Исследования надежности индивидуального снаряжения (часть 1)

Доброго времени суток всем, кто читает данную статью. В ней речь пойдет об очередной (для меня) курсовой работе, а именно – исследования надежности индивидуального снаряжения на примере прочностного расчета карабина. Частично о карабинах уже было написано ранее Дианой Ревой. Но всё-таки позволю себе немного повториться.

Итак, карабин - это устройство, позволяющее быстро и надежно соединить два и более изделия, он имеет форму скобы с пружинной защёлкой. Так гласит Википедия и, в принципе, не стоит с ней в данном вопросе спорить и долго на нем останавливаться. Применяются данные устройства в самых различных отраслях и направлениях. В туризме карабины используются для соединения веревок, крепления различных (например зажимных, спусковых и т.д.) устройств к системе страховки. Ситуаций, в которых присутствие карабина необходимо, неисчисляемое множество. Несмотря на то, что в горном походе возможно обойтись и без данного приспособления, использование карабина даёт значительную экономию времени, облегчение выполнения задач и уменьшение риска получить травмы. Тем более, современные сплавы и технологии изготовления позволяют соединить в изделии высокую прочность и небольшую массу. Их использование очень распространено в альпинизме, как промышленном, так и спортивном, в качестве спусковых и переправочных звеньев, в качестве креплений в рюкзаках, сумках и так далее. Как видно из списка, перечень применения очень широкий: как крепления для ключей и декоративные элементы, так и несущие узлы, от которых зачастую зависят жизни людей.

  Существуют различные классификации и разновидности карабинов. По материалу их разделяют на изготовленные из стали и из различных дюралевых сплавов. Стальные карабины меньше подвержены износу и выдерживают большие нагрузки. Однако они значительно тяжелее дюралевых и применяются в основном в промышленном альпинизме. Карабины из дюралевых сплавов широко используются из-за малого веса (в сравнении со стальными) и относительно неплохой прочностью (до 30кН по главной оси). Поэтому карабины из сплавов более распространены и применяются повсеместно. До недавнего времени (до 1991 года) в России производились титановые карабины "Ирбис". В мировой практике таких карабинов не встречается, так как они дороги и технологический процесс их производства очень сложен. По форме различают трапеция, треугольник, овал, дельта.

По конструкции — с муфтой и без муфты. Муфтованные – защелка фиксируется накручиванием муфты на часть карабина. Их тоже существует два подвида: ручные и автоматические. В первых муфта накручивается, а во вторых реализован пружинный механизм, поджимающий муфту. Существуют различные конструктивные решения для обоих видов.

Безмуфтовые используют в своей конструкции только защелку, без дополнительной фиксации.

Список классификации на этом не оканчивается. Более подробно и детально можно ознакомиться тут и тут.

Теперь вернусь к теме, затронутой изначально, а именно – прочностной расчет. Как и в преимущественном большинстве случаев, карабины проверяются экспериментальным путем. Существует Евростандарт EN 362:2008, согласно которому выпускаются и проверяются все соединительные элементы. Он устанавливает требования, методики испытаний, маркировки и инструкции по применению. Согласно нему карабин должен проверяться на:

1. общие характеристики конструкции;
2. статическую прочность;
3. работоспособность запорного устройства (защелки);
4. сопротивляемость запорного элемента;
5. коррозионную стойкость.

В первом пункте проверяется внешнее состояние образца по ряду параметров: отсутствие острых кромок, заусениц, соответствие зазора при открытой защелке его номинальному значению. Во втором пункте карабин подвергается ряду испытаний, которые проводятся в разрывной машине. Он проверяется на прочность по большой и малой осям. Далее к карабину прикладывают пиковую нагрузку на короткое время (имитируя рывок) и после её снятия проверяют, открывается ли нормально защелка. В четвертом пункте целью проверки является жесткость пружины защелки. На неё в течение определенного времени прикладывается нагрузка и затем замеряется зазор между дугой и запорным элементом. В последнем пункте карабин поддается воздействию распыленной солевой жидкости на протяжении 24-х часов, затем он высушивается и воздействие продолжается ещё 24 часа. После этого испытания карабин должен оставаться работоспособным. Более подробно с методиками и требованиями можно ознакомиться в пятом и четвёртом разделах стандарта EN 362:2008 соответственно.

В завершение данной статьи приведу ещё несколько видео, на которых демонстрируется проверка карабинов на прочность.

О результатах конечноэлементного расчета, защите, о трудностях и о методах их решения будет написано позднее, в следующих статьях. Спасибо за внимание.

С Уважением, Сергей Куценко.