Безопасность спасательных работ. Книга 1 содержание введение 5 глава I. Основы обеспечения безопасности спасательных работ 7
 Скачать 12.76 Mb.
|
6. Страховка при проведении поисково-спасательных работ с использованием альпинистских технологийПрактика показала, что при ведении ПСР все более широкое применение находят технологии альпинизма, то есть специальные технологии выполнения спасательных работ, при которых спасение производится с помощью подъема или спуска по веревке, или с использованием других методов передвижения, транспортировки и страховки. Альпинистские технологии применяются как в условиях гор, так и в условиях городской застройки. Они находят широкое применение при эвакуации пострадавших с верхних этажей разрушенных зданий, при проведении спасательных операций в горах, при организации ПСР с использованием вертолетной авиации, а также при спасении пострадавших в условиях замкнутых пространств. В то же время альпинистские технологии применяются без учета специфики производственной среды, что выдвигает важную и ответственную задачу обеспечения безопасности личного состава и пострадавших в условиях повышенного риска, обусловленного факторами чрезвычайной ситуации. Уровень безопасности спасательных работ в условиях безопорной области пространства определяется качеством страховки как совокупности организационно-технических мер, способных предотвратить возможные срывы и падения спасателя и пострадавшего с высоты. 6.1. Элементы страховочной цепи, допустимые нагрузкиПри движении спасателей по горному рельефу осуществляется страховка при помощи веревки, которой они связаны. При срыве человек падает и повисает на веревке. Если он до этого не задержался о выступающие части льда, скал и т.д. – его движение будет остановлено веревкой, проходящей через точки страховки или выступы и удерживаемая страхующим через страховочную станцию – максимально удобное место, оборудованное надежными точками страховки сблокированными между собой. При этом сорвавшийся не получит травм, если рывок не будет жестким. Жесткость рывка также существенна для того, чтобы точки страховки, база или система сорвавшегося не были разрушены в результате чрезмерно жесткого рывка. Станция блокируется стропой или основной веревкой, при этом сама стропа или веревка рассчитаны на рывок до 2200 кг. Какой рывок выдержат точки страховки, может быть предварительно оценено качественно, в зависимости от опыта страхующего. Сами элементы изготавливаются с расчетом на рывок на них 1600–2500 кг, но условия их установки не гарантируют столь сильный рывок и точки могут вылететь без разрушения их конструктивных элементов. Так считается, что скальные крючья выдерживают 500–1000 кг, закладки – вплоть до разрыва тросика или петли, но, будучи плохо заложенными, могут вылететь и при очень слабом рывке. Ледобуры – считаются самыми надежными по сравнению с другими способами организации точек страховки и могут выдержать до 2400 кг. Карабины рассчитаны на нагрузку 2000 кг. Основным путем повышения безопасности сорвавшегося является уменьшение рывка на веревку. Чем меньше рывок – тем меньше вероятность, что какой-либо элемент страховки не выдержит. В случае статического нагружения веревки, когда груз определенного веса подвешен к концу веревки, она одновременно по всей длине будет подвергаться действию силы, равной весу подвешенного груза. Однако, если поднять тело на некоторую высоту и отпустить, сила рывка будет значительно больше. Это обусловлено тем, что под действием гравитации падение любого тела ускоряется и веревка подвергается динамическим нагрузкам. В зависимости от массы и скорости в каждый момент полета груз обладает определенной энергией падения, которая тем больше, чем больше скорость и масса падающего тела. При остановке веревкой падения груза скорость его падает до нуля. При этом энергия падения превращается в энергию деформации преимущественно веревки, а частично - и остальных элементов страховочной цепи. Максимальное значение силы, которого она достигает при задержании падения, называется пиковой динамической нагрузкой. Иначе говоря, это максимальная сила динамического удара, которому страховочная цепь и человеческое тело подвергаются в момент, когда падение останавливается веревкой и последняя перестает удлиняться. Величина пиковой динамической нагрузки зависит от фактора рывка и динамических свойств веревки. При одинаковой энергии падения она будет ниже для более эластичной веревки и выше для той, которая слабее удлиняется. Следовательно, сила динамического удара зависит не только от энергии падения, но также от способности веревки больше или меньше удлиняться. Конкретное значение пиковой динамической нагрузки варьируется в очень широких пределах. Оно не зависит от абсолютной высоты падения, а определяется исключительно динамическими качествами веревки и фактором рывка. Фактор рывка f определяется отношением высоты падения к длине веревки, которая его задерживает (рис. 6.1). От него зависит степень падения, а от нее - нагрузка на страховочную цепь при его задержании веревкой.  Рис. 6.1. Фактор рывка Поглощаемая энергия падения одинакова для каждого сантиметра веревки и вызывает одинаковое удлинение равных участков. Поэтому и общее удлинение веревки в сантиметрах пропорционально ее длине. Способность веревки поглощать энергию будет тем больше, чем больше ее длина, а значит нагрузка на веревку, принимающую на себя динамический удар, зависит не от абсолютной, а от относительной высоты, т.е. фактора рывка. Максимальный возможный фактор падения равен 2. Эта самая тяжелая степень падения при высоте, равной удвоенной длине веревки. Вероятность падения с таким фактором никогда не исключена при свободном лазании, если первый из связки сорвется в тот момент, когда веревка между двумя людьми не застрахована промежуточными точками крепления. Рывок на веревку в случае срыва одного из партнеров зависит от следующих факторов:
Рывок на веревку не зависит от глубины падения человека, а зависит только от фактора рывка. Например, человек стал на самостраховку и вылез выше точки, к которой он пристегнут, на всю длину самостраховки. Если он сорвется, то пролетит на глубину, равную двум длинам самостраховки (например, 3 м). В этом случае фактор рывка равен 2 (глубина падения 2 м, длина веревки – 1 м, фактор рывка 2:1=2). При этом рывок будет столь же сильным, как если бы он вылез вверх на всю длину веревки вообще без точек страховки (скажем на 40 м), сорвался бы вниз и пролетел бы при этом 80 м. (до страхующего 40 м и столько же после). Почему это так мы разберем ниже. 6.2. Виды страховкиТехника страховки зависит от конкретной ситуации, в которой осуществляется страховка. Страховка может быть одновременной и попеременной. Одновременная страховка. При одновременной страховке выбор точек страховки осуществляется первым в связке (рис. 6.2). Веревка закладывается за выступы или вщелкивается карабинами в точки страховки (закладки, крючья, ледобуры при движении по льду и прочее).  Рис. 6.2. Одновременная страховка Второй напарник движется за ним, обеспечивая необходимую слабину веревки, не допуская, чтобы она цеплялась за выступы или задерживалась, мешая движению первого в связке. По ходу движения второй снимает точки страховки. В случае срыва первого второй в связке осуществляет удержание первого с помощью веревки за установленные точки страховки или выступы. При одновременной страховке нужно следить за оптимальностью длины связочной веревки, четкостью отдаваемых команд, второй должен внимательно следить за действиями первого и поведением веревки, вовремя предупреждать первого о возникающих осложнениях, при необходимости обеспечить эффективную страховку. В сложных или опасных для срыва местах между партнерами обязательно должны быть точки страховки или выступы, иначе в случае срыва одного из них организовать удержание партнера будет невозможно. При одновременной страховке особо опасным является срыв нижнего в связке. При этом если он срывает первого, они падают вместе и веревка проходит одновременно с их падением через карабины. Когда, наконец, веревка начинает нагружаться, на нижнего рывок будет не очень сильным, на верхнего же рывок может быть весьма значительным (при этом фактор данного рывка может быть равным 2 и даже более). Это может привести к вырыву точки страховки, разрушению карабина разрыву страховочной системы или травмированию первого в связке из-за чрезмерно сильного рывка. Попеременная страховка. При попеременной страховке страховка осуществляется пункта страховки – станции. Для чего выбирается удобное место страховки. Как правило, это место, которое организовал первый, чтобы принять к себе второго по связке. Основные критерии выбора страховочной станции – наличие хороших точек страховки, безопасность от камней и прочих объективных опасностей, удобство осуществления страховки на базе и хороший обзор последующего участка (рис.6.3).  Рис.6.3. Страховочная станция. Желательно, также, чтобы база находилась чуть в стороне от предполагаемого направления движения первого в связке (основная причина падения камней или кусков льда на маршруте партнеры по восхождению, поэтому если первый по неосторожности или из-за неизбежной ситуации сбросит камень – он не причинит вреда, если станция будет находиться в стороне). Следует также обращать внимание на хорошую слышимость при обмене командами между партнерами (выбор места может существенно повлиять на это). Количество точек страховки на станции не менее 2. Обычно они блокируются между собой (рис.6.4).  Рис.6.4. Блокирование точек между собой Если точка хорошая (например, большой, надежный выступ), можно делать станцию на одной точке. Если точки менее надежные – их делается достаточное количество, они блокируются стропой или основной веревкой таким образом, чтобы нагрузка равномерно распределялась на точки. Одну из петель необходимо провернуть и после этого вщелкнуть в них карабин. При таком способе блокирования, если одна из точек вырвется, карабин останется на петле. Одну из петель необходимо провернуть и после этого вщелкнуть в них карабин. При таком способе блокирования, если одна из точек вырвется, карабин останется на петле. Каким должен быть угол между ветвями петли, идущими к точкам страховки? Чтобы разобраться в этом рассмотрим общий случай, когда веревка, закрепленная горизонтально в двух точках, находящихся на одной высоте, нагружается вниз посередине с силой F (рис.6.5). На веревку действует сила F1, растягивающая ее. При этом силы F1 по разную сторону веревки равны по величине, но имеют разное направление. Векторно складываясь, она образует силу, которая равна силе F по величине и противоположна по направлению.  Рис. 6.5. Силы, действующие на станцию страховки Нетрудно определить, что F1=F/(2·cos/2), где α – угол между веревками в точке приложения силы F. При F1=F/2, при α=180° значение силы бесконечно велико. Чем меньше провис, тем большая сила будет действовать на точки закрепления веревки. Это же надо иметь в виду при блокировании точек страховки – угол между ними нельзя делать, как мы увидим, больше 120°. Приведем еще формулу для варианта блокирования точек треугольной схемой. При этом, как видно из таблицы 6.1 ниже, угол а не должен быть больше 60°. F1=F/(2·sin(π/-a/4)). Из таблицы видно, что при угле 120° для V-образного блокирования нагрузка на каждую точку страховки составляет 100% от приложенной силы и фактически эффект блокирования теряется (то есть две точки работают с той же надежностью, что и одна). Для треугольной схемы величина угла, при котором уже не имеет смысла блокировать точки, составляет 60°. Т а б л и ц а 6.1. Величина нагрузки на точки страховки в зависимости от угла блокирования точек страховки
После того, как станция готова, первый может начать движение. Действия лидера в связке. Первый в связке начинает двигаться вверх. При этом он делает точки страховки. Их частота зависит от рельефа, типа используемой веревки, способа прохождения участка. Точки надо делать чаще вначале и допускается делать реже в конце. Например, чтобы фактор рывка был бы не более f=0.5 точки надо располагать на следующих расстояниях от базы: 3, 6, 8, 11, 15, 20, 26, 34, 45 метров. После установки точки первый в связке продолжает движение вверх. В случае его срыва он повиснет на последней установленной им точке. При этом рывок на карабин и на точку будет в 1.66 раза больше, чем рывок на веревку. Это обусловлено тем, что при движении веревки через карабин, в нем присутствует трение. Величина трения такая, что 66% усилия приходится на веревку после прохождения ее через карабин. Таким образом, на верхний крюк действует сила рывка плюс 66% от нее. Если бы трения не было, то на верхний крюк действовала бы сила в 2 раза большая, чем рывок. Именно поэтому верхняя точка является наиболее уязвимой в страховочной цепи. Поэтому лидер должен делать точки как можно надежнее. Если это невозможно – на ненадежной точке нельзя допускать высокого фактора рывка (то есть не выходить от нее на большое расстояние). Действия страхующего. Лидер должен быть ввязан в веревку так как карабин с муфтой рассчитан в поперечном направлении выдерживает лишь 400 кг (при более сильном рывке вылетает муфта). Нет никакой гарантии, что в момент рывка карабин не станет поперек муфты. Страхующий постоянно следит за состоянием станции, карабинов, наличием объективно опасных факторов – падения камней и прочее. Нижняя страховка осуществляется с использованием перчаток или рукавиц, предохраняющих руки от сильного рывка и обеспечивающих плавное протравливание веревки в случае необходимости. Выпустив вперед лидера, страхующий обеспечивает ему страховку (рис. 6.6).  Рис. 6.6. Попеременная страховка. Веревка должна иметь некоторую слабину и должна без задержек выдаваться лидеру по мере необходимости. Страхующий не должен нагружать связочную веревку, потому что этим действием он может сорвать первого. При образовании излишнего количества свободной веревки, она должна быть немедленно выбрана. Каким образом следует страховать лидера – однозначной рекомендации нет. Есть набор стандартных приемов, которые употребляются в том или ином случае в зависимости от конкретной ситуации. Зависит также и от пристрастия каждого человека к какому-либо виду страховки. Итак, рассмотрим основные способы организации страховки: Страховка через выступ. При наличии удобного выступа это весьма удобный и распространенный метод. Обеспечивает хорошее удержание и протравливание. Перед использованием необходимо проверить, достаточно ли выступ прочен и устойчив. Страховка через карабин. Карабин, применяемый для такого вида страховки, должен быть обязательно с муфтой (муфта должна быть закручена). Преимуществами такого вида являются то, что он прост, обеспечивает оперативный контроль над количеством свободной веревки – веревку можно быстро выбрать или выдать. В случае срыва первого веревку легко закрепить за карабин. Для регулирования величины трения веревки о карабин следует изменить угол перегиба веревки через карабин или страховать через узел UIAA. Страховка через тормозное устройство, расположенное на беседке страхующего. Наиболее распространенный способ страховки. Страховать таким образом удобно, нагрузка на руки небольшая, легко регулировать усилие на страховочную веревки и осуществлять протравливание. Трение регулируется как в самом тормозном устройстве, так и за счет изменения угла перегиба веревки через карабин. Страховка через тормозное устройство, расположенное на станции. 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 станцию 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. 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. 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. Динамическая страховка. Динамическая страховка используется для уменьшения рывка на веревку и, следовательно, на другие участки страховочной цепи. 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 (табл.6.2). Т а б л и ц а. 6.2 Зависимость усилия протравливания для разных тормозных устройств
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). 6.3. Силы, возникающие в различных элементах страховочной цепи при срыве ведущегоВерхняя точка. На рисунке 6.7 изображена верхняя точка страховки, на которой произошло задержание сорвавшегося.  Рис. 6.7. Силы, возникающие в верхней точке. 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. Сила трения 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. При срыве действуют следующие силы:
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 на рис.6.8).  Рис. 6.8. Зависимость растяжения веревки от приложенной силы При некоторых усилиях зависимость силы от деформации становится нелинейной (область 2, рис.6.8). Наконец при увеличении силы наступает такое значение Fmax (которому соответствует Lmax,), 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, когда веревка подвергается испытаниям по стандарту EN 892. При срыве веревки нагружаются динамически, поэтому их испытывают сбрасыванием груза, примерно соответствующего размерам человеческого тела. Как показывает практика условия при которых происходит срыв всегда различны, критическими срывами могут быть те, при которые имеют большой фактор рывка. Поэтому при испытании веревок на рывок моделируется ситуация с высоким фактором рывка – около 2. На испытательном стенде осуществляется статическая страховка сбрасываемого груза, то есть исключается возможность протравливания веревки в страховочной цепи и гашения энергии падения за счет сил трения, при этом моделируется ситуация жесткого рывка, который не ожидается в практике (рис. 6.9). Таким образом, стандартное испытание удовлетворяет более строгим требованиям безопасности.     Рис. 6.9. Стандартные испытания динамических веревок по стандарту EN 892 Прочность на разрыв. Измеряется с применением стандартного испытания на рывок. При этом усилие рывка не должно превысить значения, приведенные в таблице. Число срывов до разрушения веревки не должно быть ниже значений приведенных в таблице 6.3. Т а б л и ц а. 6.3. Показатели прочности на разрыв по EN 892
Динамическое удлинение (удлинение при рывке). Определяется в ходе испытаний на рывок и не должно превышать значение 40%. Удлинение при рывке при обычном в спортивном скалолазании срыве составляет около 15%. Статическое удлинение (рабочее удлинение). Оно измеряется при предварительной нагрузке 5 кг с последующим увеличением нагрузки до 80 кг. На одинарной ветви двойной веревки оно должно составлять не более 12%. На одинарной веревке и сдвоенной (две веревки вместе) - 10%. Сдвиг оплетки. Проверяется с помощью специального устройства боковой деформации при испытании конец веревки длиной 2м пять раз пропускается через устройство, при этом оплетка и сердцевина сильно изгибаются в одну и другую стороны. Сдвиг оплетки не должен составлять более 20мм (2%). Прочность на перегибах. Если при рывке веревка попадет на острую кромку, то она может оборваться, обрезаться. При этом опасность в основном определяется четырьмя факторами: остротой кромки; углом перегиба веревки; фактором рывка; пиковой динамической нагрузкой. Острота кромки: чем острее кромка, тем быстрее порвется веревка тем больше вероятность, что веревка порвется. При этом перегиб может и не быть слишком острым. Даже не закругленный перегиб 900 при срыве может обрезать веревку. Особенно опасны условия городской застройки, изобилующие огромным количеством острых кромок: остатки разбитого оконного стекла в рамах, жестяной обрез кровли и т.д. Угол перегиба: чем сильнее веревка отклоняется на перегибе, тем больше усилие среза и выше вероятность среза веревки. Фактор рывка: чем больше фактор рывка, тем больше усилие среза и выше вероятность среза веревки. Пиковая динамическая нагрузка: чем тяжелее вес сорвавшегося, тем больше энергия падения и пиковая динамическая нагрузка, а с их увеличением увеличивается и усилие рывка, а значит и возможное усилие среза и опасность перерезания веревки ст82. Чтобы обогатить рынок более прочными на острых кромках веревками, UIAA в 2002 году ввела для веревок испытание на острой кромке (UIAA 108). Входе данных испытаний веревка нагружается падающим грузомчерез горизонтальную металлическую кромку с радиусом закругления 0,75 мм. Высота падения и прочие условия испытания такие же, как и при обычном испытании нормированным рывком по EN 892. Это испытание на острой кромке не является обязательным. Производители могут провести это испытание для своих веревок – как правило, только для отдельных типов – но не обязаны этого делать, так как обязательными к исполнению являются только Европейские стандарты (для веревок EN 892). Стандарты UIAA имеют рекомендательный характер, как правило они содержат более высокие или дополнительные требования. Если изделие соответствует стандарту UIAA и это подтверждено независимым испытательным институтом, производитель может оповещать об этом с помощью знака качества UIAA. Веревки, прошедшие испытание на острой кромке, могут обозначаться производителем как "sharp edge resistant" – дословный перевод как "прочная на острых кромках". Это терминологически не совсем правильно, поскольку такие веревки лишь прочнее на кромках, чем другие, но не являются прочными в полной мере. Узловой коэффициент. Производители также могут испытывать свои веревки на узловой коэффициент. Для этого на веревке вяжется простой узел и нагружается массой 10 кг. Затем измеряется отношение диаметров свободной веревки и веревки в узле. Это и есть узловой коэффициент. Он не должен быть выше 1,1. Данный коэффициент характеризует мягкость веревки, что важно, так как жесткая веревка плохо идет в карабинах спусковых устройствах, узлы, изготовленные из жесткой веревки, имеют тенденцию к самораспусканию и менее надежны. Дан вид испытаний также является не обязательным для производителя. В процессе эксплуатации все веревки в результате кручения склонны к образованию "барашков". Испытания склонности к скручиванию еще не существует – оказалось сложным предложить воспроизводимую методику испытаний. Перед испытаниями все веревки приводят к единым климатическим условиям: 20о С и 60% относительной влажности. За счет капиллярного эффекта веревки могут впитывать воду, а на практике – нагружаться в мокром или обледенелом состоянии. Так как все веревки состоят из полиамидных волокон, они чувствительны к холоду и влаге. Число выдерживаемых нормированных срывов в холодном мокром и обледенелом состоянии уменьшается на 1–2 рывка. Поэтому столь высоко требование иметь при нормальных климатических условиях не менее 5 рывков без разрыва веревки. Евростандарт EN 892 и стандарт UIAA предъявляют требования к минимальному числу выдерживаемых нормированных рывков (табл.6.3). Так как продукция может иметь отклонения, то производитель должен обеспечить на 1–2 нормированных рывка больше, чтобы остаться в границах обеспечения безопасности. Одинарные веревки деляться на две категории: 1) нормированные веревки или веревки с нормированным числом рывков – веревки, выдерживающие 5- 9 нормированных рывков; 2) мультиверевки – веревки, выдерживающие 10 и более нормированных рывков. Мультиверевки имеют несколько больший диаметр и потому тяжелее нормированных веревок. Отличие диаметра составляет около 1мм, а отличие в весе – 20 – 40%, т.е. от 12 до 25 г/м. Мультиверевки имеют более толстую оплетку, а значит они более износоустойчивы, и поэтому лучше подходят для использования в целях проведения спасательных работ. 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). Большое значение имеет качество подвесной системы. При ведении ПСР часто используют нижнюю индивидуальную страховочную систему. Она делается таким образом, чтобы равномерно распределять нагрузку. При этом большая часть нагрузки распределяется 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. 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. При этом возможны травмы позвоночника. 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. Первый должен ввязываться в веревку с помощью узла, а не пристегиваться карабином. 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. При этом сила рывка Fприложена к точке закрепления веревки (на рис. 6.10).  Рис.6.10. Силы, действующие на человека в момент срыва. 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 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 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. 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. В комбинированной системе 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. 6.4. Оценка показателей надежности страховочных системТеоретической базой расчета надежности систем страховки являются методы теории вероятности и математической статистики. При этом предполагается, что отказы появляются независимо друг от друга, в этой связи причины отказов действуют независимо друг от друга, поэтому событие «безотказная работа» можно рассматривать как сложное, заключающееся в отсутствии независимых отказов всех типов. При расчетах надежности образец системы страховки рассматривается как система, состоящая из параллельно и последовательно соединенных элементов. Элементы в расчетной схеме показателей по надежности соединяются последовательно, если отказ системы наступает при отказе любого элемента. Если отказ системы наступает при отказе всех ее составных элементов, то последние соединяются параллельно. Зная структуру системы, не трудно рассчитать ее показатели надежности по показателям надежности составляющих ее элементов. Вероятность безотказной работы параллельно и последовательно соединенных элементов можно выразить через вероятность безотказной работы составляющих элементов как:  , (6.1) , (6.2)где, Рпар – вероятность безотказной работы элементов, соединенных параллельно; Рпос – вероятность безотказной работы элементов, соединенных последовательно; Рi – вероятность безотказной работы каждого элемента системы. При проведении спасательных работ используется верхняя и нижняя страховка. Страховочная система с верхней страховкой организуется различными способами. Верхняя нагруженная страховка может применяться только в сочетании с верхней ненагруженной страховкой. При таком виде страховки веревка постоянно находится под нагрузкой. Динамический рывок при срыве практически отсутствует. Первая страховочная цепь: верхняя нагруженная страховка – индивидуальная страховочная система-обвязка, закрепленная через спусковое устройство на статической несущей веревке. В случае отказа первой цепи, автоматически включается вторая цепь: верхняя ненагруженная страховка - динамическая веревка со страховкой сверху, или самостраховкой с помощью репшнура со схватывающим узлом или зажимом, сертифицированным для страховочных целей. Ограниченный длиной репшнура самостраховки, рывок должен компенсироваться свойствами динамической веревки. Главное правило безопасности при этом способе самостраховки: место расположения схватывающего узла (или зажима) на страховочной веревке всегда должно быть выше точки закрепления петли репшнура на ИСС. Страховочная система, организуемая в целях обеспечения самостраховки, является одним из вариантов верхней страховки. Для организации самостраховки при возможных остановках используется отрезок основной веревки, длина которого регулируется с помощью короткого отрезка репшнура со схватывающим узлом, закрепленного на ИСС. Самостраховка таким же способом может быть организована за отдельную точку закрепления или за перила. Важно, чтобы она не стесняла движений, но при этом обеспечивала отсутствие рывка при возможной потере равновесия или срыве. Следовательно, точка закрепления самостраховки выбирается с учетом направления возможного рывка. Организация верхней системы страховки начинается с включения ИСС спасателя в страховочную цепь. Если страховку осуществляет напарник, то перед началом работ страхующий проверяет правильность организации страховочной системы, ее исправность и сообщает об этом спускающемуся. Также необходимо самостоятельно проверить готовность системы к выполнению работ. Если спуск производится самостоятельно, необходимо, находясь на самостраховке, еще раз проверить надежность закрепления зажима или схватывающего узла на страховочной веревке и правильность закрепления ИСС альпиниста и только после этого отстегнуть самостраховку. Существует много способов организации верхней страховки, однако базовая структура системы страховки постоянна. Рассмотрим пример расчета такой системы страховки. Схема по расчету надежности состоит из четырех основных элементов, соединенных последовательно (рис.5.11).  Рис.6.11. Схема по надежности страховочной системы при организации верхней страховки Веревка, как элемент страховочной системы, подвержена внезапным отказам, в то время как ИСС, карабин и спусковое устройство подвержены преимущественно постепенным отказам. Так как элементы системы соединены последовательно, то вероятность безотказной работы данной страховочной системы Р(t)сис может быть выражена как произведение вероятностей отсутствия внезапных отказов веревки [Р(t)вн] и постепенных отказов ИСС Рпос1, карабина Рпос2, и спускового устройства Рпос3: Р(t)сис = Р(t)вн·Р(t)пос1·Р(t)пос2·Р(t)пос3 . (6.3) Следовательно, для того, чтобы рассчитать вероятность безотказной работы всей системы P(t), необходимо рассчитать вероятности безотказной работы каждого элемента системы Р(t)вн иPпос(t). Вероятность возникновения внезапного отказа альпинистской веревки описывается экспоненциальным законом распределения:  , (6.4)где t - время работы веревки в часах; Рвн(t) - вероятность безотказной работы (отсутствие внезапных отказов) в течение заданного промежутка времени; lвн – интенсивность отказов, то есть вероятность отказа образца в единицу времени при условии, что до этого момента отказ не наступал, ч-1; Тср – среднее время наработки на отказ между двумя последовательными отказами или до первого отказа в часах. Распределение времени безотказной работы при постепенных отказах, как и распределение значений прочностных показателей, описывается нормальным, а точнее, усеченным нормальным законом распределения, имеющим плотность распределения:  , (6.5)где  - плотность нормального распределения; - математические ожидание и среднее квадратичное отклонение значений параметра х (наработки на отказ, показателей прочностных свойств);  - нормируемый множитель, учитывающий усеченность распределения и определяемый из условия: . (6.6)Вероятность отсутствия постепенных отказов при нормальном законе распределения у такого элемента страховочной цепи как индивидуальная страховочная система определяется следующим образом: P(t) пос1 = 1 - F(x), (6.7) где F(x) – функция нормального распределения. Таким образом, зная вероятности безотказной работы каждого элемента страховочной системы, определим вероятность безотказной работы всей системы в целом по формуле (6.3). Анализ статистики использования существующих страховочных систем и приведенные расчеты показывают, что вероятность безотказной работы всей системы в целом составляет 0,725, что не соответствует установленному предела риска при ведении аварийно-спасательных работ. На основе проведенных расчетов можно сделать вывод, что использование только базовой страховочной системы недопустимо, так как вероятность безотказной работы невысока, а, следовательно, необходимо дополнительное резервирование. Наряду с верхней страховкой при проведении ПСР широко применяются нижняя страховка. Как правило, она применяется в горах при прохождении стенных маршрутов. Однако при проведении поисково-спасательных работ в условиях городской застройки системы нижней страховки иногда бывают просто необходимы. Например, при подъеме по заводским трубам, при лазании по деревьям, конструкциям. При лазании с нижней страховкой одной из проблем является организация промежуточных точек страховки, через которые пропускается соединяющая партнеров страховочная веревка. При подъеме с нижней страховкой первые 5 метров допускается проходить свободным лазанием, если сложность его невелика. На данном этапе роль первой страховочной цепи выполняют элементы конструкции, по которым проходит подъем. Вторая цепь страховки в этом случае не работает. Начиная с высоты 5 метров, необходимо организовывать промежуточные точки страховки с помощью оттяжек и карабинов. Далее, по мере подъема, промежуточные точки страховки организуются через каждые 3-4 метра. Если рельеф подъема представляет опасность и сложность, промежуточные точки страховки организуются чаще. Это правило соблюдается и на первых 5 метрах, если перемещение по конструкции свободным лазанием не гарантирует безопасности подъема. Лазание с нижней страховкой осуществляется с применением двух веревок диаметром 8-9 мм. Если исключена возможность падения тяжелых предметов на месте проведении работ (камней, обломков и т.п.), то допускается организовать страховку и на одинарной альпинистской динамической веревке, диаметром не менее 10,5 мм. Также как и при организации верхней страховки, существует много способов организации нижней, однако, базовая структура системы страховки постоянна. Рассмотрим пример расчета такой системы страховки. Схема по надежности имеет более сложную структуру и состоит из четырех основных элементов, соединенных как последовательно, так и параллельно (рис.6.12).  Рис. 6.12. Схема по надежности страховочной системы при организации нижней страховки Элементы данной системы в схеме по надежности соединены как последовательно, так и параллельно. Следовательно, вероятность безотказной работы данной страховочной системы может быть выражена как произведение общей вероятности отсутствия внезапных отказов веревок Рвно и постепенных отказов ИСС Рпос1, карабина Рпос2: Р(t)сис = Р(t)вно·Р(t)пос1·Р(t)пос2 . (6.8) В свою очередь, общую вероятность безотказной работы двух веревок можно выразить как: Р(t)вно = 1 – [(1-Р(t)вн1)] ·[(1- Р(t)вн2)] . (6.9) Следовательно, для того, чтобы рассчитать вероятность безотказной работы всей системы P(t), необходимо рассчитать вероятности безотказной работы каждого элемента системы Pвн(t)иPпос(t). Вероятность возникновения внезапного отказа альпинистской веревки известна, она составляет 0,958. Так как веревки, которые мы используем, идентичны по своим параметрам, а наработка составляет около 100 часов, то пользуясь формулой (6.9), найдем общую вероятность безотказной работы двух веревок: Р(t)вно = 1 – [1-Р(t)вн1] ·[1 - Р(t)вн2 ] = 1 - (1-0,958)· (1-0,958) = 0,998. Теперь, зная вероятности отсутствия постепенных отказов при нормальном законе распределения у таких элементов страховочной цепи как индивидуальная страховочная система Р(t)пос1 = 0,909 и карабин Р(t)пос2 = 0,912, а также вероятность внезапного общего отказа веревок(Р(t)вно=0,998), легко определить вероятность безотказной работы всей системы нижней страховки по формуле (6.8): Р(t)сис = Р(t)вно·Р(t)пос1·Р(t)пос2 = 0,998·0,909·0,912 = 0,827. На основе проведенных расчетов можно сделать вывод, что использование данной страховочной системы приемлемо, так как вероятность безотказной работы достаточна, а двойная веревка является резервом. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||