4-2007 50 Vpliv vlage na mehanske lastnosti plezalnih vrvi  Stojan Burnik, Marko Udovč, Anatolij Nikonov, Urška Florjančič, Igor Emri Uvod V sodelovanju med Centrom za eksperi- mentalno mehaniko (CEM) Fakultete za stroj- ništvo in Katedro za gorništvo, športno ple- zanje in dejavnosti v naravi Fakultete za šport je skupina raziskovalcev (S. Burnik, M. Udovč, A. Nikonov, U. Florjančič, A. Pergar, G. Kofler) pod vodstvom prof. I. Emrija v laboratoriju CEM preučevala mehanske lastnosti plezalnih vrvi. Raziskava je obsegala analizo mehanskih karakteristik vrvi različnih proizvajalcev v suhem in mokrem okolju pri impulznem obre- menjevanju. Razvrstitev in zgradba vrvi Vrvi glede na njihove mehanske lastnosti delimo na dinamične, polstatične in statične. Moderne plezalne vrvi so narejene iz množice zelo tankih polimernih niti, ki sestav- ljajo osnovna dela vrvi – jedro in plašč (Jenkins, 2004). Trenutno se plezalne vrvi izdelujejo iz polimera PA6, imenovanega tudi »nylon 6«. Ta ima dobre mehanske, pa tudi fizikalne, termič- ne in kemične lastnosti ter je odporen proti utrujanju, obrabi in mikroorganizmom. Vpliv ultravijolične svetlobe na razpadanje nylona 6 je veliko manjši kot pri preostalih polimerih. Slaba lastnost nylona 6 pa je odpornost proti vlagi. Že majhna vsebnost vode lahko močno spremeni mehanske lastnosti vrvi. Tehnične karakteristike vrvi v skladu s standardom EN 892 V gorništvu imamo standard EN 892, ki temelji na predhodnem standardu, ki ga je ob- likovala UIAA. Ta standard je pokrival podro- čje plezalnih vrvi in je bil oblikovan že pred približno petdesetimi leti ter je z dopolnitvami v uporabi še danes. UIAA je prek svoje varnost- ne komisije (Safety Commission) postavila tudi vrsto drugih standardov. Vsi izdelki, ki dosega- jo določene zahteve glede kakovosti in varno- sti, so označeni z uradno oznako UIAA 1 . Cilji preučevanja Znano je, da se mehanske lastnosti poli- merov lahko spremenijo za nekaj velikostnih razredov, če je material dalj časa izpostavljen vlagi. S teoretičnega stališča razmeroma dobro razumemo vpliv vlage na ekstrudirane in briz- gane materiale, precej manj pa vemo o vplivu vlage na visokoorientirane polimere, kot so vlakna. Zato smo analizirali dinamične karak- teristike poliamidnih vrvi z različno vlažnost- no zgodovino. Eksperimente smo izvajali v laboratoriju CEM Fakultete za strojništvo v sodelovanju s Katedro za gorništvo, športno plezanje in de- javnosti v naravi Fakultete za šport. Analizirali smo razlike v mehanskih karakteristikah vrvi, t.j., ujemne sile in maksimalnega raztezka, dveh različnih proizvajalcev pri dinamičnem obremenjevanju v suhem in mokrem okolju. Eksperimentalni del Opis merilne verige Na sliki 1 je shematično prikazana namen- sko razvita eksperimentalna veriga. Konzola je fiksirana na višini 6 m nad tlemi, nanjo pa je nameščen senzor sile. Signal iz senzorja sile potuje preko ojačevalnika, DAQ kartica pa zajeti signal pretvori iz analognega v digitalni zapis, ki ga zajemamo z računalniškim progra- mom. Vrv je na enem koncu v stiku s senzorjem sile, na drugem koncu pa je na vrv pritrjena utež. Pri tem sta oba konca vrvi pred začetkom meritve locirana na enaki višini nad tlemi. 1 www.rescue-eguip.com.au/REstandards.html 51 4-2007 Priprava vzorcev V okviru naše raziskave smo analizirali vzorce komercialnih vrvi dveh različnih proiz- vajalcev pri mokrih in suhih pogojih. Debelina vseh vzorcev je bila enaka, t.j., 9.8 mm. Iz vrvi posameznega proizvajalca so bili pripravljeni po 4 vzorci za testiranje. Priprava vzorcev je potekala tako, da smo posamezno vrv razreza- li na štiri dele enakih dolžin, oba konca posa- meznega vzorca pa smo zaključili s prešitjem vrvi v zanko. Dolžina vzorcev pred začetkom izvajanja testa, l 0 , je bila 3.38±0.04 m. Suhi vzorci so bili pred izvedbo meritve shranjeni pod enakimi sobnimi pogoji. Mokri vzorci so bili tri dni pred izvedbo meritve nameščeni v posodo z vodo. Teste smo izvajali na prostem pri temperaturi 26±2 o C. Suhi vrvi dveh različ- nih proizvajalcev smo označili z SV1 in SV2, mokri vrvi pa z MV1 in MV2. Merilni postopek Teste izvajamo tako, da ustvarjamo prosti pad uteži znane mase, pripete na vrv. Pred vsakim testom je bila izmerjena dolžina vzorca z zanko. Zatem je bila na vrv vpeta utež, drugi konec vrvi pa je bil pripet na senzor sile. Ob določenem času je bil sprožen met uteži, kar je povzročilo impulzno obremenitev vrvi. Masa uteži je znašala 43.85±0.02 kg. Na vsakem vzorcu smo zaporedoma izvedli 10 metov s 5- minutnim časovnim razmikom med 2 metoma. Po vsakem metu smo ponovno izmerili dolžino vrvi. Merjeni odziv smo v obliki generirane sile v vrvi v odvisnosti od časa shranili v podatkov- ni datoteki za nadaljnjo analizo. Karakteristike vrvi posameznega proizvajalca so bile izraču- nane z uporabo programa DAR © , ki je bil razvit v Centru za eksperimentalno mehaniko. Rezultati meritev in razprava Z uporabo eksperimentalno-analitične metode, ki je bila v CEM namensko razvita za analizo časovno odvisnega vedenja vrvi pri impulznem obremenjevanju, smo primerjali karakteristike vrvi dveh različnih proizvajal- cev pri suhih in mokrih pogojih. Analizirani vrvi v skladu z obstoječim UIAA standardom pripadata istemu kakovostnemu razredu in imata po podatkih proizvajalcev enake karak- teristike. Primerjalna analiza vedenja suhih in mokrih vrvi pri impulznem obremenjevanju je za dva različna proizvajalca vrvi predstav- ljena na slikah 2a in 2b, ki prikazujeta odvis- nost ujemne sile in maksimalnega raztezka od števila metov. Ujemna sila in maksimalni razte- zek sta podana v obliki povprečnih vrednosti, izračunanih iz meritev na štirih vzorcih vrvi istega proizvajalca (suhih in mokrih). Slika 1. Shematičen prikaz merilne verige Slika 2. Primerjalna analiza vedenja suhih in mokrih vrvi za dva različna proizvajalca: (a) ujemna sila v odvisnosti od števila metov, (b) maksimalni raztezek v odvisnosti od števila metov 4-2007 52 Iz prikazanih diagramov je razvidno, da se vedenje suhih in mokrih vrvi dveh različnih proizvajalcev, ko jih izpostavimo enakim obre- menitvenim pogojem, vidno razlikuje. Pri suhi vrvi SV1 je po 10 metih mogoče opaziti za 43 % višjo ujemno silo v primerjavi z mokro vrvjo MV2. Pri suhi vrvi SV2 je po 10 metih mogoče opaziti za 38 % manjši maksimalni raztezek v primerjavi z mokro vrvjo MV1. Iz analize je razvidno, da so mokre vrvi bolj nevarne za plezalce kot suhe. Ti rezultati kažejo, da je z uporabo novo razvite eksperimentalno-ana- litične metode, ki omogoča analizo časovno odvisnega vedenja vrvi pri impulznem obre- menjevanju, možno opaziti razlike v vedenju vrvi, ki imajo po podatkih proizvajalcev enake tehnične karakteristike, določene v skladu s standardno metodo testiranja. Sklep Na osnovi rezultatov opravljene analize lahko ugotovimo, da se mehanske lastnosti vrvi različnih proizvajalcev, ki v skladu z ob- stoječim UIAA standardom pripadajo istemu kakovostnemu razredu in imajo enake karak- Četrta izdaja vodnika je bila razprodana in založni- ški odbor Planinske zveze Slovenije se je odločil za ponatis. Pri zbiranju podatkov o kočah pa je naletel na velike težave, saj odziv planinskih društev ni bil niti tako velik niti tako hiter kot pri prejšnjih izdajah. Nekatera planinska društva smo morali celo večkrat prositi, da so nam končno poslala podatke o svojih kočah. Največ zadreg je bilo (pravzaprav so nekatere še vedno) s telefonskimi številkami, saj so se prav v tem času menjavale vse klicne številke mobilnih telefonov 050, 0609, 0608 ..., spremenile pa so se tudi omrežne številke stacionarnih telefonov. Kar nekaj planinskih koč je zaprlo svoja vrata, nekaj pa je novih koč in bivakov. V vodniku smo obdržali risbe A. Rojca, nove risbe je narisal J. Lasnibat, dodali pa smo barvne posnetke ne- katerih koč. Podatke smo dobili ne le od društev, ampak tudi iz koledarčka akcij 2006 in s spletne strani Planinske zveze Slovenije. Razume se, da bomo hvaležno sprejeli vse blago- hotne pripombe in popravke, ki jih boste poslali uporabniki tega vodnika pa tudi planinska društva. Možno je, da je med tiskom prišlo do novih sprememb podatkov. Prepričani pa smo, da bo vodnik doživel še več ponatisov. Založniški odbor obdržali risbe A. Rojca, nove risbe je narisal J. Lasnibat, dodali pa smo barvne posnetke ne- teristike, vidno razlikujejo med seboj. Velike razlike v vedenju vrvi so bile ugotovljene med suhimi in mokrimi vzorci vrvi. Pričemer imajo mokre vrvi veliko slabše mehanske lastnosti kot suhe. Ugotovljeno je bilo, da se vedenje vrvi spreminja tudi s številom padcev, in sicer se s povečanjem števila padcev ujemna sila poveča, medtem ko se maksimalni raztezek zmanjša. Z raziskavo smo odgovorili na neka- tera pomembna vprašanja o lastnostih plezal- nih vrvi, še več pa smo jih odprli. Na nekatera med njimi smo že našli odgovor, druga pa osta- jajo odprta in čakajo na rešitev ob želji po večji varnosti plezalcev. Literatura: Burnik, S., Simonič, E., Jereb, B. (2004). Odpornost plašča plezalnih vrvi. Šport, 52(2), 62–66. Kofler, G., Perger, A. (2006). Študij vpliva vlage na mehanske lastnosti plezalnih vrvi. Di- plomska naloga. Fakulteta za šport, Ljubljana. Jenkins, M. (2003). Materials in Sports Equipment, Woodhead Publ. Ltd., Cambrid- ge. m Ob peti izdaji vodnika po planinskih kočah v Sloveniji