Полиспасты для работы на высоте. Часть 1. – АльпПро

В основу статьи легла работа «Полиспасты для спасательных работ» Федора Фарберова. Основной акцент в этой статье – подъём и перемещение грузов, массой до 100 кг. Свыше этой массы необходимо пользоваться другой специальной техникой и другим оборудованием и системами. В статье задействованы технические материалы фирмы PETZL.
Материал не является исчерпывающим и не претендует на роль истины в единой инстанции. Это всего лишь практические рекомендации по использованию систем полиспастов при выполнении различных работ на высоте.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Что такое полиспаст

Это система, состоящая из нескольких подвижных и неподвижных блоков соединённых веревкой или тросом, позволяющая проигрывая в расстоянии, получить значительный выигрыш в прикладываемом усилии, в несколько раз меньшим, чем вес груза. Предназначен для поднятия, опускания, перемещения груза, а также для организации анкерных линий. Полиспаст – от греческого “поли”, что означает “много”, а “спао” – “тяну”)
Теоретически выигрыш – теоретическая величина возможного усилия, развиваемая полиспастом без учёта потери от трения о различные части системы. Берётся за основу для простоты расчёта величины полиспаста.
Фактический выигрыш – величина усилия, развиваемая системой полиспаста при вычете всех препятствующих сил, влияющих на её эффективность.

Виды полиспастов

Комплексный (обратный) полиспаст – система последовательно расположенных блоков либо их комбинация (простой и сложный). Характеризуется обязательным наличием блока, двигающегося к грузу.
Простой полиспаст – система с последовательным расположением подвижных и неподвижных блоков.
Сложный полиспаст – это система, в которой один простой полиспаст, тянет за другой простой полиспаст.

Конструктивные особенности полиспастов

Анкер – место прикрепления начала полиспаста и неподвижных блоков.
Подвижный блок – блок, расположенный на грузе либо встроен в систему полиспаста, но всегда двигается навстречу или от груза. Всегда даёт двукратный выигрыш в силе.
Неподвижный блок – блок, закреплённый неподвижно в анкерной точке, необходим для изменения направления прилагаемого усилия. Не даёт выигрыша в усилие.
Рабочая длина полиспаста – расстояние от анкера до ближайшего к грузу элемента (схватывающего узла, зажима , блока ). Чем длиннее эта величина, тем большее расстояние может пройти груз за один рабочий ход полиспаста.
Рабочий ход полиспаста – расстояние которое проходят все элементы системы до любого соприкосновения с другими элементами. Рабочий ход зависит от вида полиспаста, от его рабочий длинны и оттого, насколько плотно полиспаст «складывается» – то есть насколько близко первый к грузу элемент подтягивается к анкеру при полностью выбранной веревке.
Перестановка системы – необходимые манипуляции для возвращения полиспаста на его рабочую длину после того как он «сложился». Это может быть перестановка схватывающих узлов (зажимов) и другие действия.

ВИДЫ ПОЛИСПАСТОВ В ДЕТАЛЯХ
Простые полиспасты
Основа полиспаста: если закрепить верёвку на анкерной точке и пропустить через блок на грузе, то для поднятия груза необходимо усилие в 2 раза меньше чем его масса. Ролик движется вместе с грузом вверх. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через ролик 2 метра веревки. то схема самого простого полиспаста 2:1.

Если закрепить веревку на грузе, перекинуть её через блок, закрепленный на анкерной точке и потянуть вниз, то для поднятия груза необходимо приложить усилие равное массе груза, а для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 1 метр веревки.
Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии.

Расчёт усилия в простом полиспасте
Для простоты расчёта теоретического выигрыша полиспаста, принято пользоваться «Т – методом» (от англ. Tension – натяжение).

Теоретический выигрыш в простом полиспасте равен количеству прядей, идущих от груза вверх. Если подвижные блоки закреплены не на самом грузе, а на веревке, идущей от груза, то пряди считаются от точки закрепления блоков.
В простых полиспастах, каждый подвижный ролик (закрепленный на грузе), добавленный в систему дает двукратный теоретический выигрыш. Добавочное усилие складывается с предыдущим.

Виды простых полиспастов
Продолжая добавлять подвижные и неподвижные блоки, мы получим так называемые простые полиспасты разных усилий. В зависимости от того, где закреплен конец рабочей веревки (на анкере или на грузе) простые полиспасты подразделяются на четные и нечетные.

• • Если конец веревки закреплен на анкерной точке, то все последующие полиспасты будут чётные: 2:1, 4:1 и т.д.
  • Если конец грузовой веревки закреплен на грузе, то будут получаться нечётные полиспасты: 3:1, 5:1 и т.д.

Преимущества простых полиспастов	Недостатки простых полиспастов
Просты и понятны в сборке и в работе.	Для организации полиспастов с большими ТВ требуется много снаряжения
Рабочий ход близок к рабочей длине полиспаста.	Сложный переход от подъема к спуску.
При достаточном количестве людей, простые полиспасты 2:1 и 3:1 дают самую большую скорость подъема.	Сложно пропускать узлы через систему.
Можно организовать автоматическую систему фиксации веревки	Большое количество блоков и используемой верёвки при схемах больше 4:1, а следовательно, большие общие потери на трение.
Не требуется дополнительная веревка.
Удобно использовать при небольшой рабочей площадке

Нецелесообразно из-за трения, в простом полиспасте применять схемы больше чем 5:1.

Полиспасты сделанные из дополнительной веревки.
На практике чаще всего бывает ситуация когда к рабочей верёвке прикрепляется полиспаст, сделанный из отдельной верёвки. В первую очередь это связанно с экономией снаряжения. В такой схеме требуется фиксация обратного хода. Прикрепляется полиспаст к рабочей веревке схватывающим узлом или зажимом.

Преимущества простых полиспастов из отдельной верёвки	Недостатки простых полиспастов из отдельной верёвки
Быстрота организации за счет того, что полиспаст может быть собран заранее.	Невозможно организовать автоматическую фиксацию рабочей веревки.
Возможность использования рабочей веревки на всю длину.
Облегчается переход от подъема к спуску и наоборот.
Облегчается пропуск узлов через систему.

Сложные полиспасты
При создании сложного полиспаста могут быть соединены 2, 3 и более простых полиспастов. Для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо умножить значения простых полиспастов, из которых он состоит.

Расчёт усилия в сложных полиспастах
Расчет усилия каждого из простых полиспастов, входящих в состав сложного производиться по правилу простых полиспастов. Схема 6:1 складывается так 2:1 тянет за 3:1 получается 6:1. А 3:1 тянет за 3:1 и получается 9:1.

Преимущества сложных полиспастов	Недостатки сложных полиспастов
Позволяют создать полиспасты больших усилий.	Сложнее в организации.
Экономят снаряжение	Маленький рабочий ход полиспаста
Требуется много перестановок и «растяжения» полиспаста
Малая скорость подъёма

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.

Комплексные полиспасты
Во всех приведенных выше конструкциях полиспастов веревку необходимо тянуть в сторону анкерной точки. На практике всегда удобнее тянуть от анкерной точки, потому что можно воспользоваться противовесом. Для того чтобы тянуть вниз встёгивают дополнительный неподвижный блок. Но он не даёт выигрыша в силе, и потери на трение в такой схеме, могут свести на нет все преимущества оттяги вниз. Отличительная особенность комплексных полиспастов – наличие в системе роликов движущихся навстречу грузу. Комплексные полиспасты также бывают простыми и сложными.
Недостатки такие же как и у основных сложных полиспастов:

• • Полиспасты не складываются полностью,
  • Имеют малый рабочий ход и требуют много перестановок.

Расчёт усилия в комплексных полиспастах
Расчёт теоретического выигрыша в комплексных полиспастах отличается от основных. 3:1(простой)= 1Т+2Т
5:1(сложный)= 1Т+1Т+ЗТ (или как ещё принято считать 5:1= 2Т*ЗТ-1Т)
7:1(сложный)= 2Т*ЗТ+1Т

Составные полиспасты
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.
Добавив схему 2:1 к любому полиспасту вы автоматически получите 2-х кратный теоретический выигрыш в усилии.

Расчёт теоретического выигрыша у них производится по принципу сложных или комплексных, в зависимости от конструкции полиспаста.

Продолжение следует…

Источник: http://www.iqsa.org/
Автор: Копытин Александр

Показать все записи

Старшая

Каска, пуля и арбуз… или… болт летит со скоростью стрелы

Система блоков — полиспаст

Полиспаст — система подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канаты, цепи) используемая для увеличения силы или скорости подъема грузов. Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейших полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.

Обычно в грузоподъемных механизмах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение каната, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма (тали, лебедки). Скоростные полиспасты, позволяющие получить выигрыш в скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента. Они применяются значительно реже и используются в гидравлических или пневматических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов.

Основной характеристикой полиспаста является кратность. Это отношение числа ветвей гибкого органа, на котором подвешен груз, к числу ветвей наматываемых на барабан (для силовых полиспастов), либо отношение скорости ведущего конца гибкого органа к ведомому (для скоростных полиспастов). Условно говоря, кратность это теоретически рассчитанный коэффициент выигрыша в силе или скорости при использовании полиспаста. Изменение кратности полиспаста происходит путем введения или удаления из системы дополнительных блоков, при этом конец каната при четной кратности крепится на неподвижном элементе конструкции, а при нечетной кратности — на крюковой обойме.

В зависимости от количества ветвей каната, закрепленных на барабане грузоподъемного механизма, можно выделить одинарные (простые) и сдвоенные полиспасты. В одинарных полиспастах, при наматывании или сматывании гибкого элемента вследствие его перемещения вдоль оси барабана, создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана. Также в случае отсутствия в системе свободных блоков (канат с блока крюковой подвески непосредственно переходит на барабан) происходит перемещение груза не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости.

Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют сдвоенные полиспасты, (состоящие из двух одинарных), в этом случае на барабане закрепляются оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке гибкого элемента обоих полиспастов применяют балансир или уравнительные блоки. Такие полиспасты применяют в основном в мостовых и козловых кранах, а также в тяжелых башенных кранах для того, чтобы можно было использовать две стандартные грузовые лебедки вместо одной крупногабаритной большой мощности, а также для получения двух или трех скоростей подъема груза.

В силовых полиспастах при увеличении кратности можно использовать канаты уменьшенного диаметра, и как следствие уменьшить диаметр барабана и блоков, снизить массу и габариты системы в целом. Увеличение кратности позволяет снизить передаточное число редуктора, но одновременно требует большей длины каната и канатоемкости барабана.

          

Скоростные полиспасты отличаются от силовых тем, что в них рабочая сила, обычно развиваемая гидравлическим или пневматическим цилиндром, прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната или цепи. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза.

При использовании полиспастов следует учитывать, что используемые в системе элементы не являются абсолютно гибкими телами, а имеют определенную жесткость, поэтому набегающая ветвь не сразу ложится в ручей блока, а сбегающая ветвь не сразу выпрямляется. Это наиболее заметно при использовании стальных канатов.

Полиспаст. Назначение и устройство, схема, виды.

Привод грузоподъемного крана имеет свой предел. Вернее стоимость двигателя растет гораздо быстрее, чем вес груза, который он может поднять. Конечно, вам ничего не мешает поставить очень дорогой двигатель, но есть способ лучше — использование полиспаста.

По сути именно с полиспаста началось развитие ГПМ как сложных механизмов. В своей схеме полиспаст использует более древние изобретения, такие как блок и гибкое сочленение. Веревку вместо рычага начали использовать далеко не сразу.

В дальнейшем полиспаст начали использовать повсеместно. Ни одно парусное судно не обходится без такого простого, но незаменимого такелажа. Конечно, современная конструкция полиспаста сильно видоизменилась, но суть осталась та же.

Схема полиспаста

Вот простейшая схема полиспаста.

Кружки это блоки. Большой круг привод, а вернее барабан, грузоподъемного крана. Конец троса закреплен не на крюке крана, а на неподвижной относительно крана поверхности. Такой поверхностью может быть стрела крана или, если говорить про башенные краны, каретка. Нижний блок никак не закреплен на кране и является подвижным относительно него. Это две простейшие схемы устройства полиспаста.

Какие же нагрузки возникают в этом случае?

Расчет полиспаста

Вернее будет спросить, как изменится нагрузка на двигатель и на сам канат. В нашем случае она уменьшится в два раза. Конечно, можно приводить формулы и школьные примеры известные еще со времен Архимеда, но можете поверить на слово. Но это относительно простой пример. Как произвести расчет полиспаста более сложного я расскажу в другой статье.  А теперь рассмотрим какие-же бывают полиспасты.

Устройство и виды полиспастов

Для начала стоит отметить, что все полиспасты делятся на два вида:

• силовой полиспаст
• скоростной полиспаст

Конечно, нам как практикам более интересен силовой полиспаст, но стоит понять устройство и другого вида полиспаста.

В примере выше представлено устройство именно силового полиспаста. В нем усилие сокращается в два раза, но и присутствует существенный недостаток. Внимательно посмотрите на рисунок. Скорость изменения положения груза будет в два раза ниже, чем скорость «намота» троса на бобину двигателя.

Скоростной полиспаст представляет собой обратную картину. Просто представьте, что двигатель и крюк поменяли местами. Скорость относительно базового безблочного варианта возрастет в два раза. Но усилие необходимое чтобы поднять груз тоже вырастет.

Кратность полиспаста

Усложняем схему. Никто нам не мешает использовать не два блока, а три, четыре и более.

На рисунке представлен сдвоенный полиспаст. Нагрузка на двигатель снижена примерно в четыре раза. «Примерно» потому что часть усилия мы теряем на трение каната о блок. КПД блока обычно составляет 0,97.

Кратностью полиспаста называется как раз отношение усилий троса на барабане и около груза. В примере выше кратность полиспаста равна четырем.

Назначение и применение полиспаста

В современном строительстве полиспасты применяются очень широко. Крюки крана сложной конструкции со щеками сразу рассчитаны на них.

Конструкция полиспаста может быть заблокирована, если в ней нет необходимости. Применение полиспаста как самостоятельного ГПМ ограничено только одним фактором — отсутствие тормоза, жизненно необходимого в грузоподъемных машинах.

Множество специализированных фирм занимается продажей полиспастов. Прежде чем купить полиспаст убедитесь в правильности подобранных характеристик под ваши нужды и если возникают сомнения — обратитесь к профессионалам.

 

Блоки и полиспасты

Блоки. Отводные блоки и блочные обоймы применяют для оснащения такелажных средств (мачт, порталов, шевров, гидроподъемников и др.), а также при подъеме и перемещении грузов с помощью монтажных лебедок, кранов и других грузоподъемных средств. Отводные блоки используют для изменения направления движения каната, в том числе и в полиспастных системах, с применением одного или двух канатных блоков. Для удобства оснастки блоков канатом (рис. 1) их выполняют с откидной щекой, съемной серьгой или крюком.

Рис. 1. Отводные блоки: а — с откидной щекой; б — со съемной серьгой; в — со съемным крюком

Тяговая сила блока равна 2Sб, где Sб — сила в ветви, набегающей на барабан лебедки. Монтажные блоки и обоймы в зависимости от конструкции и назначения подразделяют на БМ — блоки монтажные (отводные), ОБМ — обоймы блочные монтажные (полиспастные), Основные параметры блоков БМ и обойм ОБМ приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики блоков БМ и обойм ОБМ

Обозначение блоков и обойм	Наибольшая тяговая сила, кН (тс), не менее	Число блоков	Диаметр блока по дну канавки, мм	Максимальный диаметр d каната, мм
БМ 1,6-1	16 (1,6)	1	125	8,1
БМ 3,2-1	32 (3,2)		165	13,5
БМ 5-1	50 (5)		200	16,5
ОБМ 10-2	100 (10)	2
ОБМ 16-3	160 (16)	3
БМ 10-1	100 (10)	1	270	22
ОБМ 32-4	320 (32)	4
ОБМ 50-5	500 (50)	5
БМ 16-1	160 (16)	1	330
ОБМ 63-5	630 (63)	5
ОБМ 80-6	800 (80)	6
ВМ 25-1	250 (25)	1	405	27
ОБМ 100-5	1000 (100)	5
ОБМ 160-8	1600 (160)	8
ОБМ 200-10	2000 (200)	10
БМ 32-1	320 (32)	1	465	31
ОБМ 320-12	3200 (320)	12
БМ 63-1	630 (63)	1	630	42
ОБМ 400-8	4000 (400)	8
ОБМ 630-13	6300 (630)	13

Пример исполнения монтажных блочных обойм с тяговой силой 6300 кН приведен на рис. 2.

Рис. 2. Неподвижная (а) и подвижная (б) блочные обоймы ОБМ-630 с тяговой силой 6300 кН

При монтажных работах широко применяется также значительное число отводных блоков и блочных обойм, изготовленных по техническим условиям. Отводные блоки выбирают по тяговой силе Тб в зависимости от сил S1 и S2 в ветвях каната, огибающего канатный блок, и угла между ветвями. Обычно при расчетах принимают, что силы в ветвях равны S1 = S2 = S3, а угол между ветвями учитывают коэффициентом е.

Угол между ветвями, °	30	45	60	90	120
Коэффициент е	1,93	1,85	1,73	1,41	1,00

Если ветви каната, огибающие канатный блок отводного блока, параллельны между собой, то принимают е = 2.

Пример выбора отводного блока. Сила в одной из ветвей, огибающей канатный блок, составляет 17 кН, а угол между ветвями ∼ 70°. Принимают наибольшее значение е = 1,73. Требуемая тяговая сила будет равна Тб = 17 × 1,73 ≈ 29,4 кН. По табл. 1 подбирают тип отводного блока так, чтобы его тяговая сила была не меньше расчетной. Это блок БМ 5.

Монтажные полиспасты. Полиспаст — это система (устройство), состоящая из подвижной (нижней) и неподвижной (верхней) блочных обойм, соединенных между собой гибким элементом (канатом, цепью и т.д.). Такое соединение называют запасовкой полиспаста.

Полиспасты обеспечивают выигрыш в силе или скорости. На монтажных работах в основном применяют силовые полиспасты.

Различают полиспасты грузоподъемных средств (кранов, трубоукладчиков и др.) и монтажные.

Монтажные полиспасты могут быть одинарные и сдвоенные. Наибольшее применение в практике монтажных работ нашли одинарные полиспасты (рис. 3, а). Сдвоенные (рис. 3, б) применяют в особых случаях, когда по условиям монтажных работ требуется полиспастная система с уравнительным устройством, а также при недостаточности тяговой силы имеющихся в наличии лебедок и блочных обойм.

Рис. 3. Схемы полиспастов: а — одинарных; б — сдвоенных; 1…6 — грузонесущие ветви полиспаста

Важным параметром полиспаста является кратность m, влияющая на выбор диаметра каната, размеров канатных блоков, блочных обойм и др. Кратность полиспастов m равна отношению числа ветвей, на которых висит груз, к числу ветвей, наматываемых на барабан лебедки.

При монтажных работах чаще используются полиспасты, запасованные канатами двумя способами: параллельным (рис. 4, а) и крестовым (рис. 4, б).

Рис. 4. Способы запасовки полиспаста: а — параллельный; б — крестовый; 1…13 — грузонесущие ветви полиспаста; I…VI — отводные блоки; S — ветвь, наматываемая на барабан лебедки; G — вес груза

Наибольшее применение нашел параллельный способ запасовки полиспастов. Эксплуатация полиспастов, в том числе и монтажных, сопровождается отклонением его ветвей из плоскости вращения канатных блоков на некоторый угол, который не должен превышать 6°. В случае превышения указанного значения угла возможен сход ветви полиспаста с блока, а это создает аварийную ситуацию.

Тяговая сила полиспаста определяется наименьшей из тяговых сил двух блочных обойм, входящих в полиспастную систему. Поэтому блочные обоймы выбирают по требуемой тяговой силе Ту.

При вертикальном подвесе полиспаста ее рассчитывают следующим образом: Ту = вес груза или расчетная сила на полиспаст + вес строповых устройств + вес нижней (подвижной) обоймы + вес каната, запасованного в полиспаст + сила в ветви, сбегающей на барабан лебедки с верхней (неподвижной) обоймы.

Наибольшая нагрузка действует на неподвижную верхнюю блочную обойму. Когда ветвь, сбегающая на барабан лебедки, сходит с подвижной нижней обоймы, при расчете Ту ее сила не учитывается. При горизонтальном полиспасте Ту = G, где G – вес груза, или расчетная сила на полиспаст.

При наклонном подвесе полиспаста Ту = (вес груза + вес строповых устройств + вес нижней обоймы + вес каната + сила в ветви, сбегающей на барабан лебедки с верхней обоймы) × на косинус угла между продольной осью полиспаста и вертикалью.

При расчете и проектировании блочных обойм, предназначенных только для монтажных полиспастов, дополнительные нагрузки (вес строповых устройств, вес нижней обоймы и др.) уже учтены. В таком случае требуемую тяговую силу каждой из блочных обойм выбирают по весу груза или расчетной силе на полиспаст.

Для выбора диаметра каната полиспаста при известном весе груза (тяговой силе) G, кратности полиспаста m, числе отводных блоков t, типе подшипника, на который опирается канатный блок, необходимо рассчитать максимальную силу Sб в ветви полиспаста. В ряде случаев следует рассчитывать силу Sп в каждой ветви полиспаста. Максимальная сила Sб возникает в ветви, сбегающей на барабан лебедки (подвижная ветвь) при подъеме груза, и в неподвижной (мертвой) ветви при его опускании.

Эти силы определяются по формулам

где k = 0,01 — при опоре канатных блоков на подшипники качения; k = 0,02 – при опоре на подшипники скольжения; n = 0, 1, 2, 3, …, m – 1, m –1+ t – номер ветви.

Просмотров: 451

Полиспасты для спасательных работ. Часть II — Risk.ru

Ф. Фарберов 2007г

Часть II. Практические аспекты применения полиспастов в спасательных работах.

В этой части речь идет об общих принципах работы полиспастами.

Вопросы техники безопасности при работе с полиспастами и конкретные рекомендации по использованию различного снаряжения будут рассмотрены в третьей, заключительной части
статьи. Эта часть пока еще находится в работе, но, надеюсь, что скоро будет закончена.

Неожиданно для меня самого материал получился довольно объемный.
Потому заранее благодарен всем тем заинтересованным и терпеливым читателям кто осилит этот труд до конца.
Отработать все приведенные ниже схемы и оценить их плюсы и минусы вполне возможно в домашних условиях. Это очень помогает потом при работе в реальных условиях.
Думаю, что как начинающие так «продвинутые» пользователи полиспастов смогут найти здесь полезную для себя информацию.

Я не возражаю против размещения данной статьи на других сайтах.
Ссылка на автора и Риск обязательна.
Буду признателен за Ваши замечания и дополнения.
Для тех, кто захочет обсудить данную тему подробнее, мой e-mail farberovf mail.ru

Примечание:
Разумеется, вся приведенная ниже информация не является исчерпывающей.
В различных кругах пользователей полиспастов (альпинисты, промальп, спасатели, спелеологи и т.д.) существуют свои наработки и методики.
Я не располагаю полной информацией по всем существующим наработкам в этой области, и не ставил перед собой задачу рассказать сразу обо всем.
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 полиспастов 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.

2.4.1

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

[b]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.
рис. 29.

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!

Продолжение следует…