Mihin laskeutumislaite piilottaa kaiken energian?

Peruskoulun fysiikasta muistetaan (gravitaatiokentän) potentiaalienergia, jos muistetaan. Kysehän oli siitä, että kun kappaletta nostetaan ylöspäin painovoimakentässä, siihen varastoituu energia E = mgh, jossa m on kappaleen massa, g on painovoimakentän putoamiskiihtyvyys ja h on korkeuden muutos eli kappaleen nousema matka. Tämä energia plus häviöt on hissin tai reppua kantavan porraskävelijän todella kappaleelle luovutettava, ja jos kappale vaikka pudotetaan vastaava matka, sama energia näkyy kappaleen nopeutena, kitkan lämmittämänä ilmana ja niin edelleen.

Tai auton jarrujen lämpenemisenä alamäessä, tai laskeutumislaitteen. Kenties vaikeasti uskottava kohta tässä on se, että koko auton potentiaalienergian muutos todella pitää haihduttaa jarrujen kautta lämpöenergiana taivaan tuuliin, ja sama koskee edelleen laskeutumislaitetta (plus köyttä). Kyse on yllättävän isosta energiamäärästä - kuten kaikki porrastreeniä tehneet uskovat.

Siis. Jos kiipeilijä painaa 80 kg ja laskeutuu 50 m köydenpituuden, johonkin pitää työntää

E = mgh = 80 * 9,81 * 50 J = 39,2 kJ

energiaa. 9,81 m/(s^2) on siis maapallon putoamiskiihtyvyyden normaaliarvo.

Mitä 39 kJ (kilojoulea eli tuhatta joulea) oikein tarkoittaa? Voidaan vaikka tutkia, kuinka paljon sillä saataisiin lämmitettyä erilaisia aineita. Lämpöenergia on siitä mukava (ja hankala) energian muoto, että muut energian muodot lähestulkoon pyytämättä muuttuvat lämmöksi, mutta toiseen suuntaan asia on hankalampi. Esimerkiksi uppokeittimen hyötysuhde on käytännössä 100%. Vanhanaikaisen hehkulampun hyötysuhde on luokkaa 97% - tosin vain jos sillä yritetään tuottaa lämpöä eikä valoa. Se hukkaan menevä osuus (esimerkiksi 97% hehkulampun kohdalla) yleensä on juuri lämpöä.

Lämpöenergia näkyy lämpötilan nousemisena. Lämpöenergia virtaa termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan korkeammasta lämpötilasta matalampaa lämpötilaa kohti, kuin alamäkeen, ja ikään kuin pyrkii tasaamaan lämpötilaeron. Mitä suurempi ero, sen jyrkempi mäki ja hanakampi energian siirtyminen. Lämpötila on siis se mitä mitataan lämpömittarilla, lämpö eli lämpöenergia näitä jouleja joista tässä puhutaan.

Veden ominaislämpökapasiteetti on 4,182 kJ/(kgK). Toisin sanoen yhden kilogramman vettä lämmittämiseksi yhdellä asteella (kelviniä tai celsiusta) kuluu reilu 4 kJ. Siispä tällä 50 metrin laskeutumisessa vapautuneella energiamäärällä lämmitettäisiin litraa vettä 9,3 asteella.

Ei kuulosta kovin hurjalta. Mutta entäpä jos oletetaan, että kaikki energia meneekin Petzl Reverso 4:n lämmittämiseen? Reverso painaa 59g ja on alumiininen (ominaislämpökapasiteetti 900 J/(kgK)). Siispä lämpötilan muutokseksi sopisi odottaa 39kJ / (0,059kg * 0,9 kJ/(kgK)) = 734K.

No, oikeasti tämä ei ihan pidä paikkaansa, sillä alumiini sulaa 660 celsiusasteessa, jolloin osa energiasta kuluu ns. faasimuutokseen. Mutta vaikka nyt sovittaisiin että reverso kuumenisi ainoastaan lähelle sulamispistettään, niin jutun ydin varmaan on kaikille selvä. Myöskään se, että oikeasti lämpökuormaa on vastaanottamassa myös sulkurengas, ei muuta mitään oleellista.

Onko vastaus, että lämpöenergia vain haihtuu taivaan tuuliin riittävän nopeasti? Esimerkiksi nopeudella 1m/s sen 50 s aikana, jonka laskeutuminen kestää? Tai jos ajattelee laskeutumista jatkuvana prosessina, 1m/s nopeus tarkoittaisi tehoa

P = vF = vmg = 1m/s * 80kg * 9,81m/(s^2) = 785W,

jossa v on nopeus. Sama arvo saadaan jakamalla energia ajalla: P = 39,2kJ / 50s = 785W.

Otetaanpa vähän perspektiiviä. Tässä hehkutetaan näytönohjainta, jonka prosessorin teho on 260W, eli kolmannes reversosta kuvaillussa tilanteessa. Speksissä kerrotaan myös, että ydin saa kuumeta 89-asteiseksi. Vehje näyttää päältäpäin tältä:

Ilmastoitu aski (nvidia)

Voi helposti päätellä, etteivät nuo puhaltimet ole pelkästään teininörttien ihasteltaviksi. Miksi reverso toimii ilman puhaltimia ja huolellisesti suunniteltuja jäähdytysripoja, vaikka sen teho on kolminkertainen? Miksi näytönohjaimen jäähdyttämiseen ei riitä tietokoneen kotelon yleispuhallin, kun reverson ilmeisesti jäähdyttää pieni kesäinen tuulenvire?

Tuulenvire tai tuollainen ärjy flekti perustuu konvektioon, eli ilmiöön jossa lämpöenergia siirtyy kappaleesta fluidin (nesteen tai kaasun) kyytiin ja virtaa sen mukana pois. Ilmiö on sitä merkittävämpi, mitä enemmän kosketuspinta-alaa kappaleella ja fluidilla on (siksi jäähdytyselementin kymmenet ohuet rivat), lisäksi se riippuu lämpötilaerosta ja fluidikohtaisesta kyvystä siirtää lämoöenergiaa. On esimerkiksi ymmärrettävää, että vesi hoitaa homman ilmaa paremmin. Yksinkertainen mutta toimiva tapa arvioida siirtyvää energiaa on:

Q = U A dT,

missä Q on lämmön siirtymisen teho watteina,  U on fluidikohtainen vakio, A on pinta-ala ja dT on lämpötilaero jäähdytettävän kappaleen ja fluidin välillä.

Oletetaanpa, että reverson pinta-ala on 250 neliösenttiä eli 0,025 m^2. Oletetaan edelleen, että jatkuvassa käytössä 20-asteisessa ympäristössä reverso lämpenisi 80-asteiseksi muttei kuumemmaksi, koska siinä lämpötilassa jäähtyminen tasapainottaisi tilanteen. Edellisestä saadaan:

U = Q/(A dT) = 785W/(0,025m^2 * 60K) = 523 W/m^2K.

Tämä 523 wattia neliömetrikelviniä kohti on siis se fluidikohtainen "jäähdytysteho", jolla saataisiin 785 watin teho siirrettyä ulkopinta-alaltaan 0,025 neliömetrin kappaleesta pois. Tyypillisiä arvoja ilmalle on 10 ... 100 ja vedelle 500 ... 10000.

Toisin sanoen ellen tehnyt tässä mitään karkeita virheitä, ilmavirta ei todellakaan pitäisi reversoa alle 80-asteisena, veden alle upottaminen kenties. Pienen vertailun voi toki tehdä kurkkaamalla kotona vedenkeittimensä tehon. Tässä on yksi malli, jossa 1,2 litraa vettä ei onnistu pitämään 1000-wattista vastusta alle 100-asteisena. Reverson teho ajatuskokeessamme oli kuitenkin niinkin paljon kuin 78% tämän vedenkeittimen tehosta.

No, köysihän on eräänlainen "fluidi". Se koskettaa laskeutumislaitetta ja virtaa sen läpi, joten ehkäpä se kuljettaa lämmön pois? Kitkalämpö siis syntyisi kappaleiden rajapinnassa ja siirtyisi molempiin kappaleisiin materiaalien ominaisuuksien määräämällä tavalla. Aineen kykyä johtaa lämpöenergiaa lävitseen kuvaa lämmönjohtavuus k, jonka yksikkö on W/(mK). Alumiinilla tämä arvo on luokkaa 200  ja nylonilla 0,25. Siirtyvän energian määrä pinta-alayksikköä kohden pisteiden A ja B välillä on fourier'n lain mukaan

Q = k dT/dX,

missä dT on lämpötilaero ja dx etäisyys pisteiden A ja B välillä (jotka toki sijaitsevat samassa köntissä kyseistä materiaalia).

Alumiinissa kahden annetun lämpötilan välillä lämpöenergia siis siirtyy 800 kertaa niin tehokkaasti kuin nylonissa. Se, että köydessä kaiken lisäksi on kolmasosa ilmaa, ei paranna tilannetta nylonin hyväksi.

Mistäkö muuten repäisin tämän suhteen? Nylonin tiheys on noin 1,15 kg/l. Beal Access 11mm painaa 73g per metri. Metrin pätkän halkaisijaltaan 11-millistä köyttä tilavuuden voi laskea olevan 0,095 litraa, joten jos se olisi umpinylonia, sen kuuluisi painaa 0,109 kg. 73g/109g = 67%, lähestulkoon liian tarkasti kaksi kolmasosaa.

Takaisin asiaan. Tehdään pieni ajatuskoe. Oletetaan, että ympäristön lämpötila on 20 astetta ja laskeutumislaitteessa kitka synnyttää alumiinin ja nylonin rajapinnassa 80 asteen lämpötilan. Köyden (tätä pientä kosketuspintaa lukuun ottamatta) voi ajatella koko ajan pysyvän 20-asteisena, koska kitkan lämmittämä köysi poistuu välittömästi paikalta ja tilalle tulee uutta, ympäristön lämpöistä köyttä - tästä itse asiassa on kyse ylempänä esitetyssä konvektiossa. Laskeutumislaite taas lämpenee niin, että jonkin matkan päässä kontaktipinnasta lämpötila on tasainen 50 astetta. Tällöin nylonissa lämpöenergia virtaa 80 asteen lämmöstä kohti 20 asteen aluetta, kun taas alumiinissa 80 asteesta 50 asteeseen. Ero on siis nylonissa 60 astetta ja alumiinissa 30 astetta. Ja juuri tämä lämpötilaero saa lämpöenergian virtaamaan, se on kuin alamäki mitä painovoimaan tulee.

Jos oletetaan muut tekijät molemmille kappaleille samoiksi, kaksinkertaisen lämpötilaeron takia nylon siirtääkin lämpöenergiaa jo 1/400 teholla alumiiniin nähden. Siis ylemmän esimerkin 785W tehosta köyteen menisi 2W ja laskeutumislaitteeseen 733W.

Mutta köysihän syöttää koko ajan uutta 20-asteista nylonia imemään lämpöä. Silloinhan voidaan ajatella, että nylonissa 80-asteisen kitkapinnan ja lähimmän 20-asteisen kohdan etäisyys (alla olevassa kuvassa t) on hyvin lyhyt, nollaa lähestyvä. Nollan paksuisesta kerroksesta nylonia lämpö toki siirtyy äärettömällä teholla, jos vain lämpötilaero on olemassa.

Ja tosiaan, voidaan laskea t jolla lämmönjohtumisen teho olisi 785W. Fourier kertoo meille, että yhden neliösentin alalla tällainen paksuus olisi kaksi mikrometriä. Jos 20 asteen lämpötilaan olisi pidempi "liukumäki", ei näin suuri teho jaksaisi kulkea. Lämpöä ei selvästikään kulje yhtään pidemmäs kuin t:n matkalle, koska muussa tapauksessa lämpötila nousisi ja 20 asteen raja työntyisi eteenpäin - eli t kasvaisi. On siis oletettava, että kaikki köyteen siirtynyt lämpö majailee tässä kahden mikrometrin paksuisessa kaistaleessa.

Voisiko homma silti toimia? Tunnen itseni tyhmäksi, kun en osaa tuottaa kivoja differentiaaliyhtälöitä jotka kuvaisivat ilmiön kauniisti. Siispä rumempi tie: Näitä yhden neliösenttimetrin kontaktialoja mahtuu metrin matkalle köyttä koko lailla sata kappaletta. Jokaisen matkalla olisi siis siirrettävä 785J/100 = 7,85J. Jos nyt oletetaan, että tilavuus on umpinaista nylonia 67-prosenttisen köyden sijasta, kunkin kontaktialan alle mahtuvan kaistaleen tilavuus olisi 2um*1m*10mm = 0,2 mikrolitraa ja massa 23 mikrogrammaa. Nylonin lämpökapasiteetti on 1600 J/kgK, joten jos tällaiseen kappaleeseen työnnettäisiin 7,85J lämpö, lämpötilan muutos olisi 21300 astetta.

Tässä siis oletettiin, että koko laskeutumisessa vapautuva lämpö menisi pinnan läpi köyteen. Kaikki yhtälöt ovat mukavasti lineaarisia, joten tuloksista on helppoa johtaa ajatuskokeita. Esimerkiksi jos vain puolet lämmöstä menisi köyteen, riittäisi neljän mikrometrin lämmönsiirtokerros, jonka tuplatilavuus lämpenisi puolikkaalla energialla vain neljänneksen edellisestä: 5300 astetta. Kahdeskymmenesosa lämmöstä: 0,01 mm paksu kaistale, 12 milligrammaa nylonia ja 0,39J lämpöä jemmattavaksi: 53 astetta.

Viimeinen siis kuulostaa jollain lailla järkevältä. Laskentatapa on kuitenkin niin karkea, että vaikkei se sisältäisikään mitään katastrofaalisen typerää joka tekee kaikista tuloksista roskaa, mitään näin tarkkaa sillä ei kannata yrittää päätellä. Siitä olen kuitenkin vakuuttunut, ettei nylonköyden pinnan läpi saa johtumaan kymmentäkään prosenttia laskeutumisessa vapautuvasta lämmöstä.

Mihin lämpö sitten menee? Luulen että oleellisimpi kysymys on, missä se syntyy. Nylonin ominaislämpökapasiteetti on melko hyvä, 1600 J/kgK. Se on esimerkiksi alumiiniin verrattuna yli kolminkertainen (tosin nylonin tiheyskin on alle puolet alumiinin tiheydestä). Joka tapauksessa lämmön säilöminen köyteen ei ole ongelma. 785J/m lämmittää 76g/m köyttä noin kuudella asteella, joka kuulostaa vallan tolkulliselta.

Hankaluuksia tulee, jos on selitettävä lämmön liikkuminen köydessä. Siispä mikäpä olisi mukavampi kuin teoria, jossa mekaaninen työ muuttuu lämmöksi koko köyden tilavuudessa. Jotain tällaista tapahtuu, jos köysipyörässä tai laskeutumislaitteessa mutkalle pakotetussa köydessä syntyvä kitka perustuukin pitkälti köyden sykliseen venymiseen (ulkokehällä venyy, sisäkehällä painuu kasaan) ja samalla hystereesiin katoavaan energiaan.

Asiaa lienee tutkittava lisää.

Köysipyörän halkaisijan vaikutus hyötysuhteeseen

Olen matkalla kohti tietoa siitä, kuinka paljon köyden ja köysipyörän yhdistelmässä katoavasta työstä hukkuu köydessä ja mikä osuus menee laakerin lämmittämiseen. Olen jatkuvasti vakuuttuneempi, että esimerkiksi hyvän ja kehnomman kuulalaakerin välillä ei ole juurikaan mitattavaa eroa. Kun tiedetään, että hyvän 50mm halkaisijaltaan olevan pyörän ja 11mm semistaattisen köyden yhdistelmän hyötysuhde (180 asteen kulma, 1kN kuorma) on melko varmasti 90%, voidaan oikeastaan jo päätellä, ettei kitkaan kuluva osuus mitenkään voi kulkea laakerin kautta.

Miksikö? Mitä tapahtuu, kun lasketaan 100 kg 10 m matka tällaisella köyden ja köysipyörän yhdistelmällä? Energiaa katoaa 0,1 * mgh = 0,1 * 100 * 9,81 * 10 J = 981J. Ruostumattoman teräksen ominaislämpökapasiteetti on n. 500 J/(kg-K), eli yhden kilon möykyn terästä saisi tuolla energiamäärällä lämpiämään kahdella asteella. Jos köysipyörä painaa sata grammaa, sen pitäisi lämmetä 20 astetta, ja vaikka moni 50mm pyörä painaa enemmän kuin sata grammaa, lienee selvää että laakerin ja akselin seudulla pitäisi olla selvästi kuumempi piste.

Jos tuo ei vakuuttanut, otetaan esimerkiksi Petzl Partner. Paino 56g (pitkälti alumiinia, ominaislämpökapasiteetti 900 J/(kg-K) ja hyötysuhteeksi moneen kertaan mitattu jotain sellaista kuin 0,8. Vastaavassa kokeessa hukkuu siis kaksinkertainen energia edelliseen tapaukseen verrattuna, 1962 J. Partner-paran pitäisi lämmetä siis 1962 /(0,056*900) K = 39K. 20 asteen alkutilasta lähtien se tarkoittaisi melko poppaavaa 60 asteen loppulämpötilaa. Toki lampöä haihtuisi taivaan tuuliin kokeen aikana, mutta jo se tarkoittaisi että pyörän pitäisi olla selvästi ympäristöään lämpimämpi. Eivätpä ne juuri käytössä lämpene.

Kurkataan vielä yhdestä suunnasta. Oletetaan, että 50 mm halkaisijaisessa köysipyörässä on käytetty kahta SKF:n 607/8-Z -kuulalaakeria, ja sen päällä lepää 11 mm köysi jonka molemmissa päissä on 250 kg massa. SKF:n laakerilaskurin mukaan odotettavissa oleva häviömomentti olisi 126 Nmm per laakeri kun radiaalikuorma on 2,5 kN per laakeri. Köyden keskikohdan säteellä ((50+11)/2mm = 30.5mm) tämä vastaa 126/30.5 Nmm = 4.13 N per laakeri eli yhteensä 8,3N. Toisin sanoen on odotettavissa, että jos jommalla kummalla puolella olevasta köydestä vedetään kuormat liikkeelle, laakerin aiheuttaman vastuksen jälkeen toisessa köydesä on voima 2,5 kN ja toisessa 2,5 kN + 8,3 N = 2,5083 kN. Näiden suhde on 0,997, eli pelkän laakerikitkan perusteella pyörän hyötysuhteen olisi oltava 99,7%. Kun oikeasti tiedetään, että 90% olisi parempi arvaus hyötysuhteeksi, loput 97% häviöstä ilmeisesti kumpuaa jostain muualta kuin laakerista.

Ja kaikki tämä käy järkeen, jos miettii laakerien "normaalimpaa" käyttöä konetekniikassa. Vaikkapa autossa, jossa on laakereita pitkin voimansiirtoa. Tarkastellan silti pelkkiä ripustusten laakereita, siis niitä joiden varassa pyörät pyörivät ja toisaalta lopun auton paino lepää. Jos vähän yksinkertaistetaan, meillä on neljä laakeria, joista kunkin varassa neljäsosa auton painosta - esimerkiksi 4kN per laakeri. Laakerit siis kokevat koko lailla vastaavan kuormituksen kuin iso köysipyörä raskaassa työkäytössä. Kuluuko myös auton tehosta 10% laakerien häviöihin? Kun ajetaan moottoritiellä 100 hv eli noin 75 kW tehoisella autolla niin paljon kuin lähtee, meneekö ripustusten laakerien kautta hukkaan jatkuva 7,5 kW lämpöteho? Vinkki: Harvian Virta-kiuassarjan mallien tehot ovat 6,8, 9 ja 10,8 kW. Ei mene.

Mutta eipä tätäkään tarvitse uskoa, hankitaan lisää tietoa! Sain appiukosta innokkaan apupojan pihalle, kun kävin mittailemassa kaikkien sinkkupyörieni hyötysuhteet taas kerran. Nyt ideana oli tallentaa voima pyörän kahta puolta, kun kuormaa kasvatetaan nollasta WLL:ään (vetopuolella) asti. Pyörät WLL:n mukaan ryhmiteltyinä ja halkaisijoineen olivat:

2kN
Petzl Rollclip 18 mm

2,5kN
Petzl Pro Traxion 38 mm
Petzl Partner 28 mm
Camp Tethys 28 mm

3kN
Camp Big Pulley Mobile 50 mm

4kN
Rock Exotica Omniblock 2.0 51 mm
Rock Exotica Kootenay Ultra 56 mm

5kN
Rock Exotica Omniblock 2.6 66 mm
Terässulkkari 10 mm

Köytenä oli Petzl Grillonin köysi, joita sattui olemaan pari kappaletta sopivasti saatavana. Se lienee noin 11mm normaali semistaattinen. Tähän kokeeseen kaksi 2m pätkää sopivat mainiosti, koska molemmissa päissä olevat silmät säästivät solmuilta, joita 5kN vedon jälkeen olisikin ollut tylsää availla. Kun systeemissä oli neljä metriä semistaattista köyttä, ei taaskaan tarvittu massaa nostettavaksi, jotta pyörän yli saisi liikkumaan kuormitetun köyden. En oikein jaksaisi enää vastailla niille nojatuolitietäjille, jotka kuvittelevat tällaisen mittauksen antavan jonkinlaisen lepokitkan. Köyttä siis todella on vedettävä kymmeniä senttejä pyörän läpi, jotta päästäisiin edes pienimpään 2kN kuormaan, vaikka kuvassa ylempänä/vasemmalla olevan Grillon-köyden toinen pää onkin ankkuroitu napakasti puun tyveen. Ja vaikka kuorma kasvaakin koko ajan, me kaksi synkronoitavaa voimamittaria omistavat vähät välitämme.

Asetelma (testissä rollclip oikealla)

Otin siis tutkailtavaksi suoraan voimien suhdetta eli hyötysuhdetta osoittavan käyrän. Ne olivat esimerkiksi tällaisia:

Partner

Omniblock 2.6

Käyrän oikean pään hassut kiekurat ovat hystereesiä. On muistettava, ettei vaaka-akselilla ole aika vaan voima (vetopuolella). Kun vetäminen lopetetaan, köysi valuu takaisin päin ja lopulta voimien suhde kääntyy päinvastaiseksi. Käyrät ovat muutenkin epämääräisiä, etenkin kun ottaa huomioon kuinka tasaisia vetopuolen voimia Harken Rigger's Winchillä ja Makitan vääntimellä sai. Malliksi Ombiblock 2.6:

Omniblock 2.6, vetopuolen voima ajan funktiona

Mutta kaikissa käyrissä näkyi yleinen nouseva tendenssi. Poimin kustakin käyrästä muutamia voimatasoja vastaavat pisteet ja piirsin hyötysuhteet pyörän halkaisijan funktioina:

Hyötysuhteet eri voimatasoilla pyörän halkaisijan funktiona

Käyrissä on selvä kuoppa 50 mm kohdalla, josta oli vastuussa Camp Big pulley. En epäile hetkeäkään, ettei kyseessä olisi laakeroinnin aiheuttama ero. Tämä kuulalaakeroituna aikoinaan myyty pyörä on herättänyt epäilyksiä aiemminkin. Mutta toisaalta kannattaa huomata, että vastaava ero on 28 mm ja 38 mm halkaisijaisten, nätimmin käyrälle osuvien ja siksi luultavasti keskenään yhtä hyvin laakeroitujen pyörien (Partner ja Pro Traxion) välillä. Vaikka vierintä- ja liukulaakeroinnin (jollainen on myös halvin versio "pultti ja holkki") välillä olisikin selvä ero, ei hahmottuvaa käyrää oikein tekisi mieli selittää sillä, että pienemmissä pyörissä vain tuppaa olemaan kitkaisemmat laakerit.

Käyrä näyttää kyllä merkitykselliseltä, mutta kuinka arvataan mitä funktiota se esittää? Mihin tahansa dataanhan saa sovitettua monenlaisia funktiota. Esimerkiksi näin: Oletetaan, että voimahäviö köydessä on suoraan verrannollinen voimaan ja kääntäen verrannollinen pyörän halkaisijaan: P = kL/D. Hyötysuhde e = L/(L+P) = L/(L+kL/D) = 1/(1+k/D), missä L on kuorma.

Kun nyt otetaan käänteisarvot kahta puolta, saadaan 1/e = 1 + k/D. Siis 1/e:n ja 1/D:n välillä pitäisi olla lineaarinen suhde. Ja mitä hemmettiä:

1/e 1/D:n funktiona

Tästä tarkastelusta on jätetty pois Big pulley. Paitsi sopivan datan poimimisen riskin, myönnän etten tiedä kuinka merkittävää tämä yhteensopivuus on, toisin sanoen mitkä kaikki maailman datajoukot sopisivat yhtä hyvin. Mutta etenkin lämmittää tuo " 5,8x + 0,999", jonka Google Sheets sovitti pistejoukkoon. Vakio-osa on kutkuttavan lähellä ykköstä, kuten edellä oleva 1/e = 1 + k/D ennusti.

Ja todella. Kun nyt sitten teorian mukaan saatiin e:n arvoksi

e = 1/(1 + 5,8/D),

voidaan verrata dataan ja tässä vaiheessa sopivuus on triviaali fakta:

Triviaalia mutta kaunista. 1 kN mitatut arvot ja teoria.

Tästä löydöstä iso kiitos kuuluu Rope Test Lab -Facebook-ryhmän aktiiviselle keskustelijalle D. Reevelle.

Mitä tuo siis tarkoittaa? Jos oletetaan, ettei köysipyörän hyötysuhteeseen annetulla kuormalla ja köydellä vaikuta mikään muu kuin pyörän halkaisija, saadaan mittaamalla noin hyvin teoriaa vastaavia tuloksia. Olkoonkin, että esimerkiksi kuorman myötä paraneva hyötysuhde on kokonaan selittämättä.

Jos taas oletetaan, että kaikki häviöt syntyvät laakerissa, oikeastaan mikään mitattu ei täsmää. Jos joku jaksoi lukea tänne asti ja edelleen epäilee, ihan rauhassa vain. Itse jatkan tutkimuksia - entistä vahvempana hypoteesina, ettei laakereilla ole kovinkaan suurta merkitystä köysipyörien hyötysuhteen kannalta.

Loppukevennys:

Quad on kiva!

Olen muutamaan otteeseen tutkinut sliding x:n kykyä automaattiseen tasapainottamiseen. Ehkäpä saan aikaiseksi kirjoitella jutun tuloksista. Pähkinänkuoressa homma menee niin, että ellei master pointia heiluttele käsin "keskelle" ankkuria, kuormien jakautuminen voi helposti mennä 40/60, luultavasti jopa 70/30. Tätä voi kukin pitää ongelmana tai ohittaa olankohauksella, en ota kantaa.

Tämä ei varmaan ole edes oleellisin syy sille, että sliding x tuntuu olevan huononevassa huudossa maailmalla. Se on myös hankala sitoa, kenties mahdollista sitoa väärin, eikä masterpointiin saa lisää sulkurenkaita kun yksi on kunnolla kuormitettu.

Quadilla voi harrastuneisuudesta riippuen jakaa kahdesta kahdeksaan pistettä (kaikki neljän ylittävä tosin on tietenkin pelleilyä). Itseäni quadissa on kuitenkin miellyttänyt eniten kaksi master pointia ja niiden väljyys. Solmitussa cordelettessa on myös kaksi kiinnityspistettä: varsinainen master point ja "hylly" eli solmun päältä lähtevät lenkit. Hyllylle lehmiksen saaminen vaatii hieman askartelua, koska redundanssin takia sulkkari pitää pujottaa molempien/kaikkien lenkkien läpi, ei lenkkien väliin. Lisäksi lehmis on näin kaiken edessä ja kiinni turhan ylhäällä. Kun kuormitettuun master pointiin haluaa vaikka pelastustilanteessa lisätä sulkurenkaan, se on todella pakotettava solmittuun silmään. nelin- tai kuusinkertainen naru tukkii sulkurenkaan tehokkaasti. Lisäksi master pointin kuormittaminen kiristää myös hyllyn.

Quadissa taas master pointiin saa aina lisää kamaa, koska kuorma ei likistä lenkkiä umpeen. Kun varmistaja kiinnittyy toiseen masterpointiin ja varmistaa toisesta, kummankaan kireys ei ole toisesta kiinni. Ankkurille tuleva kakkonen voi klipata helposti varmistamiseen käytettävään master pointiin, ja kumpi tahansa lähteekään liidaamaan seuraavaa kp:tä, molemmat ovat kiinni samalla tavalla eikä tarvita mitään säätämistä.

Oma quad-harjoitteluni on lähtenyt liikenteeseen mainiolla 5,5 mm dyneemanarulla. Se on kallista kamaa ja hankalaa sulattaa päistä nätiksi, mutta kupeen kaivaminen ja vaiva kannattaa. Periaatteessa quadin voisi kaiketi solmia lenkiksi EDK:lla, mutta itse käytän tuplakalastajaa. Syynä on lähinnä se, että tämän solmitun lenkin kaverina oleva solmimaton kantaa taatusti kaiken kuorman, ellei solmu ole edes jokseenkin kiristetty. Tuplakalastaja (dyneemalla voisi käyttää triplaakin) on edes vähän paremmin kiristettävissä kuin EDK.

Tässä muutama kuva leikeistäni uskollisen harjoitusvastuksen, Aleksis en-pysy-kärryillä-järjestysnumeroista kanssa. Aleksis painaa 115 kiloa. Kuvein quadin solmujen välimatka on liian suuri. Lyhyemmälläkin pitenemisellä toisen pisteen pettäessä rikkoisi selkänsä, kun näin lyhyellä lehmänhännällä roikkuu.

O-ou! Tuhti kiipeilijä on guide-moodin varassa.

Kivasti tilaa työskennellä.

Vaikka pitäisikin oman ja pelastettavan painot omilla puolillaan ankkuria, vaikka nyt suunnanvaihtopyörän voi laittaa omalle puolelleen.

En ole vielä ihan varma, onko tämä ok. Siitä olen varma, että guide-moodi on laskemiseen ainakin tätä huonompi.

Venyy muttei pauku

Slingejä sanotaan usein sporttikiipeilyyn liittyvillä kursseilla "yhtä venymättömiksi kuin teräsvaijeri". Ja hyvä niin, tämä karkea nyrkkisääntö on ihan perusteltu, koska slingin ei kuulukaan osallistua putoamisvoimien hillitsemiseen.

Mutta kuinka erilaiset materiaalit todella venyvät?

Ensinnäkin polymeerit, kuten nylon, ovat hyvin viskoelastisia. Ne asettuvat, tyytyvät esimerkiksi taljaamalla pakotettuun uuteen pituuteensa ajan mittaan, jolloin materiaalin jännitys laskee. Tai toisaalta jos ripustaa materiaalin varaan painon, jolloin siihen tulee vakiojännitys, materiaali venyy vähitellen pidemmäksi.

Mitataanpa. Ankkuroidaan reilun metrin mittainen pätkä materiaalia toisesta päästä kiinni ja varaudutaan kiskomaan toisesta päästä. Merkitään pienellä voimalla oikoselleen vedetyn materiaalinpätkän molemman pään läheltä piste teipillä ja kirjataan tästä referenssietäisyys. Venytetään materiaalia taljalla tai vinssillä vetämällä niin, että voima ylittää tietyn rajan. Vaikka materiaali viskoelastisuuttaan lähtee heti löystymään, teippien välinen etäisyys pitää, ellei taljaan tai muuhun vetosysteemiin kuuluvat osat myös veny vastaavasti paljon. Mitataan uusi teippien etäisyys ja toistetaan sopivilla kuormituksilla.

Testiasetelma kaaviona

Kun tosiaan mitataan merkittyjen kohtien etäisyys, ei kuvan tapauksessa punaisen merkin siirtymää, ei ankkurin venymisellä ole merkitystä.

Olin siinä yleisessä uskossa, että dyneema on ihan perkeleen staattista. Siispä oletin, että on syytä venyttää yhtä nauhaa kerrallaan, että saadaan riittävän tarkasti mitattavia venymiä. Aloitin mittaukset Wild Countryn 10mm dyneemaslingillä, josta tosiaan eristin kahdella siansorkalla vain toisen nauhakerran kokeeseen. Koska 22kN:sta näin jää jäljelle 11, ja sekin on syytä puolittaa siansorkkien takia, tyydyin kuormittamaan nauhaa vain 1,5 kN asti. Vastaahan se kuitenkin kolmea kilonewtonia normaalikäytössä olevalle slingille.

Wild Countryn dyneemaslingi nauha kerrallaan. Ylhäällä testipenkin ankkuripää, alhaalla reilun metrin päässä ollut vetopää.

Kyllä dyneemaankin saa tiukan siansorkan

Noh, osoittautui että kyllä näillä menetelmillä kaksin kerroinkin olevaa dyneemaslingiä voi mitata. Yhdelle nauhalle sain 1,5 kN kuormalla 1220 mm kokonaispituudelle 60 mm venymän. Mittasin merkkien välisen uuden etäisyyden siirtämällä kuvassa näkyvän riman ankkurin pään merkin kohdalle ja sitten mittaamalla työntömitalla lisäyksen toisessa päässä. Toistotarkkuus on helposti millimetrin luokkaa.

Siispä 120-senttisiä slingejä kaksin kerroin penkkiin ja mittaamaan. Kuormitin kunkin 0,1 kN referenssipituuteen, sitten 0,5kN, 1kN, 1,5kN, 2kN ja 2,5 kN. Käytin Rigger's Winchiä ja 2:1-taljaa. Voimamittarina oli tällä kertaa enForcer. Olipa leppoisaa, ja halutun voiman sai mukavan tarkasti naksuteltua kohdilleen. Systeemissä oli yhteensä vajaa metri semistaattista köyttä vinssin ulkopuolella, ja sekin siis kaksin kerroin taljassa, joten vetosysteemin viskoelastisuus ei haitannut tuloksia. Mistäkö tiedän? No siitä, etteivät mittaustulokset muuttuneet vaikka annoin systeemin asettua.

Mitatut materiaalit olivat (viimeisenä murtolujuus):

• Wild Country 10mm dyneema, 22 kN
• Black Diamond 18 mm nylon (Runner), 22 kN
• Rock Empire 20 mm nylon(?), koaksiaalinen, 35 kN
• Petzl Anneau 20 mm, 22 kN
• Ocun 16 mm nylon, 22kN
• Mammut 6mm tarvikenaru (yksin kerroin), 7,5 kN

Labra

Ocunin nylonslingi osoittautui melkoiseksi purkaksi. 2,5 kN venytti sen 1070mm pituudesta 1187 mm:iin, eli 11% alkuperäisestä pituudesta. Vielä parin tunnin päästä kuormitettu slingi oli pari senttiä verrokkia pidempi, ja nähtäväksi jää sainko tätä ilmaista slinginmittaa pysyvästi omakseni.

Jälkeen ja ennen

Toinen ääripää testissä ei suinkaan ollut dyneema (polyetyleeni) vaan polyesteri, josta Petzlin jäyhät Anneau-lenkit on tehty. 2,5 kN lisäsi 1120 mm:n referenssipätkään pituutta vain 17 mm, vastaavasti prosentteina 1,5%. Eipä ihme että slacklinet tehdään samasta materiaalista. Toki sportti- ja alppikäyttöön tehdyn dyneeman puolustukseksi on sanottava, että Anneau on tuplasti leveämpää.

Eräs yhteismitallinen tapa ilmoittaa tällainen venyvyys on ilmoittaa yhden metrin mittaisen kappaleen jousivakio. Se on karkeasti ilmaisten se voima, joka tarvitaan venyttämään metrin mittaista pätkää ko. materiaalia niin että sen lopullinen pituus on kaksi metriä. Tietenkin ajatus on hypoteettinen; totta kai lähes kaikki kappaleet murtuvat ennen tätä. Ja jo ennen murtumista venyttäminen muuttuu raskaammaksi, eli venymä ei ole voiman lineaarinen funktio. Jousivakio on tosiaan vakio eli olettaa funktion lineaariseksi. Ja kun venymän ja voiman suhdetta tarkastellaan sopivalla alueella, funktio onkin riittävän tarkasti lineaarinen myös oikeassa elämässä.

Yllättäen "alkuperäisen pituuden" määrittäminen voi olla ongelma joustaville materiaaleille. Jo pelkkä suoraksi vetäminen vaatii jonkin voiman, ja tekstiilimateriaaleista tahtoo lähteä "löysät pois" juuri tällaisilla hyvin pienillä voimilla. Tässä kokeessa käytetty 0,1kN voima ei kuvaajia tarkastellen selvästikään ole lineaarisella alueella, ja siksi jätin tämän ensimmäisen pisteen pois laskelmista.

Tässä ensin pituudet jännityksen funktiona:

Materiaalien pituudet jännityksen funktiona

Pisteisiin on sovitettu suorat, joiden funktiot näkyvät oikealla. Kun 0,1 kN pisteet jätti pois, loput osuvat suoralle suhteellisen mukavasti. Metrin mittaisen materiaalin jousivakioiksi muutettuna (kN/m):

Ocun nylon	23.90
Mammut naru	30.00
BD nylon	39.90
Wild Country dyneema	55.20
Rock Empire nylon	70.50
Petzl polyesteri	177.80

Kiinnitetäänpä vielä huomiota Ocunin lukuun. Sehän hädin tuskin ylittää slingin minimimurtolujuuden 22 kN. Tarkoittaako tämä, että slingi venyy lähes kaksinkertaiseksi ennen katkeamistaan? Tuskin, sillä lineaarinen osuus käyrää loppunee kohta kuvaajan oikealla puolella eikä samalla määrällä lisävoimaa enää saa samaa lisävenymää. Slingien normaali käyttökuorma tuntuu kuitenkin olevan kauniisti melko lineaarisella alueella.

Kenties tästä voisi puristaa vielä hieman käyttökelpoista dataa. Ainakin itseäni kiinnostaa, noin niin kuin perstuntuman tasolla, kuinka paljon ankkurimateriaali joustaa kuormitettuna. Näin monta millimetriä metrin mittainen pätkä kutakin materiaalia (aika lähellä 120 cm slingiä siis) venyy 200 kg kuormalla:

Ocun nylon	84
Mammut naru	67
BD nylon	50
Wild Country dyneema	36
Rock Empire nylon	28
Petzl polyesteri	11

Tämähän jo nähtiinkin, mutta Ocunin slingiä yläköysiankkurissa käyttäen on syytä odottaa jonkinlaista ylös-alas hankautumista kalliota vasten, mikäli ankkuri hoitaa asiaansa ylittämällä jonkin kivessä olevan möykyn tai reunan.

Mitä siihen teräsvaijerin jäykkyyteen tulee, en vielä tässä vaiheessa saanut mitattavakseni vaijerislingiä. Sen sijaan kokeilin huvikseni, venyykö reilun metrin pätkä rautakauppakettinkiä, noin 10mm langasta tehtyä. No ei, ei niin että tällä menetelmällä voisi mitata. Palaan vaijeriin, mutta veikkaan että laihoin tuloksin. Jää nähtäväksi, tämäkin.

Köysirata vielä kerran

Vielä pari muistiinpanoa jo täällä ja täällä käsitellystä tavasta rakentaa köysirata. Rakensin (tai rakennettiin Ellan kanssa) sama systeemi ja laskettiin erikokoisia lapsia parisenkymmentä kertaa.

Rakentelu meni rutiinilla tunnissa, niin että kaikkine säätöineen ja lähestymisköysien virittelyineen päästiin ottamaan asiakkaita tunti ja kaksikymmentä minuuttia aloittamisen jälkeen. Osasin tällä kertaa katsoa, että ylempi köysi (tässä tapauksessa valkoinen) jää ohjaajan puolelle ja alempi asiakkaan puolelle. Näin riippumissysteemi tarjoaa automaattisesti oikean puolen kiinnittymistä varten.

Laitettiin myös puuankkuri selvästi alemmas kuin aikuisille rakentaessa, että pienetkin pääsisivät irti.

Tuttu juttu

Kiristäminen tehtiin pelastussysteemillä, joka oli koko ajan valmiiksi kiinni siinä köydessä johon viimeksi jäi. Kuvassa siis vaaleassa. Tällä 5:1:llä ei pidä kiskoa olan takaa, muuten tulee turhankin pinkeä köysi.

Jarrulaitteena oli Rack

Köysien järjestys oli siis suunniteltu juttu, mutta moukan tuurilla keksin toisenkin niksin. Olen yleensä niputtanut köydet sulkurenkaalla lähelle toisiaan, ihan vain siisteyden vuoksi (ja ehkä helpottamaan lähellä ankkuria köysissä toimimista). Tässäkin käyttämäni rissasysteemi ei kuitenkaan mahdu kovin lähekkäin oleviin köysiin suorana, vaan menee läjään, yleensä niin että ovaalisulkurengas menee poikittain. Jos niputtaakin köydet lähekkäin rissasysteemillä, siis niin että köydet vetävät rissasysteemiä suoraksi, kaikki pysyy kiltisti järjestyksessä.

Samaan hintaan tuli sekin, ettei rissa pyrkinyt karkaamaan niin herkästi, koska tandem-pyörässä olevat delta-maillonit jarruttivat sopivasti. Jarru tietenkin poistuu heti kun systeemin varaan laskee painoa.

Ei hullumpi niksi. Näkymä asiakkaan puolelta.

Delta-maillonitkin olivat ensimmäistä kertaa käytössä. Niitä mahtuu kaksi tosi mukavasti tandem-pyörän ala-aukkoon, ja ne ovat profiililtaan pieniä ja muodoltaan optimaalisia antamaan paitsi hyvän kontaktin, myös tilaa köydelle.

Rack oli loistava laite jarruttamiseen. Parinkymmenen jopa melko kovavauhtisen laskun aikana ei tarvinnut kuin pari kertaa irrottaa jarruköysi ja poistaa pari kierrosta. Nekin voisi todennäköisesti välttää pitämällä huolen, ettei köysi kurvaa yhtään "kolmiulotteisesti" vehkeen sivulle. Huomasin pari kertaa että näin kävi, jolloin köysi siis juoksi hieman grigrin tapaisella mutkalla.

Seuraavan kerran voisi ottaa jonkin hyvän alustan jarruköydelle. Köyden purkautuminen läjästä Rackin läpi sujui ongelmitta, koska kähertymistä ei juurikaan tapahtunut. Siispä mennessään köysi oikein piehtaroi pölyisessä maassa viskoen hiekkaa kengätkin puolilleen. Rack kului varmaan viisinkertaisella vauhdilla hiekkaamattomaan köyteen verrattuna.

PAS-lehmis on hyvä ripustin. Paitsi että siitä saa helposti lennossa eri mittaisia versioita, sillä saa luontevasti tuplasysteemin. Käskin asiakkaiden klipata lehmiksensä kuvassa takana näkyviin lenkkeihin. Kun kaikki on samaa materiaalia, on helppoa neuvoa vain pitämään kiinni "oranssista jutusta".

Yksi parannustarve jäi plakkariin: kun vihreää köyttä on ulkona kolmisenkymmentä metriä ja se alkaa kiristyä, solmu kiristyy punaista köyttä vasten paljon aiemmin kuin rissa pysähtyy. Niinpä solmun kohdalle alkoi kehittyä ytimen paljastava sulanut kohta. Tähän siis suoja jatkossa.

Puun puolella toki kaikki oli siistiä ja huoliteltua, kuinkas muuten.

Niin ja kivaa tuntui olevan!

Toimii!

Rigger's Winch 500

Kirjoittelenpa että voin myöhemmin naureskella itselleni / katua syvästi hölmöyttäni. Sain nimittäin muutaman mutkan kautta mahdollisuuden lunastaa omistukseeni Harken Rigger's Winch 500. Hinta oli hyvä, mutta ei se silti halpa ollut. Matkan varrella harkitsin vakavasti rakentavani moisen vehkeen itse. 40.2-vinssi, joka on Rigger's Winchinkin sydän, maksaa noin 800€. Kampi (joka todellakin on hankittava erikseen) maksaa alkaen 100€. Kun Rigger's Winchin ohjehinta on 1700€, kuulostaa siltä että ainoa puuttuva osa, se teräslevy johon vinssi on ruuvattu kiinni, kannattaa valmistaa itse jos kustannus on selvästi alle 800€. Ja sitä se helposti on, jos tietää mistä kysyä. Toinen puuttuva osa on saparo tai muu näppärä tapa ohjata köysi vinssille, mutta kun satun tuntemaan käsistään taitavia ja sopivien laitteiden liepeillä toimivia ihmisiä, sain 355-teräksestä leikatulle, rei'itetylle ja maalatulle levylle sekä saparolle yhteishinnan arvioksi alle 200€.

En silti kadu aidosta ja uudesta saamaani tarjoukseen tarttumista, koska kyllä alkuperäinen, CE-hyväksytty vehje sentään on kiva - eikä hinta tosiaan ollut lähelläkään tuota tonniseitsemääsataa, sentään. Hybriksen vallassa kuvittelin aikani, että olisin pystynyt itse suunnittelemaan paremman levyn. Kokemuksesta on se hyöty, että kun on tarpeeksi monta kymmentä kertaa tuonkin virheen tehnyt, niin on koko ajan todennäköisempää että tajuaa erheensä ennen kuin on myöhäistä.

Sellainen huomio vielä, että CE-merkintä on standardin EN 13157 alla, joten vehje ei siis ollenkaan ole kiipeilyväline. Sillä voi kyllä nostaa itseään tai kaveria ylöspäin, aivan kuten voi Nokian saappaallakin, jos nimittäin pitää sellaisia jaloissaan joilla kiipeää. Varmistaminen on tehtävä erikseen siihen tarkotetuilla välineillä. Yhden köyden tapauksessa se onnistuu vaikka Asapilla.

Mutta mitäpä tällä lelulla tehtäisiin? No, heti kun ehdin, kipaisin eräälle vanhalle tutulle haavalle, jonka 25 senttiä paksun alaoksan korkeudeksi hiljattain mittasin 14 m. Olin myös juuri pultannut puun alla lojuneen kiven, jonka oletin äitini painoiseksi. Kun nyt tuli puheeksi niin selitetään: Yksi kesän projekteista on nostaa äiti 14 metrin korkeuteen riippumattoilemaan. Siihen palaamme. Ensiksi ajattelin punnita tämän kiven (äitini painosta ei tosin ole hajua).

Vinssi

Kivi

Kalliita leluja

Jotain silmää alkaa jo olla kivien koon suhteen. Kun muistaa että vinssi painaa seitsemän kiloa ja köysi kilkkeineen reilun kilon, 0,88 kN:sta jää sen verran että kiven massa on himpun alle 70 kg. Ei uskoisi, koska tuollaista pyöreää kiveä on hyvin helppo vieritellä painosta huolimatta.

Vinssihän toimi mainiosti! Ihmisen kokoinen taakka nousee vaivatta pienemmällä vaihteella ja hieman hikoilemalla suuremmalla, vaikka köysissä roikkuessa ei todellakaan ole helppoa veivata. Osa hankaluudesta liittyy siihen, että yhdestä pisteestä ripustettua vinssiä on tuettava toisella kädellä, osa siitä ettei saa jaloilla maasta tukea. Täytyypä ryhtyä kokeilemaan, miten kehikon saa vyötettyä kiinni vaikka puuhun.

Kuvissa systeemistä puuttuu kokonaan se mainittu kiipeilystandardin mukainen varmistus. Simppeli vaihtoehto on ripustaa Asap + Absorbica -yhdistelmä samaan ankkuriin kuin vinssi, jolloin Asap tulee kuin nakutettu vinssin saparon alapuolelle.

Virkistävä köysirata

Käytiin työporukalla kokeilemassa suunnittelemiani mallikelpoisia puu- ja pulttiankkureita köysiradalle. Rakensin radan puolikkaan ja tiimi tuplakappaleen. Eipä rakentaminen tältä nelihenkiseltä, viisi korkeakoulututkintoa suorittaneelta porukalta ollut kummallinenkaan temppu.

Ope esittelee puuankkuria

Huomioita: kuvan backup jäi liian alas, kuten arvata saattaa. Kun rata oli kiristetty toisesta päästä, sain juuri ja juuri nostettua vihreän slingin (ja oppilaiden kuuliaisesti vastaavalla tavalla laittaman tuplakappaleen) lähemmäs puunsuojaa niin että prusikin ja backupin väli löystyi hieman. Ennenkin on käynyt niin, että ensimmäisenä rakennettava miehittämätön pää rataa jää hieman oman onnensa nojaan, niin että joku sulkurengas saattaa pyörähtää poikittain, slingi valua pois paikoiltaan tai oksa mennä köyden väärältä puolelta. Olisi parasta käydä katsomassa kun kiristäminen on aluillaan, ja vähintään ennen kuin toisesta päästä mennään radan varaan.

Toinen pää

Selitin reikien sijaintiin liittyvät reunaehdot, ja porukka löysi hyvän ratkaisun äkkiä. Tekisi mieli väittää, että suojamaton sijainti ja koko oli tarkkaan mietitty, mutta moukan tuurilla sekä slingit että backup-laitteet saivat juuri sopivan suojan.

Toimii!

Jarrutin laskijoita kasilla. ATC olisi ollut aivan liian tahmea. Kokeilin pelkällä rukkasella, mutta se kuumeni vähän liikaa. Rack voisi olla hyvä ratkaisu, koska se ei käherrä köyttä yhtä pahasti kuin kasi. Yhden kerran kiristeltiin köysiä kesken leikin vaihtamalla backupin tilalle 3:1, ja sehän toimi apukäsien kanssa ihan hyvin.

Urhea kollegani suostui jopa pelastettavaksi. Tilanne tuli äkkiä (sic), joten jouduin miettimään ja haeskelemaan tarvikkeita laukusta hetken aikaa. Olin karkeasti suunnitellut ripustaa pelastettavan toisen radan köyden varaan nousukahvalla ja prusikilla, mutta en ollut miettinyt, että niiden on oltava sellaisessa osassa köyttä, joka ei missään vaiheessa hankaudu kalliota vasten. Onneksi hoksasin tämän ajoissa ja onneksi tässä tapauksessa oli helppo ulottaa tarrainkaksikko sen verran kauas, ettei ongelmia tullut. Korostetaan nyt tässä vielä, siltä varalta että joku muukin lukee tämän, että pelastustilanne oli täysin simuloitu.

Kuvakaappaus videolta: nousukahva ja prusik näkyvät joten kuten

Nostin kuorman pois prusikeilta helposti 5:1-systeemillä. Systeemi kannattaa pitää saatavilla sen jälkeenkin. Nimittäin jos ei irrota prusikeja vaan vain maindaa niitä, mikä on perusteltua turvallisuuden kannalta, ennemmin tai myöhemmin on huolimaton ja laskee kuorman takaisin prusikien varaan. Köysiä kannattaa malttaa löysentää vuorotellen kohtuullisissa paloissa, jolloin kuorma jakaantuu tasaisesti köysille. Tämä on paitsi turvallisuus-, myös mukavuusasia. Pelastamiseen meni kaikkineen vajaa kymmenen minuuttia, josta puolet oli kamojen haeskelua laukusta. Seuraavan kerran otan suunnitelman mukaiset tarpeet valmiiksi esille.

Kuvakaappaus videolta: prusikit pysyivät kiinni

Mallikelpoiset köysirata-ankkurit

En ole oikea asiantuntija siinä mistä kirjoittelen, joten hyvä satunnainen vierailija, älä ihmeessä tee mitään tässä esiteltyä ymmärtämättä mitä olet tekemässä. Tämä ei ole ohje kenellekään vaan oma pöytälaatikkoni, jota sitten isompana (esimerkiksi syksyllä) selailen ja ihmettelen aiempaa tyhmyyttäni.

Sen verran kuitenkin luotan kokemukseeni, että järjestän työporukalle pienen puuhaillan. Tarkoitus on rakentaa köysirata ja sitten kokeilla jos uskallettaisiin mennä sen varaan. Köysirata on tällaiseen tyky-puuhailuun siitä hyvä, että siinä on (ainakin omilla kriteereilläni) kaksi rinnakkaista ja identtistä systeemiä, joten voin rakentaa itse toisen ja sitten valvoa kun puuhaporukka rakentaa toisen.

Köysirata ankkuroidaan toisesta päästä kallioon ja toisesta puuhun. Rata laskee kalliolta maan tasalle, mutta mitään zipline-hurjastelua ei ole tarkoitus harrastaa, vaan lasken tyypit kolmannella köydellä rataa pitkin kalliolta alas niin että ehtii katsella maisemiakin.

Olen ankkuroinut köysiradan monia kertoja puuhun ja pari kertaa itseporattuihin pultteihinkin, mutta mitään vakiotapaa ei ole päässyt muodostumaan. Itsekseen tai osaavien kavereiden kanssa puuhatessahan on ihan ok, että rakentelu on vähän sellaista "kappas, tuli tällainen" ja "oho, ei ole enää slingejä - no laitetaan tuohon tämän köyden toinen pää" -tyyppistä luovaa kaaosta. Silloin lopputuloskaan ei välttämättä ole selkein mahdollinen, vaikka tietenkin jokaisen siitä vastuussa olevan on ymmärrettävä systeemi kauttaaltaan.

Nyt siis tarvittaisiin mahdollisimman selkeä ankkuri, jonka pystyy kamoillani rakentamaan kahdesti samannäköiseksi. Mieluummin slingin väriä ja sulkurenkaan mallia myöten. Ja vieläpä niin että kaksi puuhun ja kaksi pultteihin. Tällaisiin päädyin.

Puuankkuri

Puuankkuri on wrap 5 pick 3 -tyyppinen, köydestä tehty perusankkuri. Köyden päät varmistetaan leivonpäällä oleviin nauhalenkkeihin. 5/3-ankkurin materiaali olisi varmaan nauhaa, jos sattuisi olemaan sopivaa. Koska sopivia köydenpätkiä lojuu nurkissa, en suotta osta lisää tekstiilimateriaalia vanhenemaan.

2x puuankkuri

5/3-ankkurin köysi solmitaan kahdeksikkokytkyllä. Solmuhan kannattaa sijoittaa toiselle puolelle puuta kuin mihin köysirata tulee, koska sillä tavalla se saadaan mahdollisimman kauas lähimmästä pisteestä josta köyttä kuormitetaan. Tarkoitushan on, että kitka imee suurimman osan voimista.

Kierrokset järjestyksessä ja solmut puun takana

Paitsi nyt kun yritetään olla mallikelpoisia, yleensäkin kannattaa yrittää pitää asiat järjestyksessä. 5/3- tai tensionless-ankkuria tehdessä se lisävaiva todella palkitaan, jonka saa nähdä köysikierrosten pitämiseksi järjestyksessä. Yksin ollessa kannattaa näpertää jokin prusik pitämään köyttä oikealla paikalla, ettei tarvitse liikaa raajoja härvelin kannattamiseen ennen kun päästään solmimaan. Etenkin jos puu on paksu, ja erityisesti jos itsekin roikkuu puussa ankkuria rakentaessaan niin ettei pääse kävelemään puun ympäri. Kun viisi köysikierrosta on järjestyksessä, on helppoa solmia ylin ja alin yhteen ja sitten pomia toiselta puolelta kolme keskimmäistä.

En vieläkään aina muista sitä mukavaa seikkaa, ettei 5/3-ankkuriin oikeastaan tarvitse jättää löysää ankkurikulman takia. On hyvin vaikeaa solmia kasikytky saati tuplakalastaja niin kireälle, ettei kuorma vetäisi köysikolmikkoon sopivaa kulmaa.

Riittävän terävä ankkurikulma

Pulttiankkuri

Kallion päässä käytetään neljää Coeur Pulse -pulttia, kahta per systeemi, tosin jakaen backup-pultit eri tavalla systeemien kesken kuin varsinaiset. Kuvien kuivaharjoittelusysteemissä innostuin vähän liikaa minimoimaan systeemien välimatkaa, joten pultit tulivat turhan lähelle toisiaan. Mitä vähemmän päällekkäin systeemit asettelee, sen kauemmas toisistaan jäävät köydetkin. Olen yleensä käyttänyt päällekkäistä pyöräsysteemiä radalla liikkumiseen, mutta mikseipä voisi hyvksyä että köydet ovat enemmän tai vähemmän rinnakkain ja laittaa myös kaksi rinnakkaista pyörää, joista roikkua.

Pulttipää ilman backupeja

Systeemit voisi tietenkin laittaa myös radan suunnassa eri kohdille, ja niin olen tehnytkin aiemmin, ja niin tulen jatkossakin tekemään. Se tosin on kompromissi backup-ankkuroinnin kannalta - palaan siihen kohta.

Mustat nauhalenkit (jotka muuten ovat mainiota kamaa, koaksiaaliset tubulaariset Rock Empiren työkalut, joita saa Mountain Shopista. 35 kN lämmittää mieltä. 150 cm lenkit muodostavat siis sliding x:t. Tämänhetkinen käsitykseni on, ettei ole mitään syytä ainakaan solmimalla rajoittaa pitenemistä, ja solmuttomatkin kikat lisäävät kompleksisuutta aivan turhaan. Tässä lisää aiheesta. Sulkurenkaita ei ole syytä laittaa yhtä enempää, koska kiinnostavasti kaksi pehmeän materiaalin yhteenpuristamaa sulkurengasta on mahdollisesti yhtä heikompi. Oli miten oli, nauhalenkkikin on tuplaamaton, joten kaikki perustuu pitkälti backupiin ja koko systeemin tuplaamiseen.

Backupit paikallaan

Backupit tosiaan käyttävät eri pulttikaksikkoja mutta edelleen samalla sliding x -periaatteella. Delta-maillonit antavat kahden nauhalenkin asettua nätisti vierekkäin. Nauhalenkit ovat 60-senttiset, koska backupin ja prusikien välille on syytä jättää tilaa. Tästä seuraa se, ettei nyt liiankin lähekkäin olevia pultteja voi sijoittaa kovin kauas toisistaan kummassakaan suunnassa. Leveyssuunta huonontaa ankkurikulmaa ja radan pituussuunnassa siirtäminen saa tekee systeemeistä epäsymmetriset niin, että toisessa backup ja prusik ovat kohtuuttoman lähellä toiseen verrattuna.

Backup voisi olla kasisolmu, mutta nytpä mietin pelastusskenaarionkin etukäteen. En keksi muuta tilannetta kuin että radasta roikkuvalla jää tukka tai hupparin naru pyörän väliin niin, ettei pääse mihinkään suuntaan ilman tuskaa tai kuristumista tai molempia. Siinä tapauksessa olen varautunut laskemaan koko systeemin alas. Ensin kiinnitän jarruköyden, jolla ratailijaa lasketaan, toiseen radan köysistä vaikka nousukahvalla ja prusikilla. Sitten siirrän kuorman jo valmiiksi backupina olevien laskeutumislaitteiden varaan kiireestä riippuen joko katkaisemalla prusikit tai kiristämällä systeemiä köysi kerrallaan. Sitten lasken radan maahan, hyvin tietäen että köysi riittää.

Kiristystalja

Olisi houkutteleva ajatus käyttää kunkin köyden backupina olevia laskeutumislaitteita kiristystaljan PCD:nä. Kun kiristystaljassa on PCD, ei tarvitse "maindata" prusikeja saamalla kun pitää taljaa kireällä toisella kädellä. Jos on apulainen hoitelemassa prusikeja, kannattaa luultavasti vaihtaa laskeutumislaitteen tilalle hetkeksi liukkaampi pyörä, jolloin z-rig riittää. Jos prusikien lähellä on hyvä paikka vetää, onnistunee niiden hoiteleminen yksinkin.

Alemman köyden backupin tilalle on vaihdettu hyvä köysipyörä taljaamista varten.

Jos jättää PCD:n, tarvitsee varmasti vahvemman taljan kuin z-rig. Jos käytössä on hyviä pyöriä, kannattanee pitää homma yksinkertaisena ja lisätä kerroin 5:1:een. Käytti sitten kumpaa vain kiristämiseen, pelastaminen eli kuorman siirtäminen prusikeilta laskeutumislaitteille vaatii vahvempaa taljaa.

Transitiotalja pelastustilanteeseen

Pelastustilanteessa laskeutumislaitteen on joka tapauksessa oltava kiinni, joten se on huolittava taljasysteemin osaksi ja samalla PCD:ksi, ellei nyt ulkoista taljaa käy rakentamaan. Systeemistä saa sujuvasti yksinkertaisen 5:1:n lisäämällä yhden yksinkertaisen ja yhden tuplapyörän.

Pelastustalja

Simppelin pyörän kiinnitys

Oikein pedantti operaattori jättäisi nämä kamppeet jo valmiiksi kiinni systeemiin. Niillä on näppärää myös lisätä kireyttä kun köydet antavat periksi. Kokeilin kuivaharjoittelusysteemillä ja pystyin helposti vetämään reilut 2,5 kN kuvan systeemillä pelkästään hanskoilla köyteen tarraamalla. Sen pitäisi riittää köyden venyttämiseen sen verran, että prusikin saa löysättyä - tai hätätilassa katkaistua niin, ettei taakka rojahda juurikaan alaspäin.

Tahmeat taljat

Viime vuonna päättelin melko teoreettiselta pohjalta, ettei pelkällä köydellä ja sulkurenkailla saa rakennettua efektiivisesti yli 4:1-taljaa - eli että riippumatta siitä kuinka paljon köyttä taljasta on vedettävä ulos, voimaa sieltä ei saa yli nelinkertaisena ulos.

Teki mieli kokeilla. Ei tästä niin montaa vuotta ole kun itsekin luulin, että kierrättämällä köyttä sulkurenkaiden välillä ja lisäämällä sinnikkäästi kierroksia pääsisi vaikka millaisiin voimiin. Saattaisihan sitä erehtyä toiseenkin suuntaan.

Taas kerran pahoittelut surkeista kuvista. Etupäässä itselleni, jolle pääasiassa kirjoittelen, mutta kyllä satunnainen ulkopuolinenkin varmaan arvostaisi kuvia joista saa selvää. Ulos lähtiessäni jopa mietin, ottaisinko järkkärin mukaan, mutta en sitten jaksanut. Kiitti vaan.

Testiasetelma oli vanhan sinkkuköyden kiristäminen kahden n. viiden metrin päässä toisistaan olevan puun välille. Toisessa päässä oli ankkuri taljaa varten ja toisessa voimamittari. Köyttä oli melko tarkalleen 20 metriä sen päälle, mitä ankkureiden rakentamiseen kului. Dynaamisella köydellä tämä todella merkitsee, sillä kuminauhamainen köysi vaatii pitkän taljan, ettei talja lopu kesken löysiä pois vedellessä. En käyttänyt mitään pidätintä, siispä yksikään taljoista ei sallinut resetointia, vaan yhdellä vedolla oli saatava taljasta irti se mitä aikoi saada.

Perustelen dynaamisen köyden sillä, että tällaisia taljakokeiluja harrastellaan todennäköisemmin silloin kun mukana on vain kiipeilyn perustarvikkeita. Sulkurenkaat olivat kevyitä HMS/päärynämallisia BD Vaporlockeja ja prusikit 6mm narua. Köysi oli Cousin Basaltic 9.4. Koska ei ollut niinkään tarkoitus tehdä tiedettä kuin vain kokeilla, miten köyden saa kiereälle ja miten ei, vedin ihan vain käsin, en täysin voimin mutta sillä tavalla napakasti. Mittasin välillä "referensiksi" vetoni lujuuden ja sain arvoja tasaisesti 0,7 kN kahta puolta.

Testiasetelma ja 3:1

Simppeli 5:1 jaetuilla sulkurenkailla ja simppeli 7:1 niin että kullakin köysikierroksella on oma sulkurenkaansa

Z-rig antoi 1,18 kN. Kun pyöräytin sen vanhan kunnon lisäkierroksen samoihin sulkurenkaisiin (kuva yllä vasemmalla), sain 1,12 kN. Eli 5/3 enemmän köyttä vedettävänä ja vain vähän pienempi voima. Syynä on selvästi yhden sulkurenkaan kautta hankaavat kaksi köysikertaa. Lisäämällä omat sulkurenkaat jokaiselle köysikerralle sain 5:1-systeemistä 1,28 kN ja 7:1-systeemistä (kuva yllä oikealla) 1,26 kN. Eli käyttämällä kahta sulkurengasta 3:1 antoi absoluuttisesti maksimivoiman, lisäämällä sulkurenkaita kannattaa mennä 5:1:een asti, sen jälkeen alkaa alamäki.

Seuraava kuvapari on epäselvä, mutta alla on vastaavat taljat kaavamaisemmin esitettyinä. Kyseessä ovat siis 2:1:llä kiskottava z-rig ja 5:1 crevasse.

2:1 on z-rig ja 5:1 crevasse

Sama selkokielellä

6:1 antoi 1,68 kN ja 5:1 1,62 kN. Jälkimmäisessä muuten ei ole syytä olla kahta prusikia, se vain oli tässä tapauksessa yksinkertaisempi tapa kuin solmu köydessä. Tavallisesti näiden systeemien V:n muotoinen osa olisi slingi tai vastaava pätkä materiaalia, nyt käytin sama köyden eri pätkiä, mikä ei suinkaan selkeytä asiaa.

Sitten kohti isompia kertoimia. Z-rigin vetämä z-rig on varmaan tunnetuin kuutosen kertoimen ylittävä taljasysteemi, luonnollisesti sen kerroin on 9:1. Alla kuva luonnossa 11:1-evoluutioversion vieressä, sitten 11:1 hieman kaavamaisemmin. Ideana on siis kiinnittää "isompaa" z-rigiä vetävä pienempi ankkurin sijasta erääseen taljan liikkuvaan osaan. Alemmassa kuvassa ankkuri on oikealla ja vedettävä köysi vasemmalla.

9:1 ja 11:1

11:1

9:1 antoi 1,96 kN ja 11:1 2,28 kN. Tästä en juuri osaa parantaa, jos pidätinlaitteet (eli resetointi) ja liukkaammat materiaalit ja laitteet on kielletty. Vaikka tiesin lopputuloksen, kokeilin huvikseni sovittaa kolmatta z-rigiä vetämään 9:1:tä. Lopputulos on kyllä 27:1, siis ulos vedettävän köyden määrän suhteen, mutta 27-kertaisella pikakelauksella resetointitarve tulee todella äkkiä. Ehkä pidätinkieltoni oli hieman älytön, mutta toisaalta prusikista ja sulkurenkaasta rakennettu pidätin vaatii vahvanäppisen kaverin resetointiavuksi. Kuvioon tulisivat väkisinkin mukaan fiksummat pidätinlaitteet kuten traxionit.

Jospa lipsutaan mieluummin siihen suuntaan, että sallitaan muita materiaaleja kuin kiipeilyköysi. 120 cm slingi on hyvin tavallinen kiipeilykama, ja luistaa sulkurenkaassa huomattavasti köyttä paremmin. Syy piillee materiaalin sisäisessä kitkassa: litteä slingi ei joudu muokkautumaan niin paljon kurvatessaan sulkurenkaan ympäri, koska sen littanaan muotoon nähden kaartosäde on suhteellisen suuri. Köysi taas on halkaisijaltaan samaa luokkaa kuin sulkurenkaan profiili.

Kun korvasin 5:1 crevassen V:n muotoisen osan 120 cm dyneemaslingillä, sain 1,64 kN - hieman yllättävää, ettei tulos juuri parantunut köyteen verrattuna. Kun lisäsin kriittisimpään kohtaan (lähimmäs kättä) pienen mutta kuulalaakeroidun Petzl Partner -pyörän, pääsin 2,1 kN:iin. Ehdottomasti päivän tehokkain tulos; jos oletetaan sisään menneeksi voimaksi 0,7 kN, saadaan efektiiviseksi voimakertoimeksi tasan 3:1. Ideaali on siis 5:1 eli hyötysuhde 60%.

Jos olisin lisännyt Partnerin myös z-rigiin, se olisi taatusti voittanut tämän hyötysuhdekisan. Jo pelkillä sulkurenkailla saatu arvo tarkoittaa efektiivistä voimakerrointa 1,7:1 ja hyötysuhdetta 56%.

5:1 crevasse liukkaammin: slingillä ja slingillä + pyörällä

Aina pitää kuitenkin hakea absoluuttinen maksimiarvo. Sehän saadaan tietenkin lisäämällä Partner 11:1-systeemiin:

11:1 yhdellä köysipyörällä

Maksimivoimaksi tänään jäi 2,68 kN. Sillä viimeistelemällä sai ysisolmun aika tiukalle. Silti voi miettiä, haluaako systeemistä kiskoa köyttä ulos 2,2-kertaisen määrän saadakseen 1,3-kertaisen voiman. Efektiivinen voimakerroin tällä parannetulla 11:1:llä oli 3.8:1 ja hyötysuhde siis 35%.

On se solmussa.

Yhteenvevo tuloksista suuruusjärjestyksessä absoluuttisen voiman mukaan (suluissa hyötysuhde ja efektiivinen voimakerroin):

• Yksink. 5:1 kahdella sulkurenkaalla 1,12 kN (32%, 1,6:1)
• Z-rig 1,18 kN (56%, 1,7:1)
• Yksink. 7:1 kuudella sulkurenkaalla 1,26 kN (26%, 1,8:1)
• Yksink. 5:1 neljällä sulkurenkaalla 1,28 kN (37%, 1,9:1)
• 5:1 crevasse 1,62 kN (46%, 2,3:1)
• 5:1 crevasse slingillä 1,64 kN (48%, 2,4:1)
• Z-rig + 2:1 1,68 kN (40%, 2,4:1)
• 9:1 1,96 kN (31%, 2,8:1)
• 5:1 crevasse slingillä ja pyörällä 2,1 kN (60%, 3:1)
• 11:1 2,28 kN (30%, 3,3:1)
• 11:1 pyörällä 2,68 kN (35%, 3,8:1)

Lopetetaanpa kuvaajaan, johon tuolla ylempänä viittaamassani jutussa myöskin lopetin, ja todetaan uudestaan, ettei ilman liukkaita laitteita taida saada aikaan efektiivisesti 4:1:tä kummempaa taljaa.

Vanha kuva mutta toimii edelleen