繩索作業人員墜落的瞬間,沖擊力將被整個保護系統吸收,而起到保護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人員身體的拉力。繩索作業人員墜落的瞬間,繩索作業人員受到的拉力就是我們所說的沖擊力。沖擊力的數值取決于墜落系數、繩索作業人員體重以及繩索吸收能量的能力。
首先要明確墜落系數是個比值概念。這個比值只能在一定程度上說明墜落的嚴重程度。它和沖擊力沒有直接關系。墜落系數為1.7的沖擊力不一定比系數1的沖擊力大。
還有一個知識,人瞬間能承受的最大沖擊力為12KN。(PS.很多PPE設備的設計都要基于人體醫學中的最大承受能力,很多人質疑為什么,不把頭盔設計的再堅固些以防止大石頭的撞擊,從設計角度說當然可以,但是超過一定程度的撞擊會讓人的脖子斷裂。)
墜落高度:物體豎直方向的下落距離。
有效繩長:吸收沖擊所用到的繩長,或者是連接重物與固定錨點的繩長。
看下圖你會很快理解它的意義。
從這里能看出,沖墜系數不可能大于2,因為這個比值不可能大于2。所以對安全性的要求就是,當人的質量為80kg時,墜落系數達到2時,首次沖擊力不得大于12KN,否則人會死亡。(UIAA對動力繩的要求是墜落系數為1.77時,質量為80kg的人的首次沖擊力不得大于12KN)
當然首次沖擊力也有一個公式,不過有點復雜,這個攀爬者沒必要完全了解。
F:首次沖擊力(牛)
M:物體質量(千克)
g:重力加速度
f:實際墜落系數
K:繩索的楊氏模量X編織部分
以上都是定義和理論,我們現在放到實際情況下講講。
運動領域:
這個圖中,有效繩長≈總高度=1.67m ,80kg的物體的墜落高度為0.6m,理論上其墜落系數為0.6/1.67=0.36。但實際墜落系數要大于0.36,因為快掛處發生了摩擦,這個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,布設掛片時,要盡量將其布設在一條豎直線上,否則會增加繩索在快掛中的摩擦,也就是說會減小整條繩索吸收沖擊力的能力。所以這種情況下,可以延長快掛長度,或者使用半繩。
在快掛沒有偏離豎直線很遠的情況下(繩子經過快掛后,角度大于160度),實際的墜落系數大概等于
從這里你能看出實際情況下,每個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。
但這個公式依然偏向于理想狀態,因為實際情況下,繩索與線路上的石頭等物體也發生了摩擦,具體削減因數得通過實際試驗才能得出。
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。
這里要防止一個誤區,擺蕩≠墜落。擺蕩在很大程度上能減小對繩索的沖擊,但到最低點時速度會最大。如果你不介意撞在墻上了話,當墜落的瞬間你可以猛推一下墻壁,減小對繩索的沖擊。
工業領域:
別以為你在高空穿著安全帶就很安全。大部分高空作業者的安全繩索都是半靜力繩,而且沒有安裝勢能吸收裝置。所以即使你使用50cm的半靜力繩發生墜落系數為2的墜落時,依然會要了你的命。
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