Канат — это группа нитей , слоев , волокон или прядей, которые скручены или сплетены вместе в более крупную и прочную форму. Канаты имеют прочность на разрыв и поэтому могут использоваться для волочения и подъема. Канат толще и прочнее, чем шнур, веревка и шпагат аналогичной конструкции .
Веревка может быть изготовлена из любого длинного, тягучего, волокнистого материала, но обычно изготавливается из определенных натуральных или синтетических волокон. [1] [2] [3] Веревки из синтетических волокон значительно прочнее своих аналогов из натуральных волокон, они имеют более высокую прочность на разрыв , они более устойчивы к гниению, чем веревки, созданные из натуральных волокон, и их можно заставить плавать на воде. [4] Но синтетические веревки также обладают определенными недостатками, включая скользкость, и некоторые из них могут быть легко повреждены ультрафиолетовым излучением . [5]
Обычные натуральные волокна для веревок - это манильская пенька , конопля , лен , хлопок , койр , джут , солома и сизаль . Синтетические волокна, используемые для изготовления веревок, включают полипропилен , нейлон , полиэфиры (например, ПЭТ , ЖКП , вектран ), полиэтилен (например, Dyneema и Spectra ), арамиды (например, Twaron , Technora и Kevlar ) и акрилы (например, Dralon ). Некоторые веревки изготавливаются из смесей нескольких волокон или используют сополимерные волокна. Проволочный канат изготавливается из стали или других металлических сплавов. Канаты изготавливаются из других волокнистых материалов, таких как шелк , шерсть и волосы, но такие канаты обычно не доступны. Вискоза - это регенерированное волокно, используемое для изготовления декоративной веревки.
Скручивание прядей в скрученной или плетеной веревке не только удерживает веревку вместе, но и позволяет веревке более равномерно распределять натяжение между отдельными прядями. Без какого-либо скручивания в веревке самая короткая прядь всегда будет нести гораздо большую долю общей нагрузки.
Поскольку веревка имеет долгую историю, для указания размера веревки использовалось множество систем. В системах, использующих дюйм ( имперская и американская общепринятая системы измерения ), большие веревки диаметром более 1 дюйма (25,4 мм) — например, те, которые используются на судах — измеряются по длине окружности в дюймах; меньшие веревки имеют номинальный диаметр, основанный на длине окружности, деленной на три (как грубое приближение числа Пи ). В метрической системе измерения номинальный диаметр указывается в миллиметрах. Текущий предпочтительный международный стандарт для размеров веревок — указывать массу на единицу длины в килограммах на метр. Однако даже источники, в противном случае использующие метрические единицы, могут по-прежнему указывать «номер веревки» для больших веревок, который представляет собой длину окружности в дюймах. [6]
Веревка использовалась с доисторических времен. [7] Она имеет первостепенное значение в таких разнообразных областях, как строительство , мореплавание , разведка, спорт, театр и связь. Было разработано множество типов узлов для закрепления веревкой, соединения веревок и использования веревки для создания механического преимущества . Блоки могут перенаправлять тяговое усилие веревки в другом направлении, умножать ее подъемную или тяговую силу и распределять нагрузку по нескольким частям одной и той же веревки для повышения безопасности и уменьшения износа.
Лебедки и кабестаны — это машины, предназначенные для натягивания канатов.
Использование веревок для охоты, вытягивания, закрепления, крепления, переноски, подъема и лазания восходит к доисторическим временам. Вероятно, что самые ранние «веревки» были естественными отрезками растительных волокон, таких как виноградные лозы, за которыми вскоре последовали первые попытки скручивания и плетения этих нитей вместе, чтобы сформировать первые настоящие веревки в современном смысле этого слова. Самым ранним свидетельством предполагаемой веревки является очень маленький фрагмент трехслойного шнура из неандертальской стоянки, датируемой 50 000 лет назад. [8] [9] Этот предмет был настолько мал, что его обнаружили и описали только с помощью мощного микроскопа. Он немного толще среднего ногтя большого пальца и не растянулся бы от края до края через ноготь мизинца. Существуют и другие способы, которыми волокна могут скручиваться в природе, без преднамеренного создания. [10]
Инструмент, датируемый 35 000–40 000 лет назад, найденный в пещере Холе-Фельс на юго-западе Германии, был идентифицирован как средство для изготовления веревки. [11] Это полоска мамонтовой кости длиной 20 см (8 дюймов) с четырьмя просверленными в ней отверстиями. Каждое отверстие выложено точно вырезанными спиральными надрезами. Канавки на трех отверстиях закручиваются по часовой стрелке с каждой стороны полоски. Канавки на одном отверстии закручиваются по часовой стрелке с одной стороны, но против часовой стрелки с другой стороны. [12] На нем были обнаружены растительные волокна, которые могли появиться, когда они проходили через отверстия, а инструмент скручивался, создавая однослойную пряжу. Эксперименты по изготовлению волокон с репликой показали, что перфорации служили эффективными направляющими для сырых волокон, что облегчало изготовление прочной эластичной веревки, чем простое скручивание волокон вручную; спиральные надрезы, как правило, удерживали волокна на месте. [11] [13] Но надрезы не могут придать никакого скручивания волокнам, протянутым через отверстия. [14] Другие 15 000-летние предметы с отверстиями со спиральными надрезами, сделанные из оленьих рогов, найденные по всей Европе, как полагают, использовались для манипулирования веревками или, возможно, для какой-то другой цели. [15] Первоначально они назывались « дубинками » и, возможно, использовались в качестве знаков различия. [13] [16]
Отпечатки веревок, найденные на обожженной глине, свидетельствуют о существовании в Европе технологии изготовления веревок и канатов, которая датируется 28 000 лет назад. [17] Окаменелые фрагменты «вероятно, двухслойной веревки диаметром около 7 мм [0,28 дюйма]» были найдены в одной из пещер в Ласко , датируемой примерно 15 000 г. до н. э . [18]
Древние египтяне, вероятно, были первой цивилизацией, которая разработала специальные инструменты для изготовления веревки. Египетская веревка датируется 4000–3500 гг. до н. э. и обычно изготавливалась из волокон водного тростника. [19] Другие веревки в древности изготавливались из волокон финиковой пальмы , льна , травы , папируса , кожи или шерсти животных. Использование таких веревок, которые тянули тысячи рабочих, позволяло египтянам перемещать тяжелые камни, необходимые для строительства их памятников. Начиная примерно с 2800 г. до н. э., веревка из волокон конопли использовалась в Китае. Веревка и ремесло изготовления веревок распространились по всей Азии, Индии и Европе в течение следующих нескольких тысяч лет.
Со времен Средневековья и до XVIII века в Европе канаты строились в канатных мостках , очень длинных зданиях, где пряди по всей длине каната растягивались, а затем укладывались или скручивались вместе, образуя канат. Таким образом, длина каната устанавливалась по длине доступного канатного мостка. Это связано с единицей длины, называемой длиной кабеля . Это позволяло изготавливать длинные канаты длиной до 300 ярдов (270 м) или длиннее. Эти длинные канаты были необходимы в судоходстве, поскольку короткие канаты требовали сращивания , чтобы сделать их достаточно длинными для использования в качестве шкотов и фалов . Самая прочная форма сращивания — короткое сращивание, которое удваивает площадь поперечного сечения каната в области сращивания, что вызывало проблемы при протягивании линии через шкивы. Любые сращивания, достаточно узкие для поддержания плавного хода, были бы менее способны выдерживать требуемый вес. [ необходимая цитата ] Канат, предназначенный для использования на флоте, имел цветную пряжу, известную как «пряжа мошенника», включенную в укладку. Это позволяло идентифицировать источник и обнаружить воровство. [20]
Леонардо да Винчи нарисовал эскизы концепции машины для изготовления канатов, но она так и не была построена. Замечательные подвиги строительства были достигнуты с использованием каната, но без передовых технологий: в 1586 году Доменико Фонтана воздвиг обелиск весом 327 тонн на площади Святого Петра в Риме совместными усилиями 900 человек, 75 лошадей и бесчисленных блоков и метров каната. К концу 18 века было построено и запатентовано несколько рабочих машин.
Некоторые канаты по-прежнему изготавливаются из натуральных волокон , таких как койра и сизаль , несмотря на преобладание синтетических волокон, таких как нейлон и полипропилен , которые становятся все более популярными с 1950-х годов.
Нейлон был открыт в конце 1930-х годов и впервые был введен в канаты из волокон во время Второй мировой войны. Действительно, первыми канатами из синтетических волокон были небольшие плетеные парашютные шнуры и трехжильные буксировочные тросы для планеров, сделанные из нейлона во время Второй мировой войны. [21]
Скрученная веревка, также называемая витой веревкой, исторически является преобладающей формой веревки, по крайней мере, в современной западной истории. Обычная витая веревка обычно состоит из трех прядей и обычно имеет правую скрутку или конечную правую скрутку. Стандарт ISO 2 использует заглавные буквы S и Z для обозначения двух возможных направлений скрутки, как предполагается направлением наклона центральных частей этих двух букв. Направленность скрутки — это направление скруток по мере их продвижения от наблюдателя. Таким образом, веревка с Z-скруткой называется правой , а с S-скруткой — левой.
Скрученные веревки изготавливаются в три этапа. Сначала волокна собираются и прядутся в пряжу . Затем некоторое количество этих нитей формируется в пряди путем скручивания . Затем пряди скручиваются вместе, чтобы уложить веревку. Скручивание пряжи противоположно скручиванию пряди, а оно, в свою очередь, противоположно скручиванию веревки. Именно это противоскручивание, вводимое с каждой последующей операцией, удерживает конечную веревку вместе как стабильный, единый объект. [22]
Традиционно, трехпрядный канат называется простым или канатным , четырехпрядный называется вантовым , а более крупный канат, образованный путем встречного скручивания трех или более многопрядных канатов вместе, называется кабельным . [23] Канат, сложенный в кабель, иногда зажимают, чтобы поддерживать плотное противоскручивание, делая полученный кабель практически водонепроницаемым. Без этой особенности глубоководное плавание (до появления стальных цепей и других канатов) было в значительной степени невозможно, так как любая заметная длина каната для якорной стоянки или перехода с судна на судно становилась бы слишком затопленной — и, следовательно, слишком тяжелой — для подъема, даже с помощью шпиля или брашпиля.
Одним из свойств скрученной веревки является частичное раскручивание при использовании. [24] Это может привести к вращению подвешенных грузов или растяжению , перекручиванию или загибанию самой веревки. Дополнительным недостатком скрученной конструкции является то, что каждое волокно подвергается истиранию много раз по всей длине веревки. Это означает, что веревка может распасться на многочисленные фрагменты волокон длиной в дюйм, что нелегко обнаружить визуально. [ требуется цитата ]
Скрученные канаты имеют предпочтительное направление намотки. Обычный канат правой свивки следует наматывать по часовой стрелке, чтобы предотвратить перекручивание. Намотка таким образом придает канату скручивание. Канат такого типа должен быть связан на концах каким-либо образом, чтобы предотвратить раскручивание.
Хотя веревка может быть сделана из трех или более прядей, [25] современная плетеная веревка состоит из плетеной (трубчатой) оболочки поверх прядей волокна (они также могут быть плетеными). Некоторые формы плетеной веревки с некручеными сердечниками имеют особое преимущество: они не придают дополнительной силы скручивания, когда они напряжены. Отсутствие дополнительных сил скручивания является преимуществом, когда груз свободно подвешен, например, когда веревка используется для спуска по веревке или для подвешивания арбориста . Другие специализированные сердечники уменьшают шок от остановки падения, когда используются как часть личной или групповой системы безопасности.
Плетеные канаты обычно изготавливаются из нейлона , полиэстера , полипропилена или высокопроизводительных волокон, таких как высокомодульный полиэтилен (HMPE) и арамид . Нейлон выбирают из-за его прочности и эластичных свойств растяжения. Однако нейлон впитывает воду и на 10–15% слабее при намокании. Полиэстер примерно на 90% так же прочен, как нейлон, но меньше растягивается под нагрузкой и не подвержен воздействию воды. Он имеет несколько лучшую устойчивость к ультрафиолетовому излучению и более устойчив к истиранию. Полипропилен предпочтителен из-за низкой стоимости и легкого веса (он плавает на воде), но он имеет ограниченную устойчивость к ультрафиолетовому излучению, подвержен трению и имеет плохую термостойкость. [ необходима цитата ]
Плетеные канаты (и такие предметы, как садовые шланги , оптоволоконные или коаксиальные кабели и т. д.), не имеющие свивки (или внутреннего скручивания), разматываются лучше, если каждая последующая петля скручена в противоположном направлении, например, в восьмерках, где скручивание регулярно меняется на противоположное и по сути нейтрализуется.
Одинарная коса состоит из четного числа прядей, типично восемь или двенадцать, сплетенных в круговой узор, при этом половина прядей идет по часовой стрелке, а другая половина — против часовой стрелки. Пряди могут переплетаться либо с саржей , либо с панамой (Basked), либо редко с полотняным переплетением . Кёсев ввел немецкую нотацию на английском языке, где плавающая длина (нем. Flechtigkeit) и количество нитей в группе (нем. Fädigkeit) используются более естественным образом для процесса плетения, вместо названий узоров в ткачестве. [25] Центральная полость может быть большой или маленькой; в первом случае иногда предпочитают термин полая коса .
Двойная оплетка, также называемая оплеткой на оплетке, состоит из внутренней оплетки, заполняющей центральную пустоту во внешней оплетке, которая может быть из того же или другого материала. Часто волокно внутренней оплетки выбирается из-за прочности, а волокно внешней оплетки — из-за стойкости к истиранию.
В сплошной оплетке (квадратной оплетке, прокладке или фасонной оплетке [26] имеется не менее трех или более групп нитей, переплетающихся в сложную (взаимосвязанную) структуру. Такая конструкция популярна для прокладок и канатов общего назначения, но редко встречается в специализированных высокопроизводительных линиях.
Веревка Kernmantle имеет сердечник (керн) из длинных скрученных волокон в центре, с плетеной внешней оболочкой или мантией из плетеных волокон. Керн обеспечивает большую часть прочности (около 70%), в то время как мантия защищает керн и определяет эксплуатационные свойства веревки (насколько легко ее держать, завязывать узлы и т. д.). В динамической веревке для скалолазания волокна сердечника обычно скручены, чтобы сделать веревку более эластичной. Статические веревки kernmantle изготавливаются из нескрученных волокон сердечника и более плотной оплетки, что делает их более жесткими в дополнение к ограничению растяжения.
Плетеная веревка изготавливается путем сплетения скрученных прядей и также называется квадратной оплеткой . [27] Она не такая круглая, как скрученная веревка, и более грубая на ощупь. Она менее склонна к перекручиванию, чем скрученная веревка, и, в зависимости от материала, очень гибкая и, следовательно, проста в обращении и завязывании узлов. Эта конструкция также обнажает все волокна, с теми же недостатками, которые описаны выше. Веревка плетения представляет собой комбинацию плетеных и плетеных, невращающуюся альтернативу сложенным трехпрядным веревкам. Благодаря своим превосходным характеристикам поглощения энергии она часто используется арбористами . Это также популярная веревка для якорной стоянки и может использоваться в качестве швартовных основ. Этот тип конструкции был впервые применен компанией Yale Cordage.
Бесконечный канат изготавливается путем наматывания отдельных прядей высокопроизводительных нитей вокруг двух концевых зажимов до достижения желаемой прочности на разрыв или жесткости. Этот тип каната (часто называемый тросом, чтобы отличать плетеную или скрученную конструкцию) имеет преимущество в том, что у него нет растягивания конструкции, как в случае с вышеуказанными конструкциями. Бесконечный канат — пионер SmartRigging и FibreMax.
В скалолазании используется так называемая «динамическая» веревка , эластичная веревка, которая растягивается под нагрузкой, чтобы поглощать энергию, генерируемую при остановке падения, не создавая при этом достаточно высоких сил, чтобы травмировать скалолаза. Такие веревки имеют конструкцию с сердечником , как описано ниже.
Напротив, «статические» веревки имеют минимальное растяжение и не предназначены для остановки свободного падения. Они используются в спелеологии, спуске по веревке, спасательных операциях и таких отраслях, как мытье окон.
UIAA совместно с CEN устанавливает стандарты для альпинистских веревок и контролирует испытания. Любая веревка с биркой сертификации GUIANA или CE пригодна для скалолазания. Альпинистские веревки легко режут под нагрузкой. Крайне важно держать их подальше от острых краев скал. Предыдущие падения, задержанные веревкой, повреждение ее оболочки и загрязнение грязью или растворителями ослабляют веревку и могут сделать ее непригодной для дальнейшего спортивного использования.
Веревки для скалолазания подразделяются на подходящие для одинарного, двойного или двойного использования. Одинарная веревка является наиболее распространенной и предназначена для использования сама по себе. Их толщина варьируется от 9 до 11 мм (от 0,35 до 0,43 дюйма). Веревки меньшего диаметра легче, но изнашиваются быстрее.
Двойные веревки тоньше одинарных, обычно 9 мм (0,35 дюйма) и меньше, и предназначены для использования парами. Они обеспечивают большую безопасность от порезов, поскольку маловероятно, что обе веревки будут порезаны, но усложняют как страховку , так и лидирование. Двойные веревки могут быть защелкнуты в чередующиеся куски защиты, позволяя каждой из них оставаться более прямой и уменьшая как индивидуальное, так и общее сопротивление веревки.
Двойные веревки — это тонкие веревки, которые должны быть защелкнуты в одну и ту же часть защиты, фактически обрабатываясь как одна прядь. Это добавляет безопасности в ситуациях, когда веревка может быть порезана. Однако новые более легкие веревки с большей безопасностью фактически заменили этот тип веревки. [ необходима цитата ]
Спирали -бабочки и альпийские спирали — это способы сворачивания веревки для переноски.
Веревка, сделанная из пеньки , хлопка или нейлона, обычно хранится в сухом прохладном месте для надлежащего хранения. Чтобы предотвратить перекручивание, ее обычно сворачивают в бухту. Чтобы предотвратить истирание или распускание, концы веревки связывают шпагатом ( обмоткой ), лентой или термоусадочной трубкой. Концы веревок из пластиковых волокон часто расплавляют и сплавляют в твердое состояние; однако эксперт по веревкам и узлам Джеффри Будворт предостерегает от этой практики следующим образом: [28]
Запечатывать концы веревок таким образом — лениво и опасно. Однажды оператор буксира порезал себе ладонь до сухожилий, когда закаленный (и, очевидно, острый ) конец веревки, запаянный термосваркой, протянул через его хватку. Нет замены правильно сделанной порке.
Если несущий груз трос резко или внезапно дернулся или трос показал признаки износа, рекомендуется немедленно заменить трос и выбросить его или использовать только для задач, не связанных с переносом груза. [29] [30]
Средний срок службы каната составляет 5 лет. После этого срока канат должен пройти серьезную проверку. [ требуется ссылка ] Однако на частоту проверок влияет то, для чего используется канат. Канат, используемый в критически важных приложениях, таких как швартовы или бегучий такелаж , следует регулярно проверять в гораздо более короткие сроки, чем этот, а канат, используемый в жизненно важных приложениях, таких как альпинизм, следует проверять гораздо чаще, вплоть до каждого использования.
Не наступайте на альпинистскую веревку, так как это может привести к попаданию мелких камней в оболочку, что в конечном итоге может привести к разрушению сердечника веревки.
Канаты можно сматывать в бухты на палубе для обеспечения безопасности, наглядности и аккуратности.
Многие типы нитей в канатах ослабевают под воздействием едких жидкостей, растворителей и высоких температур. Такие повреждения особенно опасны, поскольку часто невидимы для глаза. [31]
Следует избегать ударной нагрузки при использовании канатов общего назначения, поскольку это может привести к их повреждению. [32] Все канаты следует использовать в пределах безопасной рабочей нагрузки, которая намного меньше их прочности на разрыв.
Натянутая веревка, особенно если она очень эластична, может быть опасна, если разорвется. Следует проявлять осторожность, когда линии находятся под нагрузкой.
«Веревка» — это материал и инструмент. Когда ей приписывается определенная функция, ее часто называют «линией», особенно в мореходном употреблении. Линия может получить дальнейшее различие, например, линии управления парусами известны как «шкоты» (например, A jib sheet ).
Фал — это трос, используемый для подъема и опускания паруса, обычно с хомутом на конце паруса. Другие морские примеры «тросов» включают якорный трос, швартовный трос , рыболовную леску , марлин. Обычные предметы включают бельевой трос и меловой шнур .
В некоторых морских терминах термин «канат» сохранился, например, «мужской канат», «болтовой канат» и «колокольный канат».
.jpg/1280px-Hawser-laid_rope_(Seaman's_Pocket-Book,_1943).jpg)
