Альпинисты Северной Столицы  

Каким быть айсбайлю?

Данная статья по мысли автора должна помочь тем, кто хочет выбрать себе надежный инструмент для похода (восхождения) и понять, почему он должен быть таким, а не другим. Создателям этих инструментов она должна помочь улучшить свои конструкции и повысить уровень понимания требований к ним. Рекомендации по выбору инструмента даны в конце статьи, а их обоснование — по ходу изложения.

По опыту специальных исследований и долгих размышлений ниже описана конструкция айсбайля для походов и восхождений. Конструкция универсальна и предназначена для передвижения по склонам и само задержания, для страховки на снегу, для работы на скалах (забивка и извлечение крючьев), для ледолазания. Она не претендует на роль “красивой игрушки” исключительно для ледолазания, хотя автор убежден, что при хорошем исполнении она превзойдет по своим функциональным возможностям большинство подобных “игрушек”, отличающихся красивым дизайном, высокой ценой и... подчас полной утратой ряда функциональных качеств, необходимых в походных условиях. Нередко такие инструменты называют на жаргоне по имени фирм, например "Гривелями" (фирма "Grivel"), но подобная "рекламная" терминология не всегда обоснована реальными заслугами этих фирм (по мнению автора, она обоснована, только когда фирма является родоначальником определенного вида снаряжения).

Обычный вес айсбайля в 600 - 800 г постоянного груза является весьма ощутимой частью веса снаряжения (особенно с учетом того, что этот груз переносится в руке в течение длительного времени), и его присутствие должно быть оправдано высокой эффективностью, обеспеченной техническими свойствами конструкции. Каковы же эти свойства и особенности?

Прежде всего, подобный ударный инструмент должен обладать высокой прочностью и надежностью, — от него зависят жизнь и здоровье обладателя. Поломка и срыв на соревнованиях по ледолазанию с надежной верхней страховкой, где это незначительный эпизод по сравнению с опасным срывом на восхождении. Поломка на соревнованиях легко устранима, а поломка в походе — это утрата обычно уже до конца этого похода. И первый вывод: конструкция айсбайля должна быть МОНОЛИТНОЙ. В ней должны быть исключены все разъемные соединения за исключением только соединения головки с рукояткой (которое выполняется очень надежным и прочным). Для ударного инструмента это требование является одним из решающих! Потому нежелательны сборные конструкции со сменными лезвиями!

Айсбайль при работе на льду и скалах должен легко трансформироваться в ледовый молоток путем съема нижней трубчатой секции с наконечником. Эта секция должна быть выполнена раздвижной наподобие нижней секции регулируемой альпинистской палки с внутренним креплением посредством цангового сочленения — рис. 14,б. Такая трансформация делает айсбайль очень компактным, удобным в работе, при переноске и улучшает центровку (на группу надо иметь два таких айсбайля, чтобы ведущий участник мог влезать по льду с двумя молотками). Такое решение не вступает в противоречие с требованием монолитности, поскольку айсбайль используется как молоток без нижней секции.

Рис. 14. Айсбайль.

Верхняя рукоятка айсбайля (рукоятка ледового молотка) не должна быть длинной, — общая длина рукоятки с бойком не должна превышать 350 — 400 мм . Этого вполне достаточно для эффективной работы. Дилетантское представление о том, что более длинная рукоятка позволяет работать ледолазу с “большей амплитудой”, на большем шаге зацепления, является неверным: шаг на зацеплении определяется не длиной рукоятки, а смещением кисти руки (если хват руки перемещается на 400 мм , то и лезвие молотка переместится на такую же величину, независимо от длины рукоятки айсбайля или молотка). За счет увеличения длины рукоятки можно чуть-чуть увеличить высоту зацепления на первом шаге, но вот дальше молотком или айсбайлем с длинной рукояткой будет очень тяжело работать: руки быстро устают в кистевых суставах. Единственным видимым преимуществом длинной рукоятки является несколько большая сила удара (за счет большего размаха), но это преимущество легко компенсируется путем более качественной центровки инструмента (что при укороченной рукоятке выполнить легче).

Перечислю кратко особенности конструкции на рис.1 и рис. 2 “сверху” вниз, опуская незначительные “тонкости”.

Головка 1 (рис.14,а) — выполнена из высокопрочной стали, кованая, с закалкой и отпуском (до HRC 43...45) должна быть снабжена бойком 2 скального молотка. Ударник бойка должен иметь увеличенную высоту порядка 35 мм и небольшую ширину (до 20 мм ), не превышающую ширину рукоятки в наиболее толстой части. Вся головка должна быть скруглена без образования каких-либо внешних углов (за исключением острия и зубцов лезвия), — иначе на углах от ударов образуются заусенцы, повреждающие руки. Форма хвата 4 сверху — эргономичная (наподобие удобного хвата палочки для инвалидов). Возможно выполнение внутренних углублений 3 (симметрично с двух сторон). Необходимо отверстие 5 для троса-экстрактора, ледовое лезвие 6 с клиновидной формой на конце и зубчиками 6 (внутренние дополнительные линии на головке по рис.1а показывают условные границы скруглений внешних углов). Сбег головки к рукоятке должен быть снабжен выемкой 8 под указательный палец (возможно также широкое отверстие 8, обозначенной пунктиром, но такой вариант менее безопасен, т.к. не исключает травмы пальца при неудачном падении). Конечно, очень желательной является жестко сидящая пластмассовая накладка на головку в зоне хвата, с небольшой толщиной прочного пластика: головка айсбайля в мороз очень холодит руки даже через рукавицы. Если такой накладки нет, можно, конечно, ограничиться обмоткой из изоленты, бинта или лейкопластыря (в сильный мороз). Конечно, головку можно выполнить и из высокопрочного титанового сплава, но тогда из титана (более мягкого) надо будет сделать и трубу рукоятки. За счет этого айсбайль можно облегчить, но от этого он станет и менее массивным (несколько уменьшится импульс удара).

Соединение головки и рукоятки должно быть очень надежным и прочным. Его можно выполнить двумя винтами М8 (не менее) с небольшой расклепкой (исключающей возможность самопроизвольного отвинчивания), либо заклепками, либо развальцовкой обрезков трубы (в этом случае отверстие может быть использовано для крепления темляка). Соединение должно быть жестким и абсолютно неподвижным.

Рукоятка 9 — полая, тонкостенная, легкая труба (нержавеющая сталь, титан, Д16, ВТ95) со скругленными краями, прямоугольного или овального сечения с размерами (30 — 35) на (20 — 25) на (2 — 3) мм. Желательно, чтобы она была тоньше на конце — сбег к хвату руки — к ручке.

Ручка (хват для руки) 12 должна быть выполнена из прочной пластмассы - термопласта с удобной эргономичной формой хвата для двух положений (при использовании молотка как ледового, так и скального). Ручка должна иметь опорный выступ 13 для предохранения пальцев руки от упора в лед и круглый внутренний выступ для боковой опоры трубы 15 нижней секции. Ручка должна быть очень легкой (порядка 20 — 25 г ), иначе молоток будет сложно правильно центрировать. Нижний отгиб ручки в сторону лезвия удобен только для инструментов ледолазов. Но для универсального инструмента он не подходит: использовать такой молоток как скальный будет неудобно, а предложенное сочленение с нижней секцией конструктивно выполнить сложно.

Нижняя секция айсбайля закреплена верхним концом посредством цанги 14 (с некруглым поперечным сечением под внутреннюю полость трубы рукоятки из полиамида - капролона В), в средней части — выступом круглого отверстия ручки 13 (возможна установка специальной втулки). В резьбу цанги 14 (М8 — М10) ввинчивается распорный конус 15 (сплав Д16, В95), конец-хвостовик которого запрессован в трубу 16 нижней секции. На нижнем конце эта секция несет наконечник 17 (сплав Д16, В95), снабженный рифлением для руки, отверстием (для подтяжки) и ввинчивающимся острием 18 (резьба М6 — М8, жесткая фиксация с тяжелой шайбой Гровера). Желательна установка твердосплавного острия с корончатой заточкой: рис. 14г (поз. 19) — такой вариант предохраняет от травмы острием собственного айсбайля. Для использования айсбайля в качестве молотка упруго посаженая цанга 14 загоняется внутрь, к головке, а нижняя секция вывинчивается и вынимается.

Рис. 14. Айсбайль.

Верхняя рукоятка айсбайля (рукоятка ледового молотка) не должна быть длинной, — общая длина рукоятки с бойком не должна превышать 350 — 400 мм . Этого вполне достаточно для эффективной работы. Дилетантское представление о том, что более длинная рукоятка позволяет работать ледолазу с “большей амплитудой”, на большем шаге зацепления, является неверным: шаг на зацеплении определяется не длиной рукоятки, а смещением кисти руки (если хват руки перемещается на 400 мм , то и лезвие молотка переместится на такую же величину, независимо от длины рукоятки айсбайля или молотка). За счет увеличения длины рукоятки можно чуть-чуть увеличить высоту зацепления на первом шаге, но вот дальше молотком или айсбайлем с длинной рукояткой будет очень тяжело работать: руки быстро устают в кистевых суставах. Единственным видимым преимуществом длинной рукоятки является несколько большая сила удара (за счет большего размаха), но это преимущество легко компенсируется путем более качественной центровки инструмента (что при укороченной рукоятке выполнить легче).

Перечислю кратко особенности конструкции на рис.1 и рис. 2 “сверху” вниз, опуская незначительные “тонкости”.

Головка 1 (рис.14,а) — выполнена из высокопрочной стали, кованая, с закалкой и отпуском (до HRC 43...45) должна быть снабжена бойком 2 скального молотка. Ударник бойка должен иметь увеличенную высоту порядка 35 мм и небольшую ширину (до 20 мм ), не превышающую ширину рукоятки в наиболее толстой части. Вся головка должна быть скруглена без образования каких-либо внешних углов (за исключением острия и зубцов лезвия), — иначе на углах от ударов образуются заусенцы, повреждающие руки. Форма хвата 4 сверху — эргономичная (наподобие удобного хвата палочки для инвалидов). Возможно выполнение внутренних углублений 3 (симметрично с двух сторон). Необходимо отверстие 5 для троса-экстрактора, ледовое лезвие 6 с клиновидной формой на конце и зубчиками 6 (внутренние дополнительные линии на головке по рис.1а показывают условные границы скруглений внешних углов). Сбег головки к рукоятке должен быть снабжен выемкой 8 под указательный палец (возможно также широкое отверстие 8, обозначенной пунктиром, но такой вариант менее безопасен, т.к. не исключает травмы пальца при неудачном падении). Конечно, очень желательной является жестко сидящая пластмассовая накладка на головку в зоне хвата, с небольшой толщиной прочного пластика: головка айсбайля в мороз очень холодит руки даже через рукавицы. Если такой накладки нет, можно, конечно, ограничиться обмоткой из изоленты, бинта или лейкопластыря (в сильный мороз). Конечно, головку можно выполнить и из высокопрочного титанового сплава, но тогда из титана (более мягкого) надо будет сделать и трубу рукоятки. За счет этого айсбайль можно облегчить, но от этого он станет и менее массивным (несколько уменьшится импульс удара).

Соединение головки и рукоятки должно быть очень надежным и прочным. Его можно выполнить двумя винтами М8 (не менее) с небольшой расклепкой (исключающей возможность самопроизвольного отвинчивания), либо заклепками, либо развальцовкой обрезков трубы (в этом случае отверстие может быть использовано для крепления темляка). Соединение должно быть жестким и абсолютно неподвижным.

Рукоятка 9 — полая, тонкостенная, легкая труба (нержавеющая сталь, титан, Д16, ВТ95) со скругленными краями, прямоугольного или овального сечения с размерами (30 — 35) на (20 — 25) на (2 — 3) мм. Желательно, чтобы она была тоньше на конце — сбег к хвату руки — к ручке.

Ручка (хват для руки) 12 должна быть выполнена из прочной пластмассы - термопласта с удобной эргономичной формой хвата для двух положений (при использовании молотка как ледового, так и скального). Ручка должна иметь опорный выступ 13 для предохранения пальцев руки от упора в лед и круглый внутренний выступ для боковой опоры трубы 15 нижней секции. Ручка должна быть очень легкой (порядка 20 — 25 г ), иначе молоток будет сложно правильно центрировать. Нижний отгиб ручки в сторону лезвия удобен только для инструментов ледолазов. Но для универсального инструмента он не подходит: использовать такой молоток как скальный будет неудобно, а предложенное сочленение с нижней секцией конструктивно выполнить сложно.

Нижняя секция айсбайля закреплена верхним концом посредством цанги 14 (с некруглым поперечным сечением под внутреннюю полость трубы рукоятки из полиамида - капролона В), в средней части — выступом круглого отверстия ручки 13 (возможна установка специальной втулки). В резьбу цанги 14 (М8 — М10) ввинчивается распорный конус 15 (сплав Д16, В95), конец-хвостовик которого запрессован в трубу 16 нижней секции. На нижнем конце эта секция несет наконечник 17 (сплав Д16, В95), снабженный рифлением для руки, отверстием (для подтяжки) и ввинчивающимся острием 18 (резьба М6 — М8, жесткая фиксация с тяжелой шайбой Гровера). Желательна установка твердосплавного острия с корончатой заточкой: рис. 14г (поз. 19) — такой вариант предохраняет от травмы острием собственного айсбайля. Для использования айсбайля в качестве молотка упруго посаженая цанга 14 загоняется внутрь, к головке, а нижняя секция вывинчивается и вынимается.

Рис. 15. Центровка айсбайля.

Темляк должен предохранять айсбайль от случайного падения и обеспечивать дополнительную фиксацию молотка на руке (особенно при ледовой работе). Смещение темляка вдоль оси рукоятки не кажется обязательным. Традиционное крепление темляка за кольцо вокруг рукоятки тоже не кажется удачным, поскольку кольцо это приходится держать в руке, что не слишком удобно. Возможны иные крепления, например, за выступ ударника молотка (не обязательно кольцом, — можно применить петлю из тесьмы темляка). Для страховки на снегу использовать снежный якорь, или дополнительную оттяжку из репшнура от середины рукоятки айсбайля.

Теперь о внутренних физических параметрах. Молоток — ударный инструмент, который должен иметь оптимальную центровку: при ударе весь импульс должен быть приложен к ударнику без отдачи в руку и без поворотного смещения инструмента. Этого можно добиться путем выполнения ряда условий. Во-первых, молоток должен быть симметричен относительно продольной плоскости (это исключает повороты вокруг оси рукоятки). Во-вторых, требуется определенным образом расположить центр масс молотка и центр удара относительно линии удара и относительно условной точки поворота (центра ручки молотка). На рис.15а показано расположение этих замечательных точек и направлений для правильной центровки скального молотка:

— С — положение центра масс (центра тяжести);

— О — условный центр поворота (центр хвата ручки);

— А — центр удара скального молотка;

— G — центр крепления троса-экстрактора для вырывания скальных крючьев;

— S — центр ударника скального молотка;

— U-U - линия удара скального молотка по направлению SAG, ортогональному ОАС.

При правильной центровке длина L отрезка АС должна быть равна (/ - знак деления):

L = J/( m d) = r (r/d)

где J — момент инерции молотка относительно центральной оси (проходящей через точку С) ортогонально (перпендикулярно в пространстве) продольной плоскости (плоскости рисунка);

m — масса молотка;

d — длина отрезка ОС;

r — радиус инерции молотка относительно точки С (J = mr²⁾.

При плохой центровке точка А отклоняется от линии удара U-U. Можно отметить, что расстояние L достаточно мало по сравнению с максимальным габаритом (длиной) молотка, поскольку r обычно в 3 — 5 раз меньше, а d — не намного меньше длины молотка. Поэтому L может быть в 10 раз меньше (а то и еще более) длины молотка по оси рукоятки. Молотки с достаточно массивными рукоятками плохо центрированы: у них центр масс уходит вниз и, как следствие, центр удара тоже уходит вниз от линии удара U-U, и это не компенсируется некоторым увеличением r и L.

Линия удара V₁ в ледовое лезвие расположена ниже линии U-U, — это требует смещения центра масс вниз, в точку С₁. Это, естественно, ухудшит центровку молотка как скального. Здесь, думается, оптимальным является некий компромисс, изображенный несколько утрированно в смысле смещения центра масс С на рис. 15б: линия удара немного наклонена и приближена к ледовому лезвию и также проходит через центр ударника S. Для этого центр масс С смещен от оси рукоятки в сторону лезвия (конечно, такое смещение не может быть большим и сильно наклонить линию удара к лезвию нельзя). Здесь также линия удара U-U ортогональна ОСА, а L — указанное расстояние от центра масс до центра удара.

Теперь об углах. Угол атаки ледового лезвия a должен чуть превышать 90°: при некотором внедрении молотка в лед этот угол немного увеличивается и обеспечивает надежное зацепление. Если угол a меньше прямого, то молоток неплох для рубки льда, но для ледолазания, скорее всего, не годится.

Угол b между направлением U-U и нижним срезом лезвия надо, конечно, стремиться немного уменьшить за счет смещения центра масс, но совсем приблизить линию удара к нижнему срезу лезвия практически очень трудно (уменьшение этого угла ухудшает центровку молотка как скального).

Примерно на (30 — 40)% длины от конца ледовое лезвие должно иметь клиновидную форму и в продольной плоскости (угол g) и в ортогональной плоскости, пересекающейся с первой по линии ВЕ. Желательно также некоторое клиновидное сужение сверху вниз по толщине (как показано на сечении, конечно, со скруглением углов). Переход клина лезвия к головке выполнен по форме, дополняющей лезвие до полусерпа. Такая форма удобна для хвата сверху, для самозадержания при срыве на склоне, она характерна для айсбайля и молотка с хорошей центровкой. Смещение же клина лезвия вниз вызывает “зашакаливание” лезвия, — эта форма (типа “шакал”) является неудобной для хвата сверху и самозадержания. Она характерна для айсбайлей с утяжеленной рукояткой, — для улучшения их центровки приходилось смещать лезвие вниз. При этом, конечно, ухудшалась центровка айсбайля как обычного молотка для скальных крючьев. Позже подобные лезвия уже применялись по прихоти моды, — иных разумных объяснений этой технической “химеры” автор не видит. Такие лезвия также немного легче выполнить съемными с креплением к головке (из-за их “горбатости” увеличивается ширина зоны крепления). Автор полагает, что “шакалы” обречены на “вымирание” (если кто-то объяснит их преимущества, будет интересно услышать...). Острые зубья на этих лезвиях в зоне хвата головки делают их мало пригодными для обычной переноски в руках на переходах и для самозадержания на склонах.

Зубчики должны быть только на рабочей части лезвия (на внешней “трети”), причем их должно быть немного, они должны быть небольшими, иметь скругления на внутренних углах и острую заточку на внешних. Острые внутренние углы — опасные концентраторы напряжений — это “рана”, из-за которой лезвие очень “рано” ломается.

Хорошо центрированный молоток входит в мягкий лед на несколько сантиметров при первом ударе (повторного не требуется) и держит очень надежно. Низкотемпературный лед может потребовать выдалбливания лунки или пропила бороздки острием.

Теперь несколько советов по выбору инструмента (будь то молоток, айсбайль или ледоруб). Прежде всего, надо проверить угол a: поставив инструмент на горизонтальную плоскость острием и упором ручки (по линии BF на рис.15б) с помощью угольника с прямым углом (или просто вертикально поставленной к молотку книжкой). Надо убедиться, что угол наклона нижнего среза лезвия к плоскости BF не менее прямого (лезвие по линии ВЕ должно отклоняться от вертикального катета в сторону “от ручки”). Если угол a меньше прямого, советую молоток или айсбайль забраковать, а ледоруб будет годен, но не для ледолазания (применимость: рубка льда, само задержание).

Далее стоит проверить клиновидность лезвия на конце и в плане. Лезвие с заметным загибом в основной плоскости (плоскости рисунка) будет плохо извлекаться изо льда. Лезвие с заметной выпуклостью в плане будет неважно входить в лед (небольшая выпуклость в зоне острия на протяжении 4- 5 мм допустима).

Если зубцы инструмента имеют острые внутренние углы, его следует сразу забраковать.

Проверить точность центровки сложнее. Приблизительно это можно сделать так: определить положение центра масс С на оси рукоятки, оперев рукоятку на острый край так, чтобы головка уравновешивала ручку (линия опоры должна быть ортогональна оси рукоятки) и замерить расстояние АС от линии U-U (проходящей через S — центр ударника ортогонально оси рукоятки). Обычно чем меньше это расстояние, тем лучше центровка (нарушение этого положения возможно только у инструментов с очень хорошей центровкой). По крайней мере, так можно сравнить два инструмента, определив отношения длины АС к общей длине инструмента по оси рукоятки (чем лучше центровка, тем это отношение меньше). Тяжелая рукоятка — обычный признак плохой центровки, и сравнение возможно по этому признаку (обычно более легкая рукоятка характерна для инструмента с более качественной центровкой).