חלוקת משקל
שיטה לחיבור מספר אבני עיגון או עיגונים אחרים כדי לקבל עגינה מורכבת, תחנה. קיימות מספר שיטות לבניית עגינה מורכבת והשאיפה בכולן היא שכל העיגונים יחלקו ביניהם את העומס וגם יגבו זה את זה. חלוקת משקל נקראת לפעמים גם חלוקת עומס או שקול.
באנגלית: equalization
בצרפתית:
חלוקות עומס - מערכות עיגון מורכבות:
מושגי יסוד
טיב העיגון (חוזק ובטיחות)
טיב העיגון הוא שיקלול של שתי תכונות: חוזק העיגון ובטיחות העיגון.
חוזק העיגון
החוזק מתבטא בעומס שהעיגון יכול לשאת מבלי לקרוס. חוזק העיגון אינו מוחלט מאחר ואיננו מודדים אותו (אפשר להשתמש בדינמומטר ולבדוק בדיקה הרסנית - באיזה כוח העיגון כושל), אולם יש הכרח להעריכו ביחס למשימה אותה רוצים לבצע (לצורך משימת חילוץ דרוש עיגון חזק יותר מאשר לצורך גלישה).
בטיחות העיגון
מידת הביטחון כי העיגון לא יישלף ממקומו עקב שימוש לא נכון של באבן עיגון (רוק מחריץ, רצועה מקרן סלע וכו') או עומס בכיוון אחר פתאומי (אדם הנתקל בעיגון, יצירת שינויי כיוון במערכת לצורך הרמה וכו').
בטבלה הבאה מובאות מספר דוגמאות לעיגונים מבחינת בטיחות וחוזק:
| בטוח | לא בטוח | |
| חזק |
|
|
| חלש |
|
|
נקודה קריטית
הגדרתה של נקודה קריטית במערכת עבודת חבל היא נקודה אשר אם תכשל, תכשל יחד איתה כל המערכת. בעיה זו היא הבסיס לכל נושא הגיבוי במערכות עבודת חבלים.
- שים לב, במקרים רבים הנקודה הקריטית היא האדם עצמו. שתי דוגמאות ברורות הן אבטחה בטופ-רופ וגלישה ללא אבטחה עצמית.
בעבודת חילוץ אנו משתדלים לבטל את כל הנקודות הקריטיות. במערכות טיפוס וגלישה יש נקודות קריטיות שלא ניתן (מטעמים של נוחיות ומעשיות) לבטל, או שלא רוצים (על פי שיקול דעת) לבטל. לדוגמה חלוקת משקל בתחנה, עגינת גולש אחרון ועוד. כתרגיל: מנה את כל הנקודות הקריטיות במערכת טופ-רופ.
גיבוי
גיבוי הוא כל חלק במערכת הבא למנוע תאונה בעקבות כשל בנקודה קריטית. הגיבוי יכנס לפעולה במקרה של כשל וימנע את כשל המערכת כולה. הסיבה העיקרית לכשלים היא טעויות אנוש כתוצאה מיישום לא נכון של חלקי המערכת או צורת עבודה לא נכונה או שאינה מתאימה למערכת. מיעוט קטן ביותר של הכשלים נגרמים עקב כשל טכני של ציוד.
קימות שתי גישות כלליות לגיבויים במערכת חבלים:
גישה אחת היא לגבות רק במקום בו (לדעת בונה המערכת) הגיבוי נחוץ. על פי שיטה זו יישום הגיבוי הוא סובייקטיבי ותלוי במי שבונה את המערכת, במידת מיומנותו ובהערכתו את הסיכונים במערכת.
על פי גישה זו מגבים רק נקודות בעייתיות משני סוגים:
1. מקומות בהם יש סיכון גבוה לכשל של ציוד. לדוגמה:
- טבעת הנלחצת על הסלע
- רצועה העוברת על פינת סלע במקום בו הסיכון לשחיקתה או קריעתה ממשי
2. נקודות אשר יש בהן סיכוי גבוה לכשל עקב טעות אנוש. לדוגמה:
- טבעות המחוברות לרתמה אשר יש סיכוי לפתיחתן בזמן הפעילות
- אבני עיגון בתחנה
גישה זו דורשת רמת ידע ומיומנות גבוהה ונהוגה יותר בפעילות שטח עצמאית כגון טיפוס מצוקים, טיפוס אלפיני, קניונינג ומערנות (caving), כאשר יש חשיבות רבה למשקל הציוד ולפשטות המערכת וכך לדוגמא לא נהוג לגבות סלינג תפור או טבעת ננעלת הנמצאים בחלוקת משקל בתחנה אשר כולו באוויר ללא מגע עם הסלע.
הגישה השנייה היא ליישם גיבוי על כל חלקי המערכת (למעט עיגון כגון עץ ענק וכדו'), ללא הפעלת שיקול דעת, על מנת להקטין למינימום בעיקר את האפשרות לטעות אנוש.
העיקרון הוא, כפי שנאמר, למזער את השימוש בשיקול הדעת של בונה או מפעיל המערכת וכך למנוע טעויות. שיטה זו נהוגה במערכות המיועדות להדרכת והפעלת חניכים וכן לחילוץ. גישה זו שולטת בכל הוראות הבטיחות של חוזר מנכ"ל משרד החינוך. על פי חוזר מנכ"ל, גישה זו מחוייבת בכל פעילויות החבלים לתלמידי בתי ספר, למעט מספר מקרים ספציפיים כגון טיפוס טופ-רופ בה לא ניתן ליישמה מטעמים מעשיים.
חלוקת עומס
על מנת להקטין את הסיכוי לכשל במערכת, ניתן לחלק את העומס הפועל עליה למספר רכיבים מקבילים. במקרה כזה העומס על כל רכיב קטן מאשר העומס על המערכת כולה והסיכוי לכשל של כל רכיב יורד. רכיבים אלו יכולים גם להוות גיבוי אחד לשני. חיבור מספר עיגונים למערכת אחת.
עגינה מורכבת
עגינה מורכבת היא חיבור מספר עיגונים כדי לקבל תחנה העונה על שתי הדרישות: גיבוי וחלוקת עומס.
אין המטרה כאן לאפשר בחירת עיגונים חזקים או בטוחים פחות ע"י הוספת עיגונים. כל עיגון חייב להיות מספיק חזק ומספיק בטוח למטרת הפעילות (ואין להשתמש באחוזים כדי לתאר את חלקו במערכת).
קל לראות כי כך הדבר מצורת חלוקות העומס המקובלות כפי שיפורטו בהמשך. במערכות אלו אם נשלף עיגון המערכת נעה עד לייצובה במצב חדש וסופגת עומס דינאמי בזמן ההתייצבות. עומס זה גדול יותר מהעומס על המערכת לפני שליפת העיגון ולכן הסיכוי לקריסת עיגונים נוספים גדול יותר וברור שיש צורך כי עיגונים אלו יהיו חזקים ובטוחים מספיק כדי שהמערכת לא תקרוס.
חיבור עיגונים שאינם מספיק טובים יעשה רק בלית ברירה במצב בו אין בנמצא עיגונים טובים כגון בבניית תחנה בטיפוס ואז מערכת זו מחלקת עומס אולם אינה פועלת בצורה טובה כגיבוי אם יישלף עיגון.
הערה-בעבר היה נהוג לומר כי מערכת צריכה להיות 100% כלומר אם היו לנו 3 עיגונים פחות או יותר זהים כל עיגון צריך להיות 33%. במקרה כזה קל לראות כי אומנם יש חלוקת עומס אך אין גיבוי כלל מאחר ואם עיגון נשלף נשארנו עם 2 עיגונים שהם 66% אשר צריכים לשאת 100% משקל וברור ששניהם יקרסו. מלבד זאת הטענה כי יש יכולת להעריך עיגון באחוזים היא די מגוחכת ובקושי אנו יודעים להעריך האם העיגון מספיק חזק ובטוח לצורך המסויים הזה או לא.
חלוקת עומס בין שתי עגינות
שיטה א' - גיבוי ללא חלוקת משקל
חיבור שתי נקודות עיגון בנפרד לנקודת העומס ע"י שתי רצועות או חבלים באורך שווה ככל האפשר.
חלוקת עומס: כמעט ואין (קשה מאוד להתאים אורכים לחלוקת עומס כלשהי) וגם אז, רק בכיוון מסויים.
גיבוי בין העיגונים: יש.
אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועת נקודת העומס W ימינה ושמאלה): כמעט ואין כי תנועה גורמת לכך שלא תהיה כלל חלוקת עומס.
שיטה ב' - חלוקת משקל ללא גיבוי
שיטה נוספת היא חלוקת העומס ע"י רצועה כאשר הטבעת נעה בחופשיות על הרצועה (ללא הצלבה כמו בחלוקת עומס קלאסית)
חישוב העומסים וחלוקת המשקל כמו בשיטה ד'.
חלוקת עומס: יש
גיבוי בין העיגונים: אין (מאחר ואם עיגון קורס הטבעת הראשית תחליק על הרצועה והחוצה ממנה והמערכת כולה תקרוס).
אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועת נקודת העומס W ימינה ושמאלה): יש.
שיטה ג' - משולש
שיטה נוספת לחבר בין שני עיגונים היא ע"י משולש פשוט (מרצועה או חבל):
חלוקת עומס: יש.
גיבוי בין העיגונים: יש.
אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועת נקודת העומס W ימינה ושמאלה): יש, עם מגבלה מסויימת. משיכה לצדדים משנה את חלוקת העומס במידה משמעותית.
אם הזווית בין הרצועות היא עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \alpha והמשקל עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W מקבלים כי הכוח על העגינות עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F הוא:
עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F=2\frac{W}{2cos(\frac{\alpha}{2})cos(\frac{180-\alpha}{2})}
שיטה ד' - חלוקת משקל וגיבוי, השיטה הקלאסית
השיטה המקובלת לחלוקת עומס בין שתי נקודות היא ע"י חיבורן ברצועה או חבל בצורה הבאה (הצלבה ברצועה ליד הטבעת הראשית של החלוקה):
חלוקת עומס: יש
גיבוי בין העיגונים: יש
אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועת נקודת העומס W ימינה ושמאלה): יש. אם יש קשר ברצועה כדאי למקם אותו רחוק מהטבעות כדי שהוא לא יפריע לתנועת הטבעת.
ושוב, אם הזווית בין הרצועות היא עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \alpha והמשקל עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W מקבלים כי הכוח על העגינות עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F גדל עם הזווית והוא שווה ל: עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F=\frac{W}{2cos(\alpha/2)}
במקרה זה פועל על העיגון כוח דומה בגודלו לשיטת המשולש, אולם הכוח פועל בכיוון שונה (הכיוון של F ולא של X). כיוון זה רצוי יותר מאחר ובשיטת המשולש נצטרך למצוא עיגונים הנושאים עומס בצורה טובה אחד מול השני (בזווית של 90 מעלות ל- W).
השוואה בין שתי צורות חלוקת המשקל מבחינת עומסים על העיגון:
| זווית ראש עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \alpha | חלוקת משקל: עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F/W | משולש עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): X/W |
| 0 | 50% | 71% |
| 30 | 52% | 65% |
| 60 | 58% | 67% |
| 90 | 71% | 77% |
| 120 | 100% | 104% |
| 140 | 146% | 148% |
| 150 | 193% | 195% |
| 160 | 288% | 289% |
| 170 | 574% | 574% |
| 175 | 1146% | 1147% |
| 178 | 2865% | 2865% |
קל לראות כי בחלוקת עומס קלאסית, העומס על העיגונים עולה עם הזווית. באופן תיאורטי בזוית של 180° העומס יגיע לאינסוף.
הכוח על העיגונים הולך כמו:
בזווית ראש של 120° (ליד W) העומס על כל עיגון זהה לעומס על המערכת כולה ובעצם אין יותר חלוקה של העומס אלא גיבוי בלבד.
מצב זה אינו רצוי ויש לעבוד בזויות קטנות יותר. ניתן לקחת ככלל אצבע זווית מכסימלית של 90° מאחר וקל לזהותה בעין.
חלוקת עומס בין שלוש עגינות
חלוקה שווה
בדומה לשיטה הקלאסית של חלוקת עומס בשתי נקודות יש הצלבה בטבעת ליד W כך שאין אפשרות של בריחת הרצועה מהחלוקה אם נשלף עיגון.
חלוקת עומס: יש.
גיבוי בין העיגונים: יש.
אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועת נקודת העומס W ימינה ושמאלה): יש.
חישוב העומס:
כפי שהוזכר בחלוקת עומס בין שני עיגונים העומס עולה (תיאורטית) עד לאינסוף אם נגדיל את הזווית (מעשית לא ניתן לביצוע) מאחר ובחישוב יש cos במכנה של השבר אשר בזוית של 180° שווה 0. בחלוקת משקל בין שלוש עגינות העומס המכסימלי F יכול להגיע עד W בלבד כאשר שתי העגינות הצדדיות 0.
כלומר העומס על העיגונים יכול להיות רק בין W/3 לבין W. זהו יתרון משמעותי ובחלוקת משקל כזו לשלושה עיגונים אין חשיבות רבה לזווית כמו בחלוקה לשני עיגונים.
חלוקה לא שווה
ניתן לחלק את העומס בצורה לא שווה כך שאחת העגינות תקבל חצי מהעומס, ושתי האחרות תקבלנה כל אחת רבע מהעומס.
תרמו לדף זה: מיכה יניב, דורון נצר ואחרים...
