Какую нагрузку выдерживают современные рукоятки ледорубов?
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: журнал "Alpinismus" №4, Мюнхен, апрель 1971 г.
Перевод с немецкого
Пит Шуберт
Деревянная рукоятка ледоруба – один из самых отсталых, наименее соответствующий современному уровню технического прогресса элемент в цепочке страховочных приспособлений на льду. Известно достаточное количество несчастных случаев, когда поломка рукоятки ледоруба приводила к срыву связки.
Какую нагрузку должна или обязана выдерживать рукоятка ледоруба? Таких данных нет. Определение предела минимальной разрывной нагрузки для рукояток ледорубов до сегодняшнего дня не проводилось. Какие-либо показатели разрывной нагрузки рукоятки ледорубов не предоставляются ни производителями, ни потребителями, ни альпийскими союзами или учреждениями.
UIAA (Международный союз альпинистских ассоциаций) работает в данный момент над предложением по проведению испытания для рукояток ледорубов. На принятие предложения по проведению испытания и опубликования его результатов в этом году уже рассчитывать не стоит.
Комитет безопасности Немецкого альпийского союза провел в рамках своих исследований ряд испытаний на излом у 32 рукояток ледорубов. В силу отсутствующего до сегодняшнего момента предела минимальной разрывной нагрузки рукояток ледорубов результат этого ряда испытаний на излом может засвидетельствовать только нынешнее фактическое состояние, результат не может привести к положительному / отрицательному выводу, т.к. для этого не определены и не известны критерии.
Составляющая силы, действующая перпендикулярно рукоятке ледоруба и являющаяся определяющей для нагрузки на рукоятку, зависит от этого угла нагрузки. Составляющую силы, действующую в направлении рукоятки, принимает на себя фирн.
В то время как сила, воспринимаемая рукояткой от строповочной петли, прилагается точечно, оказывается нагрузка на рукоятку ледоруба внутри фирна по всей ее длине, являясь, таким образом, нагрузкой «по всей площади».
α = угол нагрузки
Испытуемый материал
В качестве испытуемого материала были представлены: 8 новых рукояток ледорубов из ясеня, 8 новых рукояток из гикори, 8 новых рукояток из рексилона. Чтобы сделать определенные выводы относительно снижения прочности вследствие старения рукоятки ледоруба, испытанию на излом были подвергнуты также использованные рукоятки ледорубов:
8 использованных рукояток из ясеня со следующими ориентировочными сроками использования (часов во льду): на 1 рукоятку по 100 ч., 300 ч., 400 ч., 500 ч., 600 ч., 700 ч., 1000 ч. и 1200 ч.
Три комплекта новых рукояток по 8 шт. были доставлены без головки ледоруба и потому обеспечены головками перед проведением испытания на излом (3 установочных штифта и гайки). Восемь использованных рукояток из ясеня были представлены с закрепленной фабричной головкой ледоруба.
Теория опытного устройства
Естественная нагрузка на рукоятку ледоруба в фирне происходит на изгиб. Рукоятка, в большей или меньшей степени, глубоко вбита в фирн; сила прилагается непосредственно над фирном, как правило, под определенным углом нагрузки, который может варьироваться примерно от 90° приблизительно до 25°.
Составляющая силы, действующая перпендикулярно рукоятке ледоруба и являющаяся определяющей для нагрузки на рукоятку, зависит от этого угла нагрузки. Составляющую силы, действующую в направлении рукоятки, принимает на себя фирн. В то время как сила, воспринимаемая рукояткой от строповочной петли, прилагается точечно, оказывается нагрузка на рукоятку ледоруба внутри фирна по всей ее длине, являясь, таким образом, нагрузкой «по всей площади».
Закрепление рукоятки в фирне (так, как это происходит на практике) нельзя определить однозначно. Иногда фирн тверже, иногда мягче, иногда это всего лишь немного сильнее застывший снег. Таким образом, имеет значение определение опытного устройства (устройства, оказывающего нагрузку), которое на практике максимально равносильно фактической нагрузке. Но такое применение такого устройства невозможно без помощи дорогостоящего приспособления. Поэтому необходимо выбирать простое, не требующее больших затрат, в любой момент воспроизводимое устройство нагрузки.
Опытное устройство и его применение
В угоду простоте в качестве устройства нагрузки была выбрана строповочная петля, оказывающая усилие на рукоятку (веревка с несущей сердцевиной (11 мм). Нагрузка на рукоятки ледорубов оказывалась в направлении меньшего момента сопротивления. С помощью динамометрического датчика с буксирным устройством рассчитывалась разрывная нагрузка. Приложение силы происходило в течение 20 сек. Опыты выполнялись в закрытом пространстве при комнатной температуре.
Устройство нагрузки для ряда испытаний на излом с рукоятками ледорубов. Фото: из архива Комитета безопасности.
Streubereich Диапазон разброса
Mittelwert aus 8 Messungen Среднее значения из 8 измерений
Geschätzte Gebrauchszeit in Stunden Ориентировочная продолжительность использования в час
Показатели измерения разрывной нагрузки, изображенные на столбиковой диаграмме, четко показывают большие диапазоны разброса рукояток из ясеня и гикори (цельная древесина).
Очевидным является преимущество склеенной древесины (рексилон). Диапазон разброса рексилона находится в пределах допустимых границ.
Выше показателей разрывной нагрузки использованных рукояток из ясеня указано ориентировочное время использования также в виде столбиковой диаграммы.
Снижение прочности (снижение разрывной нагрузки) использованных рукояток из ясеня со временем является непостоянным, но четко распознаваемым. Рисунок: Шуберт
Результат испытаний в форме таблицы
|
Рукоятки ледорубов
|
Разрывная нагрузка в кгс
|
Среднее значение в кгс
|
|
8 новых рукояток из ясеня
|
196
215
177
202
190
157
216
209
|
195,25
|
|
8 новых рукояток из гикори
|
235
248
313
228
254
294
202
280
|
256,75
|
|
8 новых рукояток из рексилона
|
268
273
261
268
274
262
268
|
268,5
|
|
8 использованных
рукояток
из ясеня
|
Время использования
в часах (≈)
100
300
400
500
600
700
1000
1200
|
208
156
176
163
182
117
130
137
|
158,625 при среднем продолжительности использования 600 ч.
|
Вывод по результатам проведенных испытаний
Однозначно можно утверждать: натуральная цельная древесина показывает в отношении значений разрывной нагрузки недопустимый, слишком большой диапазон разброса. В случае со склеенной древесиной (рексилон) диапазон разброса находится в пределах приемлемых границ.
По измеренным значениям разрывной нагрузки на использованных рукоятках ледорубов нельзя сделать вывод о непосредственном влиянии старения на снижение их прочности.
Причина: диапазон разброса значений разрывной нагрузки на рукоятках из натуральной цельной древесины изначально находится в пределах слишком широких границ. Сравнить можно только средние значения:
Среднее значение из 8 измерений новых рукояток из ясеня = 195,25 кгс
Среднее значение из 8 измерений использованных (в среднем около 600 часов) рукояток из ясеня = 158,625 кгс
Снижение прочности (снижение разрывной нагрузки) в среднем = 19%.
Слева: поперечный излом рукоятки из ясеня, измеренная разрывная нагрузка – 157 кгс.
Слева, внизу: 3 поперечных излома рукояток из гикори, четко видны зоны растягивания и давления, измеренная разрывная нагрузка (слева направо) 248 кгс, 313 кгс, 294 кгс.
Внизу: 3 поперечных излома рукояток из рексилона, измеренная разрывная нагрузка (слева направо) 274 кгс, 261кгс, 268 кгс.
Фото: из архива Комитета безопасности
