Способы и средства страховки при спуске и подъеме двух человек
Ф. Фарберов
Данная статья основана главным образом на методических рекомендациях и техниках применяемых профессиональными спасателями в Канаде, США. Автору довелось ознакомиться с этими методиками, и практически поработать с этими техниками во время обучения на курсах по подготовке спасателей в Канаде, в 2001-2002г. На этих курсах обучаются как профессиональные спасатели, так и спасатели-общественники (волонтеры). В Канаде, США и Новой Зеландии большая часть спасательных работ в горах, производиться силами подразделений, сформированных из волонтеров. Однако все они обязаны работать по единым профессиональным стандартам и с применением профессионального снаряжения. Поэтому каждый, кто хочет стать членом общественного спасотряда, обязан пройти начальный курс профессиональной подготовки.
Хочу подчеркнуть, что главная цель данного материала рассказать о средствах и способах страховки больших грузов, которые могут применяться в горах. У меня нет спелеологического опыта, поэтому считаю, что не вправе давать какие-либо рекомендации о применимости устройств и техник, о которых рассказывается в данной статье для спасательных работ в пещерах.
О вариантах организации спуска пострадавшего с сопровождающим подручными средствами можно посмотреть статью «Спуск пострадавшего с сопровождающим по сложному горному рельефу подручными средствами» . http://www.risk.ru/users/fedor/6883/
I. Общие положения:
При проведении спасательных работ на горном рельефе всегда существует некоторая вероятность отказа какого-либо компонента спасательных систем. Причины отказа могут самые разные, но все они могут быть отнесены к трем основным группам:
1. Природные факторы:
● Камнепады,
● Лавины,
● Грозы и т.п.
2. Человеческий фактор:
● Ошибки в организации спасательных систем
● Плохая коммуникация и взаимодействие в группе спасателей
● Пренебрежение мерами безопасности.
3. Отказ снаряжения:
● Использование некачественного или изношенного снаряжения
● Использование снаряжения, не рассчитанного на нагрузки, возникающие при работе с большим грузом (два – три человека).
4. Различные варианты сочетания приведенных выше факторов.
По данным канадско-американской компании «Rigging for Rescue», которая уже около 20 лет занимается исследованиями и разработками в области техники безопасности спасательных работ в горах, чаще всего отказ систем подъема и спуска происходит по следующим причинам:
● Грузовая веревка, на которой спускают или поднимают спасателя и пострадавшего может быть перебита камнепадом.
● Спасатель, работающий на тормозной системе, может потерять контроль над веревкой вследствие получения травмы или собственной ошибки.
● Обрыв грузовой веревки вследствие трения о рельеф.
Чтобы избежать катастрофических последствий при падении спасателя и пострадавшего в случае отказа спусковой/подъемной системы, во всем мире большинством спасательных подразделений, работающих в горах, применяется принцип организации отдельной независимой страховки для спасательного груза.
В этой статье рассматривается способ организации спуска/подъема пострадавшего с сопровождающим, при котором и страховочная и грузовая (тормозная/подъемная) системы управляются сверху. Причина такого выбора заключается в том, что данный способ организации транспортировки пострадавшего является основным в арсенале техник, применяемых профессиональными спасательными подразделениями при работе на горном рельефе. Главные преимущества управления грузовой и страховочной системами сверху заключаются в следующем:
● У сопровождающего свободны обе руки для работы с акьей или с пострадавшим, транспортируемым на себе. Свобода маневра сопровождающего особенно важна при транспортировке пострадавшего на склонах с положительным уклоном и/или со сложным рельефом переменной крутизны.
● Грузовая и страховочная системы могут работать как в режиме спуска, так и подъема.
● При необходимости легко организовать переход от одного режима к другому.
● Возможен спуск/ подъем с наращиванием веревок.
● Минимальное число спасателей (один, реже - два сопровождающих) подвергается максимальному риску во время транспортировки.
Для обеспечения безопасности при таком способе организации транспортировки пострадавшего на горном рельефе были разработаны специальные способы страховки, рассчитанные на удержание срыва груза из двух человек.
С этими способами страховки я и хочу ознакомить заинтересованных читателей.
Примечание: Краткая информация о других способах организации спуска/подъема пострадавшего с сопровождающим будет дана в III части статьи.
II. История исследований:
1.1. В середине 1980х годов небольшая группа канадских и американских спасателей задалась целью повышения уровня безопасности и надежности спасательных систем, применяемых при спасательных работах на горном рельефе, а также в техногенных условиях.
Одним из первых вопросов, требовавших решения, был следующий:
Насколько эффективны традиционные способы страховки, заимствованные из альпинизма, при их применении для страховки спуска или подъема двух человек - пострадавшего с сопровождающим ? (рис.1)
1. Сможет ли страховка, организованная с помощью традиционных альпинистских страховочно-спусковых устройств, предотвратить катастрофическое падение пострадавшего с сопровождающим в случае отказа грузовой (спусковой/подъемной) системы?
2. Какая веревка - динамическая или статическая должна применяться для задержания срыва двух человек?
3. Какие способы страховки могут быть рекомендованы при спуске/подъеме двух человек?
Примечание:
1. Грузовая система - это все компоненты спусковой/тормозной системы или полиспаста, включая станцию и спасателя/спасателей, которые с ней работают.
2. На рис. 1-2 в качестве тормозного устройства показана «решетка» или «рэк», так как именно это тормозное устройство, применялось на грузовой веревке во всех испытаниях. (подробнее о решетках см. п. 1.3).
1.2. Испытания по применению традиционных альпинистских страховочно-спусковых устройств (испытывались узел УИАА, классическая восьмерка и классическая шайба Штихта), имитировали работу спасателей на отвесе (см. рис. 2).
1.2.1. Испытания проводились для различных вариантов глубины спуска (точных данных по этим параметрам найти не удалось). Перед «отказом» грузовой системы нагрузка между веревками распределялась по «классической» схеме страховки:
● Страховочная веревка ~ 10%
● Грузовая веревка ~ 90%
● Отказ грузовой системы происходил при спуске и подъеме свободно висящего груза.
● Трение страховочной веревки о рельеф не допускалось.
● На страховке работали спасатели с разными физическими данными. С каждым страхующим проводилась серия тестов.
1.2.2. Были получены следующие результаты:
● При статическом приложении нагрузки в 200кг, когда страхующий заранее изготавливался и держал веревку обеими руками, только узел УИАА и классическая шайба Штихта позволяли удержать груз.
● С помощью восьмерки удержать груз не удавалось.
● Динамические испытания имитировали отказ грузовой веревки в момент, когда страхующий выдавал или выбирал веревку. Слабина страховочной веревки не допускалась, то есть Фактор рывка (ФР) был равен 0. В таких условиях в большинстве случаев груз долетал до земли. Только некоторым спасателям в отдельных случаях удавалось задержать груз с помощью узла УИАА и классической шайбы Штихта.
● При наличии даже минимальной слабины, что больше соответствует реальным условиям, ни одно из альпинистских устройств не давало никаких шансов на удержание груза. Со всеми устройствами в 100% случаев происходило падение груза на землю.
Примечание:
Во всех испытаниях за стандарт спасательного груза (спасатель + пострадавший + снаряжение) был принят вес 200кг. В настоящее время 200кг – это международный стандарт спасательного груза, которым испытываются все специальные устройства, предназначенные для страховки двух человек.
1.3. Подобные испытания были также проведены со специальными спасательными «решетками» или «рэками» (от англ. «Rack») (см. рис. 3-4). Эти устройства позволяют варьировать усилие торможения в гораздо более широком диапазоне, чем альпинистские страховочные устройства. «Решетки / Рэки» - это основное тормозное устройство, которое применяется канадскими и американскими спасателями для спуска пострадавшего с одним или двумя сопровождающими. Профессиональные спасательные «решетки» имеют очень прочную конструкцию – по стандарту их минимальная прочность должна быть не менее 22кН, но фактически большинство «рэков» имеет прочность более 30кН. Они выпускаются в различных вариантах и имеют от 4-х до 6-ти перекладин (см. рис. 3).
Рис. 3
1.3.1. Во время этих испытаний исследовались два варианта организации спуска и страховки:
А) Классический вариант страховки, в котором нагрузка распределяется следующим образом:
● Грузовая веревка несет основную нагрузку ~ 90% (см. рис. 4А).
● Страховочная веревка выдается без слабины, но с минимальным натяжением ~ 10%
Б) Вариант равномерного распределения нагрузки между двумя веревками (см. рис.4Б).
1.3.2. Испытания «решеток» показали, что эти устройства тоже не могут обеспечить надежную страховку двух человек:
● В испытаниях классической схемы страховки для удобства выдачи и выбирания страховочной веревки приходилось использовать минимальное количество перекладин «решетки» - 2-3 шт. В противном случае выдавать и, особенно, выбирать веревку было тяжело. Как в режиме спуска, так и в режиме подъема удержать срыв 200кг груза при обрыве грузовой веревки с ФР = 0 удавалось лишь в редких случаях. При наличии у страховочной веревки даже небольшой слабины вообще не удавалось задержать груз.
● В испытаниях схемы равномерного распределения в обеих «решетках» были задействованы по 3-4 перекладины. Этого тоже оказалось недостаточно для надежной работы и в большинстве случаев груз задержать не удавалось.
1.4. Результаты испытаний по применению динамических веревок показали, что удлинение таких веревок при задержании груза 200кг как минимум в 3 раза больше чем у статических веревок. Для примера: В одной из серий испытаний замерялась длина тормозного пути груза 200кг, закрепленного на страховочной веревке, в ситуации обрыва грузовой веревки при глубине спуска 30м. Слабина страховочной веревки не допускалась, то есть ФР = 0. Тестировались три вида веревок диаметром 11мм – статические, полустатические и динамические.
Длина тормозного пути груза для разных типов веревок составила:
● Статика – 2.4 м.
● «Полустатика» – 4.7 м.
● Динамика – 7.5 м.
Результаты испытаний показывают, что:
● Полустатическая веревка дает увеличение длины тормозного пути в два раза больше чем статика.
● Динамическая веревка дает увеличение длины тормозного пути в три раза больше чем статика.
Применительно к реальной ситуации термин «тормозной путь» означает падение спасателя и пострадавшего. В реальной ситуации, аналогичной данному тесту (обрыв грузовой веревки при глубине спуска 30м) даже использование для страховки жесткой статической веревки привело бы к падению спасателя и пострадавшего на глубину 2.4. метра, что уже само по себе достаточно опасно. Использование динамической веревки дополнительно дало бы еще 5 метров падения. 7.5 метров падения с возможными ударами о рельеф – это очень много! На любом рельефе и даже в свободном пространстве такое большое падение однозначно приведет к тяжелым последствиям для спасателя и пострадавшего.
1.5. Кроме того, исследовался вопрос о влиянии типа используемых веревок на силу рывка, приходящегося на станцию и на страховочное устройство при ФР = 0 (ситуация обрыва грузовой веревки при отсутствии слабины страховочной веревки).
С этой целью были проведены испытания, в которых замерялась сила рывка для трех типов веревок – статических, полустатических и динамических. Для каждого типа веревок тесты проводились с тремя отрезками фиксированной длины (расстояние от груза до страховочной станции) - 2, 3 и 4 метра (см. рис. 5).
Отрезки страховочной веревки крепились к станции жестко, посредством узла «восьмерка».
Перед тестом узлы предварительно затягивались статическим приложением нагрузки 200кг.
Перед «отказом» грузовой системы нагрузка между веревками распределялась по классической схеме:
● Страховочная веревка – 10%
● Грузовая веревка – 90% (рис.5)
Эти результаты показывают, что, при Факторе рывка близком к 0, разница между силой
рывка на станцию между различными типами веревок практически отсутствует.
Разница между типами веревок заключается в их удлинении при задержании срыва.
Примечание:
Испытываемые статические и полустатические веревки соответствовали американским стандартам для спасательных веревок. Эти стандарты отличаются от европейских. В США выпускают два вида таких веревок:
● «Static ropes» - Статические веревки и
● «Low Elongation ropes» - Малорастяжимые или «полустатические» веревки.
Согласно американским стандартам параметры статического растяжения этих веревок измеряются приложением нагрузки, равной 10% от прочности веревки на разрыв.
Прочность 11мм статических и «полустатических» веревок составляет ~ 30kN. Поэтому их испытывают грузом в 300кг.
При такой нагрузке статические веревки должны иметь растяжение ≤ 6%.
Растяжение «полустатики» должно находиться в пределах 6 ≤ 10%.
Европейские статические веревки близки по своим характеристикам к американской «полустатике». Согласно европейскому стандарту для статических веревок EN 1891 они называются – «Static ropes» или «Low stretch kernmantel ropes». В Европе такие веревки могут также называть «Semi-static ropes». Согласно EN 1891 растяжение таких веревок под весом 150кг должно находиться в пределах ≤ 5%.
Для сравнения:
Веревка страховочно-спасательная, выпускаемая в России по ТУ 9616-003-00461221-2001 имеет растяжение ≤5% под нагрузкой 80 кг!
1.6. По результатам всех упомянутых выше испытаний были сделаны следующие важные выводы:
● Традиционные способы и средства страховки, заимствованные из альпинизма рассчитаны на удержание срыва только одного человека. Использование этих способов для страховки двух человек неэффективно и опасно: При отказе грузовой системы, в подавляющем большинстве случаев гарантирована потеря контроля над веревкой спасателем, работающим на страховке, и последующее падение пострадавшего и сопровождающего!
● Спасательные «решетки / рэки» также непригодны для страховки двух человек.
● В ситуации верхней страховки применение динамических и «полустатических» веревок не дает преимущества по сравнению со статической веревкой в плане снижения нагрузки на станцию и на спасателя с пострадавшим.
● Большое удлинение динамических веревок при задержании срыва двух человек может привести к самым тяжелым последствиям для пострадавшего и спасателя.
● Удлинение «полустатических» (low stretch) веревок ~ в 2 раза больше чем у статических. В ситуациях задержания срыва груза из двух человек это также может быть опасно для спасателя и пострадавшего, особенно при спусках на большую глубину.
1.7. В процессе испытаний также стало понятно, что попытки удержать такой большой груз с помощью устройств, работа которых зависит от реакции и силы спасателя могут быть опасны для страхующего, так как веревка может захлестнуться за руки или одежду.
1.8. Окончательные выводы были сформулированы так:
● Применение традиционных альпинистских страховочно-спусковых устройств для страховки двух человек опасно и в профессиональной практике должно быть запрещено.
● Необходимо разрабатывать специальные средства и способы страховки, которые смогут надежно работать при задержании срыва двух человек.
● Для страховки двух человек должны применяться только статические веревки. В качестве стандарта для работ на горном рельефе была выбрана статическая веревка диаметром 11мм.
Позже новые серии подобных испытания проводились и другими спасателями в Канаде, США, Новой Зеландии и Англии и везде пришли к таким же выводам.
1.9. В процессе работы испытатели пришли к выводу, что необходимо выработать стандартные параметры тестирования СУ.
Для этого моделировались различные варианты отказа спусковой/подъемной системы.
В среде профессиональных спасателей считается, что начало спуска и особенно переход сопровождающего с пострадавшим через край полки – это самый потенциально опасный момент транспортировки. Поэтому в основу стандарта для испытательного теста был положен один из худших сценариев возможных при спасательных работах – отказ грузовой системы и срыв спасателя с пострадавшим при переходе через край полки (см. рис. 6). На этом этапе страховки в погашении возможного рывка будет задействована совсем небольшая длина страховочной веревки. Кроме того, в какой-то момент перехода через край полки страховочная веревка может быть приподнята над площадкой (см. рис. 6). В такой ситуации в случае срыва возможны максимальные (для верхней страховки) факторы рывка и, соответственно, максимальные нагрузки, приходящиеся и на СУ и на пострадавшего с сопровождающего. (рис. 6)
1.9.1. В итоге был разработаны следующие параметры теста для проведения испытаний СУ, предназначенных для страховки двух человек (груз 200 кг):
● Срыв груза 200 кг на глубину 1м при длине страховочной веревки до груза =3м. Фактор рывка 1/3 (см. рис. 7)
1.10. Вместе с параметрами тестирования были разработаны следующие критерии, которым должно соответствовать страховочное устройство для успешного прохождения этого теста:
● Надежное срабатывание и удержание груза при срыве.
● Длина тормозного пути груза до остановки груза не должна превышать 1 метр.
● Максимальная сила рывка на страховочную станцию не должна превышать 15кН (рис. 7)
Данные параметры испытаний и требования к СУ, разработанные канадскими спасателями, стали общепризнанным во многих странах стандартом испытаний профессиональных страховочных систем, который известен сейчас как BCCTR Belay Competence Drop Test Criteria.
1.11. Как показали многочисленные испытания с различными моделями страховочных устройств и диаметрами статических веревок, в реальных условиях сила рывка при срыве по стандарту теста BCCTR обычно находится в пределах 8-10 кН и практически никогда не превышает 12кН.
Тем не менее, для того чтобы понять какие нагрузки могут приходиться на спасателя и пострадавшего в самом худшем сценарии, когда сила рывка на станцию = 15кН, был также проведен ряд испытаний (см. рис. 8)
Испытания показали, что при силе рывка на страховочную станцию = 15кН сила рывка на пострадавшего и сопровождающего составляет ~ 6кН, и не превышает пределов установленных европейскими и американскими стандартами безопасности.
1.12. На основе всех испытаний были разработаны следующие критерии, которым должно соответствовать страховочное устройство (далее - СУ), предназначенное для спасательных работ и рассчитанное на удержание срыва двух человек:
Общие функциональные критерии:
● СУ должно работать автоматически и надежность его срабатывания не должна зависеть от реакции и силы спасателя. То есть роль спасателя, работающего на страховке - это роль оператора выдающего или выбирающего веревку через СУ.
● СУ должно позволять, как выбирать, так и выдавать веревку и при этом легко, без сложных манипуляций, переходить от одного режима к другому.
● После задержания срыва СУ должно сохранить свои функциональные качества и быть пригодно для продолжения работы.
Технические критерии:
● СУ должно надежно срабатывать и задерживать падение груза 200кг при срыве с ФР = 1/3.
● Длина тормозного пути груза до остановки груза не должна превышать 1 метр.
● Максимальная сила рывка на страховочную станцию не должна превышать 15кН
