Publikowany artykuł nawiązuje do wcześniejszych, znacznie poszerzając zagadnienie względności parametrów wytrzymałościowych lin i karabinków. Dlaczego kładziemy taki nacisk na względność?
Zagadnienie względności parametrów jest niezwykle złożone, dlatego ten artykuł to zaledwie dywagacje, mające zwrócić uwagę na istniejący, a często niedostrzegany lub banalizowany problem. Precyzyjne ujęcie wymagałoby wprowadzenia wzorów i terminów z fizyki, znanych i być może zapomnianych, nam zależy na uproszczeniach i ogólnej charakterystyce zjawisk – wybaczcie, fizycy.
Konstrukcja sprzętu wysokościowego, sportowego czy przemysłowego, przewiduje ogromny margines bezpieczeństwa w zakresie stosowania limitowanego instrukcją, a nawet w zastosowaniach przypadkowych i błędnych, choć tu już nie do końca. Każdy egzemplarz z certyfikatem CE, opisany odpowiednią normą, ma podaną dopuszczalną wartość obciążeń. Wystarczy trzymać się tych wartości… Skąd więc rozliczne reklamacje sprzętu „przedwcześnie zużytego”, „wadliwego” oraz, niestety, wypadki?
Wyjściowe parametry podane dla nowego sprzętu użytkowanego zgodnie z instrukcją (i tylko dla takiego) mają jakiś przybliżony sens. Jednak nawet w tym zakresie żaden z parametrów nie zawiera – bo nie może – wszystkich zmiennych losowych. Dlatego bez świadomości i zrozumienia, że zawsze niezbędna jest analiza bieżącej sytuacji, a mózg jest nie mniej ważnym „przyrządem” niż całe wyposażenie, trudno działać bezpiecznie. Precyzując, czas uświadomić sobie, że…
nic nie jest tak proste, jak może się wydawać. Każde zjawisko fizyczne uwarunkowane jest niemal nieskończoną liczbą związków przyczynowo-skutkowych, co, rzecz jasna, dotyczy również aktywności wysokościowych. Im więcej zależności bierze się pod uwagę, tym lepiej można zrozumieć i ocenić dany przypadek, czyli „wypadkowy” skutek zbioru przyczyn. Natomiast wyjmując z takiego kontekstu tylko jeden parametr, nie analizując kompletnego stanu systemu, można popełnić przy jego ocenie poważne błędy, zwłaszcza że praktycznie nie ma sytuacji powtarzalnych, które można by porównywać.
Nabywając linę, kierujemy się m.in. siłą uderzenia i liczbą odpadnięć (rwań). Podczas użytkowania posługujemy się terminem „współczynnik odpadnięcia” (w.o.), czyli stosunkiem długości lotu do długości liny, która go zamortyzowała. Wybierając karabinki, odwołujemy się do MBS – minimalnej siły niszczącej (patrz wcześniejszy artykuł). Dane te często kodujemy jako definitywne. Tymczasem już w momencie rozpoczęcia użytkowania parametry te nie są ostateczne i jednoznaczne. Ich ewolucja trwa adekwatnie do rodzaju zastosowań i nawet konkretna wartość współczynnika ma różną „wagę” w różnych sytuacjach.
Względność parametru „współczynnik odpadnięcia” Porównywanie lotów o różnych współczynnikach, gdy jako kryterium zagrożenia brać wyłącznie w.o., ma sens tylko wtedy, kiedy długość tych lotów jest jednakowa, a liny są identyczne i w takiej samej kondycji fizycznej. Wówczas wielkość współczynnika informuje nas o poziomie amortyzacji: im niższy współczynnik, tym dłuższy odcinek liny amortyzuje lot (il. 1) i faktycznie taki lot jest bezpieczniejszy.
Siła uderzenia zależy przede wszystkim od energii kinetycznej, zwłaszcza w układach statycznych, gdzie absorpcja jest niewielka. Dłuższy lot o niższym współczynniku może charakteryzować większa wartość siły uderzenia niż krótszy lot o wyższym współczynniku
Jeśli używamy różnych lin, o różnym poziomie zużycia i zmęczenia materiału, to nawet dla lotów o jednakowej długości ich ocena i dokładne porównywanie na podstawie w.o. nie ma sensu. Wiele przyczyn modyfikuje każdy układ; wbrew pozornej oczywistości okazać się może, że lepszą amortyzację mieć będzie lot o wyższym w.o. na krótszej linie niż lot o niższym w.o. na linie dłuższej. Dlaczego? Ponieważ istotne są: stopień rozciągnięcia włókien w sznureczkach oplotu i rdzenia, usztywnienie splotu związane z moczeniem i suszeniem, z ilością zanieczyszczeń, jakie trwale penetrują splot, liczbą włókien oplotu, jakie pozostały w splocie (ubywają przetarte, przecięte, pęknięte), stopień zaciśnięcia węzłów, jeśli lina jest wiązana do stanowiska lub uprzęży, waga wspinacza, rodzaj uprzęży i stopień zaciśnięcia taśm, rodzaj asekuracji. Ta ostatnia zależy od wagi wspinaczy, techniki asekurującego, ilości luzu na linie, przebiegu liny w przelotach, stopnia zaciągnięcia węzłów w pętlach, o ile takie istnieją, tarcia o skałę itd., itd.
W przypadkowej konfiguracji różnych odpadnięć (różne długości lotów) także nie jest tak, że najtwardszy lot, czy raczej lot najniebezpieczniejszy, to lot o współczynniku 2. Pomijając kwestię jakości liny i wymienionych czynników modyfikujących warunki odpadnięcia, istotna, a nawet decydująca może być wielkość energii kinetycznej, związanej z długością lotu. Z energią kinetyczną wiąże się praca, jaką wykonuje lina, rozciągając się i naprężając. Przypomnijmy – im dłuższy lot, tym wyższa wartość energii kinetycznej. Wypadkowa siła, siła uderzenia rejestrowana w układzie, przy odpowiednio długim locie o współczynniku 1, może być taka sama lub większa niż przy krótkim locie o współczynniku 2 (il. 2) – wszystko zależy od relacji pomiędzy wartością energii kinetycznej i poziomem amortyzacji danego układu. Dlaczego krótka pętla osobista przy upadku o w.o. 2 nie zrywa się, a zrywa pętla dłuższa? Bo wartość energii (pracy) „zadanej” przekracza zdolność pętli do jej pochłaniania przez rozciąganie i naprężanie, więc ów nadmiar energii wykonuje dodatkową pracę zerwania pętli. Dlatego dłuższy lot o takim samym współczynniku jak lot krótszy może
Sugerowany czas życia lin w zależności od intensywności użytkowania. Wykres wprowadza w błąd, nie uwzględniając najważniejszej zmiennej – sposobu użytkowania
być bardziej niebezpieczny, mimo większej długości amortyzującej liny (il. 3). Nie należy też zapominać o innych konsekwencjach, związanych z transformacją energii kinetycznej w cieplną, zwłaszcza przy długich lotach. Miejsca o zmniejszonej amortyzacji (np. pod zaciśniętymi węzłami), narażone na topienie oplotu i zmniejszenie wytrzymałości, mogą być przyczyną niespodzianek… Nota bene, zarzut, że węzeł osłabia linę też nie jest prawdą bezwzględną. Zależy, jaki węzeł, na jakiej linie. Węzeł może ograniczać rozciągliwość, czyli amortyzację, jeśli jest mocno zaciągnięty, a lina nowa, dynamiczna. Zmiany zachodzą wówczas nie w samym węźle, lecz pod nim i jest to zwykle destrukcja włókien na skutek efektu termicznego. Natomiast węzły grube, skomplikowane, luźne stanowią element amortyzujący, bo zaciągając się pod obciążeniem, pochłaniają energię. Szczególnie na linach półstatycznych lub w wiązanych taśmach luźny węzeł jest pozytywnym, dodatkowym amortyzatorem. Dlatego znaczenie węzła dla liny należy rozumieć przede wszystkim jako jego wpływ na poziom amortyzacji, mniej jako czynnik mechaniczny, łamiący.
Żywotność lin
Nie opracowano do tej pory danych podających jednoznacznie i konkretnie zależność pomiędzy czasem
eksploatacji i stopniem zużycia liny, nie istnieje też żadna norma, do której można byłoby się odwołać.
Nieoficjalny grafik (il. 4), sygnowany między innymi przez BMC i Mammuta (http://blog.weighmyrack.
com/expected-lifespan-of-a-climbing-rope-aka-whentoretire-your-rope/), podaje sugestie, które mogą wprowadzać w błąd, zwłaszcza zwolenników reklamacji sprzętu zniszczonego na własne życzenie.
„Lina używana była kilka razy w tym sezonie i już jest zniszczona” – to typowy komentarz oczekujących na wymianę „wadliwego” sprzętu. A przecież w instrukcji można wyczytać: „może się zdarzyć, że lina zostanie w istotny sposób uszkodzona już przy pierwszym jej użyciu”. Wczytując się dokładniej w wytyczne Mammuta, doczytać można, że: „zjazdy i opuszczanie 2-3-krotnie przyśpieszają starzenie się liny, wędka 5-10-krotnie”.
Co bardziej niszczy linę: jeden dzień w roku patentowania z wielokrotnymi odpadnięciami na tym
samym przelocie, tydzień intensywnego „wędkowania” czy miesiąc w roku wspinaczki z prowadzeniem, bez odpadnięć, z zejściem drogą turystyczną? Jeden dzień/rok – tydzień/rok – miesiąc/rok użytkowania?
Stwierdzenie, że szybciej należy wycofać linę użytkowaną powiedzmy 3 miesiące w roku niż używaną
Relaksacja nowej liny dynamicznej: po wstępnym skróceniu długość ustala się i prawie nie zmienia przez
kolejne tygodnie stagnowania
kilkakrotnie, nie ma więc większego sensu. Jak używaną (prowadzenie bez odpadnięć, wędka, patentowanie z odpadaniem, wycof bez zjazdów, szybkie, długie zjazdy, zmieniane końcówki do wiązania się)? W jakich warunkach (sucho, czysto, woda, lód, błoto, ostra skała, kurz i pył drobnych okruchów mineralnych, częste moczenie, ekspozycja na UV)? Z jaką asekuracją (tarcie w przyrządzie, ostra krawędź, asekuracja dynamiczna)? Na jakich przelotach (stan karabinków)?
Jaki czas relaksacji? Lina dynamiczna, której wydłużenie przy pierwszym odpadnięciu o współczynniku 1 (ten współczynnik!) sięga 40%, odpoczywając 2-3 tygodnie, nie wraca do stanu pierwotnego, skracając się po takim odpoczynku w granicach zaledwie 2-3% (il. 5).
Karabinki aluminiowe – najsłabsze ogniwo systemu asekuracji
W całym łańcuchu elementów systemu asekuracji różne jego ogniwa wykonują pracę związaną z przesunięciem-rozciąganiem, odkształcając się sprężyście. Rozciągają się elementy tekstylne (liny,taśmy) na skutek przemieszczania włókien w splocie i wydłużania samych włókien, rozciągają się również karabinki, natomiast stałe elementy przyrządów zjazdowych (obudowy, krzywki) rotują lub pozostają w spoczynku, nie wykonując pracy związanej ze sprężystą deformacją materiału (il. 6).
Rozciągliwość lin przekłada się na poziom amortyzacji, a ten jest w pewnym stopniu do „ogarnięcia”; da się ocenić jej zmiany i rosnący poziom zagrożenia związany z rosnącą siłą uderzenia2 (il. 7, 8). Z czym trudno się pogodzić – to z faktem, że bezpowrotne wydłużenie liny i spadek
amortyzacji, podobnie jak po latach normalnego użytkowania, można „osiągnąć” w ciągu jednego dnia bezmyślnej eksploatacji liny. Przyrządów zjazdowo-asekuracyjnych, w związku z brakiem rzeczonej pracy, problem nie dotyczy. Natomiast karabinki to zupełnie inna bajka, są wielką niewiadomą, sprężynującą i „męczącą się” – w związku z tym najsłabszym ogniwem systemu.
Zagadnieniu zmęczenia materiału karabinków aluminiowych poświęcony był poprzedni artykuł: jak ma
Pomiar siły uderzenia dla liny nowej, używanej normalnie (3 lata) i tej samej 3-letniej po 50 odpadnięciach testowych
się wielkość nominalnej MBS do wielkości sił, powodujących powstanie mikrouszkodzeń (powyżej wartości WLL). Tu odpowiemy na pytanie, jak czytać te informacje w szerokim kontekście zjawisk.
Ów szeroki kontekst to liczba cykli pracy i poziom sprężynowania, wynikający ze sztywności korpusu danego modelu, zależnej od kształtu, profilu, tłoczeń usztywniających, kierunków przyłożenia siły i, oczywiście, składu danego stopu aluminium.
Duża sztywność, podnosząca wytrzymałość statyczną karabinka, jest, zależnie od kontekstu, cechą pożądaną lub niepożądaną. Z jednej strony, przy niewielkich obciążeniach chroni przed sprężynowaniem.
Z drugiej strony, zmniejsza odporność na zmęczenie materiału. Jeśli więc cykliczne obciążenia nie osiągają wartości powodującej sprężystą pracę karabinka, jest on – z racji swej sztywności – bezpieczniejszy niż karabinek mniej sztywny, który pod danym obciążeniem pracuje sprężyście. W tym przypadku sztywność karabinka jest zaletą. Gdy obciążenia są większe i karabinek zaczyna sprężynować, wówczas rośnie zagrożenie zmęczeniem materiału i sztywność staje się wadą. Wielkość sprężynowania zależy nie tylko od sztywności, ale również od kierunku obciążenia, a ten – od kierunku przyłożenia siły względem osi podłużnej. Im większy promień łuku korpusu karabinka, tym większe może być odchylenie kierunku działania siły względem osi podłużnej karabinka. Im większe odchylenie, tym większe ramię siły rozginającej karabinek i większy potencjał mikrodestrukcji.
Utrata zdolności pochłaniania energii
przez starzejące się, zmęczone liny
Czego się trzymać i czemu zaufać?
Jak znaleźć pewniki pośród wszędobylskiej względności, jak poradzić sobie z lawiną powiązań przyczynowoskutkowych? Oceniać każdy ruch, każdy metr w górę czy w dół to przecież niepodobieństwo.
Odpowiedź jest prosta. Kto nie chce wdawać się w złożone analizy, powinien trzymać się instrukcji, zawierającej limity zastosowań, i nie wykraczać poza nie. Powinien obserwować i sprawdzać swój sprzęt zgodnie z publikowanymi wytycznymi do kontroli. Nie ulegać samopresji – w przypadku braku wewnętrznej zgody na wycofanie liny zniszczonej po kilku dniach użytkowania. A przede wszystkim należy znać pełną historię, w której zarejestrowane będą i sposoby eksploatacji sprzętu, i wszelkie nieprawidłowości bądź niebezpieczne zdarzenia losowe. W praktyce – nie pożyczamy sprzętu osobom, co do których rzetelności w tych kwestiach mamy wątpliwości.
Sami też nie korzystamy ze sprzętu pożyczonego, zwłaszcza takiego, który przeszedł przez wiele rąk… Przyczyna analogiczna: brak historii bądź ukrywanie informacji o niebezpiecznych incydentach z powodu braku wiedzy lub obawy przed odpowiedzialnością finansową. Uwaga szczególnie na absorbery energii!!! Nie uczestniczymy w zajęciach integracyjno-adrenalinowych organizowanych przez przypadkowych, anonimowych wykonawców. Nie nabywamy sprzętu z drugiej ręki z wątpliwych źródeł, szczególnie jeśli jego cena jest szokująco przystępna. Zwłaszcza że informacja zwrotna z różnych środowisk kontrolerów sprzętu alarmuje: zdarza się, że sprzęt jakiejś firmy, wycofany z użycia, trafia na aukcje.
I przede wszystkim: porzucamy raz na zawsze bezkrytyczność.