Полиспасты и их использование, ч.1
Как собрать и использовать не очень сложный полиспаст?
Остальные части статьи: вторая, третья, четвёртая
Основное о полиспастах
Полиспаст — система верёвок и блоков, позволяющая выигрывать в силе за счёт проигрыша в длине верёвки.
При этом, во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии подъёма груза, то есть в длине верёвки. Например, при подъёме груза с выигрышем в силе в 6 раз, для подъёма груза на 1 метр, нам придётся вытянуть 6 метров верёвки.
Бывают простые, сложные и комплексные, чётные и нечётные полиспасты.
Кратность полиспаста — коэффициент теоретического выигрыша в силе. Если говорят «кратность полиспаста равна 4», то это значит, что данный полиспаст даёт теоретический выигрыш в силе в 4 раза.
У полиспаста есть 2 конца — один закреплен на опоре (неподвижный), а другой на перемещаемом грузе (подвижный).
Выигрыш в силе дают только подвижные блоки (закреплённые на подвижном конце системы). Неподвижные блоки служат лишь для изменения направления движения верёвки.
В промышленном альпинизме, как правило, полиспасты используются для подъёма грузов или натяжения веревок (например, гибких анкерных линий).
Простые полиспасты
Простые полиспасты получаются при добавлении блоков на груз и опору.
При этом, если конец верёвки закреплён на опоре — то полиспаст получится чётный, если на подвижной точке (грузе) — то нечётный.
Каждый подвижный ролик (блок) даёт +2 к кратности, подвижная точка закрепления веревки +1 к кратности.
На рисунке 1 изображён полиспаст (1) «один к двум» (дающий двухкратный выигрыш в силе, кратность полиспаста равна 2). Конец верёвки закреплён на опоре, использован один ролик, закреплённый на грузе. Это чётный полиспаст.
На рисунке 2 изображён полиспаст (2) «один к трём» (дающий трёхкратный выигрыш в силе). Конец верёвки закреплён на грузе, использованы 2 ролика, закреплённые один на грузе, другой на опоре. Это нечётный полиспаст.
На рисунках 3 и 4 изображены полиспасты, соответственно на 4 и на 5, образованные соответственно из полиспастов (1) и (2) путём добавления одного ролика (блока), закреплённого на подвижной точке (грузе) и 1 ролика (блока), закреплённого на опоре.
Простые полиспасты с бо́льшим выигрышем образуются аналогично.
Для расчёта выигрыша в силе можно пользоваться простым правилом: сколько прядей полиспаста (верёвок) идёт от груза, такой и будет теоретический выигрыш в силе.
Основное преимущество простых полиспастов: нет необходимости что-то переставлять или менять в системе до окончания подъёма, простота расчёта и сборки.
Основной недостаток: для создания простого полиспаста нужно много веревок и при больших кратностях сильно падает эффективность всей системы. Обычно считают, что не целесообразно применять простые полиспасты при кратности больше, чем 1:5.
рисунок 1
рисунок 2
рисунок 3
рисунок 4
Сложные полиспасты
Если мы тянем один простой полиспаст другим, мы получаем сложный полиспаст.
В этом случае, выигрыши в силе простых полиспастов, входящих в состав сложного, перемножаются.
То есть, натяжение полиспаста на 4 полиспастом на 2 даёт выигрыш в силе в 8 раз. Пример сложного полиспаста приведён на рисунке 5.
Основные недостатки сложных полиспастов: они не складываются полностью и имеют небольшой рабочий ход (расстояние, которое проходят элементы полиспаста до того момента, когда появится необходимость переставить их вручную).
Полезный совет: для того, чтобы сложный полиспаст более полно складывался при каждом рабочем ходе и требовалось меньше перестановок в просцессе работы, необходимо разнести станции, к которым закреплены простые полиспасты, входящие в состав сложного.
рисунок 5
Трение в полиспастах
Приведённые выше коэффициенты выигрыша в силе имеют место лишь в идеальном полиспасте, в котором отсутствует трение.
На практике, каждый элемент создаёт силу трения, снижающую эффективность полиспаста в целом.
О том, как рассчитать реальный выигрыш в силе, рассказывается в третьей части этой статьи: расчёт полиспаста.
Трение в блоках
В каждом блоке происходит потеря усилия на преодоление трения. Для снижения трения в блоках следует помнить следующее: -чем больше радиус перегиба веревки, тем меньше трение, следовательно:
- по возможности стоит использовать ролики большого диаметра;
- при использовании карабинов следует делать блок из 2х одинаковых карабинов;
- блок-ролики эффективнее карабинов: в карабинах потери составляют около 50% а на роликах 5-30%;
- использовать для крепления блоков к грузу отдельные карабины
- разносить в пространстве станции полиспастов, входящих в состав сложного полиспаста
- блоки должны располагаться по увеличению эффективности от груза к тянущему (то есть наиболее эффективный блок должен быть ближе всех к тянущему) (расчёт и доказательство приведены в третьей части)
Трение верёвки
Ветви верёвки в полиспасте могут перекручиваться, прижиматься друг к другу и к роликам, ролики могут сходится под нагрузкой и зажимать верёвку. Чтобы избежать этого, нужно немного разнести блоки, например с помощью такелажной пластины.
Для борьбы с закручиванием полиспаста можно использовать вертлюг.
При использовании в качестве блоков отдельных роликов, верёвка должна располагаться в одной плоскости.
Для полиспаста обычно используется статическая верёвка, динамическая верёвка очень сильно уменьшает реальный выигрыш в силе.
Такелажная пластина
Использование отдельной подъемной веревки
Для организации полиспаста может использоваться как отдельная верёвка, так и конец самой грузовой верёвки.
Использование отдельной верёвки:
- + быстрота организации — можно собрать полиспаст заранее
- + возможность использования всей длины грузовой верёвки
- + облегчает прохождение узлов на грузовой верёвке
- — невозможность автоматизации фиксации груза
Использование грузовой верёвки:
- + автоматическая фиксация груза
- + не нужна отдельная верёвка
- — сложно проходить узлы
- — затраты грузовой верёвки на полиспаст
Блоки и зажимы
При вытягивании полиспаста в момент снятия нагрузки неизбежен обратный ход верёвки.
Для экономии сил при перехватывании верёвки, для отдыха и т.д., необходима блокировка обратного хода полиспаста.
То есть, один из блоков должен пропускать верёвку только в одну сторону. Для этого используются такие устройства, как Petzl Pro TRAXION, Petzl MINI TRAXION, Petzl Gri-Gri, Petzl Rig, Kong Duck и подобные.
При организации полиспаста с помощью грузовой верёвки блокирующий ролик ставится первым от груза. Это позволяет не только заблокировать обратный ход полиспаста, но и закрепить груз на время разгрузки полиспаста, например для перестановки полиспаста.
Для этого обычно используется Petzl Gri-Gri или Petzl Rig, что позволяет в случае необходимости легко спустить груз.
При организации полиспаста с помощью отдельной верёвки, блокирующий ролик ставиться последним от груза. В этом случае для фиксации груза необходимо использовать отдельное устройство (Petzl Gri-Gri, Petzl Rig) и отдельно вручную выбирать через него грузовую верёвку, а блокирующий обратный ход ролик должен обладать высокой эффективностью.
Прикрепление полиспаста к веревке и безопасность работ
Расчёт реального выигрыша в силе
Комплексные полиспасты и прочие элементы высшего пилотажа
Полиспаст без блоков и карабинов, фиксирующийся самостоятельно
При создании статьи были использованы материалы команды WS RopeJump, статьи Industrial Quality and Safety Association, информация с официального сайта компании Petzl , работа «Полиспасты для спасательных работ» Фёдора Фарберова и личный опыт авторов.
Настоящий материал не претендует на звание истины в последней инстанции, а лишь преследует цель познакомить читателей с практическими способами подъёма и перемещения грузов с помощью полиспастных систем.