Страховочная цепь и ее элементы

3. Страховочная цепь и ее элементы

Сутью страховки с применением основной веревки в горно-пешеходном, лыжном туризме является, в основном, снижение (недопущение) негативных последствий срыва туриста на горных склонах или иных объективно опасных участках маршрута, а именно прекращение его падения и удержание. С точки зрения физики, страховка – это гашение кинетической энергии падающего тела, осуществляемое за счет трения при протравливании веревки через руки страхующего, специальные механические устройства, элементы рельефа и амортизации (удлинения) нагруженной веревки. Рассмотрим этот процесс на примере взаимной нижней страховки, в случае когда (для упрощения рассуждений) связка преодолевает отвесный горный склон. Партнеров по связке и функциональную совокупность страховочных средств, которые обеспечивают безопасность связки на склоне принято называть страховочной цепью. Эффективность страховки зависит от надежности каждого компонента страховочной цепи и всей страховочной цепи в целом.

Из каких компонентов состоит страховочная цепь при организации нижней страховки на горном склоне? Главным связующим элементом страховочной цепи является основная веревка: партнеры по связке объединены основной веревкой, концы которой ввязаны или закреплены карабинами на их индивидуальных страховочных системах. Создание страховочной цепи начинается с организации базового пункта страховки (базы, станции). База представляет собою максимально удобное место на склоне, с которого осуществляется страховка. Она оборудуется обычно несколькими (не менее чем двумя) надежными точками страховки (крючьями, закладными элементами, повешенными на скальные выступы петлями с карабинами), которые блокируются между собой фрагментом основной веревки или равнопрочной ей стропой. В случае выхода из строя отдельных точек страховки, это не должно сказаться на надежности базы в целом. Если «под рукой» имеется удобный и надежный скальный выступ, можно для организации базового пункта страховки ограничиться только им (сделать базу на одной точке страховки) (Рис.5).

Рис.5 Базовый пункт страховки. Рис.6 Промежуточные точки страховки.

После организации базы веревка, идущая от лидера в связке, закладывается в базовый карабин (первая точка страховки лидера), при этом страхующий участник удерживает входящую в карабин веревку руками, и сам закреплен усом самостраховки на базовой точке страховки (Рис. 5). Лидер связки начинает двигаться вверх по склону и тянет за собою страховочную веревку (ее выдает на базе страхующий его партнер). При этом лидер устанавливает на склоне промежуточные точки страховки и проводит («прощелкивает») веревку через карабины этих точек (Рис.6). Промежуточные точки страховки – скальные крючья с оттяжками и карабинами, оттяжки с карабинами, наброшенные за скальные выступы и пр. При срыве, лидирующий участник пролетает расстояние, на которое он поднялся выше последней промежуточной точки страховки и на такое же расстояние ниже данной точки (глубина падения). После чего веревка нагрузит карабин данной точки и остановит падение лидера. Таким образом, мы можем перечислить все элементы страховочной цепи при организации нижней страховки: партнеры по связке; объединяющая их основная веревка, проходящая через базовый пункт страховки и промежуточные точки страховки. Схематично страховочная цепь нижней страховки представлена на Рис.7

Рис. 7 Страховочная цепь при организации нижней страховки Страхующий участник находится в базовом страховочном пункте (организован с использованием надежного камня). Страховка лидера осуществляется через тормозное устройство «восьмерка» закрепленное на беседке страхующего (рисунок слева) или через карабин базового пункта (рисунок справа). Веревка, закрепленная на базе и на страховочной системе лидера, проходит через тормозное устройство или карабин базового пункта страховки, через три (крюк1-крюк3) промежуточных точки страховки.

Какие нагрузки приходятся при срыве лидера на спортсменов и элементы страховочной цепи? Какие нагрузки выдерживает страховочная цепь без разрушения? Страховочная цепь, и сама по себе страховка, эффективны, если сами участники и ключевые (критичные) элементы страховочной цепи выдерживают без негативных последствий усилия, которые приходятся на них вследствие срыва лидера связки; если страхующий партнер удерживает с помощью веревки сорвавшегося лидера. По данным многочисленных испытаний, элементы страховочной цепи выдерживают без разрушения следующие усилия.

·        Индивидуальная страховочная система рассчитана на рывок не более 1000-1600кгс (безболезненно переносится рывок в 400 кгс) (1кгс примерно равен 10N).

·        Правильно организованный базовый страховочный пункт рассчитан на рывок до 2200 кгс.

·        Какой рывок выдержат промежуточные точки страховки точно предсказать нельзя: все диктуется конкретным снаряжением и опытом лидера связки. Сами страховочные элементы изготавливаются с таким расчетом, чтобы выдержать усилие 1600-2500кгс, но условия их установки на рельефе подчас не обеспечивают их сохранность при сильном рывке и средства страховки могут вылететь из склона без разрушения их конструктивных элементов. При воздействии на скальный крюк усилия в 500 кгс – вылетают около 15% забитых крючьев, при воздействии 800 кгс – более 50% крючьев. Ледобуры (ледовые «крючья») считаются самыми надежными по сравнению с другими страховочными элементами и могут выдержать усилие вплоть до 2400кгс.

·        Карабины в среднем рассчитаны на нагрузку 2000 кгс.

·        Основная веревка является надежным элементом страховочной цепи (за исключением случая, если она обрежется об острый край скалы или получит повреждения от падающих камней или льда). Разрывное усилие веревки обычно не менее 2000 кгс.

Таким образом, практика альпинизма и горного туризма, исследование проблемы свидетельствуют о том, что наименее надежным звеном страховочной цепи при срыве являются промежуточные точки страховки (крючья, закладные элементы). Относительная величина усилий, приходящихся на последнюю, установленную лидером связки точку страховки (последний карабин) в страховочной цепи при его срыве показаны на Рис..

 Рис.8 Усилия, приходящиеся на последнюю, установленную лидером связки точку страховки (последний карабин) в страховочной цепи при его срыве. Рисунок представлен на сайте Интернета

http://www.vento.ru/

На рисунке изображена верхняя точка страховки, на которой произошло задержание сорвавшегося лидера связки. Кинетическая энергия сорвавшегося лидера поглощается упругим растяжением веревки и трением веревки в карабине при ее протравливании страхующим партнером. При этом на сорвавшегося лидера 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 (прикладывается к веревке страхующим партнером). Удержание падающего человека возможно лишь при условии, когда F=F1+Fтрен. Сила трения, по оценкам фирм-производителей снаряжения, составляет около 34% от силы рывка F (в модельных условиях). При этом сила F1 составляет 66% от силы F. Тогда на карабин в случае жесткой страховки, без протравливания веревки, 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.

Например, при использовании статической веревки и страховке без протравливания в случае подъема лидера над последним крюком на 3.5м и его срыва, нет никакой гарантии безопасного исхода. Усилие рывка на верхний крюк и карабин превышают величину 2000 кгс, что неминуемо приводит к вырыванию крюка из горной породы. Усилие на страховочную систему и тело лидера в связки будут составлять не менее 1300кгс (см. формулу расчета сил, приведенную в комментариях к Рис.8). Следовательно, основным путем повышения безопасности в случае срыва лидера в связке является уменьшение усилия рывка на «критичные» компоненты страховочной цепи (прежде всего, на страховочную систему сорвавшегося и верхнюю точку страховки). Усилие рывка на верхний крюк страховочной цепи не должно быть большим, чем 450 кгс (испытания свидетельствуют, что в таком случае выдерживают почти 90 % хорошо забитых крючьев). Тогда задачу эффективной организации страховки мы, в узком смысле слова, можем свести к уменьшению усилий рывка, приходящихся на критичные компоненты страховочной цепи.

От чего зависит величина усилий рывка на критичные элементы страховочной цепи? Прежде всего, величина усилий рывка на компоненты страховочной цепи зависит от следующих факторов:

·        Массы сорвавшегося человека (вместе с одеждой и рюкзаком, если он есть).

·        Степени эластичности веревки (определяемой относительным удлинением веревки при воздействии усилия рывка).

·        Фактора рывка.

·        Трения веревки об элементы рельефа и в карабинах.

·        Трения веревки в тормозном страховочном устройстве (при его использовании); длины протравленной веревки и усилия, с которым веревка протравливалась через данное устройство.

Напомним, что фактор рывка – это отношение глубины падения человека (от точки его срыва до того места, где он зависнет на веревке) к длине веревки, на которой он завис (к длине выданной ему веревки). Он может принимать значение от 0 до 2 (в обычной ситуации). При этом сами значения глубины падения лидера связки или длины веревки не влияют на рывок. Например, рывок при падении человека на глубину равную двум длинам уса самостраховки (например, на глубину 3м при длине уса – 1.5м) будет столь же сильным, как при падении на глубину 80м, при длине выданной веревки 40м (40м падения до страхующего и столько же ниже страхующего). В обоих случаях фактор рывка максимален и равен 2. Ничего удивительного в этом нет. Действительно, при большей глубине падения в поглощении кинетической энергии падающего тела участвует большая длина веревки, способной к растяжению (амортизации); при этом сам рывок по силе оказывается одинаковым.

В общем случае усилия рывка на элементы страховочной системе будут тем меньше, чем меньше масса сорвавшегося человека; чем меньше фактор рывка; чем больше эластичность примененной при страховке веревки. Усилия, приходящиеся на верхнюю точку страховки при срыве, уменьшает так же протравливание веревки страхующим партнером (работа силы трения при протравливании веревки).

Какие действия предпринимают партнеры по связке для снижения усилий рывка на элементы страховочной цепи? Правильные действия партнеров по связке и правильный выбор страховочного снаряжения должны в идеальном случае ограничить силу воздействия на верхнюю промежуточную точку страховки до 300-400 кгс (тогда при прочих условиях, вероятность того, что данная точка не вылетит из скальной породы, достаточно велика). Лидирующий (верхний) партнер по связке для уменьшения силы рывка чаще устанавливает при движении промежуточные точки страховки; для нижней страховки используется динамическая веревка, относительное удлинение которой поглощает кинетическую энергию падения лидера. Лидер связки старается устанавливать как можно более надежные промежуточные точки страховки (надежно забивает скальные крючья, тщательно устанавливает закладные элементы на рельефе), что повышает усилие рывка, которое они могут выдержать. Лидер в связке использует т.н. амортизатор рывка, который, как и сама динамическая веревка, поглощает энергию падения и служит заменой протравливанию веревки (см. ниже).

Страхующий участник не жестко «зажимает» веревку при срыве лидера, а осуществляет динамическую страховку – протравливает веревку через руки и карабин (тормозное устройство) базовой точки страховки, и тем самым снижает за счет работы силы трения усилие рывка, приходящееся на верхний крюк и тело сорвавшегося лидера. Какую длину веревки необходимо протравливать? Соотношение такое. Во сколько раз усилие протравливания больше массы сорвавшегося человека, во столько же раз длина протравливания меньше глубины падения. Например, человек массой 100кг (вместе с одеждой и снаряжением) упал на глубину 10м (5м до последней точки, и столько же ниже ее). Усилие протравливания страхующим участником через тормозное устройство и руки составляет 400кг (усилие протравливания больше массы упавшего в 4 раза). Тогда протравливать следует в 4 раза меньше глубины падения, т.е. 2.5м. Ранее в специальной литературе приводились такие примерные цифры. Протравливание не обладающей высокими амортизационными качествами веревки страхующим участником должно производиться в расчете 0.25-0.5м на каждый метр высоты подъема лидера над верхним крюком (тогда усилие на крюк при его срыве не превышает величину 480кг).

В туризме для организации страховки при преодолении горных склонов часто используется самостраховка участников петлей из репшнура в движении по вертикальным перилам. Внимание! Паспортное предельное разрывное усилие репшнура составляет 600-700кгс. Динамическое усилие на репшнур, действующие, например, при падении тела массой 80кг и факторе рывка 1.5-2 близко к данной величине и с большой вероятностью приведет к его разрыву. Поэтому при перемещении схватывающего узла по перилам надо следить, чтобы он всегда находился выше по склону по отношению к корпусу самого туриста (тогда само падение туриста и динамический рывок исключаются; при срыве схватывающий узел сразу затягивается на перилах и останавливает падение). Динамический рывок и протравливание веревки должны быть полностью исключены и в случае применения верхней попеременной страховки.

Какие приемы (способы) взаимной страховки на горном склоне наиболее широко используют в практике туризма, альпинизма? Организация взаимной страховки (страховочной цепи) на горных склонах включает в себя: выбор места организации страховки, выбор подходящих технических приемов и страховочных средств, организацию самостраховки и страховки партнера по связке. Выше мы уже определили понятие взаимной страховки и понятие страховочной цепи; достаточно подробно охарактеризовали средства страховки. Ниже мы кратко рассмотрим основные приемы (способы) взаимной попеременной страховки, которые применяет страхующий партнер связки на базе. Применяемые способы страховки должны обеспечить эффективное функционирование страховочной цепи при срыве туриста, преодолевающего горный склон.

Выбор приемов и технических средств взаимной страховки зависит от особенностей преодолеваемого участка рельефа и опыта страхующего. При наличии в месте организации страховки удобного скального выступа, весьма эффективна страховка через выступ. Этот способ обеспечивает достаточную силу трение веревки и надежное удержание сорвавшегося лидера. Перед его использованием необходимо проверить, достаточно ли выступ хорош (в смысле прочности и устойчивости). Если надежного и удобного для организации страховки выступа нет, широко применяется способ страховки через карабин, повешенный на крюк, закладной элемент и т.д. Карабин, применяемый для такого вида страховки, должен быть обязательно с муфтой (муфта должна быть закручена!). Данный способ страховки относительно прост в организации, обеспечивает оперативный контроль над количеством свободной веревки - веревку можно быстро выбрать или выдать. В случае срыва лидера веревку можно легко закрепить за карабин. Сила трения веревки в карабине обычно не столь велика, как при страховке через выступ; в случае сильного рывка страхующему туристу трудно удержать веревку, идущую через карабин без дополнительных тормозных устройств. Поэтому данный способ применяется, если рывок при срыве лидера не может быть сильным (например, на простом достаточно пологом рельефе, рывок не ожидается сильным; даже если лидер сорвется, он будет катиться (скользить) по склону, а не падать вертикально вниз). Этот же способ страховки применяется в том случае, когда в страховочной цепи присутствует сильное дополнительное трение веревки, проходящей через выступы рельефа и промежуточные точки страховки (кроме трения в карабине базовой точки страховки). При необходимости, для увеличения величины силы трения веревки о карабин базы страхующий может изменить угол перегиба веревки через карабин или страховать через узел UIAA (Рис. 5).

Часто для организации страховки на базе применяют комбинированный способ страховки через карабин и тормозное устройство (например, с тормозным устройством «восьмерка»). В данном случае сила трения веревки на базовой точке страховки возрастает (сравнимо с силой трения при страховке через удобный выступ). Наиболее распространен способ страховки через тормозное устройство, расположенное на беседке страхующего туриста и муфтованный карабин базовой точки страховки. Страховать таким способом удобно: нагрузка на руки приходится небольшая; туристу на базе легко регулировать силу трения веревки на базе и осуществлять ее протравливание. Сила трения регулируется как в самом тормозном устройстве, так и за счет изменения угла перегиба веревки через карабин. При осуществлении страховки через тормозное устройство, закрепленное на базе, рывок при срыве лидера приходится непосредственно на базу. В предыдущем случае рывок приходился сначала на беседку страхующего туриста, обязательно стоящего на самостраховке направленной противоположно по отношению к направлению рывка! Это приводит к дополнительной амортизации в страховочной цепи и уменьшает усилие рывка, оберегая при этом базу от возможного нарушения ненадежных точек страховки.

Способ страховки через поясницу, через плечо страхующего туриста самостоятельно не применяются для нижней страховки по причине их ненадежности. Для организации нижней страховки их можно применять лишь в комбинации со страховкой через выступ или через карабин для увеличения усилий трения веревки или более мягкого протравливания. Зато для организации верхней страховки, (когда лидер связки принимает к себе второго партнера) эти способы находят действительное применение. При этом веревка, как правило, проходит через выступ, край скальной полки и т.д.; нагрузка на страхующего туриста приходится небольшая, что позволяет успешно применять этот способ страховки. Все же более часто в подобных ситуациях страхуют через восьмерку, прищелкнутую к беседке (в принципе - та же страховка через поясницу).

Литература по теме лекции.

1.         Аркин Я., Вариксоо А., Захаров, П., Тятте Я. Горный туризм. Снаряжение. Техника. Тактика. – Таллин: Изд-во Ээсти раамат. – 1980. – 328с.

2.         Ганопольский В.И. Уроки туризма / Пособие для учителей. – Мн.: НМЦентр, 1998. – 216с. – (Туризм в школе).

3.         Лукоянов П.И. Зимние спортивные походы. – М.: ФиС, 1988. – 191с.

4.         Туризм и спортивное ориентирование / Учебник для институтов и техникумов физи­ческой культуры. - Авт.-сост, В.И. Ганопольский. М: ФиС, 1987. - 240с.

5.         Федотов Ю.Н., Востоков И.Е. Спортивно-оздоровительный туризм: Учебник/ Под общ. Ред. Ю.Н. Федотова. – М.: Советский спорт, 2002. – 364с.

6.         Хаттинг Г Альпинизм: Техника восхождений, ледолазания, скалолазания: Базовое руководство/ Гарт Хаттинг. – Пер. с англ. К. Ткаченко. – М.: «Изд-во ФАИР», 2006. –160с.

7.         Хилл П., Джонстон С. Навыки альпинизма: Курс тренировок. – М.: ФАИР-ПРЕСС. – 2005. – 192с.

8.         Школа альпинизма (Начальная подготовка). – М.: ФиС, 1989. – 463с. Составители: П.П. Захаров, Т.В. Степенко.

9.         Статьи и рисунки из каталогов специального страховочного снаряжения PETZL.