Для подъема больших грузов человек не очень силен, но он придумал очень много механизмов, которые облегчают данный процесс, и в данной статье мы обговорим полиспасты: направление и устройство систем такого типа, а еще попытаемся выполнить самый простой вариант подобного устройства собственными руками.
Грузовой полиспаст – это система, которая состоит из канатов и блоков, благодаря которой можно выиграть в эффектной силе при потере в длине. Принцип очень простой. В длине мы проигрываем именно столько, во сколько раз оказался выигрыш в силе. За счёт этого золотому правилу механики можно приподнимать грузы большой массы, не прилагая при этом немалых усилий. Что как правило не очень критично. Приведем пример. Вот вы выиграли в силе в 8 раз, при этом вам потребуется вынуть веревку длиной в 8 метров, чтобы поднять объект на высоту 1 метр.
Использование подобных устройств для Вас обойдется доступнее, чем аренда крана для подъемных работ, более того, вы можете сами контролировать выигрыш в силе. У полиспаста имеется две противоположные стороны: одна из них неподвижная, которая фиксируется на опоре, а остальная – подвижная, которая цепляется на самом грузе. Выигрыш в силе выполняется благодаря подвижным блокам, которые закрепляются на подвижной стороне полиспаста. Неподвижная часть служит исключительно для перемены пути движения самой веревки.
Виды полиспастов выделяют по проблемы, четности и кратности. По проблемы есть обычные и трудные механизмы, а кратность означает умножение силы, другими словами, если кратность будет равна 4, то в теории вы выигрываете в силе в 4 раза. Также нечасто, но все таки применяется скоростной полиспаст, подобный вариант предоставляет выигрыш в скорости перемещения грузов при совсем небольшой скорости компонентов привода.
Рассмотрим сначала простой монтажный полиспаст. Его можно получить при добавлении блоков на опору и груз. Дабы получить нечётный механизм, следует укрепить конец верёвки на подвижной точке груза, а дабы получить чётный, то закрепляем веревку на опоре. При добавлении блока приобретаем +2 к силе, а подвижная точка предоставляет +1, исходя из этого. К примеру, дабы получить полиспаст для лебедки с кратностью 2, следует укрепить конец верёвки на опоре и применять один блок, который фиксируется на грузе. И у нас будет чётный вид устройства.
Рабочий принцип полиспаста с кратностью 3 смотрится по-иному. Тут конец веревки фиксируется на грузе, и применяются два ролика, один из которых мы закрепляем на опоре, а иной – на грузе. Подобный тип механизма предоставляет выигрыш в силе в 3 раза, это нечётный вариант. Чтобы понимать, каков выигрыш в силе выйдет, воспользоваться можно несложим правилом: сколько канатов идет от груза, такой наш выигрыш в силе. Применяются в большинстве случаев полиспасты с крюком, на котором, говоря по существу, и фиксируется груз, неправильно размышлять, что это только блок и веревка.
Сейчас выясним, как работает полиспаст трудного типа. Под этим наименованием имеется в виду механизм, где соединены в одну систему несколько обычных вариантов данного грузового устройства, они тянут друг друга. Выигрыш в силе подобных конструкций рассчитывается путем умножения их кратностей. К примеру, мы тянем один механизм с кратностью 4, а иной с кратностью 2, тогда теоретический выигрыш в силе у нас будет равным 8. Все указанные выше расчеты имеют место быть только у замечательных систем, у которых нет силы трения, как показала практика же обстоят дела иначе.
В любом из блоков выполняется невелика потеря в мощности из-за трения, так как она еще тратится как раз на преодоление силы трения. Для того чтобы сделать меньше трение, нужно не забыть: чем больше у нас радиус перегиба веревки, тем меньше будет сила трения. Целесообразно применять ролики с большим радиусом там, где это реально. При эксплуатации карабинов необходимо делать блок из похожих вариантов, но ролики намного эффектнее карабинов, так как на них у нас потеря составляет 5-30 %, а вот на карабинах же до 50 %. Также не лишним будет знать, что наиболее эффектный блок нужно располагать ближе к грузу для получения самого большого эффекта.
Как же нам высчитать настоящий выигрыш в силе? Нам для этого важно знать КПД используемых блоков. КПД выражается числами от 0 до 1, и если мы применяем веревку крупного диаметра или через чур жёсткую, то результативность от блоков будет намного меньше, чем указана изготовителем. А это означает, нужно это предусмотреть и подкорректировать КПД блоков. Чтобы высчитать настоящий выигрыш в силе обычного типа грузоподъемного механизма , нужно высчитать нагрузку на каждую ветвь веревки и сложить их. Для расчета выигрыша в силе трудных видов нужно перемножить настоящие силы обычных, из которых он состоит.
Необходимо помнить так же и о трении веревки, так как ветви ее могут перекручиваться между собой, а ролики от высоких нагрузок могут собираться и зажимать веревку. Дабы этого не случалось, следует разнести блоки по отношению друг к другу, к примеру, можно между ними применять монтажную плату. Необходимо также покупать только статические канаты, не растягивающиеся, так как динамические дают серьёзный провал в силе. Для сбора механизма может применяться как отдельная, так и грузовая веревка, присоединенная к грузу независимо от устройства подъема.
Плюсы применения индивидуальной веревки заключается в том, что вы можете быстро собрать или подготовить заблаговременно грузоподъемную конструкцию. Вы также можете применять всю ее длину, это также делает легче проход узлов. Из минусов можно вспомнить то, что отсутствует возможность автоматической фиксации поднимаемого груза. Плюсы грузовой веревки в том, что вероятна автофиксация поднимаемого объекта, и Отсутствует необходимость в индивидуальной веревке. Из недостатков главное то, что во время работы тяжело идти узлы, а еще доводится тратить грузовую веревку на сам механизм.
Побеседуем об обратном ходе, который неизбежен, так как он может появиться при прихватывании веревки, либо же в момент снятия груза, или при остановке на отдых. Чтобы обратного хода не появилось, нужно применять блоки, которые пропускают веревку исключительно в одну сторону. При этом организовываем конструкцию так, что блокирующий ролик фиксируется первым от поднимаемого объекта. За счёт этого, мы не только избегаем обратного хода, но еще позволяем зафиксировать груз на определенный период времени разгрузки либо же просто перестановки блоков.
Если вы применяете отдельную веревку, то блокирующий ролик фиксируется заключительным от поднимаемого груза, при этом фиксирующий ролик должен владеть большой эффективностью.
Сейчас немножко о креплении грузоподъемного механизма к грузовой веревке. Нечасто, когда у нас рядом пребывает веревка необходимой длины, чтобы зафиксировать подвижную часть блока. Вот пару видов крепления механизма. Первый метод – при помощи схватывающих узлов, которые вяжутся из репшнуров диаметром 7-8 мм, в 3-5 оборотов. Этот вариант, на практике, считается самым лучшим, так как схватывающий узел из 8 мм шнура на веревке диаметром 11 мм начинает сползать только при нагрузке 10-13 кН. При этом сначала он не деформирует веревку, а через некоторое время, оплавляет оплетку и прикипает к ней, начиная играть роль предохранителя.
Иной вариант состоит в применении зажима общего направления. Время показало, что его можно применить на обледенелых и мокрых канатах. Он начинает ползти только при нагрузке в 6-7 кН и несильно повреждает веревку. Очередной метод состоит в применении личного зажима, но он считается не предлагаемым, так как он начинает ползти при усилии уже в 4 кН и при этом рвет оплетку, либо даже может покушать веревку. Все это промышленные образцы и их использование, мы же попробуем сделать рукодельный полиспаст.
А вот если механизм для грузов необходим немедленно или на 1 раз, а подбирать по магазинам его не хватает времени и жалко наличных средств, мы расскажем, как выполнить полиспаст собственными руками. Отлично, если у вас в мастерской есть резьбовые шпильки, подшипники, блок, трос, крючек, шестеренка. Нужно будет мало времени: необходимо подшипники насадить на шпильку. Гайку от шпильки неплохо бы закрепить, чтобы не расходовать определенную часть сил коту под хвост на прокручивание своеобразного вала. Конец шпильки можно снабдить шестеренкой, сделав подобным образом намного удобный ручной привод.
Через блок перекидываем трос и закрепляем его на опоре, а вот на второй конец цепляем крючек, на который станем вешать груз. Также на конце троса можно закрепить систему строп, если характер груза не даст возможность его насадить на крючек. Как правило, самый самый простой вариант полиспаста готов. Остается начать работу, выполняя технику безопасности, которая одинакова для абсолютно всех механизмов, как покупных, так и самодельных. Тщательно контролируйте все детали на цельность перед работой, а в рабочий период не нужно делать резких движений, приподнимать груз следует медлено, и, разумеется, не стоит стоять под подвешенным грузом.
Древние египтяне и Архимед, не задаваясь вопросом о том, полиспаст ― что это такое, уже пользовались им для перемещения тяжестей. Он и поныне широко применяется во всех подъёмных механизмах, в спорте, в быту, а также используется спасателями. С тех пор схема этого устройства претерпела значительные изменения, но принцип действия не изменился.
Вконтакте
Простой полиспаст состоит из двух шкивов, связанных верёвкой, тросом, цепью. Шкив изготовляется в виде металлического колеса, вращающегося на оси. По внешнему краю сделан жёлоб для укладки троса. Шкивы, входящие в состав конструкции, называются блоками. Одни из них крепятся неподвижно, другие меняют положение по мере движения груза. Подвижные блоки размещаются со стороны тяжести. Неподвижный блок изменяет направление движения троса и вектор приложения усилия, а подвижные увеличивают усилие, прилагаемое к грузу. Перемещение груза происходит за счёт того, что он через систему блоков подтягивается канатом к закреплённой части полиспаста.
По сути, полиспаст является системой рычагов, роль которых выполняют части каната, находящиеся между блоками. Как известно, закон рычага гласит что, выигрывая в силе, проигрываешь в расстоянии, а значит, и в скорости, и наоборот. Значит, для перемещения груза
на 1 метр механизмом с двойным выигрышем придётся выбрать 2 метра каната, то есть потратить в 2 раза больше времени. Прилагаемое усилие будет в 2 раза меньше массы груза, однако, количество затраченной энергии не изменится.
Точно так же подсчитывается выигрыш по расстоянию, если точки крепления полиспаста и груза поменять местами.
Это основная характеристика, показывающая, во сколько раз полиспаст теоретически увеличивает усилие или скорость. Величина кратности определяется количеством ветвей троса, между которыми распределена нагрузка и может быть чётной или нечётной. В первом случае свободный конец троса закрепляется на неподвижной части грузоподъёмного механизма, а во втором прицепляется к обойме крюка.
Может показаться, что увеличивая число блоков можно бесконечно умножать усилие.
Однако никто не отменял трение, на преодоление которого даже в лучших моделях шкивов тратится не менее 10% усилий. Поэтому если подсчитать реальный выигрыш с учётом трения для полиспаста кратностью 5:1 (5*0,9*0,9*0,9*0,9 = 3,28), результат окажется более скромным. А если вместо блоков использовать карабины (например, в альпинизме), у которых потери на трение значительно больше выигрыш будет ещё скромнее.
Полиспасты, назначение и устройство которых не изменилось за прошедшие века, могут быть силовыми и скоростными. Первые применяются на грузоподъёмных механизмах, а вторыми оборудуются подъёмники. По исполнению они изготовляются:
В домашнем хозяйстве нет необходимости ежедневно поднимать тяжести, поэтому для разовых работ можно сделать подъёмное устройство своими руками. Всё, что потребуется для этого найдётся в мастерской запасливого хозяина:
Подшипник вставляют в ролик и насаживают на шпильку. Накручивают гайку и стопорят её, чтобы не тратить зря усилий на прокручивание получившегося вала. К шпильке крепится крюк или стропы . Один конец верёвки, пропущенной через сделанный блок, закрепляют на неподвижной опоре, а за другой тянут вверх при подъёме груза. Получился простейший полиспаст кратностью 2:1.
Поскольку работать с таким механизмом неудобно следует сделать ещё один блок и, закрепив, пропустить через него верёвку. Теперь её можно будет тянуть вниз и даже соединить с лебёдкой. Кроме улучшения условий работы, это обеспечит возможность, при необходимости, фиксации груза в любом промежуточном положении.
Для полиспаста, сделанного своими руками, лучше использовать верёвку, а не стальной трос. Её преимуществом является то, что она позволяет быстро собрать или разобрать конструкцию. Выбирать следует статические виды, которые не растягиваются. Динамические типы «съедают» часть выигрыша в силе.
Лекция № 6 ПОЛИСПАСТЫ
План лекции:
6.1 Назначение полиспастов.
6.2 Типы полиспастов.
6.1 Назначение полиспастов.
В грузоподъемных машинах груз может быть подвешен к одному или нескольким ветвям гибкого тягового органа.
В случае подвеса груза к нескольким ветвям гибкий орган огибает систему блоков, соединяемых в неподвижные и подвижные обоймы, образуя полиспасты. В полиспастах все блоки огибаются одним гибким органом, конец которого может крепиться на подвижной или неподвижной обойме. Блоки в обоймах должны вращаться независимо один от другого, так как тяговый орган, проходя неодинаковые расстояния по блокам вращает их с разными скоростями.
6.2 Типы полиспастов.
Наиболее простая схема подвешивания груза изображена на рис.10,а, когда один конец каната закреплен на барабане, а на другом находится груз массой Q.
В канате возникает усилие S. При большой массе груза увеличивается и усилие. Так как оно определяет выбор диаметров каната, блоков и барабана, то растут и их размеры. Поскольку момент на барабане равен произведению усилия в канате на радиус барабана (М б = SR б), то он получится значительным. В целом механизм станет громозким, тяжелым и экономически не выгодным. Поэтому имеет смысл уменьшить усилие в канате. С этой целью подвес грузат осуществляют на двух или четырех канатах или с помощью полиспастов.
Полиспастом называется система нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых гибким органом (канатом или цепью). Полиспасты применяются для подьема и подтягивания груза. Введение полиспастов в подьемный или стреловой механизмы крана позволяет уменьшить натяжение тягового органа и грузовой момент на барабане. Полиспасты позволяют также уменьшить передаточное отношение механизмов, в которых они устанавливаются, а следовательно, вес и их стоимость.
Как самостоятельное устройство для подьема грузов полиспаст применяется редко ввиду отсутствия самоторможения.
^ Неподвижные направляющие блоки закрепляются на неподвижных осях и служат только для изменения направления тягового органа, не давая выигрыша в силе и скорости.
Вследствии трения в подшипниках блока и дополнительных усилий от преодоления жесткости канатов при перегибе соотношение между необходимым тяговым усилием S и весом Q поднимаемого груза выразится формулой:
^ S = Q/ή блока
Где ή блока - к.п.д. учитывающий потери на трение в подшипниках блока и жесткость тягового органа. При огибании одиночного блока стальным канатом и установке блока на подшипниках скольжения ή блока = 0,95; при установке блока на подшипниках качения ή блока = 0,98.
Подвижные направляющие блоки
Если подвесить груз Q к подвижному блоку и один конец каната закрепить в неподвижной точке, то сила тяги на другом конце каната будет приблизительно в 2 раза меньше веса груза, а скорость движения блока и груза приблизительно в 2 раза меньше скорости тянущего конца.
^ S = Q/2ή блока
В этом случае получается выигрыш в силе и проигрыш в скорости.
Если к подвижному блоку приложить силу тяги S, а груз Q подвесить к тяговому органу, то сила тяги будет приблизительно в 2 раза больше веса груза, а скорость подъема груза – приблизительно в 2 раза больше скорости блока;
^ S = 2Q/ή блока
В этом случае получается проигрыш в силе и выигрыш в скорости подъема груза.
Т.о. в машинах для подьема груза используется полиспасты прямого и обратного действия.
Полиспасты прямого действия служат для выигрыша в силе. В подьемном механизме они предназначены для уменьшения натяжения гибкого органа, конец которого набегает на барабан.
6.3 Кратность и типы полиспастов.
Основным параметром полиспаста является его кратность (передаточное отношение) , под которой понимается отношение скорости ведущего конца гибкого тягового органа к ведомому или числа ветвей каната (цепи), на которой подвешен груз, к числу ветвей каната наматываемых на барабан.
Кратность полиспастов прямого действия равна или больше единицы.
i = V S /V Q
Где V S ,V Q – соответственно скорости ведущего и ведомых концов гибкого органа.
В общем случае полиспасты любой кратности могут образовываться путем введения в схему запасовки гибкого органа дополнительных блоков, причем для полиспастов нечетной кратности конец тягового органа должен закрепляться на подвижной обойме, для полиспастов четной кратности его крепление производится на обойме неподвижных блоков.
П
олиспасты обратного действия обес-
печивают выигрыш в пути и скорости
движущего органа и широко используются в
подъемниках и погрузчиках.
Для полиспастов обратного действия
кратность полиспаста меньше единицы т.к.
V S
Скоростные полиспасты отличаются от
полиспастов силовых тем, что в них рабочее
усилие, обычно развиваемое гидравлическим
или пневматическим приводом, прикладывает-
ся к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната. Следовательно являются как бы обратными по отношению к силовым полиспастам.
В
одинарных полиспастах при нама-
тывании или сматывании каната с барабана,
вследствие перемещения каната
вдоль оси барабана, создается нежелатель-
ное изменение нагрузки на опоры барабана
Кроме того, если в одинарном полиспасте
нет обводных блоков и канат с блока крю-
ковой обоймы непосредственно переходит
на барабан, то при перемещении каната
вдоль оси барабана происходит перемеще-
ние груза не только по вертикали, но и по
горизонтали. Для обеспечения строго
вертикального подъема груза и постоян-
ства нагрузок на опоры барабана приме-
няются сдвоенные полиспасты, состоящие из
двух одинарных полиспастов.
Для обеспечения нормального положения грузовой обоймы при возможной неравномерной вытяжке ветвей каната обоих полиспастов чаще всего применяют уравнительный блок. Этот блок при подъеме и спуске груза не вращается и служит лишь для уравнивания длины ветвей обоих полиспастов при неравномерной вытяжке каната. При четной кратности он расположен среди неподвижных блоков, а при нечетной – среди подвижных блоков грозовой обоймы. Так как на уравнительном блоке канат перемещается только изредка, то допускается его диаметр принимать равным 0,8 величины диаметра блока, а у электроталей и стреловых самоходных кранов равным 0,6 этого диаметра.
Из сравнения одинарных полиспастов со сдвоенными последние обладают некоторыми преимуществами:
Обеспечивают вертикальный подъем груза при отсутствии у барабана направляющего блока;
Груз находится в воздухе в более устойчивом положении т.е. меньше раскачивается, т.к. висит на двух широко раставленных ветвях;
При одинаковом уменьшении усилия в одной ветви каната изнашивание его будет меньше, т.к. он имеет меньше перегибов на блоках. Например, для уменьшения усилия примерно в четыре раза в одинарном четырехкратном полиспасте канат четырежды перегибается на блоках, а у двукратного сдвоенного – дважды, посколькцу изгиб на уравнительном блоке во внимание не принимается. Вместе с тем усилие на барабане возрастает вдвое по сравнению с одинарными полиспастами, т.к. на барабан поступают две ветви каната;
При подъеме одного и того же груза с одинаковой скоростью оказывается, что в сдвоенном полиспасте вследствие подвески груза на вдвое большем числе ветвей, диаметры каната, барабана и блоков меньше и, следовательно, число оборотов барабана больше, а передаточное число редуктора меньше. Однако, вследствие наматывания на барабан вдвое большей длины каната, длина барабана получается значительно больше, чем при одинарном полиспасте.
2 Что такое полиспаст?
3 Что дает полиспаст прямого действия?
4 Что дает полиспаст обратного действия?
5 Что такое кратность полиспаста?
6 Назовите недостатки одинарных полиспастов?
7 Охарактеризуйте сдвоенные полиспасты?
Полиспаст - это грузоподъёмное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых веревкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза.
Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза. В любой подвижной системе состоящей из веревки и блоков неизбежны потери на трение. В этой части для облегчения расчетов неизбежные потери на трение не учитываются и за основу берется Теоретически Возможный Выигрыш в Усилии или сокращенно ТВ теоретический выигрыш).
Примечание: разумеется, в реальной работе с полиспастами трением пренебречь невозможно. Подробнее об этом и об основных способах снижения потерь на трение будет сказано в следующей части «Практические советы по работе с полиспастами»
Если закрепить веревку (трос) на грузе, перекинуть её через блок, закрепленный на станции (далее стационарный или неподвижный блок) и потянуть вниз, то для поднятия груза необходимо приложить усилие равное массе груза. Выигрыша в усилии нет Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 1 метр веревки.
Это так называемая схема 1:1
Веревка (трос) закреплена на станции и пропущена через блок на грузе. При такой схеме для поднятия груза необходимо усилие в 2 раза меньше чем его масса. Выигрыш в усилии 2:1. Ролик движется вместе с грузом вверх. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через ролик 2 метра веревки.
Это схема самого простого полиспаста 2:1
Рисунки №№ 1 и 2 иллюстрируют следующие Основные Правила Полиспастов :
Правило №1.
Выигрыш в усилии дают только ДВИЖУЩИЕСЯ ролики, закрепленные непосредственно на грузе или на веревке идущей от груза. СТАЦИОНАРНЫЕ ролики служат лишь для изменения направления движения веревки и ВЫИГРЫША В УСИЛИИ НЕ ДАЮТ.
Правило №2.
Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии. Например: если в показанном на рис. 2 полиспасте 2:1 на каждый метр подъема груза вверх надо протянуть через систему 2 метра веревки, то в полиспасте 6:1 – соответственно 6 метров. Практический вывод – чем «сильнее» полиспаст – тем медленнее поднимается груз.
Продолжая добавлять стационарные ролики на станцию и подвижные ролики на груз, мы получим так называемые простые полиспасты разных усилий:
Примеры простых полиспастов Рис. 3, 4.
Правило № 3
Расчет теоретического выигрыша в усилии в простых полиспастах. Здесь все достаточно просто и наглядно.
Если необходимо определить ТВ уже готового полиспаста, То нужно посчитать количество прядей веревки, идущих от груза вверх. Если подвижные ролики закреплены не на самом грузе, а на веревке, идущей от груза (как на рис. 6) – то пряди считаются от точки закрепления роликов. Рисунки 5, 6.
Полужирное начертание
В простых полиспастах, каждый подвижный ролик (закрепленный на грузе), добавленный в систему добавочно дает двукратный ТВ. Добавочное усилие СКЛАДЫВАЕТСЯ с предыдущим.
Пример: если мы начали с полиспаста 2:1, то, добавив еще один подвижный ролик, мы получим 2:1 + 2:1 = 4:1; Добавив еще один ролик – получим 2:1 + 2:1+2:1= 6:1 и т.д.
Рисунки 7,8.
В зависимости от того, где закреплен конец грузовой веревки (на станции или на грузе) простые полиспасты подразделяются на четные и нечетные.
Если конец веревки закреплен на станции, то все последующие полиспасты будут ЧЕТНЫЕ: 2:1, 4:1, 6:1 и т.д. Рисунок 7.
Если конец грузовой веревки закреплен на грузе, то будут получаться НЕЧЕТНЫЕ полиспасты: 3:1, 5:1 и т.д. Рисунок 8.
Кроме простых полиспастов в спасательных работах также широко применяются так называемые СЛОЖНЫЕ ПОЛИСПАСТЫ.
Сложный полиспаст – это система, в которой один простой полиспаст, тянет за другой простой полиспаст. Таким образом могут быть соединены 2, 3 и более полиспастов.
На Рисунке 9 приведены конструкции наиболее употребительных в спасательной практике сложных полиспастов.
Правило №4. Расчет ТВ сложного полиспаста.
Для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо умножить значения простых полиспастов, из которых он состоит. Пример на рис. 10. 2:1 тянет за 3:1=6:1. Пример на рис. 11. 3:1 тянет за 3:1= 9:1.
Расчет усилия каждого из простых полиспастов, входящих в состав сложного производиться по правилу простых полиспастов. Количества прядей считается от точки крепления полиспаста к грузу или грузовой веревки, выходящей из другого полиспаста. Примеры на рис. 10 и 11.
На рисунке 9 показаны практически все основные виды полиспастов, используемые в спасательных работах. Как показывает практика в большинстве случае этих конструкций вполне достаточно для выполнения любых задач. Далее в тексте будут показаны еще несколько вариантов.
Разумеется, существуют и другие, более сложные, системы полиспастов. Но они редко применяются спасательной практике и в данной статье не рассматриваются.
Все показанные выше конструкции полиспастов можно очень легко разучить в домашних условиях, подвесив какой-то груз, скажем, на турнике. Для этого вполне достаточно иметь отрезок веревки или репшнура, несколько карабинов (с роликами или без) и схватывающих (зажимов). Очень рекомендую всем тем, кто собирается работать с настоящими полиспастами. На своем опыте и опыте моих учеников знаю, что после такой отработки гораздо меньше ошибок и путаницы в реальных условиях.
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 12. 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.
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:
Чем больше рабочая длина полиспаста – тем больше его рабочий ход и расстояние, на которое поднимается груз за один рабочий ход.
При одинаковой рабочей длине быстрее работает полиспаст с большим рабочим ходом.
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
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 3:1дают 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, а 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
|
|
|
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 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 включит 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.
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 при каждом рабочем цикле. 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 концу веревки 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.
Также для дополнительного полиспаста 2:1 может быть использована слабина грузовой веревки, как показано на рисунке из книги Ф. Кропфа. «Спасательные работы в горах» 1975 г. Рис. 26А
|
|
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».
Простой полиспаст 2:1 «встроен» в систему простого полиспаста 3:1. В результате получился полиспаст с ТВ 5:1. Этот полиспаст не относиться ни к простым, ни к сложным. Мне не удалось найти его точного названия. Название «составной» на рис. 27 и 27А придумано мной.
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).
* В работе этот способ требует перестановки только одного схватывающего (зажима) и потому более эффективен в работе.
* Еще один пример этого системы «встроенной двойки» показан на рис. 27А.
Здесь работает сложный 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.
|
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.
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 90 0 . 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.
|
|
|
|
|
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 и сопровождающий. Общий вес ~ 200кг), за счет неизбежного раскачивания переправы, пиковые нагрузки на крайние точки могут достигать 20
KN (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…
