Узел — это преднамеренное усложнение в канате [1], которое может быть практическим или декоративным, или и тем, и другим. Практические узлы классифицируются по функции, включая зацепы , изгибы , петли и сращивания : зацеп крепит веревку к другому объекту; изгиб крепит два конца веревки друг к другу; петлевой узел — это любой узел, создающий петлю; а сращивание обозначает любой многожильный узел, включая изгибы и петли. [2] Узел может также относиться, в самом строгом смысле, к стопору или ручке на конце веревки, чтобы этот конец не проскальзывал через люверс или ушко. [3] Узлы вызывали интерес с древних времен из-за их практического использования, а также из-за их топологической сложности, изучаемой в области математики, известной как теория узлов .
Узлы и плетение узлов использовались и изучались на протяжении всей истории. Например, китайское плетение узлов — это декоративное ремесленное искусство, которое зародилось как форма китайского народного искусства в эпоху династий Тан и Сун (960–1279 гг. н. э.) в Китае, а затем стало популярным в эпоху Мин. Теория узлов — это недавнее математическое исследование узлов.
К узлам древнего происхождения относятся бутылочный узел , булинь , кошачья лапка , выбленочный узел , коровий узел , двойной рыбацкий узел , эскимосский булинь , узел-восьмерка , рыбацкий узел , полуштык , калмыцкая петля , односторонний простой узел, простой узел , простая петля , рифовый узел , бегущий булинь , одинарный узел , воровской узел , узел «Голова турка» и два полуштыка .
Одиннадцать основных узлов китайского плетения — это узел «четыре цветка», узел «шесть цветков», китайский узел «пуговица» , двойной соединительный узел , двойной монетный узел , агэмаки, крестовый узел , квадратный узел, узел «плафон» , узел «Паньчжан» и узел удачи .
Узлы более позднего происхождения включают узел дружбы китайского плетения. [ требуется ссылка ] Узел «овечья нога» берет свое начало в 1627 году [ требуется ссылка ], а узел «Вестерн Юнион» берет свое начало с началом телеграфии . [5]
Существует большое разнообразие узлов, каждый из которых обладает свойствами, которые делают его пригодным для различных задач. Некоторые узлы используются для прикрепления веревки (или другого материала для завязывания узлов) к другим объектам, таким как другая веревка, планка , кольцо или колышек. Некоторые узлы используются для связывания или стягивания объектов. Декоративные узлы обычно связываются сами с собой, создавая привлекательные узоры.
В то время как некоторые люди могут смотреть на схемы или фотографии и завязывать иллюстрированные узлы, другие лучше всего учатся, наблюдая, как завязывается узел. Навыки завязывания узлов часто передаются моряками , разведчиками , альпинистами , каньонерами , спелеологами , арбористами , спасателями , рабочими сцены , рыбаками , линейными монтёрами и хирургами . Международная гильдия вязальщиков узлов — это организация, занимающаяся продвижением завязывания узлов.
Водители грузовиков, которым необходимо закрепить груз, могут использовать сцепку грузовика , получая механическое преимущество . Узлы могут спасти спелеологов от засыпания скалой. Многие узлы также можно использовать в качестве импровизированных инструментов, например, булинь можно использовать в качестве спасательной петли, а сцепку Мунтера можно использовать для страховки . Сцепка с ромбом широко использовалась для привязывания грузов к ослам и мулам .
В опасных условиях, таких как горы, узлы очень важны. В случае падения человека в овраг или подобный рельеф, при наличии правильного оборудования и знания узлов можно организовать систему спуска, чтобы спасатель спускался к пострадавшему, и организовать систему подъема, чтобы третий человек мог вытащить и спасателя, и пострадавшего из оврага. Дальнейшее применение узлов включает разработку высокой линии, которая похожа на зиплайн, и которую можно использовать для перемещения припасов, раненых или неподготовленных людей через реки, расщелины или овраги. Обратите внимание, что упомянутые системы обычно требуют карабинов и использования нескольких соответствующих узлов. К этим узлам относятся булинь, двойная восьмерка, узел Мунтера, узел Мунтера-мула, прусик, автоблок и узел выбленочного типа. Таким образом, любой человек, отправляющийся в горную среду, должен иметь базовые знания об узлах и системах узлов для повышения безопасности и способности выполнять такие действия, как спуск по веревке.
Узлы можно применять в сочетании для создания сложных объектов, таких как шнуры и сети . В канатном плетении изношенный конец веревки удерживается вместе с помощью типа узла, называемого хлыстовым узлом . Во многих типах текстиля узлы используются для ремонта повреждений. Макраме , один из видов текстиля, создается исключительно с помощью использования узлов, а не вязания , вязания крючком, плетения или валяния. Макраме может производить самоподдерживающиеся трехмерные текстильные структуры, а также плоские изделия и часто используется в декоративных целях.
Узлы ослабляют веревку, из которой они сделаны. [6] Когда завязанная веревка растянута до точки разрыва, она почти всегда ломается в узле или рядом с ним, если только она не имеет дефектов или повреждений в другом месте. Силы изгиба, сдавливания и истирания, которые удерживают узел на месте, также неравномерно напрягают волокна веревки и в конечном итоге приводят к снижению прочности. Точные механизмы, вызывающие ослабление и разрушение, сложны и являются предметом постоянного изучения. Разрабатываются и используются специальные волокна, которые показывают различия в цвете в ответ на деформацию для изучения напряжения в зависимости от типов узлов. [7] [8]
Относительная прочность узла , также называемая эффективностью узла , — это прочность на разрыв завязанной веревки пропорционально прочности на разрыв веревки без узла. Определение точного значения для конкретного узла затруднено, поскольку на тест эффективности узла могут влиять многие факторы: тип волокна , стиль веревки , размер веревки, мокрая она или сухая, как узел завязывается перед нагрузкой, как быстро он нагружается, нагружается ли узел повторно и т. д. Эффективность обычных узлов составляет от 40 до 80% от первоначальной прочности веревки. [9] [10]
В большинстве ситуаций формирование петель и изгибов с помощью обычных узлов гораздо практичнее, чем использование сращиваний канатов , даже несмотря на то, что последние могут поддерживать почти полную прочность каната. Предусмотрительные пользователи допускают большой запас прочности в прочности каната, выбранного для задачи, из-за ослабляющего воздействия узлов, старения, повреждений, ударной нагрузки и т. д. Предел рабочей нагрузки каната обычно указывается со значительным коэффициентом безопасности, до 15:1 для критических применений. [11] Для опасных для жизни применений вступают в игру другие факторы. [ необходима цитата ]
Даже если веревка не порвется, узел все равно может не удержаться. Узлы, которые держатся крепко в различных неблагоприятных условиях, считаются более надежными, чем те, которые этого не делают.
В следующих разделах описываются основные причины, по которым узлы не держатся.
Груз создает натяжение, которое тянет веревку обратно через узел в направлении груза. Если это продолжается достаточно долго, рабочий конец проходит в узел, и узел распутывается и рушится. Такое поведение может ухудшиться, если узел многократно растягивается и провисает, волочится по неровной местности или многократно ударяется о твердые предметы, такие как мачты и флагштоки .
Даже при использовании надежных узлов может произойти проскальзывание, когда узел впервые подвергается реальному натяжению. Это можно смягчить, оставив достаточно веревки на рабочем конце снаружи узла, а также аккуратно завязав узел и затянув его как можно сильнее перед загрузкой. Иногда использование стопорного узла или , что еще лучше, резервного узла может помешать рабочему концу пройти через узел; но если узел замечен проскальзывающим, обычно предпочтительнее использовать более надежный узел. Для жизненно важных применений часто требуются резервные узлы для максимальной безопасности.
.jpg/1280px-Bowline_(PSF).jpg)
Опрокинуть (или разлить) узел — значит изменить его форму и переставить его части, обычно потянув за определенные концы определенным образом. [9] При неправильном использовании некоторые узлы имеют тенденцию легко или даже спонтанно опрокидываться. Часто опрокинутая форма узла оказывает небольшое сопротивление скольжению или распутыванию. Рифовый узел , если его неправильно использовать в качестве изгиба, может опасно опрокинуться.
Иногда узел намеренно переворачивается как способ завязывания другого узла, как в случае с «методом молнии» завязывания беседки . Некоторые узлы, такие как узел каррика , обычно завязываются в одной форме, а затем переворачиваются, чтобы получить более прочную или устойчивую форму.
В узлах, предназначенных для захвата других объектов, неудачу можно определить как перемещение узла относительно захваченного объекта. Хотя сам узел не развязывается, он перестает выполнять желаемую функцию. Например, простая сцепка, обвязанная вокруг перил и натянутая параллельно перилам, может выдерживать определенное натяжение, а затем начать скользить. Иногда эту проблему можно исправить, затянув узел сильнее перед тем, как подвергать его нагрузке, но обычно для решения проблемы требуется либо узел с большим количеством оборотов, либо веревка другого диаметра или материала.
Узлы различаются по усилию, необходимому для их развязывания после нагрузки. Узлы, которые очень трудно развязать, такие как водяной узел , называются «заклинивающими» или заклинивающими узлами . Узлы, которые развязываются с меньшими трудностями, такие как узел Цеппелин , называются « незаклинивающими ».
Список узлов обширен, но общие свойства позволяют использовать полезную систему категоризации. Например, петлевые узлы имеют свойство иметь некую опорную точку, построенную на стоящем конце (например, петлевой или простой узел), в которую рабочий конец легко вставляется с помощью кругового поворота . Примером этого является булинь . Стягивающие узлы часто полагаются на трение, чтобы туго затянуть свободные связки; примером является узел Миллера . Узлы могут относиться к более чем одной категории.
Узлы- трюки — это узлы, которые используются как часть фокуса , шутки или головоломки . Они полезны для этих целей, потому что имеют обманчивый вид, будучи легче или сложнее завязывать или развязывать, чем можно было бы предположить по их внешнему виду. Самый простой узел-трюк — скользящий узел . [13] Другие известные узлы-трюки включают в себя:
Кокскомбинг — декоративное плетение узлов, которое применялось моряками в эпоху парусного спорта .
Основной целью было украшение, защита или помощь в идентификации определенных предметов и частей кораблей и лодок.
Его и сегодня можно встретить в некоторых обмотках и обмотках лески небольшого диаметра на румпелях лодок и штурвалах кораблей для улучшения сцепления или для обозначения руля в средней части судна.
Узлы, используемые при гребнечесании, включают узел «турецкая голова» , фламандский узел , французский узел плети и другие.
Теория узлов — это раздел топологии . Она занимается математическим анализом узлов, их структурой и свойствами, а также отношениями между различными узлами. В топологии узел — это фигура, состоящая из одной петли с любым числом пересекающихся или завязанных элементов: замкнутая кривая в пространстве, которую можно перемещать до тех пор, пока ее нити никогда не проходят друг через друга. Как замкнутая петля, математический узел не имеет собственных концов и не может быть развязан или развязан; однако любой физический узел в куске веревки можно рассматривать как математический узел, сплавляя два конца. Конфигурация из нескольких узлов, обвивающих друг друга, называется связью . Различные математические методы используются для классификации и различения узлов и связей. Например, многочлен Александера связывает определенные числа с любым заданным узлом; эти числа различны для узла-трилистника , узла-восьмерки и незавязанного узла (простой петли), показывая, что один узел не может быть перемещен в другой (без прохождения нитей друг через друга). [15]
Простая математическая теория зацепов была предложена Бейманом [16] и расширена Мэддоксом и Келлером. [17] Она делает предсказания, которые приблизительно верны при эмпирической проверке. [18] Никакой подобной успешной теории не было разработано для узлов в целом.
Завязывание узлов состоит из приемов и навыков, используемых при завязывании узла на веревке , нейлоновой тесьме или других предметах. Правильное завязывание узла может быть разницей между привлекательным узлом и грязным, а иногда и жизнью и смертью. Важно понимать часто тонкие различия между тем, что работает, а что нет. Например, многие узлы «растекаются» или вытягиваются, особенно если они не «подкреплены», обычно одинарным или двойным узлом сверху, чтобы убедиться, что конец веревки не пролезет через основной узел, в результате чего вся прочность будет потеряна.
Завязывание узла может быть очень простым (например, простой узел ), или более сложным, например, узел «обезьяний кулак» . Правильное завязывание узлов требует понимания типа завязываемого материала (бечевка, шнур , мононить , плетеная веревка или нейлоновая тесьма). Например, хлопковая веревка может быть очень тонкой и ее легко завязать, так как у нее большое внутреннее трение, чтобы она не распадалась после завязывания, в то время как жесткую плетеную веревку толщиной 5/8 дюйма будет очень трудно завязать, и она может быть настолько скользкой, что будет иметь тенденцию распадаться после завязывания.
Форма материала также повлияет на завязывание узла. Веревка имеет круглое поперечное сечение и мало зависит от способа, которым завязан материал. Нейлоновая лента, с другой стороны, плоская и обычно «трубчатая» по конструкции, что означает, что она спирально сплетена и имеет полую сердцевину. Чтобы сохранить как можно большую прочность ленты, материал должен быть завязан «плоско», так, чтобы параллельные секции не пересекались, и чтобы секции ленты не перекручивались, когда они пересекаются друг с другом в узле.
Пересечение прядей важно при работе с круглой веревкой в других узлах; например, петля в форме восьмерки теряет прочность, когда пряди перекрещиваются во время "доработки" и затягивания узла. Более того, стоячий конец или конец, с которого будет производиться тяга, должен иметь больший радиус кривизны в готовом узле, чтобы максимизировать прочность узла.
Инструменты иногда используются для завершения или развязывания узла, например, фид , конический кусок дерева, который часто используется при сращивании. С появлением стального каната , многие другие инструменты используются для завязывания «узлов». Однако для веревок и других неметаллических приспособлений используемые инструменты, как правило, ограничиваются острыми краями или лезвиями, такими как лезвие «овечья лапка», иногда тонкой иглой для надлежащего взбивания сложенной веревки, горячим резаком для нейлона и других синтетических волокон и (для больших веревок) башмаком для разглаживания больших узлов путем прокатывания их по земле.
Известно, что миксина снимает слизь со своей кожи, завязывая себя в простой узел сверху и перемещая свое тело так, чтобы узел двигался к хвосту. Она также использует это действие в обратном порядке (от хвоста к голове), чтобы вырвать плоть после укуса в тушу. [19]
Слово узел имеет три различных значения в общем употреблении. В самом широком смысле оно применяется ко всем осложнениям в веревках, за исключением случайных, таких как спутывания и перегибы, и осложнений, приспособленных для хранения, таких как катушки, мотки, мотки, клубки и т. д.
Во втором значении этот термин не включает изгибы, зацепы, сращивания и синнеты, а в третьем и самом узком значении этот термин применяется только к узлу, привязанному к веревке для предотвращения разматывания, для обеспечения опоры или (только для небольших материалов) для предотвращения изнашивания.
