Як працює поліспаст

Поліспаст

Поліспаст – вантажопідйомний пристрій, що складається з декількох груп блоків, зібраних в обойми, послідовно які огинає канатом. Поліспаст призначений для збільшення сили, прикладеної для переміщення вантажу. Назва походить від грецького Polyspaston, що означає “натягиваемый багатьма канатами”. Принцип дії заснований на використанні дії важеля або блоку. Виграємо в силі — програємо у відстані.

Використовується поліспаст у багатьох випадках, де необхідно використовуючи мінімум засобів і обмежена кількість сили (як правило, сили власних рук), підняти або перемістити важкий вантаж, забезпечити натяг мотузки і т. п. В ходу подібні пристрої у туристів і скелелазів, рятувальників, промислових альпіністів.

Прості моделі

Найпростіший поліспаст можна спорудити з єдиного блоку.

Виходячи з шкільного курсу фізики ми знаємо, що при підйомі вантажу таким чином необхідне зусилля, необхідне докласти до вільного кінця мотузки буде в два рази менше ваги вантажу. При цьому довжина мотузки, обраної під час підйому виявиться в два рази довше, ніж висота, на яку піднімається вантаж. Таке найпростіше пристрій для підйому в принципі вже можна назвати поліспастом 2:1, тобто пристроєм, в два рази збільшує прикладене зусилля. Піднімаючи таким способом вантаж, можна обійтися взагалі без блоку, використавши замість нього звичайний карабін.

З двома блоками ми можемо збільшити свою силу в 3 рази. У даній конструкції з використанням двох схоплюють вузлів, які затягуються при ривку мотузки ми додатково забезпечуємо страховку вантажу від падіння, у разі якщо вибирає несподівано відпустить мотузку.

Додавши пару блоків до першої конструкції ми отримаємо теоретичний виграш додається до вантажу силі в 4 рази, стільки ж втративши в довжині мотузки. Це вже поліспаст 4:1. Звідки береться додаткова сила? При даній схемі підвісу вантажу, 3/4 його ваги доводиться на опору, і тільки 1/4 навантажує вільний кінець мотузки. “Дайте мені точку опори, і я переверну землю” – міркував Архімед на тему важелів і блоків. Здавалося б, увеличивя за аналогією кількість використовуваних блоків ми теоретично можемо збільшувати свої можливості у підніманні вантажу до нескінченності. Однак, практика виявляється більш жорстокою, бо на світі є ще тертя. Найкращі блоки, використовувані на практиці, забирають на тертя не менше 10%. Таким чином, приклавши зусилля достатня для підйому вантажу в 1 кг. по першій схемі ми зможемо здолати вантаж до 2*0.9=1.8 кг, а при використанні поліспаста 4:1 4 кг, як очікується, а 4*0.9*0.9*0.9=2.91, тобто виграш виявиться менш ніж в 3 рази, при втратах мотузки 4! При використанні ж замість блоків карабінів, тертя набагато більше.

Поліспаст 5:1  дає реальне посилення трохи більше ніж в три рази.

Більш складні

Очевидно, що лінійне збільшення кількості блоків досить швидко призведе до ситуації, коли при додаванні чергового блоку отримане зусилля не збільшується, а зменшується. Є спосіб дещо віддалити цей момент. Рішення ви зрозумієте, уважно подивившись на таку конструкцію:

Тут ми останнім блоком (найближчим до тянущему) навантажуємо не вантаж, а мотузку, вже пройшла через блок. Тобто фактично, послідовно з’єднуємо два поліспаста 2:1 і 3:1. При цьому отримуємо пристрій з теоретичним зусиллям в 6 разів, зібране всього з трьох блоків. Фактичний виграш складе 6*0.9*0.9*0.9=4.3 Застосувавши певну фантазію, ви придумаєте, як додавши ще всього один блок отримати поліспаст 9:1

Поліпшення характеристик

Як збільшити якість системи? Перш за все, треба зменшувати тертя. Це досягається за рахунок вибору якісних мотузок і блоків, акуратного виконання конструкції, не допускати зайвих перегинів і напуску. У разі, якщо блоків не вистачає, та необхідно використовувати карабін замість блоку, то має сенс поставити два разом – при цьому радіус перегину буде більше, а це значно зменшить тертя. Але Ваш основний інструмент – це голова і досвід.