Block and tackle

система двух или более шкивов и каната или троса

A блок и захват или только снасть - это система из двух или более шкивов с тросом или кабель, продетый между ними, обычно используется для подъема тяжелых грузов.

Шкивы собираются в блоки, а затем блоки соединяются так, что один фиксируется, а другой перемещается с грузом. Трос t продетый через шкивы, чтобы обеспечить механическое преимущество, которое увеличивает силу, прилагаемую к тросу.

Герой Александрии описал краны, сформированные из сборок шкивов в первом веке. Иллюстрированные версии Hero's Mechanica (книга по поднятию тяжестей) демонстрируют ранние системы блокирования и захвата.

• 1 Обзор
• 2 Механическое преимущество
  • 2.1 Отказ от преимущества
  • 2.2 Трение
• 3 Крепление к средней линии
• 4 Литература
• 5 См. Также
• 6 Примечания
• 7 Ссылки
• 8 Внешние ссылки

Различные способы крепления снасти. Все это «в ущерб» (см. Ниже).

Блок - это набор шкивов или шкивов, установленных на единой раме. Сборка блоков с пропущенным через шкивы тросом называется снастью. Процесс продевания каната через блоки называется «перематыванием», а блок с резьбой и снастью называется «протягиванием». Система блокировки и захвата увеличивает силу натяжения каната для подъема тяжелых грузов. Они распространены на лодках и парусных судах, где задачи часто выполняются вручную.

На схеме, показанной здесь, количество секций каната у снастей выглядит следующим образом:

• Снасти для оружия: 2
• Снасти с вылетом: 3
• Двойные снасти : 4
• Снасти для гинекологии: 5
• Тройная покупка: 6

Обратите внимание, что снасть, двойная снасть и тройная покупка имеют одинаковое количество шкивов в обоих блоках (один, два и три, соответственно), тогда как снасти Luff и Gyn имеют несовпадающие блоки с разным количеством шкивов.

Оружейная снасть имеет один шкив как в неподвижном, так и в подвижном блоках с двумя тросовыми частями (n), поддерживающими нагрузку (F B) в 100 Н. механическое преимущество равно 2, требуется сила всего 50 Н. для подъема груза.

Блок и захват характеризуются использованием одного непрерывного троса для передачи силы натяжения вокруг одного или нескольких шкивов для подъема или перемещения груза.. Его механическое преимущество - количество частей веревки, которые действуют на нагрузку. Механическое преимущество захвата определяет, насколько легче будет тянуть или поднимать груз.

Если пренебречь потерями на трение, механическое преимущество блока и захвата будет равно количеству частей в линии, которые либо прикрепляются к движущимся блокам, либо проходят через них - другими словами количество опорных секций веревочные.

Идеальный блок и захват с подвижным блоком, поддерживаемым n секциями веревки, имеет механическое преимущество (MA),

$MA\; =\; FBFA\; =\; n,\; \{\backslash \; displaystyle\; MA\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\_\; \{B\}\; \}\; \{F\_\; \{A\}\}\}\; =\; n,\; \backslash !\}$где F A - тяговое (или входное) усилие, а F B - нагрузка.

Рассмотрим набор шкивов, которые образуют подвижный блок, и части троса, которые поддерживают этот блок. Если существует n из этих частей каната, поддерживающих нагрузку F B, то баланс сил на подвижном блоке показывает, что натяжение в каждой из частей каната должно быть F B / п. Это означает, что входное усилие на веревке составляет F A=FB/ n. Таким образом, блокировка и снасть уменьшают прилагаемую силу в n раз.

Двойной захват имеет два шкива как в неподвижном, так и в подвижном блоках с четырьмя частями троса (n), поддерживающими нагрузку (F B) в 100 Н. Механическое преимущество составляет 4, требуя усилия всего 25 Н. для подъема груза.

• 

  Разделение шкивов в захвате пистолета показывает баланс сил, который приводит к натяжению каната W / 2.

• 

  Разделение шкивов в двойной захват показывает баланс сил, который приводит к натяжению каната W / 4.

Идеальное механическое преимущество напрямую коррелирует с соотношением скоростей. Отношение скоростей снасти - это отношение скорости буксирующего троса к скорости буксируемого груза. Леска с механическим преимуществом 4 имеет соотношение скоростей 4: 1. Другими словами, чтобы поднять груз со скоростью 1 метр в секунду, тянущую часть веревки нужно тянуть со скоростью 4 метра в секунду. Таким образом, механическое преимущество двойной снасти составляет 4.

Преимущество (недостаток)

Механическое преимущество любой снасти может быть увеличено путем замены неподвижных и подвижных блоков местами, чтобы веревка была прикрепляется к подвижному блоку, и трос натягивается в направлении поднятого груза. В этом случае блок и снасть считаются «движущимися с выгодой».

• «Ревью с преимуществом» - когда натяжение веревки происходит в том же направлении, что и груз, который должен перемещаться. Тяговая часть вытягивается из движущегося блока.
• «Рвота в невыгодное положение» - когда тяга троса имеет направление, противоположное тому, в котором должен перемещаться груз. Тяговая часть вытягивается из неподвижного блока.

На схеме 3 показаны три части каната, поддерживающие нагрузку W, что означает, что натяжение каната равно W / 3. Таким образом, механическое преимущество составляет три к одному.

При добавлении шкива к неподвижному блоку стрелы направление тянущего усилия меняется на противоположное, хотя механическое преимущество остается прежним, диаграмма 3a. Это пример снасти Luff.

• 

  Схема 3: У ружейного снаряжения, «стремящегося к преимуществу», веревка прикреплена к движущемуся шкиву. Натяжение веревки составляет W / 3, что дает преимущество в три.

• 

  Диаграмма 3a: Снасть Luff добавляет фиксированный шкив, «ставящий в невыгодное положение». Натяжение веревки остается равным W / 3, что дает преимущество в три.

Решение о том, что использовать, зависит от прагматических соображений в отношении общей эргономики работы в конкретной ситуации. Преимущество - это наиболее эффективное использование оборудования и ресурсов. Например, если груз должен буксировать параллельно земле, преимущество использования запаса позволяет тяговому усилию быть в направлении движения груза, что упрощает преодоление препятствий.

Уплотнение к недостатку добавляет дополнительный шкив для изменения направления тяговой линии, что увеличивает потери на трение без улучшения отношения скоростей. Ситуации, в которых более желательным может быть отказ от ущерба, включают подъем с фиксированной точки над головой; дополнительный шкив позволяет тянуть вниз, а не вверх, так что вес подъемника может компенсировать вес груза.

Трение

Деревянный блок на парусном корабле.

Формула, используемая для определения усилия, необходимого для поднятия заданного веса с помощью блока и падения:

$F\; a\; =\; LN\; 1\; eff\; \{\backslash \; displaystyle\; F\_\; \{a\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{L\}\; \{N\}\}\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{\backslash \; textit\; \{eff\}\}\}\}$

где $F\; a\; \{\backslash \; displaystyle\; F\_\; \{a\}\}$- это сила, приложенная к тянущей части лески (входная сила), $L\; \{\backslash \; displaystyle\; L\}$- вес груза ( выходное усилие), $N\; \{\backslash \; displaystyle\; N\}$- идеальное механическое преимущество системы (такое же, как количество сегментов линии, отходящих от движущегося блока), и $eff\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; textit\; \{eff\}\}\}$- это механический КПД системы (равный единице для идеальной системы без трения; доля меньше единицы для реальной системы с потерями энергии из-за трения и других причин). Если $S\; \{\backslash \; displaystyle\; S\}$- количество связок при покупке, и имеется примерно $x\; \{\backslash \; displaystyle\; x\}$% потери эффективности при каждый шкив из-за трения, тогда:

$1\; eff\; \approx \; 1\; +\; S\; x\; 100.\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{\backslash \; textit\; \{eff\}\}\}\; \backslash \; приблизительно\; 1\; +\; S\; \{\backslash \; frac\; \{x\}\; \{100\}\}.\}$

Это приближение более точное для меньших значений $S\; \{\backslash \; displaystyle\; S\}$и $x\; \{\backslash \; displaystyle\; x\}$. Более точная оценка эффективности возможна при использовании коэффициента трения шкива $K\; \{\backslash \; displaystyle\; K\}$(который можно получить у производителя или в опубликованных таблицах). Соответствующее уравнение:

$eff\; =\; K\; N\; -\; 1\; K\; S\; N\; (K\; -\; 1).\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; textit\; \{eff\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{K\; ^\; \{N\}\; -1\}\; \{K\; ^\; \{S\}\; N\; (K-1)\}\}.\}$

Типичный $K\; \{\backslash \; displaystyle\; Значения\; K\}$равны 1,04 для шкивов роликовых подшипников и 1,09 для шкивов скольжения (с тросом).

Повышенное усилие, создаваемое захватом, компенсируется увеличением необходимой длины каната. и трение в системе. Чтобы поднять блок и захват с механическим преимуществом 6 на расстояние 1 метр, необходимо протянуть через блоки 6 метров веревки. Потери на трение также означают, что существует практический момент, когда выгода от добавления дополнительного шкива компенсируется постепенным увеличением трения, которое потребует приложения дополнительной силы для подъема груза. Слишком большое трение может привести к тому, что снасть не позволит легко освободить груз, или из-за уменьшения силы, необходимой для перемещения груза, которое будет сочтено недостаточным, поскольку также необходимо преодолеть чрезмерное трение.

При установке блока на существующую линию часто бывает, в лучшем случае, неудобно продевать веревку через добавляемый блок.

• Открытые блоки имеют достаточно большое пространство между неподвижными щеками, чтобы шкив мог скользить по веревке. Они могут быть очень маленькими и легкими, сохраняя при этом значительную прочность из-за отсутствия движущихся частей.

• Блокиратор поворотной щеки - особый вид блока, который можно открыть для зацепления с перекладиной без необходимости продевать веревку через отверстие. заблокировать или снять нагрузку с конца веревки. Блок рывка также является шкивом подъема груза в определенных устройствах, например, во время использования в операции восстановления.

Три блока захвата, показывающие «захват» в закрытом, открытом и надежно зафиксированном

блоках Swing-Cheek, могут можно грубо разделить на две категории:

• шкивы с поворотными щеками: используются для легких нагрузок или перенаправления усилий, обычно с одним колесом шкива (хотя несколько шкивов / щечек не редкость) и точкой крепления (или нескольких) для карабина или слинг. Щеки не фиксируются и не фиксируются в положении, кроме устройства, используемого для их крепления к грузу или точке крепления.

Примеры использования (в условиях лесоводства) включают: уход за хвостом / уход за хвостом, а также для установки точки крепления в дерево над пропилом - положительная ситуация с такелажем.

• Блоки рывка или удара: используются для более тяжелых нагрузок и более динамичной оснастки, щеки этих блоков фиксируются на месте штифтом, который фиксируется на противоположной щеке. Этот штифт может составлять часть оси для второго шкива, который крепится к точке груза или такелажа с помощью мягкой стропы, а не твердого устройства, такого как скоба. Это позволяет более равномерно распределять силы по сторонам, к которым будут приложены силы, в отличие от карабина или дужки, где силы прикладываются сильнее к углам и краям, что увеличивает риск деформации или повреждения.

Примеры использование (опять же, в отношении ухода за деревьями) может включать установку блока ниже текущего разреза, что приводит к «отрицательной» ситуации с такелажем, в которой ударные нагрузки могут быть значительными, особенно при удалении больших участков вертикального ствола.

• М. Оппользер, Т. Вальс: Мне нравится перемещать это. Flaschenzüge in der Seiltechnik. Гамбург 2019, ISBN 978-3-9820618-0-1.
• Техник-спасатель: оперативная готовность для спасателей. Сент-Луис, Миссури, 1998, ISBN 0-8151-8390-9.

• Кран (машина)
• Deadeye
• Дифференциальный шкив
• Штатив
• Сцепка дальнобойщика
• Две шестерки - фраза, используемая для координации движения команды
• Лебедка
• Z-перетаскивание

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Блокировка и захват.

• Система шкивов (модель и демонстрация) Приложение HTML5 от Уолтера Фендта
• Анимация парусных снастей, номенклатура и таблица механические преимущества в Smack Dock Soundings 16