Спелеошкола >>> СТП  

Лекция №8
Спелеошкола «Феникс»
Курс СТП
Лекция № 8
Преподаватель: А.Шакалов.
Тема: Оборудование пунктов закрепления навесок.

Товарищи курсанты.

Техника передвижения по дробным линейным опорам, о которой мы с вами говорили в предыдущей лекции, обязательно включает в себя правильное и грамотное устройство пунктов закрепления линейных навесок. Надежно и «к месту» оборудованный ПЗ существенно облегчает передвижение по линейной опоре, плохо же организованный пункт закрепления в лучшем случае существенно осложнит прохождение через него. В худшем – можно получить обрыв крюка со всеми вытекающими отсюда последствиями. Это случалось неоднократно, и последствия бывали самыми разными - от легкого испуга до летального исхода. В любом случае, эти последствия могут быть только отрицательными, а потому и требования к оборудованию пунктов закрепления предъявляются самые жесткие.

Все начинается с той самой точечной искусственной опоры, о которой мы говорили в курсе НТП, ей же все и заканчивается. Точечная искусственная опора в спелеотехнике на сегодняшний день – это шлямбурный крюк, и только он. Известняковые породы, вмещающие в себя тело пещеры, не оставляют нам никаких других вариантов закрепления навесок, не следует заблуждаться на этот счет. В полостях можно надежно закрепляться только в монолите или на подходящих к случаю элементах естественных опор, но в подавляющем большинстве ситуаций второе решение невозможно, потому мы будем говорить только о шлямбурном крюке.

Другой вопрос - а какой он, этот самый крюк? Вопрос, ясного и четкого ответа на который до сих пор не появилось. В течение последних пятидесяти лет крючья меняются непрерывно и очень отличаются друг от друга по внешнему виду, весу, диаметру, длине, способу проникновения в породу и способу закрепления в ней, пределу нагрузок, способности выдерживания разовых и многократных, статических, переменных и знакопеременных нагрузок. Не будем вдаваться в подробности физической сущности явлений, происходящих с породой или металлом при применении того или иного типа крюка, потому что частично мы об этом уже говорили в курсе НТП, а в значительно большей степени нам предстоит говорить об этом в курсе ВТП. Остановимся сейчас только на основных и бесспорных явлениях, возникающих при установке опоры. Это следующие явления:

  1. Неизбежное ослабление породы вокруг пробиваемого отверстия под крюк уже в процессе его выколачивания.

  2. Неизбежное дальнейшее ослабление породы при многократных нагрузках на установленный крюк.

  3. Неизбежное ослабление самого крюка при многократных нагрузках и в ходе коррозионных явлений в процессе его эксплуатации.

  4. Неизбежные ошибки при установке крюка, обусловленные наличием человеческого фактора.

Согласитесь, вышеперечисленных причин вполне достаточно, чтобы начать относиться к крюку очень нежно и уважительно, как он того и заслуживает. А нежное и уважительное отношение к крюку однозначно не допускает грубых операций в процессе его установки и дальнейшей эксплуатации. По этой причине мы с вами отказываемся от использования любых ударно устанавливаемых крючьев и рассматриваем только винтовые крепления.

В этой связи «спит»-крючья – не исключение. Спит – крюк ударно устанавливаемый, очень капризный при установке, мало того - вдобавок еще и короткий. То, что его продолжают использовать, несмотря на многочисленные факты его разрушения по разным причинам, говорит не о его надежности, а об умении производителей создать вокруг изделия коммерческий ажиотаж.

Из всех винтовых креплений нас интересуют только цанговые. Все прочие винтовые анкерные крепления имеют один серьезный недостаток: при закреплении они распираются рабочей поверхностью не от самого дна пробитого отверстия, а несколько отступив от него наружу. Величина отступа может варьироваться от 5 до 15% общей длины крюка, но, в любом случае, он не будет работать всей рабочей площадью по всей глубине отверстия.

Цанга же распирается в отверстии без всяких допусков и разночтений, сразу, окончательно и бесповоротно. Цанга способна раскрыться в отверстии на полтора диаметра, прощая тем самым ошибки при пробивке и сводя к нулю участие человеческого фактора. Лепестки цанги должны быть рифлеными, что усиливает сопротивление рывку и не дает проворачиваться крюку при его установке. Металл цанги, из какого бы сплава она ни была изготовлена, всегда будет соответствовать стали третьего - довольно низкого - класса прочности, что более чем достаточно для удержания нагрузки, как минимум впятеро превышающей ту, которую может выдержать живой спелеолог. Согласитесь, сопротивление рывку в три тонны – это вполне достаточный запас прочности. Кто не согласен – испытайте на себе, не забыв составить завещание. Цанга выдержит. Вы – нет. Это я к тому, что при подборе крюка совсем необязательно выполнять конструкционный расчет для цанги. Чего никак нельзя сказать про цанговый болт.

Цанговый болт – это главное в конструкции крюка, а потому к его подбору под цангу нужно подходить весьма ответственно, чтобы потом, что называется, не было «мучительно больно».

Что это означает?

При подборе болта вы проверяете соответствие и качество резьбы цанги и болта, вворачивая одно изделие в другое. Как правило, там и там присутствует стандартная метрическая резьба соответствующего диаметра, а потому проблем не возникает. Если болт легко и без усилий проворачивается до цангового упора, проверку в большинстве случаев считают законченной, поскольку мало кто знает, что же с этим делать дальше, и априори предполагается, что любой стальной болт соответствующего диаметра выдержит расчетные нагрузки. В известном смысле это так. Но, как всегда и во всем, здесь тоже есть некоторые нюансы. Вот они:

  1. Болт может быть изготовлен только из углеродистых и легированных сталей и сплавов, соответствующих ГОСТ 1759-70. Без всяких вариантов и разночтений. Все прочие изделия из сырца, как бы они ни походили на настоящие, – подделка, на которую можно подвешивать унитазы и люстры, но не человека.

  2. Болт должен многократно превосходить расчетную нагрузку «на разрыв», для того, чтобы гарантированно выдержать нагрузку «на срез» при его закручивании в процессе установки пункта закрепления.

  3. Болт нельзя изготавливать врукопашную, кустарно, из первого попавшегося под руку стального прутка на первом попавшемся под руку токарном станке.

Причины, по которым эти нюансы необходимо учитывать, настолько элементарны, что приводить их здесь нет смысла. Скажу только, что болт необходимо просто подобрать из выпускаемых промышленностью в огромном ассортименте под наши условия эксплуатации. Казалось бы – просто. И на самом деле это просто. При условии, что знаешь – как.

Проблема подбора заключается в незнании критериев этого подбора. Вот и разберемся с этими критериями, так сказать, до отказу.

Если нормы нагрузки при эксплуатации опор и динамику срыва мы уже рассматривали в курсе НТП, то нам остается лишь понять, каким должен быть наш болтик по его конструкционным характеристикам, чтобы не бояться его сломать при закреплении опоры, и чтобы мы не опасались потом повиснуть на нем.

Ларец открывается чрезвычайно просто, поскольку нам нет нужды проводить полноценный конструкционный расчет, а надо лишь подобрать болт, соответствующий нашим требованиям.

Чтобы понять, что мы держим в руках, достаточно посмотреть на его шестигранный оголовок. Там - через запятую, внизу - обязательно проставлены две цифры, имеющие для нас значение. Так обозначается класс прочности стали, из которой выполнено изделие. Если этих цифр нет, значит - болт «липовый», и его следует отбраковать сразу.

Первое число, помноженное на десять, определяет величину минимального сопротивления в кгс/мм2, второе, также умноженное на десять, – это отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах, а произведение этих чисел дает величину предела текучести в кгс/мм2.

Нас интересует только минимальное сопротивление, остальным можно и нужно пренебречь.

Принимая диаметр болта, равным 8 мм, имея в руках болт с маркировкой «8.8» и помня, что площадь круга – это πR2, выполняем несложный расчет:

  1. 8 мм : 2 = 4 мм (радиус сечения болта)
  2. 4 мм х 4 мм = 16 мм (квадрат радиуса сечения болта)
  3. 3.14 х 16 мм = 50, 24 мм2 (площадь сечения болта)
  4. 50,24 мм2 х 8 х 10 = 4019, 2 кг ( предел прочности данного болта)

Четыре тонны сопротивления на разрыв, четырехкратный запас прочности – более чем достаточно для того, чтобы его совершенно безбоязненно использовать в навесках. Почему так много? Зачем, казалось бы? Причина – в человеческом факторе. Во-первых, такой болт совершенно надежно, «мертво», разопрет цангу в отверстии. Во-вторых, при закручивании болт получает нагрузку «на срез», самую пакостную из всех возможных видов нагрузок, и удалец, азартно его заворачивающий, гарантированно не сорвет болтику резьбу и не снесет болтику башку, что, согласитесь, не менее важно, чем определение предельной нагрузки.

Заглянув в справочник машиностроителя, мы узнаем, что это изделие может быть изготовлено из стали марок 35*3, 35Х, 38ХА, 45Г или же из сплавов, соответствующих этим маркам. Кстати, тип сплава обозначен на том же оголовнике болта, двумя буквами вверху. Но это уже лишнее любопытство, честное слово, поскольку нам важен только один расчет - расчет предела прочности. Мы его сделали.

Конечно, можно, просчитав нагрузки, остановиться на болтах меньшего класса прочности, но, во-первых, это ничего не дает по экономии во всех смыслах и, кроме того, опускаться ниже «6.6» не следует в любом случае из-за приближения характеристик сопротивления к опасным границам. Можно лишь определить прочностной коридор подбора класса прочности – от «6,6» до «8,8». Меньше – нельзя, больше – не имеет смысла.

Разумеется, это касается только крюка, состоящего из десятимиллиметровой цанги и восьмимиллиметрового болта. В случае увеличения или уменьшения диаметра расчет прочности следует выполнить заново. Это, как вы поняли, сделать легко. Но, поскольку мы с вами приняли к использованию десятимиллиметровый крюк, то и вряд ли нам придется в ближайшее время придется что-то пересчитывать. Однако принцип и схему расчета будьте любезны помнить и знать, как применить. Спрошу, не ответите - мало вам не покажется.

Итак, исходя из расчетов, мы с вами приняли к использованию цанговый крюк с диаметром цанги 10 мм, диаметром крюка 8 мм, длиной цанги и болта – 40 мм. И хватит об этом.

Теперь о том, что мы навешиваем на этот крюк. Полагается – ухо. Разных конфигураций и размеров. Но, точно так же, как мы отказались от спитов, мы отказываемся и от крючьевых ушей всех конфигураций и размеров по следующим причинам:

  1. Ухо не может отнести навеску от стены.

    При навешивании веревки в реальных условиях колодца предполагается, что она будет выдерживать очень частые переменные нагрузки при движении по опоре вверх-вниз. Значит, при закреплении веревки карабином на ухо крюка узел карема будет соприкасаться со стенкой и неизбежно перетираться. Для того чтобы избежать перетирания веревки на ПЗ, необходимо относить его по стенке колодца на точку «чистого провиса», что далеко не всегда можно сделать при использовании стандартного крюка. Либо надо пробрасывать от ПЗ дополнительную локальную петлю, на которую цеплять дополнительный карабин и за него потом крепить линейную опору.

  2. Ухо предполагает только карабинную навеску линейной опоры, не оставляя возможности для устройства бескарабинной навески. То есть, возможен только один способ закрепления навески – карабин в ухо, узел в карабин.

  3. Ухо при дроблении пролетов на участки предполагает использование такого же, как минимум, количества карабинов навески. Ухо на карабин, карабин на ухо. А в случае выноса на стену дополнительной локальной петли – еще и дополнительного карабина.

Теперь потрудитесь просчитать количество карабинов при дроблении навески под стометровый колодец.

Теперь потрудитесь просчитать количество колодцев в конкретной пещере, на которых предстоит дробить пролеты.

Теперь потрудитесь просчитать количество дополнительных локальных петель, необходимых для отвешивания веревки с уступов, а заодно и количество дополнительных карабинов навески на эти петли.

Теперь суммируйте все и изумитесь количеству единиц этого железа.

Теперь суммируйте все и изумитесь весу этого железа.

А вот теперь давайте просчитаем стоимость этого барахла для одной навески:

  1. Крюк – 1 доллар.
  2. Ухо – 5 долларов.
  3. Карабин – 10 долларов.

А теперь подведите черту и напишите «итого». Поставьте сумму и изумитесь в последний раз. Насмерть.

Полагаю, я достаточно внятно объяснил причину нашего отказа от классических крючьевых ушей в спелеотехнике. Это все хорошо для альпинистов. Перефразируя знаменитую поговорку, можно сказать «… что альпинисту хорошо – спелеологу смерть…» И – наоборот.

Но, чтобы отказаться от чего-то, нужно понять, чем это заменить. В нашем случае такая универсальная конструкция существует, разработана и используется уже четверть века. Называется эта штука «универсальная серьга Серафимова» (УСС), и ее конструкция настолько проста в изготовлении и применении, что ничего более совершенного до сих пор нет, и, полагаю, не будет, поскольку уже проще некуда. И уже невозможно более лаконично.

УСС представляет собой стальную пластину, согнутую под 30º в верхней трети, с отверстиями под крюк вверху и карабин внизу, с тросовой петлей, закрытой кембриком. Петля ввязывается и защемляется в пластине через шесть отверстий, по три с каждой стороны, без узлов. Навешивается УСС на крюк так же, как обычное ухо и, так же, как обычное ухо, имеет отверстие под карабин. Однако это отверстие предназначено только для постановки на самостраховку при подходе-отходе от ПЗ, и в качестве точки навески линейной опоры обычно не используется.

А бескарабинная навеска линейной опоры выполняется за тросовую петлю серьги - методом завязывания на петле веревкой одного из шкотовых узлов. В зависимости от того, на каком участке колодца выполняется навеска, это может шкотовый, брам-шкотовый или двойной шкотовый узел. Конечно, вполне возможно устройство на этом же тросике и обычной, карабинной, навески, но это будет нерационально.

При использовании УСС в качестве пункта закрепления веревки трос серьги относит навеску на достаточное удаление от стены, обеспечивает ей «чистый вис» и избавляет веревку от перетирания. Метод бескарабинной навески экономит вес, количество и стоимость снаряжения для пунктов закрепления навески приблизительно в пять, семь и десять раз соответственно.

Применение серьги избавляет нас от всех перечисленных ранее недостатков классической навески линейных опор. Но – требует иного подхода к технике организации пунктов закрепления.

Конечно, речь идет о бескарабинной навеске. Но это – тема другой лекции.

А сегодняшняя - исчерпана.

До свидания, товарищи курсанты.

Категория: СТП| Добавил: Bepa| Автор: А. Шакалов               Скачать весь текст
Просмотров: 2045 |  
«Каспеко» © 2007 - 2021