Полиспаст
Полиспаст - грузоподъёмное устройство, состоящее из нескольких групп блоков, собранных в обоймы, последовательно огибаемых канатом. Полиспаст предназначен для увеличения силы, прилагаемой для перемещения груза. Название произошло от греческого Polyspaston, что означает "натягиваемый многими канатами". Принцип действия основан на использовании действия рычага или блока. Выигрываем в силе — проигрываем в расстоянии.
Используется полиспаст во многих случаях, где необходимо используя минимум приспособлений и ограниченное количество силы (как правило, силы собственных рук), поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение веревки и т.п. В ходу подобные устройства у туристов и скалолазов, спасателей, промышленных альпинистов.
Простые модели
Простейший полиспаст можно соорудить из единственного блока.
Исходя из школьного курса физики, мы знаем, что при подъеме груза таким образом необходимое усилие, требуемое приложить к свободному концу веревки будет в два раза меньше веса груза. При этом длина веревки, выбранной во время подъема окажется в два раза длиннее, чем высота, на которую поднимется груз. Такое простейшее устройство для подъема в принципе уже можно назвать полиспастом 2:1, т.е. устройством, в два раза увеличивающим прилагаемое усилие. Поднимая таким способом груз, можно обойтись вообще без блока, использовав вместо него обычный карабин.
С двумя блоками мы можем увеличить свою силу в 3 раза. В данной конструкции с использованием двух схватывающих узлов, которые затягиваются при рывке веревки мы дополнительно обеспечиваем страховку груза от падения, в случае если выбирающий неожиданно отпустит веревку.
Добавив пару блоков к первой конструкции мы получим теоретический выигрыш в прилагаемой к грузу силе в 4 раза, столько же потеряв в длине веревки. Это уже полиспаст 4:1. Откуда берется дополнительная сила? При данной схеме подвеса груза, 3/4 его веса приходится на опору, и только 1/4 нагружает свободный конец веревки. "Дайте мне точку опоры, и я переверну землю" - рассуждал Архимед на тему рычагов и блоков. Казалось бы, увеличивя по аналогии число используемых блоков мы теоретически можем увеличивать свои возможности в поднимании груза до бесконечности. Однако, практика оказывается более жестокой, ибо на свете есть еще трение. Самые лучшие блоки, используемые на практике, забирают на трение не менее 10%. Таким образом, приложив усилие достаточное для подъема груза в 1 кг. по первой схеме мы сможем одолеть груз в 2*0.9=1.8 кг, а при использовании полиспаста 4:1 не 4 кг, как ожидается, а 4*0.9*0.9*0.9=2.91, т.е выигрыш окажется менее чем в 3 раза, при потерях веревки в 4! При использовании же вместо блоков карабинов, трение намного больше. Полиспаст 5:1
дает реальное усиление чуть больше чем в три раза.
Более сложные
Очевидно, что линейное увеличение количества блоков достаточно быстро приведет к ситуации, когда при добавлении очередного блока полученное усилие не увеличивается, а уменьшается. Есть способ несколько отдалить этот момент. Решение вы поймете, внимательно посмотрев на такую конструкцию:
Здесь мы последним блоком (ближайшим к тянущему) нагружаем не груз, а веревку, уже прошедшую через блок. То есть фактически, последовательно соединяем два полиспаста 2:1 и 3:1. При этом получаем устройство с теоретическим усилием в 6 раз, собранное всего из трех блоков. Фактический выигрыш составит 6*0.9*0.9*0.9=4.3 Применив некоторую фантазию, вы придумаете, как добавив еще всего один блок получить полиспаст 9:1
Улучшение характеристик
Как увеличить качество системы? Прежде всего, надо уменьшать трение. Это достигается за счет выбора качественных веревок и блоков, аккуратного исполнения конструкции, не допускающей лишних перегибов и перехлестов. В случае, если блоков не хватает, и необходимо использовать карабин вместо блока, то имеет смысл поставить два вместе - при этом радиус перегиба будет больше, а это значительно уменьшит трение. Но основной Ваш инструмент - это голова и опыт.
|
