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坠落系数 Fall factor

时间:2013-6-27 16:59:42  作者:  点击:1308 次
  (Petzl册页,说明书,网站,微博中,博客,照片,电影媒体中的所有图片,文字及其他媒体文件版权都归Petzl公司或原始作者所有,所有的直接或间接的引用必须经得Petzl公司或原始作者的同意,所有未经授权的盈利性使用,Petzl公司或原始作者有权通过法律途径维护权益。-----小编解释一下,如果你在使用以上提到的文件用于非盈利性、公益性质的事情时,只要你注明出处,可以使用这些公开的资料,毕竟我们公开这些资料希望可以让人们的工作和攀登环境更加安全。但是如果你直接或间接使用这些文件或资料用于盈利性的培训或其他目的,切没有征得同意,Petzl公司或原始作者可能会通过法律途径维护其权益。)   
   攀登者坠落的瞬间,冲击力将被整个保护系统吸收,而起到保护作用的绳索将吸收大部分的冲击力。如果绳索具备较好的吸收能量的能力,将有效缓解作用于攀登者身体的拉力。攀登者坠落的瞬间,攀登者受到的拉力就是我们所说的冲击力。冲击力的数值取决于坠落系数、攀登者体重以及绳索吸收能量的能力。
   首先要明确坠落系数是个比值概念。这个比值只能在一定程度上说明坠落的严重程度。它和冲击力没有直接关系。坠落系数为1.7的冲击力不一定比系数1的冲击力大。
   还有一个知识,人瞬间能承受的最大冲击力为12KN。(PS.很多PPE设备的设计都要基于人体医学中的最大承受能力,很多人质疑为什么,不把头盔设计的再坚固些以防止大石头的撞击,从设计角度说当然可以,但是超过一定程度的撞击会让人的脖子断裂。)

坠落高度:物体竖直方向的下落距离。
有效绳长:吸收冲击所用到的绳长,或者是连接重物与固定锚点的绳长。
看下图你会很快理解它的意义。

   从这里能看出,冲坠系数不可能大于2,因为这个比值不可能大于2。所以对安全性的要求就是,当人的质量为80kg时,坠落系数达到2时,首次冲击力不得大于12KN,否则人会死亡。(UIAA对动力绳的要求是坠落系数为1.77时,质量为80kg的人的首次冲击力不得大于12KN)
当然首次冲击力也有一个公式,不过有点复杂,这个攀爬者没必要完全了解。

F:首次冲击力(牛)
M:物体质量(千克)
g:重力加速度
f:实际坠落系数
K:绳索的杨氏模量X编织部分
-------------------------------------分割线-----------------------------------------------------
以上都是定义和理论,我们现在放到实际情况下讲讲。
运动领域:

   这个图中,有效绳长≈总高度=1.67m ,80kg的物体的坠落高度为0.6m,理论上其坠落系数为0.6/1.67=0.36。但实际坠落系数要大于0.36,因为快挂处发生了摩擦,这个摩擦滞后了冲击力的传递,只有在快挂的上半部分的绳索完全吸收了冲击力,而快挂下半部分的绳索部分吸收了冲击力。

警告,布设挂片时,要尽量将其布设在一条竖直线上,否则会增加绳索在快挂中的摩擦,也就是说会减小整条绳索吸收冲击力的能力。所以这种情况下,可以延长快挂长度,或者使用半绳。

在快挂没有偏离竖直线很远的情况下(绳子经过快挂后,角度大于160度),实际的坠落系数大概等于

   从这里你能看出实际情况下,每个快挂之间的绳子吸收冲击力的效果都是不同的,而且是呈递减趋势。
但这个公式依然偏向于理想状态,因为实际情况下,绳索与线路上的石头等物体也发生了摩擦,具体削减因数得通过实际试验才能得出。
此外,这里也能反映出为什么越靠近攀爬者的那段绳索越容易受到磨损,最先起毛。
   这里要防止一个误区,摆荡≠坠落。摆荡在很大程度上能减小对绳索的冲击,但到最低点时速度会最大。如果你不介意撞在墙上了话,当坠落的瞬间你可以猛推一下墙壁,减小对绳索的冲击。

工业领域:
别以为你在高空穿着安全带就很安全。大部分高空作业者的安全绳索都是半静力绳,而且没有安装势能吸收装置。所以即使你使用50cm的半静力绳发生坠落系数为2的坠落时,依然会要了你的命。

关于坠落系数就说这么多,我相信这是关于坠落系数最详细的中文解释。
 
 
 
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