Эффективность различных элементов в системе полиспаста

Пишет Da_mir, 24.02.2017 22:08

Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
Доброго дня.
Хочу поделиться результатом своего эксперимента.
Целью эксперимента являлось определение эффективности (КПД) различных элементов, таких как карабин, блок-ролик, спусковое/страховочное устройство, различные узлы, в системе полиспаста.

Все элементы, попеременно, были закреплены на месте первого блока:
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
В остальных местах были установлены полностью идентичные блок-ролики с подшипниками качения. Для контроля, был замерен полиспаст состоящий только из этих роликов. Узлы, на веревке, не перевязывались и первоначально были затянуты под собственным весом. Веревка Tendon статика 10 мм.
Измерения снимались с электронного безмена при постоянной динамической нагрузке, бралось среднее 3-4 значений, пиковые значения не учитывались.
Вес груза 25,3 кг.

Наличие отклоняющего блока (девейтора) объясняется возможностью работы такого полиспаста противовесом, то есть вытягивания веревки собственным весом, что, на основе моего опыта, значительно проще, чем если это делать силой рук.
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
Было взято несколько допущений:
- Эффективность стационарных роликов считалась одинаковой, что объясняется одной моделью (Вертикаль Sturdy), одинаковым сроком службы и применением в одинаковых условиях, в зале для отработки спасработ.
- Вес веревки и вес снаряжения в полиспасте не учитывался.
- Не допускалось трение и пересечение ветвей полиспаста, все полиспасты были собраны максимально эффективно, для того или иного элемента снаряжения.

Итог:
n(КПД)[Карабин]=0,75;
n[Блок-ролик Верт. а-ля Fixe]=0,88;
n[БР Верт. Sturdy]=0,84;
n[БР Petzl Mini]=0,86;
n[БР Petzl Ultralegere]=0,84;
n[БР Petzl Protraxion]=0,95;
n[Стакан Верт. стар.]=0,75;
n[Стакан Верт. нов.]=0,72;
n[СУ Petzl Stop]=0,74;
n[Восьмерка Petzl]=0,66;
n[СУ Petzl Gri-Gri]=0,78;
n[Узел УИАА]=0,65;
n[Узел Гарда]=0,69.


Несколько более подробное рассмотрение результатов:

1. Карабин (n=0.75)
Преимущество карабина я вижу только в малом весе и отсутствии мало используемых элементов.
Надо сказать, что теоретическая эффективность полиспаста на карабинах, в представленном варианте 3:1, всего лишь 1,26. То есть при подъеме груза в 70 кг. через полиспаст, приходится вытягивать 56 кг.
На деле эффективность еще ниже, так как неизбежно появляется трение между соседними ветвями полиспаста, которые расположены в одном карабине. По этой причине я советую не использовать отклоняющий элемент (девейтор) в полиспасте состоящем из карабинов. Фактическая эффективность полиспаста с девейтором на карабинах получилась 0,75, то есть подъем груза в 70 кг., станет подъемом груза в 93 кг.


2. Блок-ролики (n=0.84-0.95)
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
Высокая эффективность Petzl Protraxion, на мой взгляд, объясняется малым сроком использования и ограниченным применением, эти блок-ролики были не так давно приобретены и использовались с десяток раз в зале при рабочих нагрузках.
Ролики Вертикаль советую брать несколько насторожено, из всех представленных на первом фото роликов этой фирмы, только Sturdy и а-ля Fixe зарекомендовали себя неплохо, оставшиеся достаточно быстро потеряли эффективность. Вот только Sturdy полностью стальной, а а-ля Fixe применялся только в условиях скалодрома.

Хочу обратить внимание на одно из главных преимуществ, на мой взгляд, роликов формфактора Fixe:
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
Слева в ролик заходит грузовая веревка, которая далее уходит в зажим и далее в следующий ролик. Такое закрепление жумара максимально уменьшает холостой ход полиспаста, но необходимо использовать овальные карабины формата Petzl OK, чтобы не слетел с позиции жумар.

Пластиковый ролик Petzl Ultralegere неплохо себя показал, но мне кажется его эффективность несколько снизится при большем весе. У некоторых знакомых остался негативный опыт его использования, связанный с постоянным соскакиванием веревки с самого ролика, я эту проблему решил, вырезав из полиэтиленовой разделочной доски ограничивающий кожух:
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)

Надо отметить, что при натяжении полиспаста с применением блок-роликов и жумара как тягового элемента, количество человек должно составлять не более 3-х при использовании роликов с подшипниками скольжения и не более 2-х человек при роликах на подшипниках качении. Так как нагрузка на жумар приближается к нагрузке срыва оплетки с веревки забчиками жумара.

Получена эффективность полиспаста с девейтором в пределах 1,64-2,2. То есть при подъеме груза в 70 кг., необходимо выбирать 42,3-31,8 кг.


3. Страховочные/спусковые устройства (n=0.66-0.78)
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
Все устройства были закреплены в варианте автоблокировки.

Высчитана эффективность потертого стакана, часто использовался в течении 3х лет, и нового, соседнее отверстие от основного, почти не использовалось.

Самую низкую эффективность показала восьмерка в варианте автоблокировки, да к тому же невозможно быстро перейти с подъема на спуск, веревка блокируется весом груза.

Немного поближе рассмотрим Gri-Gri. Насколько мне известно, запрещено натягивать полиспаст через страховочное устройство Petzl Gri-Gri, это связанно с тем, что на этом устройстве отсутствует блокировка хода эксцентрика, в отличие от Petzl Stop. Есть вероятность перекуса веревки при пиковых нагрузках. Stop при определенной нагрузке начинает выдавать веревку.
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)


4. Различные узлы (n=0.65-0.69)
Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
На мой взгляд, данные узлы имеют малую эффективность и должны применяться только при подъемах небольших грузов без девейтора.


Так же в ходе эксперимента измерена эффективность полиспаста в зависимости от диаметра веревки, и отдельно, в зависимости от наличия только одного ролика:

Эффективность различных элементов в системе полиспаста (Альпинизм, КПД, альпинизм, спелеология, SSF, Горняк, ССГИ)
Полиспаст 3:1 с девейтором и тремя одинаковыми роликами:
- 6 мм статика Коломна(?) - 2.2;
- 10 мм статика Tendon - 1,78;
- 12 мм динамика (старая) - 1,65.

Наиболее эффективно располагать ролик в девейторе, далее во втором ролике, далее в первом.


Upd:
В этой статье не рассматривается эффективность различных систем полиспаста, а рассматривается эффективность элементов из которых состоит полиспаст.

Если не вдаваться особо в механику, эффективность любого полиспаста X:1 (3:1, 4:1, 5:1 ...) может быть рассчитана:
N=X*n(1)*n(2)*...*n(i); (n(i) - эффективность каждого элемента участвующего в системе)

Далее можно найти какую минимальную силу (вес) надо приложить для подъема груза (условно, работу совершает сила тяжести):
m=M/N; (M- вес груза, который необходимо поднять).

45


Комментарии:
3
Кто нибудь что нибудь понял?
Объясните своими словами,плз...:)

0
Чем ближе n к 1, тем легче вытягивать груз. То же самое с эффективностью полиспаста, чем ближе эффективность к 3 (для 3х кратного полиспаста), тем легче тянуть. Если интересует что-то конкретное, спрашивайте.

1
Мо-ло-дец! Очень полезно! Неплохо бы семинар провести.

0
На гарде теряется больше, чем на лукошке в режиме автоблокировки? Немного неожиданный результат.

3
ладно Гарда, а вот то что б/у стакан лучше голого карабина вызывает вопросы.

0
Пересчитал по новому, КПД карабина и стакана. Похоже в расчете эффективности карабина я допустил ошибку, КПД карабина - 0,753. КПД стакана 0,748, что при округлении дает 0,75.

6
Сумбурно, непонятно и неинформативно, и где использовать эти знания?
Был на Риске отличный разбор полиспастов.

В работе при подъеме грузов, я лично использую такую схему, очень эффективно.
Один человек средней комплекции легко поднимает груз 100-125 кг. до 25-30 метров.


2
Say, ваша схема более практична, но то что он потрудился, это полезно.
Всегда было интересно знать в процентах что из чего вытекает.
Хотя основное это работа в двойке, значит один должен все это сделать с грузом.
И надо предложить минимальное и легкое снаряжение для потоскуна. Такие тяжелые ролики с собой таскать не будешь на беседке

1
Это мой первый опыт написания такого рода статьи, поэтому получилось несколько сумбурно.

Используя некоторые формулы из школьной физики и полученные мной данные, можно рассчитать эффективность любого полиспаста, с тем или иным элементом. Так например эффективность вашего полиспаста 3,9 от положенных 6, что вполне неплохо, в вашем примере идет вытягивание 32 кг.
Вот только, я не встречал в горах людей, которые таскали с собой хотя бы Protraxion.

0
" Насколько мне известно, запрещено натягивать полиспаст через страховочное устройство Petzl Gri-Gri, это связанно с тем, что на этом устройстве отсутствует блокировка хода эксцентрика, в отличие от Petzl Stop. Есть вероятность перекуса веревки при пиковых нагрузках." - А есть какая-то конкретная информация с результатами испытаний?

0
К сожалению, я не нашел ничего конкретного с результатами испытаний, поэтому не стал писать о жестком запрете этого устройства в полиспасте.

Информацию, с запретом использования Gri-gri, я получил от опытного спелеолога, который является разработчиком правил SSF. Сам он, насколько мне известно, многократно участвовал в спасработах, а так же проводил семинары Спасательных работ в пещерах.

0
Я тоже неоднократно слышал, что использовать Гри-Гри в полиспастах нельзя, разумеется, без циферок и конкретных примеров. Между тем, она используется и в полиспастах, и всякими другими "нетрадиционными" способами с возможностью больших нагрузок.

0
в коллекцию

2
Da_mir !
Я лишь показал информативность подачи.
Вместо протрекшена, можно поставить мини-трекшен, ну или зажим и ролик, только немного поменять схему. Эффективность упадет конечно.
Думаю что на восхождение и ролики не берут совсем.
Если рассматривать только для восхождений, для начала нужно определить для каких целей, для подъема баулов, или для спасения напарника. Других вариантов вроде нет.
И спокойно просчитать все варианты, исходя из реальности, что берут люди на гору.
Тогда будет полезно...не улавливает мозг такую подачу...
Хотя даёт толчок к исследованию вопроса.
Спасибо!

1
Честно говоря, я всегда беру на подход и восхождение два ролика и два коротких репшнура, на случай различных происшествий или если припрет троллей натянуть.

Я согласен с вами, что необходимо выбирать снаряжение в зависимости от задачи. Сам эксперимент проводился для обоснования выбора того или иного снаряжения, просто позже я решил поделится результатами и написал статью. То что я нашел в интернете и методичках зачастую имеет несколько теоретический характер и не подтверждается на практике.

0
Хорошее дело. Но надо понимать, что всерьез воспринимать эти выводы не стоит. И это не ваша вина. Как минимум потому что для этого надо порвать на разрывной машине кучу снаряжения)

3
С весом в 25 кило больших проблем не возникает, вытягивание тушки в двойке т.е. одному - вот задача. и не говорите что можно просто экстраполировать результаты. Всё будет по-другому.

0
Да! Тянул трижды. Один раз чуть не помер сам. (Был сам нездоров в это время).

0
Я считаю, что все таки мы можем экстраполировать результат, с некоторыми допущениями. Так как при увеличении веса, в пределах рабочих нагрузок, у нас будут сильнее проявляться силы трения связанные с растяжением веревки и упругой деформацией элементов, что в итоге нам даст разницу в 1-2 %. Но это мое мнение.

0
Мало пользы от таких знаний.В свое время для получения разряда нужно было сдать экзамены на жетон спасателя.В программу входило и тросовое хозяйство и если нет практики,то навык теряется.Спасработы должны быть уделом профи и даже они вряд ли потащат блочки для повышения КПД.

2
а вы думаете, если вы в спасах не практикуетесь то никто не практикуется?

2
Для меня практично иметь два пластиковый ролик Petzl Ultralegere, мало места и веса.
Главное правильно подобрать карабины, какие уже не помню.
Если аккуратно работать, то веревка практически на соскакивает и трение уменьшается заметно. Дальше теже гри, зажимы и кусок резинки закальцованной 20 см для правильного работы зажимов(это от спелеологов пошло).

0
Всегда беру эти ролики, веса ноль, а пользы много.Карабин там симметричный нужен.
На работе постоянно себя через такой таскаю

0
Использую гри-гри1 в полиспасте для натяжения слэклайна 50м. Веревка статика 8 или 9мм. Если стараться вытянуть стропу "в струнку" то при определенной нагрузке гри-гри начинает травить веревку. Нужно очень постараться чтоб грша веревку перекусил.

0
Может у вас немного стерт эксцентрик Gri-gri, поэтому и выдается веревка. У меня такое наблюдалось на Stop, на нем заметно стерт эксцентрик, вследствие чего он начинает травить при небольшом весе.

1
Редко встретишь,когда берут на гору блок-ролики на всякий случай - полезная привычка!
Для спасов и вытягивания баулов на стенном маршруте они просто необходимы и их берут однозначно. Причем PRO TRAXION предпочтителен чем MINI TRAXION.
Интересны были бы результаты с такими же манипуляциями ,но с блок -роликом 2 (закрепленный стационарно).
Спасибо за пост.

0
Вы имеете ввиду, закрепление блок-ролика без системы полиспаста? Я думал над этим, но в этом случае несколько проблематично снимать данные с прибора и осуществлять равномерный подъем груза.

0
Имел ввиду отклоняющий блок. В палиспасте 3:1 при использовании карабинов не рекомендуется использовать отклоняющий карабин т.к. он снижает выигрыш полиспаста практически до нуля.

0
Эффективность снижается, но уж точно не до нуля, по крайней мере при применении блок-роликов. Для меня все таки важнее, что с таким полиспастом можно работать противовесом.

0
) Понятно ,что с блок- роликами не до нуля и работать с противовесом куда удобнее на стене. Интересно, при аналогичной схеме,но только с карабинами какие получите результаты .

0
Я этот вариант так же измерил. Вся информация есть в статье, та часть где карабины рассмотрены подробнее.

0
Есть! Был не внимателен.Благодарю.

0
1. Карабин (n=0.75)
Преимущество карабина я вижу только в малом весе и отсутствии мало используемых элементов.
Надо сказать, что теоретическая эффективность полиспаста на карабинах, в представленном варианте 3:1, всего лишь 1,22. То есть при подъеме груза в 70 кг. через полиспаст, приходится вытягивать 58,3 кг.


Откуда взялась цифра 1.22? Она как-то вытекает из 0.75?

0
В конце статьи написано, как получен такой результат.
Должно быть 1,26. Я изначально допустил ошибку при расчете эффективности карабина, везде исправил, в этом месте забыл.

1
Спасибо большое автору за работу!
Но нам, читателям, хотелось бы больше практической пользы.
Ваши выводы(расчеты), не совсем объективны, и даже могут вводить в заблуждение.
И вот почему:
1. Вы подопытный ролик(устройство) ставите в точку 1, а самая критичная (влияющая на КПД системы), это точка, ближайшая к рукам. Из этого следует, что вертикалевские ролики в результате накапливают большую погрешность. В итоге цифры КПД подопытного устройства значительно "усредняются".
2. Эта гипотеза подтверждается тем, что по вашим результатам КПД шайбы в автоблоке равен КПД простого карабина (или очень близок к нему). Но для всех очевидно, что это не так.
3. Повторите ваши измерения, поставив испытуемое устройство ближе к рукам. Увидите, что результаты будут совсем другие.
4. Как вы сами знаете, большое значение имеет и качество веревки, состояние устройств - у всех оно разное. Результаты очень сильно будут отличаться.
Из всего вышесказанного мной, можно сделать вывод: Ваши цифры некорректно предлагать использовать в расчетах для всех желающих. Они верны только для вашей конкретной ситуации (набор веревок и устройств).
В любом случае СПАСИБО. Надеюсь, вы продолжите свои опыты, и предложите нам следующую статью.

0
Я согласен с вами по части снаряжения, у каждого оно свое, и не надо брать эти числа как эталон. Но как ориентир использовать можно.
1. - Во время всех измерений стационарные ролики не снимались и не менялись местами, и данная погрешность является систематической, то есть влияет на все измерения в равной степени.
2. - Я написал, свое мнение насчет результата пластикового ролика в статье. Да и не стоит забывать, что на пластиковом ролике при значительно больших нагрузках будет сильнее проявляться упругая деформация, что повлияет на эффективность.
3. - Еще во время эксперимента, для контроля значений, я замерил значения с полиспаста без девейтора и с элемента без полиспаста для первых трех образцов. Значительных отклонений от представленных я не заметил, поэтому продолжил с девейтором. Данная система использовалась из-за возможности снятия значений при равномерном подъеме при меньших затратах сил.

0
Вы меня не поняли. Или я плохо объяснил - не важно.
По п.1 Соотношение не изменится, а абсолютные величины ТОЧНО изменятся. Проверено на практике.
По п.2 Пластиковый ролик я не обсуждал. Речь шла об устройстве в автоблоке и карабином безникто.
По п 3. Я предлагаю вам всего лишь изменить место установки испытуемого ролика. Если попробуете - увидите на результатах.
Спасибо.

Я один не понимаю это?
Если не вдаваться особо в механику, эффективность любого полиспаста X:1 (3:1, 4:1, 5:1 ...) может быть рассчитана:
N=X*n(1)*n(2)*...*n(i); (n(i) - эффективность каждого элемента участвующего в системе)

По этой формуле получается, что эффективность полиспаста в равной мере зависит от эффективности всех его составляющих. Но согласно физике работы полиспаста, эффективность первого ролика имеет наибольшее влияние на фактический выигрыш в силе, а эффективность последнего ролика - наименьшее. Поэтому самый эффективный ролик всегда ставят в начале полиспаста, там где человек тянет.

А ещё эффективность карабина в 0.75 вызывает вопросы, меня учили, что эффективность карабинов в полиспасте около 0.5. Как именно считалась эффективность карабина в системе полиспаста?

0
Это сильно упрощенная формула измерения эффективности. Но я не вижу смысла вводить сложные формулы, для наших целей они избыточны, да и требуют измерения значительно большего количества величин.
Вы правы эффективность зависит от расположения элемента в полиспасте, но полученные мной значения эффективности разнятся в пределах 3-5% в зависимости от расположения. Поэтому я не стал заострять на этом внимание, я просто написал об этом в конце статьи.

Насчет эффективности карабина, я так же встречал значение 0.5, причем нашел методичку, где про это упоминалось. В ней не говорится, на основании чего взято такое значение, создается впечатление, что 0.5 бралось условно, для наглядности предоставления информации. Скорее всего, это значение закрепилось в памяти и пошло "по рукам" как константа.

3-5%? Давайте посчитаем. Возьмем ваш полиспаст с тремя блоками, примем, что в нем 2 блока идеальны с эффективностью 1, а в одном месте стоит карабин с эффективностью 0.75.
Если карабин стоит в начале полиспаста, то фактический выйгрыш в усилии получится 0.75+0.75+0.75=2.25:1, Эффективность полиспаста 2.25. Если же карабин стоит в конце полиспаста, то выйгрыш в усилии получится 1+1+0.75=2.75:1, эффективность полиспаста 2.75, Разница в эффективности 100*(2.75-2.25)/2.75=18.2%. А по вашей формуле получается всегда 2.25.
Другой пример. Предположим, что полиспаст полностью на карабинах. Тогда фактический выйгрыш в усилии будет 0.75+0.75*0.75+0.75*0.75*0.75=1.73:1, эффективность 1.73. По вашей формуле 3*0.75*0.75*0.75=1.27. Считаем разницу 100*(1.73-1.27)/1.73=26.6%


1
А ещё эффективность карабина в 0.75 вызывает вопросы, меня учили, что эффективность карабинов в полиспасте около 0.5. Как именно считалась эффективность карабина в системе полиспаста?

если теория противоречит фактам, то тем хуже для фактов? выше есть график, на котором видно что трение в карабине зависит от материала и диаметра верёвки. ещё оно зависит от диаметра и формы прутка карабина.

0
А от нагрузки?
По логике максимальное трение там, где максимальные усилия.
То есть, на ближайшем к грузу карабине или блоке.
Там и нужен, в первую очередь, ролик.
Не?


Войдите на сайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий

Страхование экстремальных и активных видов спорта

Выберите вид спорта:
По вопросам рекламы пишите ad@risk.ru