мы должны выяснить, когда Твер>Тчел, или Твер/Тчел>1 (в этом случае тело человека примет вертикальное положение раньше, чем когда величина рывка примет максимальное значение). При этом: <img border=«0» width=«64» height=«27» src=«ref-1_528721289-162.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1051">, подставим сюда выражения дляF, получим: <img border=«0» width=«105» height=«35» src=«ref-1_528721451-280.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1052">, после сокращений получим выражение: <img border=«0» width=«62» height=«35» src=«ref-1_528721731-200.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1053">

Итак, для случая беседки имеем: если при рывке растяжение веревки равно росту человека, его тело успеет принять вертикальное положение, если в момент начала растяжения веревки первоначальное положение не было вертикальным (например — горизонтальное).

Широкое распространение использования беседок за рубежом, таким образом, связано с тем, что люди стали ходить на мягких веревках и рывки на таких веревках такие, что позволяют использовать беседку без грудной обвязки.

 

Выводы и рекомендации

При использовании и выборе методов страховки необходимо учитывать конкретную специфику маршрута, снаряжения, группы, знать и уметь на практике использовать все возможные техники. Для начинающих альпинистов желательно выработать четкие правила и действовать по ним. При прохождении сложных маршрутов применимость жестких правил условна и приходится использовать весь набор технических приемов. Есть, конечно, достаточно общий набор правил, которые применимы достаточно широко. Попытаемся некоторые из них здесь привести.
Безопасность — основной критерий при оценке ситуации. Срыв на реальном маршруте — всегда Ч.П. Срывов нельзя допускать (по крайней мере, всячески их избегать). Если техника лазания не позволяет безопасно без срыва преодолеть рельеф — используйте ÈÒÎ Если начал идти на ÈÒÎ, то перейти с ÈÒÎ на свободное лазание психологически тяжело. Заранее делайте хорошие точки страховки перед сложными местами. Хорошая надежная база — гарантия безопасности. Верхняя точка — самое слабое место в страховочной цепи, старайтесь делать точки страховки качественнее. Используйте качественное альпинистское снаряжение (здоровье будет лучше). Меньше рывок — меньше проблем. Маршрут старайтесь проходить быстрее. При хождении с одновременной страховкой самое опасное — неожиданный срыв нижнего. Если вы собираетесь протравливать — подготовьтесь к этому заранее и оставьте свободную веревку для протравливания. Срыв очень редко бывает неожиданным, обычно ситуация назревает. Старайтесь заранее оценить ситуацию и подготовиться к срыву напарника заранее — до подачи команды об этом и до самого срыва. Не кладите точки долго, старайтесь заранее найти подходящее место для точки. Если есть возможность быстро по ходу сделать точку — лучше ее сделать. После хорошей точки можно сделать одну-две плохих. После плохой точки старайтесь найти место для хорошей точки. Всегда имейте на группу молоток с крючьями (хотя бы 3—5 штук). Не мешайте работать первому. Если его действия вам сильно не нравятся — лучше все высказать ему на базе и заменить, показав собственным примером как работать лучше. В любой ситуации старайтесь предполагать худшее, а надеяться на лучшее. Исходите не из того, что могло бы быть, а из того, какая ситуация сложилась. Знакомый путь — всегда короче. Страх — совершенно необходимая вещь в горах. Это не недостаток, а защитный механизм. Но им, конечно, нужно уметь управлять.
 

Приложение. Математическая модель: веревка и нагрузки, возникающие в ней при срыве

Приведем вывод формулы, описывающей поведение альпинистской веревки при срыве первого в связке.

П=P·(H+L+ΔL) — потенциальная энергия человека

P — вес человека (P=mg)
H — превышение человека над последней точкой страховки
L — длина свободной веревки
ΔL — длина, на которую веревка максимально растянулась

Аторм=Fторм·Δs — работа сил трения в тормозном устройстве

Fторм — сила трения веревки в тормозном устройстве
Δs — длина протравливания веревки

Учтем силы трения в карабине:
F1=F-Fтрен
Fтрен=f·N=f·(F+F1)=f·(2F-Fтрен)
Fтрен=(2f/(1+f))·F, гдеf — коэффициэнт трения
N=2F-Fтрен=(2f/(1+f))·F
Атрен=(1/2)·Fтрен·ΔL' — работа сил трения в карабине (сила трения меняется линейно, одновременно с силой F, от нуля до максимального значения Fтрен, поэтому в формуле присутствует коэффициент 1/2).
ΔL=ΔL'+ΔL'' — растяжение веревки складывается из растяжения веревки со стороны базыΔL' и растяжения веревки со стороны сорвавшегося ΔL''.
E=(1/2)·(F·ΔL''+F1·ΔL') — энергия деформации веревки.
E+Атрен=(1/2)·(F·ΔL''+F1·ΔL')+(1/2)·Fтрен·ΔL'
E+Атрен=(1/2)·(F·ΔL''+(F-Fтрен)·ΔL'+Fтрен·ΔL')=(1/2)F·ΔL
F=α·(ΔL/Lo) — сила рывка (усилие деформации веревки)
α — коэффициент упругости веревки
Lo — общая длина ненагруженной веревки

<img width=«310» height=«310» src=«ref-1_528721931-23512.coolpic» alt=«срыв ведущего» v:shapes="_x0000_s1041">ΔL=ΔL'+ΔL''=(1/α)·(F·L+F1·L1)=(1/α)·(F·L+(F-Fтрен)·L1)
ΔL=(1/α)·(F·L+(F·(1-(2f/(1+f))·L1=(1/α)·(F·L+F·L1-(2f/(1+f))·F·L1)
ΔL=(F·Lo/α)·(1-(2f/(1+f))·(L1/Lo))
L1 — длина веревки между базой и верхней (последней) точкой
K=(H+L)/Lo — фактор рывка
П=Е+Атрен+Аторм — из закона сохранения энергии следует, что потенциальная энергия человека П переходит в энергию деформации веревки Е, и работу сил трения в карабине Атрен и работу сил трения в тормозном устройстве Аторм.

После подстановки предыдущих выражений в закон сохранения энергии получим:
P·(H+L+ΔL)=(1/2)F·ΔL+Fторм·Δs
(1/2)F·ΔL-P·ΔL-P(H+L-(Fторм/P)·Δs)=0, разделим выражение на Lo
(1/2)F·(ΔL/Lo)-P·(ΔL/Lo)-P((H+L)/Lo-(Fторм/P)·(ΔL/Lo))=0
(1/2)F·(ΔL/Lo)-P·(ΔL/Lo)-P(K-(Fторм/P)·(ΔL/Lo))=0 (K —фактор рывка)

Подставим сюда полученное выражение для ΔL=(F·Lo/α)·(1-(2f/(1+f))·(L1/Lo))

<img border=«0» width=«259» height=«94» src=«ref-1_528745443-1247.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1054">=0

Получаем следующее решение уравнения для F:

<img border=«0» width=«314» height=«104» src=«ref-1_528299583-1550.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1055"> — сила рывка веревки.

<img border=«0» width=«75» height=«36» src=«ref-1_528748240-224.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1056"> — рывок на карабин.

<img border=«0» width=«98» height=«37» src=«ref-1_528748464-251.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1057"> — рывок на базу (или страхующего).

<img border=«0» width=«207» height=«44» src=«ref-1_528748715-804.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1058"> — относительное удлинение веревки при величине рывка на веревку F.

Теперь рассчитаем время воздействия рывка на сорвавшегося и распределение этого рывка во времени. После срыва человек падает вниз и веревка начинает нагружаться, тормозя падение человека и действуя как амортизатор. На человека со стороны веревки действует силы:

F=-(α/Lo)·ΔL — сила упругости веревки;
P=mg — сила тяжести (Р — вес человека).

Будем считать, что затухания нет. В этом случае уравнение движения запишется следующим образом:

m·ΔL''+(α/Lo)·L=mg
ΔL''+(α/(mLo))·ΔL=g

решением данного дифференциального уравнения есть функция:

<img border=«0» width=«370» height=«54» src=«ref-1_528749519-1154.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1059">

это косинусоида, смещенная на величину ((mg)/α)·Lo (гармонические колебания).

Для величины силы упругости (рывка веревки) мы имеем следующую зависимость силы от времени: F(t)=m·ΔL''

<img border=«0» width=«309» height=«54» src=«ref-1_528750673-1061.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1060"> — как видно — это тоже косинусоида.

<img border=«0» width=«112» height=«55» src=«ref-1_528751734-601.coolpic» alt=«формула» v:shapes="_x0000_i1061"> — полупериод колебаний при рывке.

Fmax=-(α/Lo)·ΔLmax    

<img border=«0» width=«300» height=«200» src=«ref-1_528752335-11892.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">

 

 

T/2 (время)

Рывок можно охарактеризовать временем воздействия на человека и элементы страховки — полупериодом косинусоиды. За это время сила рывка возрастает от нуля до максимума и снова уменьшается до нуля.

Надо еще заметить, что данное уравнение описывает поведение системы лишь при натянутой веревке. При движении в верхней части (положительный период косинусоиды) сила упругости на человека не действует, и движение происходит только за счет силы тяжести (L''=g, это движение по параболе), но это не особо интересно для рассмотрения процесса страховки. После первого полупериода за счет диссипативных сил происходит уменьшение амплитуды колебаний (период не меняется). Если элементы страховочной цепи выдержали первый рывок, последующие не окажут существенного воздействия.

Время воздействия рывка нам интересно для оценки его жесткости: жесткость рывка тем выше, чем больше его сила и чем меньше время его воздействия. Короткий рывок оказывает более разрушающее воздействие, чем более плавный рывок, имеющий такую же силу.

 

Библиография

1.     Technique de1’alpinisme, sous der de Bernard Amy. France, 1977. (Ветер странствий № 16, ФИС, 1981 г.).

2.     Герман Хубер. Альпинизм сегодня. М., ФИС, 1980 г.

3.     Ф. Кропф. Спасательные работы в горах. М., 1975 г.

4.     Е. Казакова

5.     Ветер странствий № 18, ФИС, 1983 г.

6.     Mountaineering. The freedom of the hills. 5-th edition. 1991.

7.     Веб-сайт компании Petzl (www.petzl.com).

8.     Веб-сайт компании Beal (beal-planet.com).