Тестирование надежности различных схватывающих узлов.

[pashkin]

http://promalp.xmas.ru/viewtopic.php?t=7775

[Artiom Harchikov]

Да, интересные испытания. Только вот я не понял, откуда (т.е. при каких действиях туриста или альпиниста), на схватывающий узел приходятся нагрузки с ФФ 0,5-1? В какой штатной ситуации это может произойти?

Кстати, вот эти ссылки не плохо бы разместить на нашем сайте, как весьма полезные:
http://www.alpclb.ru/article2.php?id=59
http://promalp.xmas.ru/viewtopic.php?t=7775

[Sergey Gladilin]

При движении с пруссиком вместо жумара, видимо...

[Artiom Harchikov]

Ну так в любом случае (жумар или схват) выше него выходить не надо. И будет счастье.

[Sergey Gladilin]

Я может не понял твоего вопроса, но ФФ=0,5-1 именно когда выше него не выходят...

[pashkin]

Ну так в любом случае (жумар или схват) выше него выходить не надо. И будет счастье.

ФФ 0,5 - это выход наверх на половину длины пруса. это ниже точки его закрепления. а учитывая короткую длину пруса это кажется мне вероятным.

[Artiom Harchikov]

Я не точно выразился.
На склонах, где такой рывок возможен (а это что-то крутое илил близкое к вертикали ибо нужно пространство для свободного падения), как петля жумара, так и схват должны быть внатяг или очень близко к тому. Ежели это будет так, то всё будет хорошо.
Ситуации с провисанием петли схвата/жумара при движении по крутому рельефу чаще всего случаются тогда, когда человек переходит с движения только по перилам на свободное лазание. Руки заняты, двигать узел/зажим нечем. Происходит срыв - и тут-то всё и случается.
Не надо этого делать. А если приходится, то стоит сперва загнать узел/зажим максимально возможно наверх и только потом уже лезть, не забывая продёргивать впереди себя узел/зажим.

[Сергей Титов]

ФФ 0,5 - это выход наверх на половину длины пруса. это ниже точки его закрепления. а учитывая короткую длину пруса это кажется мне вероятным.

Это ежели у вас прусс к железной балке привязан. А если к веревке, то даже без проскальзывания пруса ФФ получится меньше.

Рассматривать надо всю страховочную цепь полностью.

[Алексей Вещиков]

Я не сопроматчик, но тут имхо зависит от относительной и абсолютной "динамичности" пруса и веревки. Дальнейшее может быть полным гоном, очень хочется посмотреть ускоренную съемку падения.

Какая есть мысль - если прус жесткий и нетянущийся (к примеру, пару раз использовался для полиспаста - все что можно, уже растянули), то нагрузка на него при падении нарастает очень быстро, настолько быстро, что не успевает включиться веревка. За счет этого имеем кратковременный пик нагрузки, которого может, теоретически, хватить на то, чтобы порвать реп.
Но тут уже надо либо экспериментировать, либо привлекать сопроматчика.

[pashkin]

Рассматривать надо всю страховочную цепь полностью.

Согласен. Описанный процесс испытаний очень напоминает срыв на вертикали участника немного не долезшего до верхней точки закрепления веревки.

Если он срывается, и над ним находится еще 20 метров перил из основняка - рывок конечно будет смягчен им.

[Alexander Purikov]

Какая есть мысль - если прус жесткий и нетянущийся (к примеру, пару раз использовался для полиспаста - все что можно, уже растянули), то нагрузка на него при падении нарастает очень быстро, настолько быстро, что не успевает включиться веревка. За счет этого имеем кратковременный пик нагрузки, которого может, теоретически, хватить на то, чтобы порвать реп.
Но тут уже надо либо экспериментировать, либо привлекать сопроматчика.

Ну, я не сопроматчик, но физику за 7-й класс чуть-чуть помню.

Пусть у нас наихудший случай. Веревка оттянута вниз, человек на полуметровом прусике вылез вверх от узла на всю длину прусика. Случай, когда он вышел еще выше, в данном случае не интересен, так как веревка, потянувшаяся за человеком, будет при срыве разгоняться вместе с ним.
Прусик по начальным условиям дубовый. Примем, что его растяжимость до разрушения составляет 1% -- очень-очень дубовый репшнур. Так как мы собираемся растягивать репшнур не до разрушения, примем за рабочее растяжение вдвое меньшее -- 0,5%.
Абсолютное растяжение этого репшнура на длине 0,5 м составит 0,0025 м.

Для нас интерес представляет момент, когда в работу включена часть веревки меньшая по длине, чем сам прусик, то есть 0,5 м. Масса стандартного полтинника -- порядка 3 кг, то есть полметра веревки весит около 30 г.

Скорость при свободном падении тела (в данном случае тела нашего туриста) с высоты H составляет v=SQR(2*g*H). В данном случае высота составляет 1 м, таким образом v=SQR(2 * 9,8 м/c2 * 1 м) = 4,5 м/с.

Сила, развиваемая при ускорении тела (которым в данном случае является кусок веревки) массой m до скорости v на отрезке l, составит F=m*v^2/l. подставляя параметры, получаем
F=0,03 кг * ( 4,5 м/c )^2 / 0,0025 м = 240 Н. Т.е. 24 кгс, если вам так привычнее.

Вывод -- кратковременный пик нагрузки до включения веревки мал по сравнению прочими усилиями, имеющими место в страховочной цепи.

А вообще, у меня другой интересный вопрос. Известно, что из-за "панического рефлекса" надежность верхнего схватывающего узла при страховке на дюльфере составляет не более 30%. Насколько сильно влияет "панический рефлекс" на надежность страховки на подъеме?

[Алексей Вещиков]

Если честно, не понял, при чем здесь масса веревки.
Вопрос в зависимости нагрузки от времени в каждой точке страховочной цепи.
Пример, кажется, из "Занимательной Физики".
Берем веревочку, которая держит 6 кг в статике, подвешиваем на нее 5 кг гантель, а к гантеле снизу еще кусок такой же веревочки.
Если аккуратно потянуть за нижнюю веревочку, то верхняя вскоре разорвется, и гантель упадет экспериментатору на ногу.
А если дернуть за веревочку резко, то есть шанс ее оборвать при том, что гантель упадет либо с некоторым замедлением по времени, либо даже останется висеть.
Поскольку экспериментатору ногу жалко, он пристраховал гантель длинной хорошо тянущейся и прочной резинкой. Поэтому в первом случае в руке он остался держать веревочку, привязанную к гантели, резинке и якорю, а во втором - обрывок веревочки.

Заменим резинку на основняк, веревочку на прусик, гантель на узел прусика и получим конструкционно систему с летящим туристом (который как раз резко дернет). Я понимаю, что распределение весов и прочих характеристик может качественно повлиять на поведение системы, но вот методами школьной физики это различие явно не описывается.

[TeR]

Мне так кажется что это несколько неуместный пример, поскольку гантель и узел прусика, в данном случае, уравнивать ну никак нельзя...
В указанной задаче причиной разрыва разных веревочек является инертность гантели, у узла пруса другие причины разрушения, инертность его здесь совершенно ни при чем.

Про массу веревки тоже не понял: объясните поподробнее, если можно - при чем здесь она?

[Alexander Purikov]

Мне так кажется что это несколько неуместный пример, поскольку гантель и узел прусика, в данном случае, уравнивать ну никак нельзя...
В указанной задаче причиной разрыва разных веревочек является инертность гантели, у узла пруса другие причины разрушения, инертность его здесь совершенно ни при чем.

Про массу веревки тоже не понял: объясните поподробнее, если можно - при чем здесь она?

Инертность пруса (точнее, узла и куска веревки, удерживаемого узлом) действительно не играет никакой роли. Это расчет это и показывает. Собственно, предположение Алексея, что эта инертность может сильно понизить надежность системы, и являлось предметом расчета. То есть о надежности цепи с достаточной точностью можно рассуждать, оперируя фактором падения в качестве основного параметра -- скорость рывка роли почти не играет.

Реальные недостатки схватывающего узла даже к прочности имеют опосредованное отношение -- в первую очередь, малая устойчивость к "паническому рефлексу" при использовании в качестве страховки при спуске, склонность сильно затягиваться, иногда с серьезными последствиями, малая надежность, вызванная переходом "сухого" трения в "мокрое" при проскальзывании и-за расплавления.

Приведенный Алексеем пример с гантелью вполне корректен -- я как раз эту систему и обсчитывал -- сверху резинка (основняк), в центре гантеля (схватывающий узел плюс масса полуметрового куска веревки, за который узел завязан -- отсюда масса веревки и берется), внизу шнурок (жесткий репшнур). Массой самого схватывающего узла я пренебрег, так как она мала по сравнению с массой полуметрового куска основы. Именно полметра взято из соображения, что когда в работу становится включен кусок веревки, больший длины прусика, то растяжимость веревки играет уже бОльшую роль, чем растяжимость прусика и можно считать нагрузки по обычной схеме через фактор падения.

По поводу школьности/нешкольности физики -- да, можно применить более точную модель с распределенными массами и упругостями, но это не изменит результат на полтора порядка.

[Павлик Л.]

Приведенный Алексеем пример с гантелью вполне корректен -- я как раз эту систему и обсчитывал -- сверху резинка (основняк), в центре гантеля (схватывающий узел плюс масса полуметрового куска веревки, за который узел завязан -- отсюда масса веревки и берется), внизу шнурок (жесткий репшнур). Массой самого схватывающего узла я пренебрег, так как она мала по сравнению с массой полуметрового куска основы. Именно полметра взято из соображения, что когда в работу становится включен кусок веревки, больший длины прусика, то растяжимость веревки играет уже бОльшую роль, чем растяжимость прусика и можно считать нагрузки по обычной схеме через фактор падения.

Если я все правильно понимаю, то на пальцах эти рассуждения переводятся следующим образом: поскольку между веревкой и прусиком находится нечто, инерция чего (в отличии от гантели) мало чего значит, то момент "когда веревка еще не успела растянуться" рассматривать бессмысленно.

Однако вот чего.

Все это, несомненно, верно, но исследую скорость рывка на самом-то деле не мешало бы рассматривать трение и выделение тепла в схватывающем узле, как в точках соприкосновения репа с веревкой, так и ветвях самого узла. В статье по ссылке можно заметить, что большинство повреждений прусика при рывках относится непосредственно к схватывающему узлу и, боюсь, моделировать их веревкой с грузом неуместно, иначе ни от какого количества витков ничего бы не зависело.