MA 1:1 MA 1:1 met touwomleiding MA 2:1 MA 2:1 met touwomleiding

Transcriptie

1 K ATROLSYSTEMEN In een redding heeft het afdalen met het slachtoffer de voorkeur, dit is de snelste en eenvoudigste route. Niet in alle omgevingen is dit mogelijk, bijvoorbeeld in besloten ruimten, grotten, hele hoge gebouwen en rotsen of boven water. In deze gevallen moeten het slachtoffer en redder omhoog worden gehesen of per helikopter worden gehaald. Om een slachtoffer en redder omhoog te hijsen, moeten de redders boven een kracht uitoefenen die groter is dan zwaartekracht op het slachtoffer en redder plus de wrijvingskracht in het systeem. Hiervoor wordt een systeem gebruikt dat een kleine ingaande kracht omzet in een grote uitgaande kracht; een katrolsysteem. Omdat er met katrolsystemen grote krachten kunnen worden gegenereerd, worden ze niet alleen voor het hijsen gebruikt, maar ook om touwen op te spannen zoals bij een kabelbaan of high-line. K ATROLLEN Wanneer een touw door een karabiner loopt om de richting te veranderen gaat ongeveer 50% van de kracht om de last omhoog te takelen verloren door wrijving. Om deze wrijving te verminderen moet een katrol gebruikt worden. De katrolschijf zorgt voor een grotere bocht in het touw. Hierdoor ontstaat er minder rek, compressie en wrijving tussen de vezels in het touw. Een grotere bocht in het touw zorgt er ook voor dat de sterkte van het touw minimaal wordt gereduceerd. De buitenste vezels worden immers meer uitgerekt of belast dan binnen in de bocht. Katrollen worden geleverd met kogel,- of nagellager of met lager bus van messing. Om het hoogste rendement te behalen, is het gebruik van een katrol met een kogel,- of nagellager en een grotere schijf aan te raden. Wanneer er een last direct met een touw omhoog getrokken moet worden, is er een grotere kracht nodig dan de zwaartekracht op die last. Een vaste katrol aan een vast punt verandert de richting van het touw. De kracht die nodig is om de last op te hijsen blijft ongeveer hetzelfde, het kan iets meer zijn door de wrijving van de katrol. De totale kracht op de katrol is wel verdubbeld, dit wordt ook wel het katroleffect genoemd. Aan de ene kant van de katrol oefent de last kracht uit op het touw, aan de andere kant van de katrol oefent de redder een kracht uit om de last op te hijsen. Beide krachten worden op de katrol en het verankeringspunt uitgeoefend. Een bewegende of losse katrol wordt aan de last bevestigd. Het gewicht van de last is nu verdeeld over beide touwen die de katrol verlaten. Dat betekent dat nu nog maar de helft van de last aan kracht nodig is om de last op te hijsen. Wel moet er nu twee keer zoveel touw ingehaald worden. MA 1:1 MA 1:1 met touwomleiding MA 2:1 MA 2:1 met touwomleiding 1

2 Door de katrol aan de last te bevestigen, is er mechanisch voordeel gecreëerd. Dat wil zeggen dat er met een kleine kracht over een grote afstand, een grote kracht over een kleine afstand uitgeoefend kan worden. Dit is vergelijkbaar met een hefboom. Alleen de bewegende katrol levert dit mechanische voordeel, een vaste katrol verandert alleen de richting van het touw. Mechanisch voordeel (MV) wordt uitgedrukt in de verhouding tussen de ingaande en uitgaande kracht. De ingaande kracht wordt geleverd door de redders en is altijd uitgedrukt in 1. De uitgaande kracht bij een katrolsysteem met een MV 6:1 is 6 keer groter dan de ingaande kracht. Wrijving veroorzaakt door de katrollen en touw heeft invloed op het MV. Deze wrijving laten we bij de bespreking van het ideaal mechanisch voordeel (IMA) buiten beschouwing. T YPE KATROLSYSTEMEN Door meerdere katrollen in een systeem te gebruiken wordt de last over meerdere touwen verdeeld en wordt het MV groter. Hoeveel MV nodig is, is afhankelijk van de last, het beschikbare aantal redders en de beschikbare ruimte. Meer MV zorgt er voor dat het hijsen soepel, zonder al te veel schokken gaat. Dit komt een slachtoffer met letsel ten goede. Katrolsystemen zijn algemeen te onderscheiden in drie typen: simpele systemen samengestelde systemen complexe systemen S IMPELE SYSTEMEN In een simpel katrolsysteem bewegen alle losse, bewegende katrollen met dezelfde snelheid als de last. De spanning op de touwen in het katrolsysteem is gelijk. Wanneer het begin van het touw aan een verankeringspunt is verbonden zal het IMV in simpele systemen altijd even zijn; 2:1, 4:1, 6:1 enz..,. Is het touw verbonden met de last dan zal het IMV altijd oneven zijn: 3:1, 5:1 7:1 enz..,. Om het IMV van een simpel systeem te berekenen, worden de touwen die zijn verbonden met de last en de losse katrol bij elkaar opgeteld. Let op, loopt het touw door een vaste katrol dan mag deze niet worden meegerekend. Deze katrol verandert alleen de trekrichting. Simpele katrolsystemen MA 3:1 MA 4:1 met omleiding MA 5:1 2 MA 5:1

3 S AMENGESTELDE SYSTEMEN Een samengesteld katrolsysteem bestaat uit aan elkaar geschakelde simpele katrolsystemen. Wanneer simpele systemen aan elkaar geschakeld worden, kunnen we IMV vermenigvuldigen. Een 2:1 simpel systeem geschakeld aan een 2:1 simpel systeem maakt 4:1 (2:1x2:1=4:1) Een 3:1 simpel systeem geschakeld aan een 3:1 simpel systeem maakt een IMV van 9:1. Er wordt dan met een 3 de van de kracht aan een 3 de van de last getrokken. Samengestelde systemen zijn efficiënter dan simpele systemen omdat een groter MV kan worden verkregen met minder katrollen, dus minder wrijving. In een samengesteld systeem met verschillende simpele systemen dient het simpele systeem met het grootste MV aan een systeem met minder MV te trekken. Bijvoorbeeld, in een 6:1 trekt de 3:1 aan de 2:1. Zo hoeft het totale katrolsysteem het minst vaak gereset te worden. Om het IMV van een samengesteld katrolsysteem te berekenen moet men de simpele systemen van elkaar onderscheiden en vermenigvuldigen. MA 4:1 (2:1x2:1) MA 6:1 (3:1x2:1) MA 9:1 (3:1x3:1) Een veel gebruik MA 6:1 opstelling 3

4 C OMPLEXE SYSTEMEN In een complex systeem bewegen alle katrollen met een andere snelheid en is er geen sprake van een serie van systemen die aan elkaar trekken. Complexe systemen zijn efficiënt wanneer het aankomt op wrijving. Daarentegen moeten deze systemen vaker opnieuw worden gezet. Het berekenen van complexe systemen kan alleen door de krachten in het systeem te berekenen. Hier beperken we ons tot het gebruik van simpele en samengestelde katrolsystemen. V EILIGHEID TEGEN OVERBELASTEN KATROLSYSTEEM Met katrolsystemen kunnen grote krachten opgewekt worden. Als de krachten te groot worden kan het systeem overbelast raken en in extreme gevallen falen. Dit kan voorkomen wanneer er veel wrijving in het systeem is of de last achter een obstakel blijft hangen. Om overbelasting te voorkomen moet de touwklem die het dichtst bij de last zit kunnen slippen bij een kracht onder de 4kN. Als de redders nu te veel kracht op het katrolsysteem uitoefenen begint de touwklem te slippen. Complex katrolsystemen MA 10:1 en MA 3:1 T ERUGLOOPREM Een teruglooprem zorgt ervoor dat elke keer als de last omhoog wordt getrokken deze niet terug kan zakken. Een afdaaltoestel, touwklem of klemknoop kan dienen als teruglooprem. Het voordeel van een afdaaltoestel is dat men de last direct weer kan laten zakken, het nadeel is dat een afdaaltoestel meer wrijving geeft. Bij touwklemmen moet men goed oppassen dat bij overbelasting het touw niet door de touwklem wordt beschadigd. Een ander nadeel van touwklemmen, met uitzondering van de Rocker, is dat het takelsysteem niet te vieren is. Dit kan problemen opleveren wanneer de last klem of vast komt te zitten. 4

5 E XTERN SYSTEEM Een extern katrolsysteem wordt gekoppeld op het reddingssysteem. Dit heeft een aantal voordelen. Zo kan het katrolsysteem tussen touwsystemen gewisseld worden. Wat soms technisch vereist is. Minder getrainde gebruikers kunnen een kant en klaar katrolsysteem op het touw bevestigen zonder zelf een katrolsysteem te hoeven maken. Een extern katrolsysteem is wel minder efficiënt dan een intern systeem. Dit omdat het touw tussen de teruglooprem en de verbinding van het externe katrolsysteem tijdens het hijsen niet onder spanning staat. Zodra dan tijdens het resetten spanning op de teruglooprem en het touw komt te staan gaat er hoogte verloren door de touwrek. K NOOP PASSEREN DOOR EEN KATROLSYSTEEM 1. Stop met hijsen wanneer de knoop het afdaaltoestel raakt. 2. Bevestig een lange sling aan het ankerpunt. 3. Zorg dat de touwklem ongeveer 1m vanaf het uiteinde van de sling is verwijderd. 4. Hijs door totdat de sling aan de katrol of touwklem bevestigd kan worden. 5. Verplaats de knoop naar achter het afdaaltoestel. 6. Trek aan het uiteinde van het katrolsysteem en verwijder de sling. 7. Hijs door en passeer de knoop langs de katrollen. 5

6 B EREKENEN MV VAN EEN KATROLSYSTEEM Om het mechanisch voordeel te berekenen moet men de ingaande spankracht waarmee de redders aan een katrolsysteem trekken als 1 eenheid spankracht zien. In een katrolsysteem wordt deze eenheid spankracht verveelvoudigd wat het mechanische voordeel oplevert. Door de eenheid vanaf de ingaande kracht tot de uitgaande kracht door het katrolsysteem te volgen en de verveelvoudiging en verdeling te zien kunnen we het mechanische voordeel berekenen. Elke keer als de eenheid spankracht in het systeem een punt tegenkomt waar het op een ander touw(wen) werkt, is de spankracht aan beide kanten van dit punt gelijk. Bijvoorbeeld wanneer de eenheid spankracht via het touw door een katrol 180 van richting verandert, is de spankracht op beide touwen die de katrol verlaten even groot. Aan beide zijden van de katrol is nu één eenheid spankracht. De spankracht die de katrol daarna uitoefent op hetgeen het mee verbonden is, is nu dus twee eenheden spankracht groot. Vervolgens telt men de eenheden spankracht die de last hebben bereikt bij elkaar op. Het mechanisch voordeel is de verhouding tussen deze spankracht en de ingaande spankracht. Het betreft hier wel het Ideaal Mechanisch Voordeel (IMV), de wrijving in het systeem is niet mee gerekend. 6

7 Om het verlies aan wrijving mee te berekenen moet men weten wat de efficiëntie van de katrol en het gebruikte touw is. Als er 90N aan kracht nodig is om een last van 100N aan de andere kant van de katrol in balans te houden dan is er een verlies van 10N ofwel 10%. Elke keer als de eenheid spankracht in het systeem een katrol tegenkomt heeft de eenheid spankracht aan de andere zijde van de katrol 10% verlies aan spankracht. SAR Training Postbus EE Den Haag Nederland Tel: +31(0) Www: sar-training.com 7