سیستم کشش Z با نسبت ۳:۱؛ چگونه یک قرقره ساده نیروی انسان را در نجات از شکاف یخی چند برابر میکند
سیستم کشش Z یک سیستم مزیت مکانیکی حیاتی است که به یک امدادگر تنها اجازه میدهد تا با استفاده از یک طناب کوهنوردی و چند ابزار ساده، همنورد سقوطکرده خود را از اعماق یک شکاف یخی بیرون بکشد.
به قلم آرش علوی
این خبر را به اشتراک بگذارید
بهطور خلاصه
- سیستم کشش Z از یک مزیت مکانیکی ۳:۱ برای چند برابر کردن نیروی کشش انسان در طول عملیات نجات استفاده میکند.
- این سیستم تنها به تجهیزات استاندارد کوهنوردی نیاز دارد: یک طناب، چند کارابین و گرههای اصطکاکی (پروسیک).
- اصطکاک در دنیای واقعی اغلب مزیت تئوری ۳:۱ را به چیزی نزدیک به ۲:۱ کاهش میدهد.
در شیبهای بالایی یک یخچال طبیعی، درست در همان لحظهای که یک پل برفی فرو میریزد و طناب کوهنوردی ناگهان کشیده و سفت میشود، اعضای باقیمانده تیم با یک معمای فیزیکی فوری روبرو میشوند. آنها باید سقوط همنورد ۹۰ کیلوگرمی خود را در یک شکاف عمودی یخ متوقف کنند، وزن او را مهار کرده و سپس تنها با استفاده از وزن بدن خود و چند تکه ابزار آلومینیومی، او را به سطح یخچال بازگردانند.[1]
راهحل جهانی برای این مشکل، سیستم کشش Z است؛ یک سیستم مزیت مکانیکی که طناب کوهنوردی را به شکل حرف «Z» تا میکند تا نیروی کشش انسان را چند برابر کند. اگرچه این تکنیک در هر دوره مقدماتی کوهنوردی آموزش داده میشود، اما اجرای آن در زیر فشار روانی یک سقوط واقعی در شکاف یخی، نیازمند توالی دقیق و درک این موضوع است که چگونه اصطکاک، فیزیک تئوری را تضعیف میکند.[1][5]
این سیستم بر مفهومی به نام مزیت مکانیکی ۳:۱ استوار است. در یک محیط خلأ و بدون اصطکاک، کشیدن یک متر طناب در یک سیستم ۳:۱، بار را به اندازه یکسوم متر بالا میبرد، اما تنها به یکسوم تلاش نیاز دارد. برای یک امدادگر تنها که سعی دارد همنورد معلق خود را از فضای خالی بیرون بکشد، این چند برابر شدن نیرو تنها راه غلبه بر جاذبه است.[3]
برپایی سیستم کشش Z با ایجاد کارگاه آغاز میشود. پس از متوقف کردن سقوط، کوهنوردی که روی سطح قرار دارد باید یک کارگاه فوقالعاده محکم بسازد؛ معمولاً یک کارگاه T شکل با استفاده از کلنگ یخی که به صورت افقی در برف دفن شده است، یا مجموعهای از پیچهای یخ اگر سطح یخچال از یخ لخت پوشیده شده باشد. سپس وزن کوهنورد سقوطکرده با استفاده از یک گره اصطکاکی، که معمولاً یک طنابچه پروسیک است، مستقیماً از هارنس امدادگر به این کارگاه منتقل میشود.[1][2]
این پروسیک اولیه به عنوان ابزار قفلشونده عمل میکند. هنگامی که وزن روی آن میافتد، طناب اصلی کوهنوردی را محکم میگیرد و کوهنورد سقوطکرده را در جای خود نگه میدارد، اما زمانی که طناب بدون بار است، میتوان آن را به صورت دستی به جلو لغزاند. با مهار شدن وزن، امدادگر اکنون آزاد است تا مکانیزم کشش را بسازد.[2][5]
امدادگر یک گره اصطکاکی دوم - یعنی پروسیک کشنده - را به طنابی که به سمت پایین و داخل شکاف میرود متصل میکند. یک کارابین یا قرقره به این پروسیک کشنده متصل میشود. سپس انتهای آزاد طناب کوهنوردی از سمت کارگاه آورده شده، از داخل این کارابین عبور میکند و دوباره به سمت کارگاه هدایت میشود و شکل مشخص «Z» را به خود میگیرد.[5]
وقتی امدادگر آخرین رشته طناب را میکشد، پروسیک کشنده طناب اصلی را میگیرد و آن را به سمت بالا میکشد. با حرکت طناب، پروسیک قفلشونده در کارگاه به جلو میلغزد و موقعیت جدید را حفظ میکند. اگر امدادگر نیاز به استراحت داشته باشد، به سادگی طناب را رها میکند؛ گره قفلشونده درگیر میشود و سیستم دوباره آماده به کار میماند.[2][3]
با این حال، مزیت تئوری ۳:۱ به ندرت به طور کامل در میدان عمل محقق میشود. بر اساس راهنمای سال ۲۰۲۳ آلپاینساوی (Alpinesavvy) در مورد تکنیکهای مدرن نجات از شکاف یخی، اصطکاک دشمن اصلی سیستم کشش است. هر بار که طناب با زاویه تند از داخل یک کارابین آلومینیومی استاندارد عبور میکند، انرژی به صورت گرما و کشیدگی هدر میرود.[2]
دفترچه راهنمای آموزش نجات با طناب (Rope Rescue Training) خاطرنشان میکند: «یک سیستم تئوری ۳:۱ در میدان عمل، به دلیل اصطکاک در قرقرهها، اغلب مزیت مکانیکی نزدیک به ۲:۱ را به دست میدهد.» اگر طناب عمیقاً در لبه برفی شکاف فرو رفته باشد، اصطکاک به طور تصاعدی افزایش مییابد و گاهی اوقات بالا کشیدن بار را برای یک امدادگر تنها، بدون افزودن مزیت مکانیکی بیشتر یا قرار دادن دسته کلنگ یخی یا کولهپشتی در لبه شکاف، غیرممکن میسازد.[3]
برای مقابله با این اصطکاک، کوهنوردان مدرن به طور فزایندهای میکروقرقرههای تخصصی را با خود حمل میکنند. ابزارهایی مانند پتزل میکرو تراکشن (Petzl Micro Traxion) یک قرقره بلبرینگی بسیار کارآمد را با یک بادامک دندانهدار ترکیب میکنند که جایگزین طنابچه پروسیک سنتی میشود. این ابزارها میتوانند بازدهی کشش را از حدود ۶۰ درصد با کارابینهای استاندارد، به بیش از ۹۰ درصد افزایش دهند.[2]
کاربرد سیستم کشش Z بسیار فراتر از محیطهای کوهستانی است. دقیقاً همین اصول مکانیکی در نجات در آبهای خروشان برای رهاسازی کایاکها یا قایقهای گیرکرده استفاده میشود. یک راهنمای نجات در آبهای خروشان (Whitewater Rescue) تاکید میکند که راهنمایان رودخانه باید یاد بگیرند که یک سیستم کشش Z را در کمتر از ۶۰ ثانیه برپا کنند، زیرا نیروی پویای آب در حال حرکت، بارهایی ایجاد میکند که بسیار بیشتر از وزن ثابت یک انسان است.[4]
در زمینه آبهای خروشان، کارگاهها معمولاً به جای کلنگهای یخی دفنشده، درختان تنومند یا تختهسنگها هستند و طنابها به جای دینامیک، استاتیک هستند، اما پیکربندی «Z» کاملاً یکسان باقی میماند. اتکای رشتههای مختلف به این سیستم خاص، ظرافت آن را برجسته میکند: این سیستم به حداقل تجهیزات تخصصی نیاز دارد و میتواند از تجهیزات استانداردی که از قبل روی هارنس یک امدادگر وجود دارد، ساخته شود.[4][6]
با وجود فراگیر بودن، سیستم کشش Z یک راهحل همهکاره نیست. در یک ویدیوی آموزشی ملزومات طبیعتگردی در سال ۲۰۱۶، اپیکتیوی (EpicTV) تاکید کرد که این سیستم به مقدار قابلتوجهی طناب آزاد نیاز دارد. از آنجا که طناب دو بار روی خودش تا میشود، بالا کشیدن یک کوهنورد به اندازه ۱۰ متر، نیازمند کشیدن ۳۰ متر طناب از داخل سیستم است.[5]
اگر سقوط در شکاف یخی بخش زیادی از طول طناب را مصرف کند، امدادگر ممکن است طناب آزاد کافی برای ساختن «Z» نداشته باشد. در این سناریوها، تیمها باید به تکنیکهای جایگزین مانند سیستم حلقه افتاده (drop-loop) روی بیاورند که مزیت ۲:۱ را فراهم میکند اما به طناب آزاد کمتری نیاز دارد، یا باید به خود کوهنورد سقوطکرده تکیه کنند تا با استفاده از گرههای اصطکاکی از طناب بالا بیاید.[1][2]
گذار از تئوری به عمل جایی است که بیشتر عملیاتهای نجات در آن با مشکل مواجه میشوند. تمرین سیستم کشش Z در یک پارک گرم با اجرای آن در شرایط دید کور در ارتفاع ۴۰۰۰ متری، با دستکشهای ضخیم و همنوردی که در پایین معلق است، تفاوت بسیار زیادی دارد. راهنمای گلوبال سامیت (Global Summit Guide) در مورد ایمنی پیشرفته در یخچالهای طبیعی تاکید میکند که وقتی آدرنالین بالا میرود و عملکرد شناختی کاهش مییابد، حافظه عضلانی تنها ابزار قابلاعتماد است.[1]
گذار از تئوری به عمل جایی است که بیشتر عملیاتهای نجات در آن با مشکل مواجه میشوند.
اصطلاحات کلیدی
- مزیت مکانیکی
- معیاری برای تقویت نیروی بهدستآمده با استفاده از یک ابزار، دستگاه مکانیکی یا سیستم ماشینی مانند قرقرهها.
- طنابچه پروسیک
- حلقهای از طناب با قطر کمتر که برای زدن گره اصطکاکی دور یک طناب کوهنوردی ضخیمتر استفاده میشود و به آن اجازه میدهد هنگام اعمال وزن قفل شود و هنگام برداشتن وزن بلغزد.
- قفلشونده (مهار پیشروی)
- یک ابزار یا گره در سیستم کشش که وقتی امدادگر کشیدن را متوقف میکند، به طور خودکار بار را در جای خود نگه میدارد.
- پل برفی
- لایهای از برف که دهانه یک شکاف یخی را میپوشاند و میتواند زیر وزن یک کوهنورد فرو بریزد.
پرسشهای متداول
چرا به آن سیستم کشش Z میگویند؟
این نام از شکلی که طناب هنگام برپایی سیستم به خود میگیرد، گرفته شده است. طناب از سمت بار به بالا و کارگاه میرود، دوباره به پایین و قرقره روی طناب بار برمیگردد و در نهایت به سمت امدادگر بالا میآید و شکل یک «Z» را میسازد.
آیا یک سیستم ۳:۱ واقعاً بار را سه برابر سبکتر میکند؟
در تئوری بله. با این حال، اصطکاک ناشی از کارابینها و لبه شکاف یخی اغلب مزیت مکانیکی واقعی را در شرایط دنیای واقعی به چیزی نزدیک به ۲:۱ کاهش میدهد.
برای سیستم کشش Z چقدر طناب نیاز است؟
از آنجا که طناب تا میشود، شما به سه برابر طول فاصله کشش نیاز دارید. بالا کشیدن یک کوهنورد به اندازه ۱۰ متر نیازمند کشیدن ۳۰ متر طناب از داخل سیستم است.
آیا میتوان از سیستم کشش Z در خارج از کوهنوردی هم استفاده کرد؟
بله. دقیقاً همین تنظیمات مکانیکی در نجات در آبهای خروشان برای رهاسازی قایقها و در امداد و نجات شهری با طناب برای کششهای صنعتی استاندارد است.
بررسی عمیق دیدگاهها
کوهنوردان سنتی
طرفدار تسلط بر سیستم تنها با استفاده از کارابینهای ساده و طنابچههای پروسیک هستند.
آموزش کوهنوردی سنتی بر ساخت سیستم کشش Z با سادهترین و همهکارهترین تجهیزات ممکن تاکید دارد. از آنجا که قرقرههای تخصصی ممکن است بیفتند یا یخ بزنند، راهنمایان اصرار دارند که هر کوهنوردی باید بتواند این سیستم را تنها با استفاده از کارابینهای استاندارد و طنابچههای پروسیک نایلونی بسازد. اگرچه این رویکرد بازدهی کشش را فدای اصطکاک میکند، اما تضمین میکند که حتی اگر تیم با کمبود تجهیزات مواجه شود، باز هم میتوان عملیات نجات را انجام داد.
مینیمالیستهای مدرن
ترجیح میدهند گرههای اصطکاکی را با قرقرههای تخصصی میکرو تراکشن جایگزین کنند تا بازدهی کشش را به حداکثر برسانند.
در حالی که صعودهای آلپاین به سمت صعودهای سبکتر و سریعتر پیش میرود، بسیاری از کوهنوردان مدرن طنابچههای پروسیک سنتی را با قرقرههای قفلشونده تخصصی مانند پتزل میکرو تراکشن جایگزین کردهاند. این ابزارها دارای بلبرینگهای بسیار کارآمد و بادامکهای دندانهدار یکپارچه هستند. با حذف تقریبی اصطکاک در نقاط چرخش «Z»، این ابزارها به یک امدادگر تنها اجازه میدهند تا بار سنگینی را با خستگی فیزیکی بسیار کمتری بالا بکشد، که این امر میتواند در ارتفاعات بالا که اکسیژن کمیاب است، نجاتبخش باشد.
امدادگران آبهای خروشان
سیستم کشش Z را برای کششهای استاتیک افقی با بار بالا تطبیق میدهند و تمرکزشان بر سرعت برپایی سریع است.
در محیط آبهای خروشان، سیستم کشش Z به صورت افقی برای بیرون کشیدن قایقهای بادی یا کایاکهایی که توسط نیروی عظیم آب در حال حرکت به صخرهها چسبیدهاند، برپا میشود. از آنجا که راهنمایان رودخانه تجهیزات خود را از کوه بالا نمیبرند، میتوانند از قرقرههای نجات بزرگتر و بسیار کارآمدتر و طنابهای استاتیکی که کش نمیآیند استفاده کنند. تمرکز در این رشته کاملاً بر روی سرعت است؛ راهنمایان تمرین میکنند تا سیستم را در کمتر از ۶۰ ثانیه برپا کنند، زیرا یک قایق گیرکرده میتواند به سرعت تا شود یا پاروزن را در زیر خود گرفتار کند.
- کوهنوردان سنتی
- طرفدار تسلط بر سیستم تنها با استفاده از کارابینهای ساده و طنابچههای پروسیک هستند تا اطمینان حاصل کنند کوهنوردان حتی در صورت افتادن تجهیزات تخصصی نیز میتوانند عملیات نجات را انجام دهند.
- مینیمالیستهای مدرن
- ترجیح میدهند گرههای اصطکاکی را با قرقرههای تخصصی میکرو تراکشن جایگزین کنند تا بازدهی کشش را به حداکثر رسانده و خستگی فیزیکی را در طول عملیات نجات کاهش دهند.
- امدادگران آبهای خروشان
- سیستم کشش Z را برای کششهای استاتیک افقی با بار بالا تطبیق میدهند و تمرکزشان بیشتر بر سرعت برپایی سریع است تا صرفهجویی در وزن تجهیزات.
دیدگاههایی که این گزارش پوشش نداده
- تولیدکنندگان تجهیزات
- خدمه بالگرد جستجو و نجات
منابع
[1]Global Summit Guideکوهنوردان سنتیCrevasse Rescue and Advanced Glacier Safety
مطالعه در Global Summit Guide →
[2]Alpinesavvyمینیمالیستهای مدرنModern crevasse rescue techniques
مطالعه در Alpinesavvy →
[3]Rope Rescue Trainingامدادگران آبهای خروشان3:1 System
مطالعه در Rope Rescue Training →
[4]Whitewater Rescueامدادگران آبهای خروشانLearn How To Set Up A Z-Drag System In 60 Seconds
مطالعه در Whitewater Rescue →
[5]EpicTVکوهنوردان سنتیHow To Make A Z-Drag Or Z-Pulley System
مطالعه در EpicTV →
[6]تیم سردبیری کوهستانتحلیل تیم سردبیری کوهستان
مطالعه در تیم سردبیری کوهستان →
بیشتر در سفر
مشاهده همه →علم تجهیزات
عدد فیل پاور (Fill Power): چگونه حجم پر، و نه وزن آن، میزان گرمای کیسه خواب را تعیین میکند
6 منبع
فیزیولوژی ارتفاعات
مرز ۷۰۰۰ متری: چرا اکسیژن کمکی برای بیشتر کوهنوردان در منطقه مرگ حیاتی است؟
3 منبع
هواشناسی کوهستان
چگونه گرمایش آدیاباتیک و صعود کوهستانی، باد «فون» را به یک ذوبکننده ناگهانی تبدیل میکنند
6 منبع
درجهبندی کوهستان
مکانیسم درجهبندی مسیرهای کوهستانی: مقایسه سیستم اعشاری یوسیمیتی، درجههای آلپی و مقیاس UIAA
6 منبع
نظرات
هر زاویه. هر روز.
اخبار سفر با پوشش کامل منابع و تحلیل دیدگاهها، هر روز و رایگان.





