Этот материал — перевод на русский язык статьи «QC Lab: Screwtrusion», посвящённой прочности не до конца закрученных альпинистских буров. Статья опубликована 3 марта 2022 года в блоге Black Diamond QC Lab. Мы взяли на себя смелость добавить к ней фотографии для большей наглядности и сопроводить дополнительными комментариями эксперта и автора перевода, которые в тексте выделены курсивом.
QC Lab — это блог американской компании Black Diamond, в рамках которого сотрудники отдела контроля качества, того самого QC (quality control), отвечают на популярные вопросы об альпинистском снаряжении, всячески его тестируют и развеивают мифы о нём.
Недокрученный ледобур, или «буротрузия»
Представьте ситуацию: вы ледолаз и, находясь на отвесном склоне, усердно крутите бур. Внезапно лёд заканчивается, и зубья бура упираются в скалу, знаменуя конец заводской заточки и перспективы надёжной страховки. И вот вы печально глядите на недокрученный на несколько сантиметров затупленный бур и решаете, что же делать дальше. В такое незавидное положение рано или поздно попадает каждый. В статье оно в шутку названо screwtrusion, что образовано от английских слов screw — «бур» и protrusion — «выступать/выдвигаться». На русский можно перевести это как «буротрузия» — ситуация, когда упёршийся в скалу ледобур торчит над поверхностью льда, создавая тем самым рычаг и дискредитируя прочность всей страховки.
Сопровождается ругательствами и раздражением ледолаза!
Как выглядит «буротрузия». Источник: «Спорт-Марафон»
Что делать в такой ситуации? Вдруг короткие буры закончились, а кругом лишь тонкий лёд? Спускаться ниже или, наоборот, лезть вверх в надежде, что дальше лёд будет толще? Или всё же воспользоваться несчастным буром? А если да, то встегнуть оттяжку в ухо бура или накинуть петлю на трубку, чтобы уменьшить рычаг?
Вопросов, как видите, немало. Но прежде чем на них ответить, следует разобраться, как вообще происходит «отказ» ледобура или его ледяного фундамента.
Сами по себе современные буры обладают внушительным запасом прочности и
редко когда вызывают вопросы
. Чего нельзя сказать о
прочности льда
, на которую эти самые ледобуры всецело полагаются. Но не будем усложнять и для начала сымитируем ситуацию, когда лёд идеальный, а нагрузка приходится на ухо полностью закрученного бура. Разрушение начинается с образования трещин в толще окружающего бур льда. Далее, по мере нарастания нагрузки, происходит скалывание ледового конуса глубиной 3–5 см, в результате чего лишившийся ледяной опоры оголённый участок бура становится рычагом, увеличивающим нагрузку на излом. А заканчивается всё так:
- Ломается трубка бура — это наиболее вероятный сценарий.
- Разрушается ухо, или сам бур полностью вылетает изо льда.
Ключевой момент здесь — отрыв ледового конуса. После этого возможность бура выдерживать радиальные (перпендикулярные) нагрузки критически снижается.
Чёрным обведена область отрыва ледового конуса
После отрыва ледового конуса ледобур выступает на 5 см и испытывает нагрузку на излом
На видео запечатлён момент с выламыванием ледового конуса
Источник: кадр из видео The BD Beta on Aluminum vs. Steel Ice Screws with Will Gadd & Matt Berry
В случае «буротрузии» недокрученный бур заведомо имеет рычаг, кратно увеличивающий нагрузку на лёд и находящуюся под ним часть бура. Соответственно, и усилий, чтобы сломать бур или сколоть лёд, необходимо гораздо меньше. Вывод прост: бур необходимо всегда закручивать до упора.
На рисунке выше приведена формула изгибающего момента, демонстрирующая кратное увеличение прилагаемых на бур нагрузок. Изгибающий момент вычисляется как произведение приложенной силы на кратчайшее расстояние от вектора этой силы до нейтральной оси сечения.
Но что, если закрутить бур до конца невозможно физически? Позволит ли в этом случае оттяжка, продетая или наброшенная на нижнюю часть трубки бура, снизить нагрузку на излом? И есть ли в этом случае разница, какой бур использовать: стальной или алюминиевый?
На первом фото — заранее продетая на трубку бура оттяжка. На втором — наброшенная на уже закрученный бур оттяжка в виде петли. Источник: alpina.guide
Вщёлкивать или ввязывать оттяжку?
Чтобы ответить на этот вопрос, в лаборатории контроля качества Black Diamond провели ряд испытаний с недокрученными ледобурами — стальными BD Express и алюминиевыми BD Ultralight. Они оценивали, какой сценарий использования будет прочнее:
- когда оттяжка накинута петлёй на трубку;
- когда оттяжка вщёлкнута через карабин в ухо.
К описанным далее результатам следует относиться с определённой долей скепсиса, поскольку речь идёт об очень ограниченной выборке, не претендующей на статистическую значимость. Также важно понимать, что данные испытания проводились в лабораторных условиях, где лёд априори твёрдый, однородный и не имеет тех структурных особенностей, что могут вам повстречаться на реальном маршруте.
Первое, что сделали в QC Lab, — испытали прочность закрученных до упора стальных и алюминиевых буров, а затем сравнили её с прочностью тех, что выступали от поверхности на 5 см. В обоих случаях было протестировано по три алюминиевых и три стальных бура длиной 16 см. И там, и там буры нагружались посредством оттяжки, вщёлкнутой в ухо. Все испытательные образцы были закручены перпендикулярно поверхности льда, то есть под углом 0°, как это делается во время испытаний по европейскому стандарту EN 568.
Основные требования стандартов EN 568 и UIAA 151. Источник: theuiaa.org
Испытания радиальной прочности ледобуров по стандарту EN 568
Откалывание льда во время испытаний радиальной прочности ледобуров
Какую нагрузку выдержал недокрученный ледобур с оттяжкой, вщёлкнутой в ухо
| Материал бура | Длина бура, см | Минимальная прочность бура согласно стандарту EN 568, кН | Сколько выдержал полностью закрученный бур, кН | Сколько выдержал недокрученный на 5 см бур, кН | Снижение прочности составило, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Алюминий | 16 | 10 | 12,5 | 5,16 | 58,7 |
| Сталь | 16 | 10 | 16 | 8,57 | 46,4 |
Согласно стандарту EN 568 закрученные до упора ледобуры должны выдерживать не менее 10 кН, независимо от материала изготовления. Результаты испытаний показали, что стоит недокрутить буры на 5 см, как алюминиевые модели теряют в прочности 58,7%, а их стальные собратья — 46,4%.
Выступающий на 5 см над поверхностью льда алюминиевый ледобур со встёгнутой в ухо оттяжкой
Выступающий на 5 см над поверхностью льда стальной ледобур со встёгнутой в ухо оттяжкой
Характерное разрушение альпинистских ледобуров выше уровня резьбы. Когда пластичные стальные буры ещё гнутся, более хрупкие алюминиевые уже ломаются. Источник: blackdiamondequipment.com
Насколько критичны потери в прочности недокрученных ледобуров
Если проводить аналогию с френдами, болнатами, джипси и другими активными закладными элементами, применяемыми на скальном рельефе, то, согласно стандарту EN 12276, минимальная рекомендованная прочность таких элементов при лазании с нижней страховкой должна составлять не менее 7 кН. В тестах QC Lab все три недокрученных стальных ледобура BD Express отказали при нагрузке свыше 7 кН, что с некоторой натяжкой говорит о допустимости их применения в таком ключе. Чего нельзя сказать об алюминиевых бурах. Дальнейшие испытания и регрессионный анализ показали, что алюминиевые буры BD Ultralight выдержат необходимые 7 кН, только если будут выступать от поверхности льда не более чем на 3,5 см.
Стоит отметить, что в реальных условиях создать нагрузку в 7 кН не так-то просто. Но вместо того, чтобы воспринимать это как вызов, лучше вспомнить ледолазную мантру: «Лидер не должен срываться». Ведь падение с кучей острых предметов на теле — прямая дорога в больницу.
Какую нагрузку выдержал недокрученный ледобур с оттяжкой, закреплённой на трубке
| Материал бура | Длина бура, см | Минимальная прочность бура согласно стандарту EN 568, кН | Сколько выдержал полностью закрученный бур, кН | Сколько выдержал недокрученный на 5 см бур с петлёй, кН | Снижение прочности составило, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Алюминий | 16 | 10 | 12,5 | 9 | 28 |
| Сталь | 16 | 10 | 16 | 13 | 18,75 |
Смысл закрепления оттяжки на трубке недокрученного бура заключается в уменьшении рычага и снижении нагрузки на сам ледобур и удерживающий его лёд. В лабораторных тестах и стальные, и алюминиевые перпендикулярно установленные буры выдержали больше минимально допустимых 7 кН. Но ключевая проблема здесь в другом. Во время рывка оттяжка (в данном случае петля, закреплённая на трубке полусхватывающим узлом) склонна съезжать в сторону проушины, создавая не только рычаг, но и ударную нагрузку. В худшем случае оттяжку может даже перебить о края проушины.
Выступающий на 5 см над поверхностью льда алюминиевый ледобур с ввязанной вплотную к склону петлёй
Выступающий на 5 см над поверхностью льда стальной ледобур с ввязанной вплотную к склону петлёй
Лучше всего крутить буры под положительным углом, то есть по направлению нагрузки. Но в рамках испытаний, чтобы оттяжка не сползала в сторону проушины, этим правилом пришлось пренебречь и расположить бур перпендикулярно или под отрицательным углом в диапазоне от 0° до 15°. Но даже так сохраняется риск, что во время рывка оттяжку сдёрнет наружу.
Что же выходит? В идеальных лабораторных условиях недокрученный бур с ввязанной оттяжкой оказывается прочнее недокрученного бура с оттяжкой, пристёгнутой к уху. Тем не менее ввязывания стоит избегать из-за большого количества переменных, влияющих на прочность данной конструкции. Если же ситуация вынуждает ввязываться, то крутить бур необходимо перпендикулярно или под отрицательным углом к склону. Критически важно, чтобы как минимум 10 см резьбы бура располагались в хорошем льду. А поэтому перед установкой бура следует счищать с поверхности весь ненадёжный слой. Особое внимание необходимо уделять фиксации оттяжки на части бура, прилегающей к склону (То есть крепко затянуть узел, сделать больше оборотов петли — в общем всё, чтобы минимизировать риск сползания. — Прим. пер.). При прочих равных рекомендуется использовать стальные ледобуры, обладающие бо́льшим запасом прочности. И помнить, что короткий бур, закрученный до упора, лучше, чем длинный с ввязанной оттяжкой.
Существуют и готовые решения. Ледобур Salewa Quick с интегрированной плавающей оттяжкой, способной компенсировать рычаг, в случае когда бур не может быть закручен до конца. Источник: salewa.com
Другие сценарии «буротрузии»
За последние годы вопрос, под каким углом крутить бур, обсуждался часто. Исследования показали, что наиболее прочное положение ледобуру обеспечивает положительный угол наклона в 10–15° — зубьями вверх, а головкой вниз по склону. Дело в том, что в ледолазной страховочной цепи самым слабым звеном является лёд. А потому важно обеспечить такое положение бура, при котором нагрузка на лёд будет минимальной, а удерживающая способность бура максимальной. Как это сделать? Снизить сжимающие напряжения в толще льда и выровнять направление резьбы с направлением рывка — что и делает ледобур, расположенный проушиной вниз. По мере того как бур отклоняется в противоположном направлении (проушиной вверх), удерживающая способность резьбы уменьшается, а напряжение во льду под действием рычага увеличивается.
10–15 градусов по направлению нагрузки — оптимальный с точки зрения прочности угол закручивания бура
Однозначного ответа на вопрос, под каким углом крутить бур, быть не может, так как всё зависит от состояния льда, погодных условий и возможной силы рывка. Так, даже закрученный головкой вниз в монолитный лёд ледобур может нагреться под воздействием солнечных лучей и вылететь в случае рывка. При этом тот же вытаявший ледобур имеет шанс расклиниться, располагайся он перпендикулярно. И, кстати, как показывает личная история Кирилла Белоцерковского, описанная в статье «Под каким углом закручивать ледобуры», расклинивание может помочь и в случае, если лёд очень посредственного качества.
Кирилл Белоцерковский, альпинист: «Как-то я лез через стенку бергшрунда. Она была сложена из прессованного снега или недозрелого льда. Слой снега, потом 5 сантиметров ледяной корки, потом снова снег. Нормально завернуть бур некуда: из снега вываливается, слои льда слишком тонкие. Тогда я завернул его в ледовую корку сверху вниз и полез дальше. Сорвался, пролетел несколько метров, но повис. Полагаю, потому, что бур расклинился как рычаг».
Распределение нагрузок на буры, закрученные под разными углами. Источник: jjgeng.com
Как было описано, ледобуры, расположенные под отрицательным углом, создают рычаг и способствуют скалыванию ледового конуса при меньших нагрузках. А после скалывания часть бура остаётся торчать без опоры, что существенно снижает уже его прочность.
Такая логика справедлива для твёрдого однородного льда. Однако тот может быть и крайне посредственного качества, со слоистостью, воздушными карманами, находиться под влиянием множества других, ослабляющих его прочностные характеристики факторов. Такой лёд сколется раньше, что опять приведёт к «буротрузии». Крутить буры в подобный лёд практически бессмысленно. Но если всё же придётся, то рекомендации те же: счищать верхний слой и отдавать предпочтение стальным бурам.
Как определить качество льда
| Признаки надёжного льда | Признаки ненадёжного льда |
|---|---|
| Голубой (blue) | Серый (gray) |
| Твёрдый (solid feeling) | Воздушный (aerated) |
| Пластичный (plastic) | Крошащийся (dinner plating) |
| Однородный (homogenous) | Полый (hollow) |
| Равномерное сопротивление при закручивании бура (consistent resistance during placement) | Неравномерное сопротивление при закручивании бура (inconsistent resistance during placement) |
| Закручивание бура сопровождается выходом столбика льда (core generated during placement) | Слоистый (variable layers / «onion skin») |
| Трубчатый (chandeliered) | |
| Прожаренный солнцем (sun baked) | |
| Тонкий, мягкий, рыхлый и пр. |
Да, некоторые представленные здесь характеристики звучат странно, поэтому мы сохранили определения на английском из оригинала статьи. Впрочем, к адаптации описания свойств льда на язык альпинистов очень близко подобрался Кирилл Белоцерковский в своей статье «Категории трудности: лёд».
Выводы. Что делать, если ледобур недокручен
Важно
Следующая информация справедлива лишь для ледобуров длиной 16 см и более, резьба которых погружена в надёжный лёд как минимум на 10 см. Резьба же более коротких буров не сможет обеспечить достаточного сцепления после отрыва ледового конуса.
- Стальные и алюминиевые ледобуры, сертифицированные по стандарту EN 569 и полностью закрученные в надёжный лёд, выдерживают не менее 10 кН.
- Стальные и алюминиевые ледобуры, выступающие на 5 см от поверхности и нагруженные за проушину, испытывают значительные потери в прочности. При этом недокрученные алюминиевые буры ломаются при нагрузках, вполне достижимых во время реального срыва.
- Стальные и алюминиевые ледобуры, выступающие на 5 см от поверхности и нагруженные за ввязанную на трубку бура оттяжку, испытывают значительные потери в прочности. При этом весь смысл такой оттяжки может быть нивелирован её соскальзыванием в сторону проушины. Так как на эффективность ввязывания влияет слишком много факторов, его следует по возможности избегать.
- Если стальной ледобур длиной 16 см и более выступает над поверхностью менее чем на 5 см, рекомендуется вщёлкиваться в ухо. Если такой бур выступает более чем на 5 см и ледолаз, за неимением коротких буров, принимает решение прибегнуть к ввязыванию, он должен располагать бур перпендикулярно или под отрицательным углом (зубьями вниз, головкой вверх) к склону, даже если это потребует от него полностью перекрутить бур. Крайне важно перед установкой бура счищать ненадёжный верхний слой, обеспечивая резьбе как минимум 10 см качественного льда.
- Если алюминиевый ледобур длиной 16 см и более выступает над поверхностью менее чем на 3,5 см, рекомендуется вщёлкиваться в ухо. Если такой бур выступает более чем на 3,5 см, а короткие буры отсутствуют, следует воспользоваться стальным буром, закрутив его по возможности в новую точку (далее следовать рекомендациям для стальных буров). Если стальных буров нет и приходится прибегнуть к ввязыванию, бур должен располагаться перпендикулярно или под отрицательным углом (зубьями вниз, головкой вверх) к склону. Крайне важно перед установкой бура счищать ненадёжный верхний слой, обеспечивая резьбе как минимум 10 см качественного льда.
- Независимо от того, ввязана ли оттяжка или закреплена за проушину, короткий бур, закрученный до упора, будет всегда прочнее, чем более длинный, но недокрученный.
- Счищайте или избегайте ненадёжного льда и следите за тем, чтобы ледобур был всегда закручен полностью.
Ещё короче:
- Длинный бур — не равно «более надёжный».
- Выбирайте правильную длину бура и крутите его в надёжный лёд под углом 10–15 градусов вверх и до упора.
- Если «буротрузии» не избежать, используйте стальные буры, неважно, ввязываете ли вы оттяжку или пристёгиваете её к уху.
- Недокрученный алюминиевый бур значительно слабее недокрученного стального.
- «Буротрузия» — это плохо, особенно при использовании алюминиевых буров.
Берегите себя!
Мне нравится
