DE60131467T2

DE60131467T2 - Verfahren zur reduktion der anspannung horizontaler sicherheitsleinen und der verlängerung während des fallstopps

Info

Publication number: DE60131467T2
Application number: DE60131467T
Authority: DE
Inventors: Gary E. Lakewood Choate
Original assignee: Individual
Current assignee: Reliance Industries LLC
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: WO2002019547A2; EP1399223B1; US20020046902A1; ATE378092T1; EP1399223A2; WO2002019547A3; CA2439825C; EP1399223A4; US6581725B2; CA2439825A1; AU2001288636A1; DE60131467D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern der Leinenspannung und -dehnung in horizontalen Sicherheitsleinen, die für Auffangsystemverankerungen verwendet werden. Darüber hinaus betrifft diese Erfindung ein Verfahren, das verwendet werden kann, um die Gesamtenergiekapazität eines horizontalen Sicherheitsleinensystems und die Sicherheitsfaktoren, die für die Bemessung verwendet werden können, zu bestimmen. Darüber hinaus betrifft diese Erfindung das Verfahren, das verwendet wird, um die Leinenspannung und -dehnung vorherzusagen, wenn sich Eingangsbelastung und Spannweiten ändern.
Allgemeiner Stand der Technik
Horizontale Sicherheitsleinensysteme sind Kabelabschnitte oder andere längliche, normalerweise flexible Glieder, die als Befestigungsstruktur für Halteleinen verwendet werden, die ihrerseits an Sicherheitsgeschirren und dergleichen befestigt sind. Die Vorrichtung vom Typ Sicherheitsgeschirr ist eine Vorrichtung, die von einer Person getragen wird, die in einem Bereich arbeitet, in dem das Risiko des Stürzens ein erhebliches Risiko ist.
Horizontale Sicherheitsleinensysteme werden derzeit in vielen Anwendungen für Auffangverankerungen in der Fertigungs-, Verarbeitungs-, Transport- und Baubranche sowie in anderen Branchen verwendet. Diese horizontalen Sicherheitsleinen können als permanente Systeme installiert werden, für Anwendungen wie Rohrgestelle, Laderampen und Hangareinrichtungen, als transportable Systeme für Anwendungen wie im Bau und als temporäre Systeme für Anwendungen wie Wartung oder Rettung.
Bei den in diesen Systemen verwendeten Arten von Leine kann es sich um Stahldrahtseil, Kunststoffseil oder flachen Kunststoffgurt handeln. Eine typische Installation für ein horizontales Sicherheitsleinensystem besteht darin, ein horizontales Kabel zwischen zwei Verankerungen aufzuhängen, die typischerweise von 6,096 m bis 60,960 m (20 Fuß bis 200 Fuß) voneinander entfernt sind. Die Höhe der Verankerung beträgt typischerweise 1,524 m (5 Fuß) über der Tritt-/Arbeitsfläche, wie dies von durch OSHA-Vorschriften auferlegten Geometrieeinschränkungen gefordert wird. Wenn aufgehängt, muss eine horizontale Sicherheitsleine vorgespannt sein, um zu verhindern, dass die Leine in der Mitte der Spanne zu weit durchhängt. Der Winkel, den die Leine an jeder Verankerung bildet, gemessen unter der Horizontalen, wird als "Durchhangwinkel" bezeichnet. Wenn ein horizontales Sicherheitsleinenkabel in der Mitte einer Spanne belastet wird, bewirkt dies eine Spannung in der horizontalen Sicherheitsleine. Diese Spannung ist proportional zum Durchhangwinkel. Je geringer der Durchhangwinkel, desto größer ist das Verhältnis zwischen der Leinenspannung und der Belastung in der Mitte der Spanne. Dieses Verhältnis wird als Lasterhöhungsfaktor bezeichnet. Beispielsweise beträgt bei 0,5° Durchhang der Lasterhöhungsfaktor ungefähr 50:1. Bei einem Durchhang von 7° beträgt die Lasterhöhung ungefähr 4 zu 1. Daran ist zu sehen, dass die Lasterhöhung mit Abnahmen des Durchhangwinkels exponentiell zunimmt. Aus diesem Grund verwenden die meisten horizontalen Sicherheitsleineninstallationen nur ausreichend Vorspannung oder Zugbelastung in der Sicherheitsleine, damit das Kabel, wenn belastet, einen Durchhang im Bereich von 7° beibehalten kann. Dieser Betrag der Vorspannung wird von den Herstellern angegeben und liegt normalerweise im Bereich von 79,379–136,078 kg (175 bis 300 lb), je nach Spannweite und Kabelgewicht.
Darüber hinaus verwenden einige Hersteller Energieabsorber in den horizontalen Sicherheitsleinensystemen. Diese Energieabsorber verstärken die Hysterese des Systems, um das Zurückfedern zu verringern, etwas Energie zu absorbieren und die horizontale Sicherheitsleine beim Belasten zu verlängern, um die Lasterhöhung zu verringern. Alle Hersteller spannen ihre Sicherheitsleinen jedoch nicht über das Maß hinaus vor, das für eine angemessene Lasterhöhung bei einem Sturz benötigt wird.
WO99/51304A (CHOATE) offenbart ein Energie absorbierendes Sturzsicherungssystem für die Verwendung in einem Auffangsystem. Die offenbarte Vorrichtung lässt das Abstimmen des Kabels durch Vorspannen zu, was bewirkt, dass es Energie in einem Höheren Kraftbereich absorbiert (138,254 bis 207,382 kg). Dadurch wird seinerseits der Energieeingang in das System bei einem Sturz verringert, wodurch die Gesamtsturzstrecke und das Zurückfedern verringert werden.
US-A-5458214 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung für die Verwendung mit einer horizontalen Sicherheitsleine. Die Vorrichtung umfasst Stoßdämpfervorrichtungen, die Sturzenergie absorbieren, indem sie sich erwärmen und die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit verformt, so dass sie, wenn sie vollständig verformt sind, für eine benötigte Zunahme der Länge der Sicherheitsleine sorgen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, zur Erzeugung einer horizontalen Sicherheitsleine zwischen einem Paar Endverankerungen, wobei das Verfahren umfasst:
Vorsehen eines Leinenabschnitts, der einen Elastizitätsmodul aufweist;
Vorsehen eines Energie absorbierenden Stoßdämpfers, der eine Einsatzlast aufweist;
Miteinanderverbinden des Leinenabschnitts und des Stoßdämpfers zwischen den Endverankerungen;
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den weiteren Schritt umfasst des:
Abstimmens des Leinenabschnitts durch Vorspannen des Leinenabschnitts auf eine Belastung, die einen Durchhangwinkel in der Leine auf ein Minimum zurückführt und im Wesentlichen gleich der Einsatzbelastung ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Leine ein Kabel von ungefähr 0,01 Meter (0,375 Zoll) Durchmesser und die Belastung beträgt zwischen etwa 226,796 Kilogramm (500 lbs) und 907,185 Kilogramm (2000 lbs).
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine neue Technologie, die als "Kabelabstimmung" bezeichnet wird, die verwendet werden kann, um die Sicherheit von Arbeitern zu erhöhen, die horizontale Sicherheitsleinen verwenden. Historisch waren horizontale Sicherheitsleineninstallationen durch zwei Faktoren eingeschränkt: zulässige Leinenspannung und zulässige Gesamtsturzstrecken. Um die Leinenspannung zu senken, musste man normalerweise eine längere Sturzstrecke (mehr Zeit) zulassen, um die Sturzenergie zu absorbieren. Wenn man hingegen durch die Sturzstrecke eingeschränkt war, wurden höhere zulässige Leinenspannungen benötigt, um die Energie in einer kürzeren Sturzstrecke (bzw. in weniger Zeit) zu absorbieren. Es wurde entdeckt, dass durch "Kabelabstimmung" unter Verwendung von hoher Vorspannung oder Vorspannungsniveaus weit über denen, die für einen korrekten Durchhangwinkel erforderlich sind, und Kombinieren derselben mit der Verwendung eines Stoßdämpfers, um die horizontale Sicherheitsleine unter hoher Vorspannung kontrollierbar zu verlängern, die Leinenspannung und Sturzstrecke beide verringert werden können und dies entgegen der allgemeinen Meinung beides gleichzeitig erfolgen kann.
Das Verfahren umfasste die Analyse der folgenden Komponenten:

a. Stoßdämpfer mit integrierter Leinenspannungsanzeige;
b. horizontales Sicherheitsleinenkabel;
c. Endverankerungen;
d. Leinenspanner;
e. Verfahren zum Bestimmen der Eingangsenergie;
f. Verfahren zum Bestimmen der Energiekapazität des Stoßdämpfers;
g. Verfahren zum Bestimmen der Energiekapazität der stoßdämpfenden Halteleine;
h. Verfahren zum Bestimmen der Energiekapazität der horizontalen Sicherheitsleine;
i. Verfahren zum Bestimmen der Dehnung unter Spannung der horizontalen Sicherheitsleine.

Wie aus den vorangehenden Punkten ersichtlich ist, betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum quantitativen Erklären, wie das horizontale Sicherheitsleinenseil Energie absorbiert und ein Verfahren zum Berechnen seiner Gesamtenergiekapazität.
Es ist außerdem zu beachten, dass obwohl die vorangehenden und weitere Vorteile und Ergebnisse der vorliegenden Erfindung für den Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die die betrachtete neuartige Konstruktion, Kombinationen und Elemente wie hierin beschrieben und insbesondere durch die angehängten Patentansprüche definiert, zeigen, offensichtlich werden, es eindeutig zu verstehen ist, dass Änderungen der genauen Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung im Umfang der Patenansprüche enthalten sein sollen, außer insofern, als sie möglicherweise durch den Stand der Technik ausgeschlossen sind.
Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß der derzeit erarbeiteten besten Ausführungsform zum Herstellen und Benutzen der vorliegenden Erfindung und wobei:
1 zwei Details enthält:
Detail A eine Zeichnung eines typischen horizontalen Sicherheitsleinensystems (HLL) ist;
Detail B eine Zeichnung eines typischen HLL-Systems nach dem Einsatz ist;
2 ein HLL-Kräftediagramm ist;
3 zwei Details enthält:
Detail A eine Beanspruchungs-Dehnungs-Kurve eines HLL-Stoßdämpfers zeigt;
Detail B eine Beanspruchungs-Dehnungs-Kurve einer stoßdämpfenden Halteleine zeigt;
4 zwei Details enthält:
Detail A ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für ein horizontales Sicherheitsleinen-Stahlkabel mit 1-Mann-Sturzenergie zeigt;
Detail B ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für ein horizontales Sicherheitsleinen-Stahlkabel mit 4-Mann-Sturzenergie zeigt;
5 zwei Details enthält:
Detail A ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für ein nicht vorgespanntes Stahlkabel zeigt;
Detail B ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für für vorgespanntes (abgestimmtes) Stahlkabel zeigt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Obwohl die Erfindung hierin in Verbindung mit gewissen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und offenbart wird, ist nicht beabsichtigt, dass die Beschreibung die Erfindung auf die speziellen gezeigten und hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, statt dessen soll die Erfindung alle alternativen Ausführungsformen und Abwandlungen umfassen, die in den Geist und Umfang der Erfindung, wie sie durch die hierin enthaltenen Patentansprüche definiert ist, fallen.
1 zeigt eine horizontale Sicherheitsleinenanordnung und -geometrie, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird. In Detail A von 1 sind das horizontale Sicherheitsleinenkabel (2), der Leinenspanner (4) und der Horizontalsicherheitsleinen-Stoßdämpfer (6) inline angeordnet. Das horizontale Sicherheitsleinensystem wird von Endverankerungen (8) getragen. Der Arbeiter (10) ist auf der Tritt-/Arbeitsfläche (12) gezeigt. In Detail B von 1 ist die horizontale Sicherheitsleine (2) verlängert dargestellt, wie sie es nach einem Sturz wäre. Der Ausgangsdurchhangwinkel α₁ hat auf den End-Durchhangwinkel α₂ zugenommen. Die Gesamtsturzstrecke, die erforderlich ist, um den Arbeiter (10) anzuhalten und aufzuhängen ist durch (TFD) dargestellt. Dies ist die Strecke, um die der Arbeiter (10) von der Tritt-/Arbeitsfläche (12) zum tiefsten Punkt im Sturzzyklus gefallen ist. Der Arbeiter (10) ist unter Verwendung einer stoßdämpfenden vertikalen Halteleine (14) oder möglicherweise einer selbst einfahrenden Halteleine mit der horizontalen Sicherheitsleine verbunden. Die Energie, die der Arbeiter in das System eingebracht hat, wird wie folgt berechnet.
Verfahren zum Berechnen der Eingangsenergie
Aus technischen Grundsätzen ist bekannt, dass Energie = Kraft mal WegOder E = F × D
Die Kraft ist gleich dem Gewicht des Arbeiters, so dass F = W.
Der Weg ist gleich der Sturzhöhe des Arbeiters, also D = H.
Daher gilt: EIN = W × Doder die Eingangsenergie in das System ist gleich dem Gewicht des Arbeiters mal der Strecke, die der Arbeiter fällt.
Aus dieser Analyse wird offensichtlich, dass die Menge der Eingangsenergie, die in das Horizontalsicherheitsleinen-Auffangsystem geht, verringert werden kann, indem entweder das Gewicht oder die Strecke reduziert wird, die der Arbeiter fällt. Das Gewicht eines typischern Arbeiters wird für die meisten Berechnungen mit ungefähr 99,790 kg (220 lb) angenommen. Wenn eine 99,790 kg (220 lb) schwere Person stürzt, beschleunigt deren Masse, bis der Zug nach oben infolge der Spannung der horizontalen Sicherheitsleine gleich den 99,790 kg (220 lb) fallenden Gewichts ist. Je weiter er fallen darf, desto mehr Energie hat er in das System eingebracht. Je schneller daher eine nach oben gerichtete Kraft von 99,790 kg (220 lb) in einem Auffangzyklus erreicht werden kann, desto geringer wird die Eingangsenergie in das System. Eine nach oben gerichtete Kraft von 99,790 kg (220 lb) wird erreicht, wenn die Vertikalkomponente der Leinenspannung eine Belastung von 49,895 kg (110 lb) auf jede Endverankerung ausübt (siehe 2). Für eine Analyse werden eine Spanne von 6,096 m (20 Fuß) und ein Stoßdämpfer, der bei 816,466 kg (1800 lb) wirksam wird, angenommen. Es folgt eine Berechnung des Durchhangwinkels bei maximaler Beschleunigung α₃:
Ein Fallwinkel von 3,5° bei einer 20-Fuß-Spanne bedeutet eine Fallhöhe von:
Daher beschleunigt vor 0,186 m (0,61 Fuß) Fallhöhe die stürzende Person und gewinnt an Energie, aber nach den 0,186 m (0,61 Fuß) Fallhöhe verzögert die stürzende Person, gewinnt jedoch immer noch etwas an Energie, bis ein Gleichgewicht erreicht ist und das stürzende Gewicht anhält. Aus dieser Analyse wird offensichtlich, dass je höher die in einer Installation verwendete Anfangs-Leinenspannung ist (so lang ein Hochspannungs-Stoßdämpfer verwendet wird, damit sich die horizontale Sicherheitsleine unter Belastung verlängern kann), desto geringer die Eingangsenergie wird. Das liegt daran, dass dem stürzenden Gewicht früher im Sturzzyklus widerstanden und es verzögert wird, so dass weniger Sturzhöhe und Energie in das System eingehen können, wodurch die von dem stürzenden Gegenstand erreichte Maximalgeschwindigkeit reduziert wird. Durch Reduzieren der von dem fallenden Gegenstand erreichten Maximalgeschwindigkeit früh im Sturzzyklus wird die End-Leinen- oder Sicherheitsleinenspannung verringert. Dieser Ansatz läuft der von bekannter oder herkömmlicher Sicherheitsleinentechnik vertretenen Theorie entgegen, die besagt, dass die End-Leinenspannung durch den Anfangs-Durchhangwinkel bestimmt wird und dass je größer der Durchhangwinkel, desto geringer die End-Leinenspannung ist. Die offenbarte Erfindung nutzt die Entdeckung, dass die End-Leinenspannung vorwiegend durch den Impuls bestimmt wird, der vom stürzenden Gegenstand gewonnen wird und nicht durch das Einschließen eines großen Durchhangwinkels in der ruhenden Leine.
Die Impulserhaltung diktiert, dass die Masse eines Gegenstands mal der während eines Sturzes erreichten Spitzengeschwindigkeit gleich der aufzubringenden Verzögerungskraft mal der Dauer der Verzögerungsperiode ist. In anderen Worten, M × V = F × t, die Verzögerungskraft ist die durch Leinenspannung ausgeübte Kraft und die Masse ist die Masse der stürzenden Person. Durch Umstellen dieser Gleichung gelangt man zu dem Schluss, dass die Leinenspannung gleich M × V/t ist. Anders ausgedrückt, die Leinenspannung ist direkt proportional zu der Zeit, die sich das Kabel strecken darf, während es Energie absorbiert (beim Verzögern der stürzenden Person). Da die Masse der stürzenden Person eine Konstante ist, ist die einzige Variable, die die Leinenspannung beeinflussen kann, die Maximalgeschwindigkeit und die Zeit. Die Zeit ist eine Funktion der Kabellänge – je länger das Kabel, desto mehr Zeit wird benötigt, um eine gegebene Energiemenge zu absorbieren. Daher wurde für eine gegebene Kabellänge entdeckt, dass die Verringerung der Geschwindigkeit durch Beginnen des Verzögerungsvorgangs früh im Sturz, was erreicht werden kann, indem dem stürzenden Gewicht früh im Sturz Widerstand entgegengebracht wird, indem der Durchhangwinkel durch Vorspannen der Leine oder Sicherheitsleine eliminiert oder minimiert wird, und damit Reagieren der Kraft auf der Leine in einem frühen Stadium durch Beginnen der Dämpfung oder Hysterese so bald wie möglich im Sturzzyklus [Lakune]. Dies kann jedoch bei horizontalen Sicherheitsleinensystemen, die keine integrierten Stoßdämpfer zum Verlängern der Sicherheitsleine verwenden, nicht erreicht werden, da sich das Kabel nicht weit genug strecken kann, um den End-Durchhangwinkel (α₃) ausreichend zu vergrößern, um die Lasterhöhung infolge geringem Durchhangwinkel zu senken.
Verfahren zum Bestimmen der Energiekapazität des Stoßdämpfers
In einem horizontalen Sicherheitsleinensystem gibt es drei Energieabsorber. Sie sind:

1. das horizontale Sicherheitsleinenkabel (2)
2. der Horizontalsicherheitsleinen-Stoßdämpfer (6)
3. die stoßdämpfende Halteleine (14)

1

Die Energiekapazität des Horizontalsicherheitsleinen-Stoßdämpfers (Position 6 in 1) wird durch die Verlängerungskraft und den Verlängerungsweg bestimmt. Die Verlängerungskraft beträgt 1.043,262 kg (2300 lb) und der Verlängerungsweg beträgt 0,133 m (5,25''). Die Energiekapazität ist dann: E = F × DOder E = 1.043,262 kg (2300 lb) × 0,133 m (5,25'') × 0,305 m (1 Fuß)/0,305 m (12'') = 139,119 m kg (1006,25 ft-lb).

Siehe 3, Detail A.

Verfahren zum Bestimmen der Energiekapazität der stoßdämpfenden Halteleine
Die Energiekapazität der stoßdämpfenden Halteleine vom Typ eines Gurts, die verwendet wird, um den Arbeiter am horizontalen Sicherheitsleinenkabel zu befestigen, wird bestimmt durch die Kraft, die benötigt wird, um zu bewirken, dass sie ausreißt (wirksam wird) mal der Stecke, um die sie ausreißt. Wenn der Stoßdämpfer bei 408,233 kg (900 lb) ausreißt und eine maximale Verlängerung von 1,067 m (42'') hat, dann beträgt die Energiekapazität: E = F × DOder E = 408,233 kg (900 lb) × 1,067 m (42'') × 0,305 m (1 Fuß)/0,305 m (12'') = 435,503 mkg (3150 ft-lb).
Gesamtenergiekapazität.

Siehe 3, Detail B.

Verfahren zum Bestimmen der Energiekapazität der horizontalen Sicherheitsleine
In den vorangehenden 2 Beispielen wurden die Energiekapazität des Inline-Horizontalsicherheitsleinen-Stoßdämpfers der horizontalen Sicherheitsleine und die der stoßdämpfenden Halteleine durch die einfache Berechnung von Kraft mal Weg bestimmt, da die Kraft über den Weg, entlang dem sie wirkt, konstant ist. Darüber hinaus sind beide dieser Stoßdämpfer rein mechanische Hysteresevorrichtungen, was bedeutet, dass sie die gesamte Eingangsenergie in Wärme und mechanische Verformung umwandeln und keine Energie an das System zurückführen. Das HLL-Kabel hingegen hat jedoch eine variable Eingangskraft, die linear mit der Dehnung zunimmt und hat nahezu keine Hysterese und führt praktisch die gesamte Energie, die es absorbiert, in das System zurück. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve für die vom HLL-Kabel absorbierte Energie ist in 4 dargestellt. Detail A zeigt die Spannungs-Dehnungs-Kurve für ein Kabel, dessen Dehnung ohne Anfangs-Leinenspannung beginnt. Da die absorbierte Energie gleich Kraft mal Weg ist, ist die Energie gleich der durchschnittlichen Kraft (Spitzenkraft geteilt durch 2) mal der Strecke, um die das Kabel gedehnt wird, oder: Energie E = ½ × T × ΔL.

Siehe Detail A von 4.

Hier ist zu beachten, dass die absorbierte Energie proportional zur in Detail A von 4 gezeigten Fläche A₃ ist.
Das bedeutet, dass ein Sturz von beispielsweise einer Person mit einer Auffangenergie, die proportional zur Fläche A₃ ist, eine Leinenspannung T₁ und eine Kabeldehnung von ΔL erzeugt.
Wenn zusätzliche Personen zu einem HLL-System hinzugefügt werden und alle gleichzeitig stürzen, nimmt der Energieeingang proportional zur Fläche A₃ zu. Wenn beispielsweise 4 Personen an der Leine gleichzeitig stürzen, wäre die Eingangsenergie proportional zur Fläche A₄ (die Summer der kleinen Dreiecke 1 bis 4) in Detail B von 4. Es ist zu beachten, was dadurch mit der Leinenspannung und -dehnung geschieht. Das Erhöhen der Eingangsenergie (bzw. der Fläche) um das Vierfache verdoppelt die Leinenspannung und verdoppelt die Dehnung. Anders ausgedrückt, die Leinenspannung der horizontalen Sicherheitslinie nimmt proportional zur Quadratwurzel der Eingangsenergie zu. Daher erhöht ein 2-Mann-Sturz die Leinenspannung um einen Faktor von √2 oder 1,4. Ein 3-Mann-Sturz erhöht die Leinenspannung um einen Faktor von √3 oder 1,7 und ein 4-Mann-Sturz erhöht die Leinenspannung um einen Faktor von √4 oder 2. Dies hat sich sowohl in Berechnungen als auch in Prüfungen herausgestellt. Diese Tatsache macht horizontale Sicherheitsleinen inhärent sicher. Wenn die auf eine starre Verankerung aufgebrachte Kraft verdoppelt wird, verdoppelt sie die Beanspruchung. Wenn jedoch die Kraft auf eine stoßdämpfende Verankerung, wie eine horizontale Sicherheitsleine verdoppelt wird, erhöht sie die Beanspruchung um die Quadratwurzel von 2 oder 1,4. Ebenso würde eine Erhöhung der vertikalen Kraft um einen Faktor von 9 die Leinenspannung nur um einen Faktor von 3 erhöhen, nicht um einen Faktor von 9, wie dies in einer nicht stoßdämpfenden Verankerung der Fall wäre.
Kabelabstimmung
Nachdem festgestellt wurde, wie ein Kabel Energie absorbiert, wurde erkannt, dass ein HLL-Kabel so abgestimmt werden kann, dass es Energie mit höherer Geschwindigkeit absorbiert. In Detail A von 5 ist zu sehen dass eine Leinenspannung von T₁ eine Dehnung ΔL erzeugt und Energie proportional zur Fläche A₅ absorbiert. Dabei wird angenommen, dass die Anfangs-Leinenspannung null war. Detail B von 5 zeigt die Beanspruchungs-Dehnungs-Kurve für ein vorgespanntes oder "abgestimmtes" Kabel. Es ist zu beachten, dass sich für die gleiche Menge an Dehnung (ΔL) die Menge der absorbierten Energie verdreifacht hat. Das bedeutet, dass sich ein "abgestimmtes" Kabel nicht so weit strecken oder dehnen muss, wie ein nicht abgestimmtes Kabel, um die gleiche Energiemenge zu absorbieren, da das Abstimmen des Kabels es zwingt, Energie mit einer höheren Geschwindigkeit zu absorbieren.
Das Abstimmen von Kabel liefert einige wichtige Vorteile für horizontale Sicherheitsleinensysteme. Erstens kehrt die Anfangs-Vorspannung den Sturzbeschleunigungsvektor früher im Sturzzyklus um, wodurch die vom stürzenden Gegenstand erreichte Gesamtsturzstrecke, die Eingangsenergie und der Impuls oder Masse mal Geschwindigkeit, reduziert werden. Wenn man zu Beginn eines Sturzzyklus keine Energie eingehen lässt, muss man sie am Ende nicht durch zusätzliche Spannung und Dehnung absorbieren. Zweitens wird durch Zwingen des Kabels, Energie mit einer höheren Geschwindigkeit zu absorbieren, nicht so viel Dehnung benötigt, um das Gleichgewicht zu erreichen. Daher erhält der Benutzer durch Kabelabstimmung das beste beider Welten. Er hat die Gesamtsturzstrecke und die Leinenspannung reduziert und zwar gleichzeitig.
Die meisten HLL-Systeme benötigen 68,039 bis 136,078 kg (150 bis 300 lb) Vorspannung, um das Kabel mit den korrekten Durchhangwinkeln aufzuhängen. Die Kabelabstimmung erfordert wesentlich höhere Spannungen, typischerweise im Bereich 453,592 bis 907,185 kg (1000 bis 2000 lb). Die Kosten der Kabelabstimmung für das System bestehen darin, dass man Gesamtenergiekapazität einbüßt oder reduziert, um geringere Leinenspannung und -dehnung zu erreichen. In Bezug auf die Gesamtenergiekapazität kann jedoch eine Verringerung von nur 1% bereits bedeutende Verringerungen der HLL-Spannung und der Gesamtsturzstrecke bewirken.
Man wird daher einsehen, dass die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft für nur einige wenige der zahlreichen Variationen von Anordnungen der offenbarten Elemente sind, die zum Ausführen der offenbarten Erfindung verwendet werden können. Obwohl die Erfindung insbesondere unter Verweis auf bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen derselben gezeigt, beschrieben und veranschaulicht wurde, ist jedoch darüber hinaus zu beachten, dass die vorangehenden und andere Abwandlungen lediglich beispielhaft sind und dass gleichwertige Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne vom wahren Geist und Umfang der Erfindung, wie beansprucht, abzuweichen außer, wie durch den Stand der Technik ausgeschlossen.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer horizontalen Sicherheitsleine (2) zwischen einem Paar Endverankerungen (8), wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen eines Leinenabschnitts, der einen Elastizitätsmodul aufweist; Vorsehen eines energieabsorbierenden Stoßdämpfers (6), der eine Einsatzlast aufweist; Miteinanderverbinden des Leinenabschnitts und des Stoßdämpfers (6) zwischen den Endverankerungen (8); dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den weiteren Schritt umfasst des: Abstimmens des Leinenabschnitts durch Vorspannen des Leinenabschnitts auf eine Belastung, die einen Durchhangwinkel in der Leine auf ein Minimum zurückführt und im wesentlichen gleich der Einsatzbelastung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leine ein Kabel von ungefähr 0,01 Metern (0,375 Zoll) Durchmesser ist und die Belastung zwischen etwa 226,796 Kilogramm (500 lbs.) und 907,185 Kilogramm (2000 lbs.) beträgt.