Источник: Risk.ru
Ф. Фарберов 2007г
Часть II. Практические аспекты применения полиспастов в спасательных работах.
В этой части речь идет об общих принципах работы полиспастами.
Основная задача данной статьи познакомить заинтересованных российских пользователей с базовыми основами практических методик, применяемых профессиональными и волонтерскими спасательными подразделениями в Канаде, США и Новой Зеландии, и канадскими профессиональными горными гидами IFMGA/UIAGM/IVBV.
У них есть чему поучиться.
Также использован мой личный опыт. Я в течение многих лет регулярно провожу занятия по спасательным работам с камчатскими альпинистами и спасателями. Так что все, о чем написано ниже, проверено на практике и многократно «пропущено через руки» мои и моих учеников.
Ссылки на печатные и Интернет источники приводятся в конце статьи.
Основные термины:
1. Рабочая длина полиспаста – это расстояние от грузовой станции до 1го (ближайшего к грузу) грузового схватывающего узла (зажима). Обычно это расстояние определяется размерами рабочей площадки или расстоянием от станции до направляющего ролика
(см. п. 2.6.1).
Чем дальше от станции можно разместить грузовой схватывающий (зажим) – тем большее расстояние он сможет пройти (а вместе с ним и груз) за один рабочий ход полиспаста.
2. Рабочий ход полиспаста – расстояние, которое проходит 1й грузовой схватывающий (и на которое поднимается груз) за один подъем груза. Рабочий ход зависит от рабочей длины полиспаста и от того, насколько полно полиспаст «складывается» – то есть насколько близко 1й грузовой ролик подтягивается к грузовой станции при полностью выбранной веревке.
3. Перестановки системы – те манипуляции со снаряжением, которые надо делать
спасателям, для того, чтобы снова растянуть полиспаст на всю рабочую длину, после того как он «сложился». Это может быть перестановка схватывающих узлов (зажимов) и другие действия.
1. На практике простые и сложные полиспасты также подразделяются по типу используемой веревки:
1.1. Полиспасты сделанные из отдельной веревки.
В этих случаях отдельный полиспаст прикрепляется к грузовой веревке грузовым схватывающим узлом или зажимом.
В этой системе для предотвращения обратного хода грузовой веревки требуется
фиксирующий схватывающий узел (зажим), который необходимо передвигать вручную.
Для этого нужен отдельный спасатель. Рис. 12.
Плюсы полистастов из отдельной веревки:
● Быстрота организации за счет того, что полиспаст может быть собран заранее. Этим часто пользуются профессиональные спасатели.
● Возможность использования грузовой веревки на всю длину.
● Облегчается переход от подъема к спуску и наоборот.
● Облегчается пропуск узлов через систему.
Минусы полиспастов из отдельной веревки:
● Невозможно организовать автоматическую фиксацию грузовой веревки.
● Необходимость выделения отдельного человека для перестановки фиксирующего
схватывающего узла (зажима).
1.2. Полиспасты, сделанные из грузовой веревки. Рис. 13
Плюсы полиспастов из грузовой веревки:
● Можно организовать автоматическую систему фиксации веревки
(подробнее об этих системах будет сказано в третьей части).
● Не требуется дополнительная веревка.
Минусы полиспастов из грузовой веревки:
● Для организации полиспастов с большими ТВ требуется много веревки.
● При необходимости подъема груза с большой глубины может не хватить длины веревки
● Сложный переход от подъема к спуску.
● Сложно пропускать узлы через систему.
1.3. Практические советы:
В работе с полиспастами может потребоваться быстро перейти от полиспаста с меньшим ТВ к полиспасту с большим ТВ и наоборот.
Например, подъем пострадавшего идет по склону переменной крутизны: после крутой осыпи идет отвес, потом крутой травянистый склон. Или по каким либо причинам изменилось количество людей тянущих полиспаст.
У профессионалов эти переходы заранее планируются и отрабатываются на тренировках.
Ниже приведены две основные последовательности таких переходов.
1.3.1.
При работе с полиспастом из отдельной веревки чаще всего начинают с конструкции 2:1. Это самый быстрый способ подъема.
Добавив один ролик на станцию и один на груз можно быстро перейти к полиспасту 4:1.
А от 4:1 очень просто перейти к 6:1 – надо снять первый (от тянущих) ролик с груза и пристегнуть его схватывающим узлом к грузовой веревке.
Также быстро можно сделать обратный переход 6:1 – 4:1 – 2:1. Рис. 14
Можно также быстро перейти от 2:1 к 6:1 и обратно напрямую, минуя схему 4:1. Этот переход часто применяется на практике.
1.3.2. При работе с полиспастом из грузовой веревки обычно начинают со схемы 3:1.
Добавляем один ролик на станцию и один на груз и получаем схему 5:1.
Снимаем первый грузовой ролик и переносим его на грузовую веревку – получается 9:1. Рис.15.
Также можно быстро перейти от 3:1 к 9:1 и обратно напрямую.
2. Борьба с трением в полиспастах.
В реальной работе с полиспастами трением пренебречь не удастся.
За счет потерь на трение эффективность работы полиспаста может быть существенно ниже теоретически возможной.
Большие потери происходят как за счет трения в самом полиспасте, так и за счет трения всей системы или отдельных ее частей о рельеф (скалу, лед, снег и т.п.).
Как с этим бороться?
Есть три главных способа:
● Использовать ролики на всех точках огибаемых движущейся веревкой.
● Использовать оптимальную конструкцию полиспаста.
● Оптимально размещать всю систему полиспаста на местности.
Для эффективной работы полиспаста все эти способы должны использоваться одновременно.
Рассмотрим их по порядку:
2.1 Ролики –
● Главный критерий качества ролика – это его эффективность. У самых качественных
спасательных роликов она составляет примерно 90%. Это значит, что потери на трение при
работе такого ролика составляют 10%.
Эффективность большинства стандартных роликов находится в пределах 80%-70%.
То есть потери на трение составляют 20%-30%.
● При использовании одного ролика высокого качества с 90% эффективностью
(10% потери на трение) в полиспасте 2:1 фактический выигрыш в усилии
(далее в тексте ФВ) составит 1.9:1
● Для полиспаста 3:1 (2 ролика 90%) ФВ составит 2.7
2.2. Карабины –
● Потери на трение для карабинов в среднем составляют 50%.
● Стальные карабины несколько более эффективны (в среднем 48%) по сравнению с
алюминиевыми (52%).
● При 50% потере эффективности на карабине, ФВ для полиспаста 2:1 составит 1.5:1
● Для полиспаста 3:1 ФВ составит всего 1.75:1
Примечание:
Сравнение показателей фактического выигрыша в усилии при использовании роликов разного качества и карабинов в полиспастах различных конструкций приводится в Таблице 1, п. 2.4.1.
Практические советы:
● Какие ролики лучше? Не углубляясь в технические подробности можно сказать, что при прочих равных показателях, чем больше у ролика диаметр – тем выше его эффективность.
● Для организации полиспаста у вас есть несколько карабинов и всего один ролик. Или несколько роликов разного качества, из которых один порядком лучше остальных. Как расположить этот ролик в полиспасте, чтобы он работал наиболее эффективно?
Как показывают расчеты приведенные на рисунках 16А и 16Б, общая эффективность простых и сложных полиспастов существенно зависит от эффективности первого (от тянущих) грузового ролика.
Поэтому наибольший эффект от ролика при работе с простыми и сложными полиспастами будет если поставить его в качестве первого грузового (если считать от тянущих) на выходе веревки из полиспаста. рис. 16.
Общий вывод следующий:
Даже один ролик правильно расположенный в системе полиспаста может существенно повысить его общую эффективность. Для примера: все горные гиды, при работе на закрытых ледниках, где есть риск провалиться в трещину и высока вероятность применения полиспаста для вытаскивания провалившегося, обязательно имеют при себе как минимум один легкий ролик.
● Если в наличии только карабины – то их можно встегивать в каждую точку парами.
Пара должна состоять из одинаковых карабинов. За счет большего радиуса огибания веревки трение вокруг пары карабинов меньше чем вокруг одного.
2.3.Также важно бороться с трением внутри самого полиспаста. Это значит:
● Избегать заклинивания веревок между роликами и другими компонентами системы.
● Избегать перекручивания веревок в полиспасте.
Практический совет:
● Для предотвращения заклинивания и перекручивания веревки в полиспастах необходимо, чтобы веревка располагалась в одной плоскости. Для этого надо организовать грузовую станцию так, чтобы точки крепления стационарных роликов были разделены и не сходились вместе под нагрузкой. Профессионалы используют для этого специальные пластины-органайзеры, закрепленные на грузовой станции. Рис. 17.
● Также желательно пристегивать движущиеся ролики отдельными карабинами.
2.4. Для уменьшения трения полиспаста и грузовой веревки о рельеф, можно использовать
любые подручные средства, например ледорубы или молотки, а также направляющие ролики (подробнее о них будет сказано ниже).
Для профессиональных спасателей и промальпа выпускается много различных приспособлений для снижения трения веревки на перегибах. Одно из самых простых и доступных средств – это кусок плотного брезента с люверсами или петлями по углам для крепления к рельефу. Подобную защиту нетрудно сделать самостоятельно.
2.5. Выбор оптимальной конструкции полиспаста.
2.5.1. У каждой конструкции полиспастов, кроме выигрыша в усилии есть и другие важные
показатели, влияющие на общую эффективность её работы.
Общие конструктивные особенности, способствующие повышению эффективности работы полиспастов:
1. Чем больше рабочая длина полиспаста – тем больше его рабочий ход и расстояние, на
которое поднимается груз за один рабочий ход.
2. При одинаковой рабочей длине быстрее работает полиспаст с большим рабочим ходом.
3. При одинаковой рабочей длине и рабочем ходе быстрее работает полиспаст, требующий
меньше перестановок.
4. Простые полиспасты 2:1 и 3:1 дают самый быстрый подъем с минимумом перестановок системы.
Прежде чем переходить к полиспастам с большим усилием, необходимо убедиться, что приняты все меры борьбы с трением в простом полиспасте.
Часто за счет уменьшения потерь на трение удается продолжить работу более простым полиспастом и сохранить высокую скорость подъема.
Но в целом все зависит от конкретной ситуации, в которой должен применяться тот или иной вид полиспаста. Поэтому однозначные рекомендации дать невозможно.
Для того чтобы подобрать оптимальный полиспаст для работы в каждой конкретной ситуации спасатели должны знать основные плюсы и минусы каждой системы.
2.5.2. Общие рабочие характеристики простых полиспастов[/b]
Плюсы простых полиспастов:
● Просты и понятны в сборке и в работе.
● В простых полиспастах рабочий ход близок к рабочей длине полиспаста, так как они
достаточно полно «складываются» в работе - 1й грузовой ролик вплотную подтягивается к
станции. Это - серьезный плюс, особенно в тех случаях, когда общая рабочая длина
полиспаста ограничена (например, короткая рабочая полка на скале и т.п.)
● Требуется передвигать только один схватывающий (зажим).
● При достаточном количестве людей, выбирающих веревку, простые полиспасты 2:1 и 3:1
дают самую большую скорость подъема.
Минусы простых полиспастов:
● Большее (по сравнению со сложными полиспастами аналогичных усилий) количество
роликов. Следовательно, большие общие потери на трение.
По этой причине в спасательной практике не применяются простые полиспасты больше
чем 5:1.
А при использовании карабинов нет смысла делать простой полиспаст больше чем 4:1
● При одинаковой общей рабочей длине простые полиспасты используют больше веревки чем
сложные полиспасты аналогичных усилий. Рис.18
2.5.3. Общие рабочие характеристики сложных полиспастов.
Плюсы сложных полиспастов:
● При равном количестве роликов и схватывающих узлов (зажимов) позволяют создать
полиспасты больших усилий. Например:
3 ролика требуется для сложного полиспаста 6:1 и простого 4:1.
4 ролика для сложного полиспаста 9:1 и простого 5:1. Рис. 19, 20.
● Требуют меньше веревки по сравнению с аналогичными простыми полиспастами. Рис 16.
● По сравнению с близкими по значению простыми сложные полиспасты дают больший фактический выигрыш в усилии, так как задействовано меньше роликов.
Например: в сложном полиспасте 4:1 работает 2 ролика, в простом 4:1 – 3 ролика.
Соответственно в сложном полиспасте потери на трение будут меньше, а ФВ будет больше.
Пример на рис. 21:
В сложном полиспасте 4:1 (2 ролика) при использовании роликов с потерей на трение 20%
ФВ составит - 3.24:1. В простом полиспасте 4:1 (3 ролика) – ФВ = 2.95:1
Минусы сложных полиспастов
● Сложнее в организации.
● Некоторые конструкции сложных полиспастов требуют больше перестановок, так как для того чтобы снова растянуть полиспаст на всю рабочую длину, надо передвигать 2 схватывающих узла (зажима)
● При одинаковой рабочей длине, рабочий ход у сложных полиспастов меньше чем у простых, так как они
не складываются полностью при каждом рабочем ходе (к станции подтягивается ролик, ближайший к
тянущим, а 1й грузовой ролик останавливается, не доходя до станции).
Это существенно снижает эффективность работы, особенно в тех случаях, когда общая
рабочая длина полиспаста ограничена (например, короткая рабочая полка на скале и т.п.)
Это также может осложнить работу на последних этапах подъема, когда надо поднимать
груз на рабочую площадку.
● В целом существенно проигрывают простым полиспастам в скорости подъема
Практические советы по работе со сложными полиспастами:
● Для того чтобы сложный полиспаст более полно складывался при каждом рабочем ходе, и
требовалось меньше перестановок, необходимо разнести станции простых полиспастов,
входящих в состав сложного. Рис.22
● Система сложного полиспаста требует меньше перестановок в работе, если простой
полиспаст с большим усилием тянет за полиспаст с меньшим усилием.
Пример на рис.22А
А – полиспаст 6:1 (2:1 тянет за 3:1) В этом случае при каждом рабочем ходе требуется
переставлять 2 схватывающих узла.
Б – другая схема полиспаста 6:1 – 3:1 тянет за 2:1. Требуется перестановка только одного
схватывающего узла (зажима). Соответственно система работает быстрее.
2.5.4. Во всех приведенных выше конструкциях полиспастов веревку необходимо тянуть в сторону грузовой станции. В горах, на ограниченной площадке или на стене тянуть снизу – вверх может быть очень тяжело и неудобно. Для того чтобы тянуть вниз и включить в работу свой вес, а также, чтобы не рвать спины, часто встегивают дополнительный стационарный ролик (карабин). Рис. 23.
Однако, согласно Правилу полиспастов №1 - стационарные ролики не дают выигрыша в усилии.
Потери на трение в такой схеме, особенно при использовании карабина, могут свести на нет все преимущества от тяги вниз.
Что можно сделать в такой ситуации?
Ниже приводятся варианты возможных решений:
а. Если место и снаряжение позволяют – то можно сделать еще одну станцию ниже и собрать один из вариантов полиспаста как показано на Рис. 24.
б. Использовать комплексный полиспаст.
Комплексные полиспасты не являются ни простыми, ни сложными – это отдельный
вид.
Отличительная особенность комплексных полиспастов – наличие в системе роликов движущихся навстречу грузу.
В этом заключается главное преимущество комплексных полиспастов в тех случаях, когда станция расположена выше спасателей и надо тянуть полиспаст вниз.
На Рис 25. приведены две схемы комплексных полиспастов, применяемых в спасработах.
Существуют и другие схемы, но они не находят применения в спасательной практике и в данной статье не рассматриваются.
Примечание:
Схема показанного на Рис. 25 комплексного полиспаста 5:1 приводится в книге «Школа альпинизма. Начальная подготовка» 1989года издания, стр. 442.
Основные недостатки комплексных полиспастов подобны недостаткам сложных полиспастов:
Комплексные полиспасты не складываются полностью, имеют малый рабочий ход и требуют много перестановок. Например, схема 5:1 требует перестановки двух схватывающих узлов.
2.5.5. В тех случаях, когда усилия собранного полиспаста недостаточно, а длины тянущей веревки не хватает для сборки более мощной схемы, может помочь дополнительный полиспаст 2:1, присоединенный к грузовой веревке схватывающим узлом или зажимом.
Для этого достаточно иметь короткий конец веревки или сложенный в 2-3 раза репшнур, 1 ролик (карабин) и 1 схватывающий (зажим). Пример на Рис. 26.
Это один из самых быстрых и простых в организации способов повысить усилие полиспаста - своеобразная «палочка - выручалочка». Добавив схему 2:1 к любому полиспасту вы автоматически получите 2х кратный теоретический выигрыш в усилии. Каков будет фактический выигрыш, зависит от ситуации.
О недостатках этой схемы уже сказано выше – это короткий рабочий ход и много перестановок (необходимо переставлять два схватывающих).
Однако случаются ситуации, когда этот способ может помочь. Например, такой способ нередко применяют в тех случаях, когда часть тянувших полиспаст спасателей вынуждена переключиться на выполнение других задач, а усилий оставшихся работать на полиспасте недостаточно и надо быстро повысить усилие.
2.5.6. На рисунке 27 приводится схема, так называемой «встроенной двойки».
В этой схеме простой полиспаст 2:1 встроен в систему простого полиспаста 3:1. В результате получился полиспаст с ТВ 5:1. Этот полиспаст не относится ни к простым, ни к сложным.
Мне не удалось найти его точного названия. Приведенное на рисунках название составной придумано мной.
В сравнении со схемой на рис. 26 эта система имеет ряд преимуществ:
Несмотря на небольшой проигрыш в ТВ по сравнению со схемой на рис. 26 (5:1 против 6:1) эта система имеет ряд практических преимуществ:
● Это еще более экономичный способ, так как кроме веревки дополнительно требуется только один ролик (карабин).
● Этот способ требует перестановки только одного схватывающего (зажима) и потому более
эффективен в работе.
● Еще один пример системы «встроенной двойки» показан на рис. 27А.
Здесь работает составной полиспаст 10:1 - полиспаст 2:1 «встроен» в полиспаст 6:1.
Подобная система может применяться при вытаскивании пострадавшего в одиночку. В такой схеме неизбежны большие потери на трение и подъем идет медленно. Но в целом система
довольно практична, работает хорошо и позволяет одному спасателю работать не надрываясь.
2.6. Способы оптимизации расположения полиспаста на местности.
Здесь важно не только уменьшить трение о рельеф всей системы полиспаста или отдельных его частей. Также важно создать необходимое рабочее пространство для эффективной работы полиспаста.
2.5.1. Основной способ – это использование направляющих роликов (далее НР). Рис. 28
Направляющие ролики размещают на отдельной станции непосредственно над местом подъема (спуска).
Станция может быть размещена на скале, на дереве, на специальной или импровизированной треноге и т.п. см. рис.30-37.
При подъеме и спуске с наращиванием веревок используют направляющие ролики самого большого диаметра, через которые свободно проходит веревка с узлами.
Важно!
Станция для направляющего ролика должна быть рассчитана на большие нагрузки.
Что дает использование направляющих роликов?
Если коротко – то грамотное применение НР позволяет спасателям работать более эффективно и безопасно.
Ниже приведены примеры основных плюсов использования направляющих роликов:
● Сползание веревки под нагрузкой в сторону по краю рабочей площадки при работе спасателей (не важно - подъем это или спуск, скала или здание) крайне нежелательно и опасно перетиранием веревки!
Оптимально веревка должна подходить к краю под углом 90градусов. В противном случае неизбежно сползание грузовой веревки в сторону.
НР позволяет направить грузовую веревку под правильном углом к краю площадки. Рис.31
● В тех случаях, когда нет подходящей рабочей площадки непосредственно над местом подъема или спуска, НР позволяет расположить грузовую станцию для спуска и подъема в стороне от линии подъема, в более удобном для работы месте.
Кроме того, расположение станции в стороне от линии подъема (спуска) снижает вероятность поражения спасателя, пострадавшего, грузовой и страховочной веревок камнями и т.п., которые могут быть сброшены работающими наверху спасателями.
● НР дает возможность полностью или частично поднять систему полиспаста над рельефом. Это существенно повышает эффективность работы за счет снижения потерь на трение полиспаста и его компонентов о рельеф. За счет этого также повышается общая безопасность работы, так как снижается вероятность перетирания, заклинивания или заедания какого либо компонента полиспаста.
● НР позволяет уменьшить или полностью исключить трение грузовой веревки об край
(перегиб) рабочей площадки. Это также очень большой плюс с точки зрения безопасности.
● НР может существенно облегчить переход через край спасателя и пострадавшего, как на подъеме, так и на спуске. Это один из самых сложных и трудоемких моментов в транспортировке, особенно для сопровождающего спасателя.
Направляющие ролики исключительно широко применяется профессионалами в самых разных ситуациях, как в горах, так и в техногенных условиях. Поэтому хочу проиллюстрировать этот способ оптимизации расположения полиспастов на местности поподробнее. Рис. 30-37.
2.6.2 Использование направляющих роликов при организации переправ. Рис. 37
НР позволяет:
● Поднять переправу выше.
● Удобно расположить систему полиспаста.
● Тянуть полиспаст вниз.
● Регулировать натяжение переправы в процессе работы.
Важно! При сильном натяжении переправы возникают очень большие нагрузки на
крайние точки крепления переправы. Рис. 38.
Выводы из приведенной выше схемы следующие:
● Следует избегать чрезмерного натяжения переправ – это опасно!
Например:
При одновременной переправе по сильно натянутой переправе двух человек
(Пострадавший + сопровождающий. Общий вес ~ 200кг), за счет неизбежного
раскачивания переправы, пиковые нагрузки на крайние точки могут достигать 20KN (2000кг)
и выше! Такая нагрузка близка к пределу прочностных характеристик
альпинистских карабинов, оттяжек и веревок (с учетом потери прочности веревки в
узлах).
● Все точки крепления переправы, включая станцию крепления направляющего ролика и
все её компоненты, должны быть исключительно надежны!
"Федерация альпинизма Нижегородской области" Нижний Новгород