ШНУР ПЛЕТЕНЫЙ СТРАХОВОЧНЫЙ ПОРОГОВОГО СРАБАТЫВАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК D07B1/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается производства плетеных шнуров, которые могут быть использованы в амортизирующих и предохранительных энергопоглощающих устройствах для гашения кинетической энергии и ударной нагрузки движущихся масс, преимущественно в комплектах монтажного, противопожарного, горноспасательного и альпинистского снаряжения, используемого для страховки людей, работающих на высоте. Кроме того, шнур может быть использован в откатных устройствах в качестве одноразовых сменных энергопоглощающих элементов.

Основным атрибутом конструкций страховочных текстильных изделий порогового срабатывания является наличие в их составе изделиеобразующих несущих нитей и дополнительных вспомогательных систем нитей, служащих энергопоглощающими элементами, разрываемыми под действием заданной пороговой нагрузки. Концевые участки текстильных изделий порогового срабатывания заданной длины фиксируют на двух разных плоскостях амортизирующего устройства. В случае аварийного несанкционированного перемещения страхуемого тела, закрепленного на одном из концов изделия, расположенные в нем дополнительные системы нитей разрываются, при этом происходит превращение кинетической энергии движущихся тел в работу разрыва энергопоглощающих нитей. После разрыва энергопоглощающих систем нитей перемещенный конец изделия должен быть надежно зафиксирован и удерживаться в этом положении за счет не менее 10-кратного запаса прочности от величины нагрузки порогового срабатывания.

Известен канат для аварийно-спасательных работ, содержащий несущий сердечник, состоящий из пучка прямолинейно расположенных нитей, находящихся внутри защитной оболочки. Защитная оболочка выполнена в виде нитевидного тела трубчатой формы и образована двухпрядным переплетением четного числа нитей оплетки, разделенных на две равные части, в каждой из которых нити оплетки расположены по спиралям правого и левого направлений. Канат имеет высокую прочность по всей длине и свободное свисание без скручивания [Авторское свидетельство №793012, по кл. D07B 1/00; А62В 1/16, 1980 г.].

В случае аварийного несанкционированного падения данный канат может фиксировать и удерживать закрепленное на нем страхуемое тело, однако он не обладает свойством амортизировать ударную нагрузку.

Известен также стартерный шнур, содержащий несущий сердечник, состоящий из пучка прямолинейно расположенных нитей, находящихся внутри защитной оболочки. Защитная оболочка выполнена в виде нитевидного тела трубчатой формы и образована двухпрядным переплетением четного числа нитей оплетки, разделенных на две равные части, в каждой из которых нити оплетки расположены по спиралям правого и левого направлений. Разрывная нагрузка сердечника 250 кгс, разрывная нагрузка оплетки 380 кгс. Шнур имеет свободное свисание без скручивания [ТУ 8153-03-00302379-2002 «Шнур плетеный капроновый стартерный с лавсановым сердечником (ШПКС-5). Технические условия»].

Указанный шнур может быть ограниченно использован только в качестве одноступенчатого энергопоглощающего страхующего элемента, срабатывающего на заданную пороговую нагрузку, равную разрывной нагрузке сердечника, после чего нити защитной оболочки будут фиксировать и удерживать страхуемое тело за счет суммарной прочности нитей защитной оболочки шнура.

Наиболее близкими к изобретению по технической сущности и достигаемому результату являются набивочные шнуры многослойного плетения, содержащие коаксиально расположенные один в другом не менее трех слоев оплетки, выполненных в виде нитевидных тел трубчатой формы, образованных переплетением одинаковых по сырьевому составу, технологической и линейной плотности хлопчатобумажных нитей оплетки, разделенных на две равные части, в каждой из которых нити оплетки расположены по спиралям правого и левого направлений [«Набивка хлопчатобумажная сухая марки ХБС» ТУ 38.314-49-20-94, код ВКГ ОКП 25-7311].

При воздействии ударных нагрузок данный шнур обладает свойством энергопоглощающего эффекта, обусловленного наличием в его конструкции нескольких слоев оплетки, в которых энергопоглощающие слои разрушаются неодновременно. Однако он не обладает страховочным свойством фиксировать и удерживать страхуемое тело после его перемещения в результате удлинения и полного разрыва.

Технической задачей настоящего изобретения является создание плетеного страховочного шнура порогового срабатывания, обеспечивающего при аварийном срабатывании амортизацию и гашение ударной нагрузки за счет превращения кинетической энергии падающего страхуемого тела в работу разрыва текстильных нитей плетеных слоев.

При этом шнур должен обладать страховочным свойством фиксировать и удерживать страхуемое тело после порогового срабатывания не менее чем с 10-кратным запасом прочности от порога срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый плетеный страховочный шнур порогового срабатывания содержит сердечник, состоящий из пучка прямолинейно расположенных нитей, вокруг которого коаксиально один в другом расположено не менее трех слоев оплетки.

Наружный слой оплетки является несущей оболочкой, обладающей страховочным свойством фиксировать и удерживать страхуемое тело после порогового срабатывания не менее чем с 10-кратным запасом прочности от порога срабатывания.

Внутренние разрываемые при пороговом срабатывании энергопоглощаюшие слои оплетки и сердечник состоят из равного количества идентичных по сырьевому составу и номинальной линейной плотности текстильных нитей. Порог срабатывания шнура определяется по формуле:

P_cp=P₁[1+0,75(n-1)],

где Р_ср - порог срабатывания в кгс,

P₁ - суммарная разрывная нагрузка нитей сердечника, кгс,

n - общее число слоев оплетки в шнуре.

Каждый слой оплетки выполнен в виде нитевидного тела трубчатой формы, образованного переплетением под углом скрещивания четного числа нитей оплетки, разделенных на две равные части, в каждой из которых нити расположены по спиралям правого и левого направлений. Угол наклона нитей оплетки каждого из слоев к продольной оси шнура определяется по формуле:

α_m=15+30[(m-1)/(n-1)],

где: α_m - угол наклона нитей оплетки к продольной оси шнура, градус;

m - порядковый номер оплетки, начиная с внутреннего первого от сердечника слоя;

n - общее число всех оплеток в шнуре.

Для обеспечения эффекта страховки наружный слой оплетки обладает свойством фиксировать и удерживать страхуемое тело после порогового срабатывания не менее чем с 10-кратным запасом прочности от порога срабатывания.

На фиг.1 представлена совмещенная схема строения и развертки поверхностей несущей оплетки, энергопоглощающих слоев оплеток и сердечника предлагаемого шнура. На фиг.1 приняты следующие обозначения: 1 - несущая силовая оболочка; 2, 3, 4 - внутренние разрываемые при пороговом срабатывании энергопоглощаюшие слои оплетки; 5 - сердечник; D_ш - наружный диаметр шнура; πD_ш - длина развертки поверхности несущей силовой оболочки: α₁, α₂, α₃, α₄ - углы наклона слоев оплетки к продольной оси шнура.

На фиг.2 приведен график «нагрузка-удлинение» предлагаемого страховочного шнура во время его порогового срабатывания и разрыва нитей сердечника и энергопоглощающих слоев оплетки, на котором показано, что после порогового срабатывания и разрыва нитей шнур амортизирует ударную нагрузку, после чего воспринимает массу страхуемого тела и удерживает его не менее чем с 10-кратным запасом прочности порога срабатывания P_cp.

Предлагаемый страховочный шнур порогового срабатывания изготавливают на шнуроплетельных машинах из всех видов текстильных нитей, преимущественно из химических нитей.

Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные образцы трех вариантов страховочных шнуров порогового срабатывания предложенной конструкции. Технические характеристики изготовленных шнуров приведены в таблице 1.

Данные таблицы 1 показывают, что заявляемый страховочный шнур порогового срабатывания полностью соответствует целевому назначению: обеспечивает амортизацию и гашение ударной нагрузки при пороговом срабатывании при небольшой величине перемещения страхуемого тела, не превышающую 50% исходной длины. При этом наружная несущая оболочка шнура обладает страховочным свойством фиксировать и удерживать страхуемое тело после порогового срабатывания не менее чем с 10-кратным запасом прочности порога срабатывания.

Шнур рекомендован для использования его в комплектах монтажного, противопожарного, горноспасательного и альпинистского снаряжения, используемого для страховки людей, работающих на высоте. Шнур также рекомендован для использования в откатных устройствах в качестве одноразовых сменных энергопоглощающих элементов.

Таблица 1 Примеры конкретного выполнения заявляемых плетеных шнуров Наименование показателей Вариант 1 2 3 Порог срабатывания, кгс 40±2 60±3 80±4 Разрывная нагрузка наружной несущей оболочки шнура (страхующая прочность), кгс, не менее 900 900 900 Максимальное удлинение шнура при пороговом срабатывании, % исходной длины 45 48 50 Наружный диаметр шнура, мм 10,0 10,5 11,0 Линейная плотность шнура, г/м 42±2 45±2 48±2 Вид сырья и линейная плотность нитей сердечника и 3-х слоев разрываемых энергопоглощающих оплеток Пряжа лавсановая штапельная 50 текс × 1 Число нитей в сердечнике и в каждой из 3-х разрываемых энергопоглощающих оплеток 8 12 16 Вид сырья и линейная плотность нитей наружной несущей оболочки шнура Нить полиэфирная (лавсановая) 454 текс 454 текс 454 текс Номинальная суммарная разрывная нагрузка нитей сердечника и каждого из 3-х слоев энергопоглощающих оплеток, кгс 12 18 24 Вид сырья и линейная плотность нитей наружной несущей оплетки Нить полиэфирная (лавсановая) 454 текс 454 текс 454 текс Число нитей оплетки (класс) в наружной несущей оболочке шнура 40 40 40 Номинальный угол наклона нитей оплетки к продольной оси шнура, градус первого слоя (внутреннего) α₁=15 α₁=15 α₁=15 второго слоя (внутреннего) α₂=25 α₂=25 α₂=25 третьего слоя (внутреннего) α₃=35 α₃=35 α₂=35 четвертого слоя (наружного) α₄=45 α₄=45 α₄=45

Шнур плетеный страховочный порогового срабатывания содержит сердечник, состоящий из пучка прямолинейно расположенных нитей, вокруг которого коаксильно один в другом расположено не менее трех слоев оплетки, выполненных в виде нитевидных тел трубчатой формы, образованных переплетением четного числа нитей, разделенных на две равные части, в каждой из которых нити расположены по спиралям правого и левого направлений. Наружный слой оплетки является несущим, а внутренний слой и сердечник, состоящие из равного количества идентичных по сырьевому составу и линейной плотности текстильных нитей, служат энергопоглощающими элементами, разрываемыми под действием пороговой нагрузки. При этом угол наклона нитей оплетки каждого из слоев к продольной оси шнура определяется по уравнению: α_m=15+30[(m-1)/(n-1)], где: α_m - угол наклона нитей оплетки к продольной оси шнура в градусах; m - порядковый номер слоя оплетки, начиная с внутреннего; n - общее число слоев оплетки. А порог срабатывания шнура определяется по формуле: Р_ср=P₁[1+0,75(n-1)], где Р_ср - порог срабатывания в кгс; P₁ - суммарная разрывная нагрузка нитей сердечника в кгс; n - общее число слоев оплетки в шнуре. При этом суммарная разрывная нагрузка нитей оплетки наружного слоя не менее чем в 10 раз превышает величину порога срабатывания шнура. Изобретение обеспечивает при аварийном срабатывании амортизацию и гашение ударной нагрузки за счет превращения кинетической энергии падающего страхуемого тела в работу разрыва текстильных нитей плетеных слоев. 2 ил., 1 табл.

Шнур плетеный страховочный порогового срабатывания, содержащий сердечник, состоящий из пучка прямолинейно расположенных нитей, вокруг которого коаксильно один в другом расположено не менее трех слоев оплетки, выполненных в виде нитевидных тел трубчатой формы, образованных переплетением четного числа нитей, разделенных на две равные части, в каждой из которых нити расположены по спиралям правого и левого направлений, при этом наружный слой оплетки является несущим, а внутренние слои и сердечник, состоящие из равного количества идентичных по сырьевому составу и линейной плотности текстильных нитей, служат энергопоглощающими элементами, разрываемыми под действием пороговой нагрузки, отличающийся тем, что угол наклона нитей оплетки каждого из слоев к продольной оси шнура определяется по уравнению: α_m=15+30[(m-1)/(n-1)], где α_m - угол наклона нитей оплетки к продольной оси шнура в градусах; m - порядковый номер слоя оплетки, начиная с внутреннего; n - общее число слоев оплетки, а порог срабатывания шнура определяется по формуле Р_ср=Р₁[1+0,75(n-1)], где Р_ср - порог срабатывания в кгс; P₁ - суммарная разрывная нагрузка нитей сердечника в кгс; n - общее число слоев оплетки в шнуре, а суммарная разрывная нагрузка нитей оплетки наружного слоя не менее чем в 10 раз превышает величину порога срабатывания шнура.