繩索作業(yè)人員墜落的瞬間,沖擊力將被整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)吸收,而起到保護(hù)作用的繩索將吸收大部分的沖擊力。如果繩索具備較好的吸收能量的能力,將有效緩解作用于繩索作業(yè)人員身體的拉力。繩索作業(yè)人員墜落的瞬間,繩索作業(yè)人員受到的拉力就是我們所說的沖擊力。沖擊力的數(shù)值取決于墜落系數(shù)、繩索作業(yè)人員體重以及繩索吸收能量的能力。
首先要明確墜落系數(shù)是個(gè)比值概念。這個(gè)比值只能在一定程度上說明墜落的嚴(yán)重程度。它和沖擊力沒有直接關(guān)系。墜落系數(shù)為1.7的沖擊力不一定比系數(shù)1的沖擊力大。
還有一個(gè)知識(shí),人瞬間能承受的最大沖擊力為12KN。(PS.很多PPE設(shè)備的設(shè)計(jì)都要基于人體醫(yī)學(xué)中的最大承受能力,很多人質(zhì)疑為什么,不把頭盔設(shè)計(jì)的再堅(jiān)固些以防止大石頭的撞擊,從設(shè)計(jì)角度說當(dāng)然可以,但是超過一定程度的撞擊會(huì)讓人的脖子斷裂。)
墜落高度:物體豎直方向的下落距離。
有效繩長(zhǎng):吸收沖擊所用到的繩長(zhǎng),或者是連接重物與固定錨點(diǎn)的繩長(zhǎng)。
看下圖你會(huì)很快理解它的意義。
從這里能看出,沖墜系數(shù)不可能大于2,因?yàn)檫@個(gè)比值不可能大于2。所以對(duì)安全性的要求就是,當(dāng)人的質(zhì)量為80kg時(shí),墜落系數(shù)達(dá)到2時(shí),首次沖擊力不得大于12KN,否則人會(huì)死亡。(UIAA對(duì)動(dòng)力繩的要求是墜落系數(shù)為1.77時(shí),質(zhì)量為80kg的人的首次沖擊力不得大于12KN)
當(dāng)然首次沖擊力也有一個(gè)公式,不過有點(diǎn)復(fù)雜,這個(gè)攀爬者沒必要完全了解。
F:首次沖擊力(牛)
M:物體質(zhì)量(千克)
g:重力加速度
f:實(shí)際墜落系數(shù)
K:繩索的楊氏模量X編織部分
以上都是定義和理論,我們現(xiàn)在放到實(shí)際情況下講講。
運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域:
這個(gè)圖中,有效繩長(zhǎng)≈總高度=1.67m ,80kg的物體的墜落高度為0.6m,理論上其墜落系數(shù)為0.6/1.67=0.36。但實(shí)際墜落系數(shù)要大于0.36,因?yàn)榭鞉焯幇l(fā)生了摩擦,這個(gè)摩擦滯后了沖擊力的傳遞,只有在快掛的上半部分的繩索完全吸收了沖擊力,而快掛下半部分的繩索部分吸收了沖擊力。
警告,布設(shè)掛片時(shí),要盡量將其布設(shè)在一條豎直線上,否則會(huì)增加繩索在快掛中的摩擦,也就是說會(huì)減小整條繩索吸收沖擊力的能力。所以這種情況下,可以延長(zhǎng)快掛長(zhǎng)度,或者使用半繩。
在快掛沒有偏離豎直線很遠(yuǎn)的情況下(繩子經(jīng)過快掛后,角度大于160度),實(shí)際的墜落系數(shù)大概等于
從這里你能看出實(shí)際情況下,每個(gè)快掛之間的繩子吸收沖擊力的效果都是不同的,而且是呈遞減趨勢(shì)。
但這個(gè)公式依然偏向于理想狀態(tài),因?yàn)閷?shí)際情況下,繩索與線路上的石頭等物體也發(fā)生了摩擦,具體削減因數(shù)得通過實(shí)際試驗(yàn)才能得出。
此外,這里也能反映出為什么越靠近攀爬者的那段繩索越容易受到磨損,最先起毛。
這里要防止一個(gè)誤區(qū),擺蕩≠墜落。擺蕩在很大程度上能減小對(duì)繩索的沖擊,但到最低點(diǎn)時(shí)速度會(huì)最大。如果你不介意撞在墻上了話,當(dāng)墜落的瞬間你可以猛推一下墻壁,減小對(duì)繩索的沖擊。
工業(yè)領(lǐng)域:
別以為你在高空穿著安全帶就很安全。大部分高空作業(yè)者的安全繩索都是半靜力繩,而且沒有安裝勢(shì)能吸收裝置。所以即使你使用50cm的半靜力繩發(fā)生墜落系數(shù)為2的墜落時(shí),依然會(huì)要了你的命。
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