Влажные и обледенелые веревки могут быть опасны!

20.04.2002

"The Journal of the UIAA: World mountaineering + Climbing" #2, 2001 "Wet and Icy ropes may be dangerous!" by Gigi Signoretti

Gigi Signoretti, C.A.I. - Комиссия по материалам и технике. Италия.

Хорошо известно, что современные альпинистские веревки изготавливаются из очень тонких длинных нитей полиамида-6, более известных, как нейлон. Эти синтетические нити обладают замечательными механическими свойствами, такими как: высокая прочность на разрыв, высокое растяжение, восстановление эластичности. Менее известно то, что у влажной веревки прочность на разрыв намного меньше. Используя данные, приведенные ниже, можно предположить насколько опасно использование влажных и замороженных веревок.

Недостатки использования влажных веревок были впервые изучены в конце 60-х испанским альпинистом профессором Jose A. Odriozola, а через пару лет Fa.Teufelberger и Pit Schubert - председателем DAV Safety Working Group (рабочей группы по безопасности Немецкого альпинистского союза). Результаты аналогичны данными, приведенными в этой статье. В частности, результаты двух исследований Odriozola статической прочности мокрых и замороженных верёвок свидетельствуют об уменьшении на 30% прочности влажной веревки, по сравнению с сухой. Эти данные подсказали австрийской фирме Teufelberger (EDELWEISS веревки) и Питу

Шуберту идею изучить насколько уменьшится прочность влажной веревки в динамических условиях. Тесты с влажными веревками проведились на испытательной машине Dodero. Результаты показали, что сухая веревка, выдерживающая 2 срыва (стандарт того времени!), влажной выдерживает только один или вообще ни одного рывка.

Удивительно, что в дальнейшем такая проблема не изучалась в течение 30 лет, хотя ухудшение свойств мокрых верёвок может быть таким же и даже более важным, как потеря свойств при длительной эксплуатации верёвок в горах.

Чтобы узнать больше об этом, автором по заказу комиссии по безопасности Итальянского альпклуба (CAI) был проведен ряд испытаний. В тестах использовались новые и бывшие в употреблении веревки, нормального и сухого типа (обработанные специальным веществом для придания гидрофобных свойств). Задачей испытаний стало оценка динамических характеристик (на машине Dodero) влажной, замороженной, а также влажной и просушенной веревки и их сравнение.

Описание тестов.

Тесты проводились на веревках, обозначенных как А, В, С.

А: Новая веревка. Диаметр 10,5 мм. Тип - нормальная.

В: Новая веревка. Диаметр 10,5 мм. Тип - сухая.

С: Б/у верёвка. Диаметр 10,5 мм. Тип - нормальная.

Образцы были подвергнуты тестированию по методике UIAA на испытательной машине Dodero:

- необработанный, контрольный образец

- мокрый (выдержанный в воде при нормальной температуре в течение 48 часов)

- замороженный (выдержанный при температуре -30 С , в течение 48 часов)

- намоченный, затем нормально просушенный ( выдержанный в воде как предыдущий образец, затем высушенный в тени)

- намоченный и затем особенно тщательно высушенный (отжатый на центрифуге, высушенный при нормальной температуре в вентилируемом помещении, далее вакуумная сушка в присутствии химического дегидратора)

Некоторые образцы были подвергнуты обработке (частичная обработка), имитирующей горные условия.

- выдержка в воде в течении пары часов

- спрыскивание водой при помощи душа

Более того, был изучено влияние многократных циклов намокания/высыхания, когда верёвка сохла в тени (как обычно рекомендуется), а также под прямым солнечным светом.

Каждый раз после обработки верёвки для каждого образца определялись отклонения по весу и по длине, - чтобы выявить возможные взаимосвязи этих характеристик с результатами динамических испытаний.

Результаты.

Испытания показали, что присутствие воды в веревке опасно влияет на её динамические свойства: случаи нормальной работы веревки в момент срыва сократились на 1/3. Это было выявлено при использовании как новых, так и бывших в употреблении веревок, а также нормальных и обработанных (водостойких) веревок. Очевидно, водостойкая обработка предотвращает скопление воды на поверхности веревки, но не внутри. Интересно, что такой эффект сильно проявляется также для верёвок, "вымоченных" в воде в течение всего двух часов и даже для образцов, просто спрыснутых водой.

Такое поведение соответствует данным, приведённым в литературе: присутствие воды в нейлоне сильно понижает его температуру стеклования (перехода в стеклообразное состояние).Вода действует как настоящий пластификатор, т.к. она сильно изменяет как подвижность аморфной части макромолекулы, так и характеристическую температуру механической реалаксации материала. Это значит, что по многим параметрам добавление воды в нейлон эквивалентно весьма существенному повышению его температуры.

Другими словами тестирование мокрой веревки на аппарате Dodero при нормальной температуре примерно эквивалентно тестированию сухой веревки при температуре в 70-80 С, условиям, которые приводят к ухудшению характеристик вервки.

Также отмечено, что усилие рывка при первом срыве у мокрой веревки значительно больше (на 5-10%), словно такая веревка, тверже чем сухая. Подобное можно объяснить увеличением трения между волокнами, а также увеличением длины веревки. Растянутая веревка действительно жёстче, тверже". У мокрых веревок, только что извлеченных из воды, отмечено удлиннение в среднем на 3-5 %, что не является пренебрежимо малой величиной по сравнению с растяжением верёвки при проведении теста на машине Dodero -30-35%.

Другой неожиданный результат: величина находящейся в новой веревке воды составляет 40-45% от веса сухой веревки, независимо от наличия водостойкой обработки. У использованной веревки эта величина еще больше - 60% (вероятно, из-за наличия множества поврежденных нитей на поверхности веревки).

Замороженные веревки.

Необходимо отметить то, что невозможно постоянно поддерживать веревку в замороженном состоянии в течение теста. Нужно некоторое время, что бы закрепить на аппарате веревку плюс требуется время на проведение теста (около 5 минут). К тому же веревка каждый раз нагревается в момент срыва. Вследствие этого, веревка находится в замороженном состоянии только в начальной фазе испытания. Необходимо критически относиться к результатам испытания и попытаться их экстраполировать. Но, все же, можно утверждать, что замороженные веревки более надежны чем влажные: меньшее снижение динамических характеристик, а также снижение усилия рывка при первом срыве (примерно на 10%).

В заключении можно предположить, что если бы была возможность все время поддерживать веревку в замороженном состоянии во время теста, то ее характеристики могли бы быть даже лучше, возможно почти такие же, как у сухой веревки! При низких температурах, на самом деле, кристаллическая структура мокрой веревки, в особенности подвижность её аморфных частей, может быть такой же, как у сухой веревкой при нормальной температуре.

Влажные веревки, нормально просушенные.

По крайней мере, одна хорошая новость для альпинистов. После просушки веревка, похоже, восстанавливает исходные характеристики. Число рывков на машине Dodero достигает своего нормального значения, усилие рывка немного снижается, длина слегка уменьшается (4%).

Любопытно то, что восстановление исходных характеристик происходит даже после многочисленных циклов вымачивания-просушки, при условии, что сушилась веревка в прохладном темном месте. При просушивании под воздействием солнечных лучей замечается ухудшение характеристик веревки (возможно из-за негативного воздействия ультрафиолета). В нашем случае верёвки хранились на солнечном свету четыре недели, достаточно долго, чтобы наблюдать такое влияние.

Влажные веревки, "экстра-просушенные".

Эти испытания подтвердили результаты, описанные выше. Полное просушивание веревки уменьшает ее вес примерно на 3%. Такой цикл просушки приводит к почти полному восстановлению динамического сопротивления веревки, независимо от того, новая или использованая веревка, нормальная или водостойкая, а также к уменьшению усилия рывка при первом срыве на 10-12% (верёвка примерно на 4-8% короче).

Заключение.

Присутствие воды или льда в веревке приводит к важным изменениям в ее рабочих характеристик, таким как:

1. Динамическая стойкость верёвок (число рывков, которые они выдерживают при испытаниях на машине Dodero) уменьшается на 30% от обычного уровня при вымачивании веревки в воде, независимо от типа и состояния веревки.

2. После вымачивания в воде длина верёвки увеличивается на 4-5%, что, в свою очередь, увеличивает усилие рывка при первом срыве на 5-10%.

3. Негативное воздействие на динамические характеристики веревки очень заметно даже в случае вымачивания верёвки в течение короткого времени и даже при спрыскивании её под душем.

4. Похоже, что такое негативное поведение происходит из-за взаимодействия воды с кристаллической структурой макромолекул нейлона.

5. Верёвка так ведёт себя до тех пор, пока она остаётся мокрой. После просушки в прохладном и темном месте веревка почти полностью восстанавливает свои изначальные динамические характеристики, даже после многократных циклов вымачивания/просушки.

6. В зависимости от типа просушки веревка может уменьшиться в длине на 4-8%, усилие рывка при первом срыве на машине Dodero при этом уменьшается на 6-12%.

7. Даже в случае вспрыснутой водой и замороженной верёвки её динамические характеристики снижаются, но меньше чем у мокрой веревки.

8. Зависимость между остаточной прочностью и диаметром веревки указана в приложении 1.

В заключении отметим, что б/у веревка в хорошем состоянии, скажем, веревка способная выдержать 4-5 срывов во время испытаний UIAA на аппарате Dodero), вымоченная неожиданным дождем (что часто случается в горах) выдержит только 1 или 2 срыва.

Возможно, что все это не такая серьезная проблема, когда лазаешь в районе, где срывы, обычно, менее опасны и требуется немного времени, чтобы сдёрнуть веревку вниз и вернуться домой. Но альпинисты должны требовать от своей веревки максимальной безопасности, намокнув, верёвка может неожиданно попасть на зазубренное ребро во время срыва.. Риск при этом меньше, когда верёвка в хорошем состоянии. Эта проблема может быть менее значима во время лазания по леднику или водопаду, т.к. веревка находится в замороженном состоянии, но необходимо следить за температурой. При температуре выше 0 С веревка возвращается во влажное состояние.

В заключении стоит отметить, что было бы хорошей идеей менять наши верёвки чаще!