最近,小编和一群小伙伴组了个“纯玩团”,带着一颗学习的心报名参加了9月的绳索救援比赛。为了更好的准备比赛,小编近期会归纳一些绳索救援技术中的冷知识,让大家对一些绳索救援专业术语有个直观的了解,本期重点介绍常见的安全因素计算。
注:纯理论,会比较枯燥!内容来源于:roperescuetraining.com
①安全系数
安全系数是将施加到系统中某个装备的力与该装备的最小破断强度之间的比率。
要计算安全系数,用装备的最小破断强度除以它将承受的最大力:
例如:我们的绳索破断拉力值为30 kN,并且承受2 kN的负载,则可以使用此公式确定绳索的安全系数为15:1。
也可以将安全系数表示为数字(例如“ 10”)或比率(例如“ 10:1”)。
如果安全系数小于1,则表示承受的力超过了装备的破断强度,则该装备将失效。例如,如果将60 kN的力施加30 kN的锁上,安全系数则为0.5。
划重点:在不同绳索技术体系或者不同的绳索比赛中都会明确1个安全系数值:如:15:1,10:1,5:1等,达不到安全系数值,视为不安全,需要调整系统。
②静态与动态
估算系统或装备承受最大力时,操作人员可以选择使用最大静态力(系统静止时的力)或最大动态力(系统运动产生速度后的力,也就是重力加速度)。
救援人员在计算安全系数时,会以静态荷载为基础。这是有道理的,因为在现场计算静态力比计算动态力要更简单直接。救援人员通过使用足够高的安全系数,确保系统可以承受动态荷载。例如,如果静态安全系数为10:1的装备发生动态事件,产生的力可能是静态值的5倍,则动态安全系数将为2:1。
划重点:要充分考虑冲坠对系统和装备的影响,尽量避免任何可能发生冲坠的情况,这也是一支优秀队伍的必备素养。
③计算静态系统安全系数
绳索系统中的每件装备都有其自己的静态安全系数(SSF)。
整个系统中,最有可能发生故障或最脆弱装备的静态安全系统就是该系统的静态系统安全系数(SSSF)
划重点:系统中最弱点,就是该系统的静态系统安全系数(SSSF)
计算静态系统安全系数,可以从荷载开始反向逐个查看每件装备的静态安全系数,,同时将整个系统的力与强度进行比较。
下图演示了如何计算系统中每件装备的安全系数。
该系统中最弱装备是锚点附近的水结。该结的安全系数为5:1。因此,该系统的静态系统安全系数为5:1。
那么问题来了,如何通过调整系统,提升静态系统安全系数?
如图:该系统中最弱的部分是锚点附近的水结,其SSF为5:1。可以将扁带层数加倍(单股打结变双股打结)来快速提升SSSF(这将使水结的SSF增大至10:1)。然后,SSSF变为7:1(上方锚点附近的橙色锁)。可以再加一把锁快速提升SSSF,以将SSSF提高至9:1(金色滑轮的SSF),以此类推······
划重点:哪儿弱补哪儿,有时候为什么选择双扁带,为什么选择双锁等等,都是通过计算SSSF而得。
④估算系统最小破断强度
通常,通过认证的正品装备的强度都经过了严格测试,显示的数值比较准确。如果装备维护得当,状态完好,则唯一需要进行的强度估算就是可能使装备变弱的东西,例如:打结,锋利的边缘可能会割断绳索, 锁扣的不正常受力能。
另一方面,自然锚点的强度很难估计。这些锚点通常都是现场随机选择的,因此,对锚定强度的估计必须非常保守。
终上所述,估算最小强度,如果能做到保守估计锚点强度,调整绳结强度至最优,使用足够的绳索边缘保护,合理调整绳索角度等等优化绳索系统的因素,则最小强度估计会相对准确。
划重点:会选锚点,正确且漂亮的绳结,住够的岩角保护,避免磨绳,优化绳索角度等,做到这些,能更准确的估算最小破断强度。
⑤估计系统承受的最大力
通常,系统承受的最大力比系统最小破断强度更难估计。需要考虑人员和装备的自重,需要考虑绳索的角度,需要考虑摩擦力对系统的影响等等。
所以,估计系统承受的最大力总是不如估计系统最小断裂强度准确。因此务必请谨慎,估计更大系统承受的力和更低的系统破断强度。
最佳安全系数将确保系统比其所承受的力更坚固。超过此范围增加安全系数并不会提高安全性。将单个装备的安全系数提高到系统中最低的安全系数之上并不会使系统变得更强大。
划重点:这就是为什么系统“过保”没错,但并不提倡过保的原因,臃肿繁琐的系统,不一定就更安
所以,如果要提高系统安全性,提高对系统承受的力和系统最小强度的估算能力,比盲目提高安全系要重要得多。
因此,大多数救援队使用的静态安全系数在5:1和15:1之间。在该范围内选择,取决于人员准确估计系统最小断裂强度和系统承受最大力的能力。
虽然上述的内容不够通俗甚至有点枯燥,但从理论层面解释了很多绳索救援技术中的安全要求是从何而得。“知其然,知其所以然”,当在实践中遇到瓶颈,不妨回溯一下最基础的理论,也许会有另一个层面的新认识。
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