...
Общетеоретический минимум
Чтобы лучше ориентироваться в причинно-следственных связях, которые мы попытаемся раскрыть далее, давайте посмотрим, что же происходит с леской при вязке на ней узла любого типа. Отбросим на время все претензии к производителям, а представим, что имеем дело с идеальной монофильной леской: она однородна в своем составе (изотропна), имеет правильную форму окружности в сечении, ее диаметр постоянен на протяжении всей длины. И мы без малейших угрызений совести решаем вязать на всем этом великолепии узлы. Понятное дело, процесс вязки непременно сопровождается различными видами деформации лески. Это и кручение, и растяжение, и сжатие, и изгиб. И все бы ничего, если бы эти слова оставались лишь на бумаге. На деле все эти виды деформации в разной степени сказываются на прочности лески, потому как нарушается структура молекул в ней (слои лески вжимаются друг в друга). Даже изначально эталонного качества леска становится анизотропной (неоднородной в своем строении) - и предсказать ее поведение при нагрузках становится куда сложнее. Так, например, в отрезке лески с узлом будут возникать посторонние напряжения, снижающие максимальную разрывную нагрузку, выдерживаемую им. А теперь давайте вернемся к реальности и посмотрим, с какими лесками нам приходится иметь дело на практике. Они анизотропны, непостоянны в диаметре, подвержены деформации кручения еще на заводе, при неоднократной размотке. Естественно, возникают разного рода посторонние напряжения.
И только теперь мы дошли до самого интересного: если вышеупомянутые посторонние напряжения будут больше напряжений, возникающих при завязывании узла, то леска может порваться, где угодно, и предсказать возможное место повреждения и силу, необходимую для этого, вам не сможет никто. И это в разговоре о новой леске, а что произойдет с ней в процессе эксплуатации... В общем, эталонного случая тут ждать не приходится. И нам придется в процессе тестирования все это учесть.
Каким же образом можно выявить лучшие узлы? Вообще, любые тестирования, претендующие на объективные, не терпят абстракций. Так давайте же называть вещи своими именами. Итак, самый лучший узел - это узел, который не приводит к потере прочности лески. Но теперь-то мы точно знаем, что это чистая фантастика. Более жизненно будет выглядеть такая формулировка: "лучшим узлом будет тот, который приводит к самой минимальной потере прочности лески".
Критерий сравнения есть, но как же провести испытания? Первая, и, в общем-то, не самая глупая мысль - тестирование при помощи динамометра. Выбрав этот сценарий, мы должны были неподвижно (специальным безузловым соединением, реализуемым за счет силы трения) закрепить один конец лески к динамометру, второй - тестируемым узлом к мощному карабину (заведомо более прочному, чем наша леска - он имитирует привязываемый объект), а уж его - к неподвижной опоре. При тестировании же узлов второго типа (для связывания лесок между собой) нужно было связать два куска лески интересующим нас способом и закрепить оба конца все теми же безузловыми соединениями: один к неподвижной опоре, второй - к динамометру. Дальше должно быть как в сказке - в смысле, тянем-потянем... В итоге, идя по этому пути, мы должны были получить показатели разрывных нагрузок для каждого узла (в Ньютонах или килограммах), а затем, посредством нехитрой пропорции - значения в процентах, соответствующие прочности каждого узла. И все бы хорошо - только, если вас по тексту ничего не смутило, попробуйте вернуться ровно на один абзац назад...
В том-то и дело, что тестируемые узлы вязались на самой обыкновенной леске - Salmo Grand Victory, которая, разумеется, как и многие другие, далека от эталона. В этой связи с точки зрения физики более точно выглядит несколько иная технология, которую мы, собственно, и применили. Судите сами. Вот наша фундаментальная "надежда и опора": закон Гука:
F=k*Dl=(E*A:l)*Dl
где F - сила, необходимая для разрыва тестируемой лески; k - коэффициент жесткости материала, из которого изготовлена леска; Дl - относительное удлинение отрезка лески; Е - модуль продольной упругости (модуль Юнга); Д - площадь поперечного сечения исследуемой лески; l - начальная длина тестируемого отрезка лески.
Если мы соотнесем две силы, необходимые для разрыва лески с узлом и без узла соответственно (чтобы рассчитать прочность тестируемого узлового соединения), то все эти страшные коэффициенты сократятся (они будут отличаться на совсем незначительные величины), и наша формула примет почти феерический вид:
P=(F2:F1)*100%~(Dl2 - Dl1)*100%,
где Р - есть отношение F2 к F1, причем F1 - величина нагрузки, которую может выдержать леска без узла, a F2 - нагрузка, которую может выдержать леска с узлом. Собственно, значение Р и есть искомая величина, используемая нами при расчетах.
Именно вышеприведенной формулой мы и пользовались при расчете прочности тестируемых узлов. Так почему же мы отказались от тестирования с использованием динамометра? Все просто - измерить удлинение можно гораздо проще и точнее, чем силу, достаточную для достижения разрывной нагрузки.
Тест №1
Авторы этих строк не стали измерять разрывные усилия, которые выдерживали тестируемые узлы. Скажем больше, мы до сих пор не знаем реальную разрывную нагрузку использованной для опытов лески. Для истязаний была взята монофильная леска Salmo Grand Victory заявленного диаметра 0,18 мм - потому как мы сочли этот калибр интересным с точки зрения большинства рыболовной братии. Далее леска была поделена на "порции" - куски примерно по 150 см каждый. Потом мы прикрепляли при помощи безузлового соединения один конец заготовленного отрезка к неподвижной опоре, а второй привязывали при помощи какого-то из тестируемых узлов к карабину, а тот, в свою очередь, к специальной подвижной платформе - приспособлению, приводимому в движение точнейшим механическим приводом - микроподачей. Вся установка напоминает мини-тележку, ходящую по специальным рельсам. Приводится в движение она при помощи достаточно точного механизма с погрешностью хода в пределах плюс-минус 0,01 мм (фото 10).
Микроподача позволила, равномерно отодвигая платформу, постепенно прикладывать силу к каждому из тестируемых узлов. Далее леска наша растягивалась до определенного предела, а затем - неизменно рвалась. После этого платформа оставалась стоять неподвижно, а мы имели возможность точно замерить расстояние, которое она прошла от начала пути до критической точки разрыва лески.
Во всех девяти случаях брались отрезки лески одинаковой "чистой" длины, равной 100 сантиметрам (остальные 50 "съедали" узлы и безузловые соединения). Ошибиться с рабочей длиной тестируемого отрезка лески мы просто не могли, даже если б того хотели. Дело в том, что расстояние от неподвижной опоры до начальной точки пути платформы неизменно равнялось одному метру - так сконструирована установка. Так вот, сначала мы проверили, насколько наша леска растянется без узла - получалось по результатам 4-х опытов 73,28 мм на 1 м. Другими словами, мы измеряли относительное удлинение лески без узла. Далее проделали то же самое, только с каждым из тестируемых узлов. Получили, например, 52,76 мм. Данные значения подставляли в приведенную выше формулу. Для рассмотренного варианта получаем потерю прочности порядка 28%, т.е. леска с тестируемым узлом сможет выдержать 72% нагрузки от первоначального значения. Именно так и рассчитывалась прочность узловых соединений.
Дабы в первом приближении избежать фактора случайности, все тесты мы проводили по 4 раза для каждого узла (каждый раз брался новый отрезок все той же лески и узел вязался заново), далее вычислялось среднее арифметическое, рассчитанное по результатам всех четырех опытов.
При работе с узлами для связки лески в процессе тестирования мы поступали несколько иначе: закрепляли при помощи все тех же безузловых соединений оба конца лески, в то время как тестируемый узел оставался где-то посередине длины отрезка. А в остальном - методика та же. Натяжение лески было во всех случаях одинаковым - это контролировалось при помощи специальной линейки-шкалы визуально.
Общая характерная особенность большинства тестов - леска рвалась чаще всего внутри узла.
Результаты нашей ночевки в лаборатории вы можете видеть в таблице. Там узлы, как мы и договаривались, сгруппированы. Первая группа - узлы для привязывания приманок, вторая - для связывания лесок между собой. Напротив названия каждого из узлов и размещены долгожданные показатели их прочности в процентах.
Как вы можете видеть, первое место в группе №1 занял узел "Паломар", что, в совокупности с простотой, делает его абсолютным лидером среди всех монофильных лесок.
Второе место - "Хоумер". И тут начинает проясняться любопытная закономерность. Самые лучшие результаты в нашем тесте показали узлы, в которых элемент кручения лески проявляется меньше всего. Другими словами, на высоте оказываются узлы с наименьшим количеством "оборотов", совершаемых леской при завязывании. В подтверждение вышесказанного, оба узла семейства "Клинч", с их непременными кручениями-обвитиями основной лески рабочим концом, показали самые скромные результаты в своей группе.
Та же тенденция наблюдается и во второй группе узлов. Для нас полной неожиданностью стало превосходство простейшего узлового соединения "Петля в петлю" над всеми остальными, причем с отрывом в 15% (!) от ближайшего преследователя. А вот узел "Кровные узы" не подтвердил своего названия, оказавшись самым слабым вариантом. Добавив еще относительную трудоемкость исполнения этого узла, получим вообще довольно-таки неприглядную картину.
Погрешности измерений, в силу неидеальности лески и округления коэффициентов, находятся в пределах 4%. Однако отметим, что при измерении разрывной нагрузки с помощью динамометра погрешности будут еще выше.
Тест №2
Склонившись над заветной бумажкой с результатами первого теста, мы решили провести небольшое исследование, дабы "усугубить" наши предположения. На сей раз получение точных значений мы своей целью не ставили, а хотели наглядно (ведь лучше, как говорится, один раз увидеть) на примере узла "Упрочненный клинч" показать, что же происходит с леской. Итак, есть узел - значит, есть деформация и напряжения в леске. Как их можно увидеть своими глазами? Нам здесь поможет установка, показанная на фото 11.
Луч лазера выходит от газового лазера ЛГ-311. Далее он проходит через собирающую линзу (делается это для фокусировки луча). В фокусе (точке, где пучок света становится сфокусированным) мы ставим платформу, на которой закреплена леска. Луч лазера входит в поперечное сечение лески - по тому же принципу свет запускают в световолокно (световод). Далее наш луч распространяется по импровизированному "световолокну". Проходит лазер по леске без напряжений, вызванных вязанием узла, порядка 12-15 см (фото 12), причем интенсивность свечения в местах прохождения практически одинакова, различимы лишь незначительные колебания ее. Так вот, достаточно грубо выражаясь (с точки зрения физиков, зато наглядно - для нас с вами), в местах, где свечение ослабевает, имеются напряжения лески. С первого взгляда смахивает на алхимию, но этому есть физические объяснения - изменяется анизотропия лески, а также - незначительно - оптическая плотность и оптическая толщина. Если же мы повторим опыт, только на сей раз с предварительно завязанным на нашей леске узлом, то сможем, вооружившись микроскопом, собственными глазами увидеть "зоны напряженности" на леске. На фото 13 различимы места с ослабленным свечением перед узлом (справа) и сразу за ним - это и есть наиболее "обрывоопасные" места на леске.
Проанализировав сделанные опыты, попытаемся теперь составить краткий рецепт качественного узлового соединения. Как мы уже поняли, один из основных врагов прочности монофильной лески вообще, а, значит, и узловых соединений для монофильных лесок - это деформация кручения.
Иными словами: крученая леска - слабая леска, а узел, влекущий значительное кручение лески в процессе вязки - слабый узел. Далее - не совсем предсказуемые свойства лески, которые не так-то просто описать на бумаге. Это и различные напряжения (касательные и нормальные), и не слишком хорошая текучесть лески... Простой способ попытаться решить проблему - смочить леску перед завязыванием узла, что должно снизить трение и предотвратить повреждения лески в местах узловых соединений. Во всяком случае, коэффициент Р (отношение разрывных нагрузок, см. выше) будет явно больше, чем при сухом способе завязывания. При тестировании мы вязали узлы исключительно сухим способом, дабы исключить погрешность, возникающую при неодинаковом смачивании разных узлов. Справедливости ради, заметим, что узел, смоченный в процессе вязания, оказывался крепче своего сухого "клона" в среднем на 1-8%.
Вне зависимости от вида узла, который мы хотим исполнить, одним из ключевых моментов при вязке, во многом определяющим прочность будущего соединения, является стадия окончательного затягивания лески. Небрежно затянутый узел вряд ли покажет хорошие результаты при испытаниях. Большинство известных нам узлов затягиваются одновременно с двух концов - корневого (со стороны катушки) и рабочего (короткого). Поэтому при затягивании приходится разрываться сразу между двумя фронтами: пальцами затягиваем узел со стороны корневого конца, а зубами (потому как ничего лучшего пока придумать не удалось) - со стороны рабочего конца.
Хороший узел - красивый узел. Это мы можем сказать абсолютно достоверно, потому как при правильной затяжке узлы выходят обычно ровными и симметричными в продольной плоскости. А, вообще, давно подмечено: если во что-то вкладываешь душу, оно непременно удается.
Ну вот, собственно, и все. Нам очень хочется верить, что узел, связанный человеком, осилившим эту статью, не подведет своего создателя в самый ответственный момент, которого с замиранием сердца так ждут все настоящие рыбаки.
Авторы благодарят кафедру Экспериментальной и теоретической физики БИТУ и лично Развина Юрия Владимировича, к.ф.-м.н., доцента БИТУ за помощь в организации тестирования. Компанию "СалмоБелФишинг" - за предоставленные образцы лесок.
О. Ляльковский, Д. Самесов
"Спортивное рыболовство № 3 - 2007г."
Вернее с его механическими свойствами.
то 9.15 увидел свойства этого материала. Что он работает как амортизатор.
Концепция эластичного поводка не нова, маститые бельгийские и французские карпятники уже экспериментировали с такого типа оснасткой в 90-х годах. Однако ее изготовление было довольно сложным, а сама она в конечном виде не радовала дискретностью. В наши дни можно делать эластичные, одновременно простые и эффективные поводки благодаря новому материалу: «Triggalink» фирмы «Nash»! Внешне это обычный поводковый материал, однако при попадании в воду он усаживается приблизительно на 30% и становится эластичным! Эта эластичность составляет те же 30% и позволяет растянуть поводок до его исходной длины. Преимущество такого поводка заключается в том, что карп, почувствовав укол, уже не сможет воспользоваться весом грузила для освобождения от крючка. Что бы он ни делал, ему будет действительно трудно выплюнуть крючок и насадку. За доли секунды карп поймет, что ситуацией он не владеет, и рефлекторно обратиться в бегство! (С). Так что Вова тренируйся на кошках.
