חלוקת משקל
חלוקת משקל (באנגלית: equalization) היא שיטה לחיבור מספר עגינות (אבני עיגון או עיגונים אחרים) כדי לקבל עגינה מורכבת. עגינות מורכבות משמשות בד"כ כתחנות. קיימות מספר שיטות לבניית עגינה מורכבת והשאיפה בכולן היא שכל העיגונים יחלקו ביניהם את העומס, ושאף אחד מהם לא יהיה נקודת כשל יחידה (נקודה קריטית), כלומר, שהם יגבו זה את זה. חלוקת משקל נקראת לפעמים גם חלוקת עומס או שקול.
תוכן עניינים
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. חלוקה של העומס נעשית על ידי חיבור מספר עיגונים למערכת אחת.
עגינה מורכבת
עגינה מורכבת היא חיבור של מספר עיגונים כדי לקבל תחנה העונה על שתי הדרישות: גיבוי וחלוקת עומס (קיימות עוד דרישות מתחנה והן תלויות במצב המדוייק הנידון. גם המאמרים על תחנות וחוזק ובטיחות בעיגונים עוסקים בנושא זה).
אין המטרה כאן לאפשר בחירת עיגונים חזקים פחות או בטוחים פחות על ידי תוספת של עיגונים. כל עיגון חייב להיות מספיק חזק ומספיק בטוח למטרת הפעילות (ואין טעם 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 גם 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 שלושה עיגונים פחות או יותר זהים כל עיגון צריך להיות 33%. במקרה כזה קל לראות כי אומנם יש חלוקת עומס אך אין גיבוי כלל. אם אחד העיגונים עיגון נשלף (כי הערכנו אותו יותר ממה שהוא באמת) נשארנו עם שני עיגונים שהם 66% אשר צריכים לשאת 100% משקל. ברור ששניהם יקרסו כי לא ציפינו מהם מעולם לשאת יותר משליש מהעומס כל אחד.
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. בשיטה זו כמעט ואין חלוקת עומס. קשה מאוד להתאים את האורכים לחלוקת עומס כלשהי וגם אז, רק בכיוון מסויים. זו שיטה המספקת גיבוי פשוט בין העיגונים.
אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועה של כיוון העומס עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): 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' להלן. בתחנה הבנוייה כך יש חלוקת עומס בין העיגונים אך אין גיבוי. אם עיגון קורס הטבעת הראשית תחליק על הרצועה והחוצה ממנה והמערכת כולה תקרוס.
בחיבור כזה יש אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועת נקודת העומס עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W ימינה ושמאלה).
שיטה ג' - משולש
שיטה נוספת לחבר בין שני עיגונים היא ע"י משולש פשוט (מרצועה או חבל). שיטה זו נקראת לפעמים משולש אמריקאי (american triangle). בשיטה זו יש חלוקת עומס וגם גיבוי בין העיגונים.
גם כאן יש אפשרות העמסה בכיוונים שונים (תנועת נקודת העומס עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W ימינה ושמאלה) אך עם מגבלה מסויימת. משיכה לצדדים משנה את חלוקת העומס במידה משמעותית.
אם הזווית בין הרצועות בטבעת התחתונה 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=\frac{Wcos(45-\frac{\alpha}{4})}{cos(\alpha/2)}
בשיטה זו, העומס על העיגונים עולה במהירות רבה עם הזווית בטבעת התחתונה. בזווית של 60° הזווית בין הכוחות על העגינות כבר 120°, והעומס על כל עגינה הוא 100%, כך שלמעשה, אין עוד חלוקת משקל אלא רק גיבוי.
שיטה ד' - חלוקת משקל וגיבוי, השיטה הקלאסית
השיטה המקובלת לחלוקת עומס בין שתי נקודות היא ע"י חיבורן ברצועה או חבל בצורה הבאה. שימו לב להצלבה ברצועה ליד הטבעת הראשית. בתחנה כזו יש חלוקת עומס וגיבוי בין העיגונים. בתחנה הבנוייה כך יש גם אפשרות העמסה בכיוונים שונים (שוב, תנועת נקודת העומס עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W ימינה ושמאלה). אם יש קשר ברצועה כדאי למקם אותו רחוק מהטבעות כדי שהוא לא יגביל את טווח התנועה של הטבעת. החיסרון בגדול של שיטה זו הוא שבמקרה של שליפה של עגינה, האחרת (או אחרות) יקבלו עומס דינאמי.
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 בכיוון הרצועה המושכת את העיגון. זה נראה דומה למשולש, אבל למעשה הכיוון כאן שונה לגמרי. בשיטת המשולש, כאמור, הכוח פועל בכיוון חוצה הזווית שבין הרצועות של המשולש, ולא של הרצועה שיורדת ומתחברת לטבעת הראשית. יוצא שהעומס עולה בתלות בזווית בקצב איטי יותר משיטת המשולש (ראה טבלת השוואה בהמשך).
קל לראות כי בחלוקת עומס קלאסית, הכוח על העיגונים הולך כמו: עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \frac{1}{cos(\alpha/2)} . לכן, גם בחלוקת עומס כזו העומס על העיגונים עולה עם הזווית, ובאופן תיאורטי, בזווית של 180° העומס יגיע לאינסוף.
בזווית ראש של 120° (ליד עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): 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. ככלל אצבע ניתן לקחת זווית מכסימלית של 90°, שהיא קלה לזיהוי גם בשטח ללא מכשירי מדידה.
השוואת הכוחות על העיגונים
הטבלה הבאה משווה בין חלוקת משקל קלאסית ובין משולש אמריקאי, מבחינת עומסים על העיגונים:
| 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.): F/W |
| 0 | 50% | 71% |
| 30 | 52% | 82% |
| 60 | 58% | 100% |
| 90 | 71% | 131% |
| 120 | 100% | 193% |
| 140 | 146% | 288% |
| 150 | 193% | 383% |
| 160 | 288% | 573% |
| 170 | 574% | 1146% |
| 175 | 1146% | 2292% |
| 178 | 2865% | 5730% |
חלוקת עומס בין שלוש עגינות
חלוקה שווה
בדומה לשיטה הקלאסית של חלוקת עומס בשתי נקודות יש הצלבה בטבעת ליד עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): 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 עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W ימינה ושמאלה): יש.
כאן, הכוח על העגינות הוא: עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F=\frac{W}{1+2cos(\frac{\alpha}{2})}
כפי שהוזכר בחלוקת עומס בין שני עיגונים העומס עולה (תיאורטית) עד לאינסוף אם נגדיל את הזווית (מעשית לא ניתן לביצוע) מאחר ובחישוב יש עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): cos(\frac{\alpha}{2}) במכנה של השבר שמתאפס בזוית של 180°. בחלוקת משקל בין שלוש עגינות העומס המכסימלי עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F יכול להגיע עד עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W בלבד כאשר הכוח על שתי העגינות הצדדיות מתאפס.
כלומר העומס על העיגונים יכול להיות רק בין עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W/3 לבין עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): W . זהו הבדל 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.
קריאה נוספת
קישורים חיצוניים
תרמו לדף זה: מיכה יניב, דורון נצר ואחרים...
