Chroń swoje (i nie swoje) kable. Fizyka najazdów kablowych

Warto więc zainwestować w takie produkty, które gwarantują najwyższą jakość transmisji, zwłaszcza gdy od tego zależy to, czy dźwięk ze sceny dotrze do słuchaczy, czy nie (albo – co często jeszcze ważniejsze – do telewidzów przed odbiornikami).

Trudno jednak jest przeznaczać duże kwoty na kable, mając świadomość szeregu zagrożeń, jakie na nie czyhają. Ludzkie stopy uzbrojone w buty na obcasie, ciężkie samochody czy wręcz gąsienice ratraków napawają przerażeniem i troską większość organizatorów imprez plenerowych. Wizja uszkodzonych kabli niesie za sobą kolejną myśl – problem z transmisją sygnału – sytuacja niedopuszczalna zwłaszcza przy transmisjach „na żywo”. Należy zatem zadać sobie pytanie, jakie rozwiązania można zastosować, by zapewnić bezpieczeństwo ciągłemu i niezakłóconemu przesyłowi informacji poprzez kable. Wiele firm oferuje szereg rozwiązań, które w mniej lub bardziej profesjonalny sposób pozwalają dbać o kondycję naszych drogocennych kanałów transmisji. Nazywane najazdami, przejazdami, mostami najazdowymi zadanie mają jedno – zapewnić bezpieczeństwo! Jednakże owo bezpieczeństwo w dużo większej mierze zależy nie od najazdu, tylko od osoby ów najazd użytkującej. Wiele razy spotkać się można było z brakiem wyobraźni towarzyszącym stosowaniu najazdów kablowych, która narażała bezpieczeństwo i zdrowie osób znajdujących się w pobliżu, jak i prowadził do uszkodzeń okablowania.

BUDOWA NAJAZDU

Gumowa podstawa z klapką….. i tyle. Tyle zauważy potencjalny widz, który przybędzie na zorganizowaną imprezę. My pozwólmy sobie na trochę bardziej szczegółową analizę budowy najazdów kablowych. Zacznijmy od podstaw, a dokładnie od podstawy. Otóż niezwykle ważną cechą najazdów jest materiał, z którego wykonana została przylegająca do podłoża część najazdu. Od tego bowiem elementu zależą wszystkie najważniejsze parametry przejazdów – takie jak wytrzymałość na obciążenia, uderzenia, zabezpieczenie przed ewentualnymi przebiciami prądu czy klasa niepalności.

Najazdy o wysokiej obciążalności, mogące przyjąć obciążenie nawet 90 kg/cm2, wyposażone są w podstawy wykonane z poliuretanu o wysokiej gęstości (500-700 g/l). Materiał ten jest na tyle trwały, by móc w należyty sposób zapewnić bezpieczeństwo kablom, lecz również na tyle elastyczny i sprężysty, by nie pokruszyć się, gdy używamy najazdu w niskiej temperaturze, jak i nie „rozpłynąć”, gdy temperatura otoczenia jest wysoka. Ile to jest 90 kg/cm2? Wyobraźmy sobie oponę dużego TIRa i załóżmy, iż ma szerokość 20 cm. Przejeżdżając przez najazd opona styka się z nim na powierzchni około 20 cm x 20 cm = 400 cm2. Wynik jest prosty – 36 ton obciążenia na jedno koło, co pozwala na używanie najazdów w miejscach, gdzie narażone są na przejazdy samochodów ważących do 144 ton, zakładając, że na wszystkie koła przypada takie samo obciążenie. Oczywiście modeli najazdów jest wiele, przez co możemy wybrać takie rozwiązanie, które zaspokoi nasze potrzeby zarówno tyczące się obciążalności, jak i rozmiarów torów kablowych oraz samych przejazdów. Skoro mowa o wymiarach, zwrócić należy uwagę na szerokość rozpatrywanych najazdów oraz sposób wykonania powierzchni, która bezpośrednio styka się z podłożem.

Bazując na prawach rządzących siłami tarcia wiadomo, iż im większa powierzchnia styku dwóch powierzchni, tym siły tarcia odgrywają większą rolę w procesach oddziaływania pomiędzy tymi powierzchniami. Pociąga to za sobą stwierdzenie, iż im szerszym i dłuższym najazdem dysponujemy, tym łatwiejsze jest jego użytkowanie. Siły tarcia występujące na całej powierzchni styku uniemożliwiają przesuwanie się przejazdu po podłożu, a więc większe bezpieczeństwo. Dodatkową zaletą jest niezbyt duża wysokość – jednak tym zagadnieniem zajmiemy się w za chwilę.

Kolejnym niezwykle ważnym parametrem jest klasa niepalności. Standardy europejskie CSE RF 2/75/A oraz CSE RF3/77 klasyfikują w jakiej klasie znajdują się dane najazdy. Oczywiście klasa pierwsza jest najbardziej pożądaną i dającą pewność pełnej ochrony kabli w przypadku pożaru. Gdy ogień występuje na zewnątrz najazdu, chronione są przewody i kable umieszczone wewnątrz przejazdu. Natomiast gdy ogień pojawia się wewnątrz (w wyniku przepięcia itp.), blokowane jest jego rozpowszechnienie się na zewnątrz.

Z uwagi na potrzebę zaopatrzenia np. sceny plenerowej w prąd prowadzone są zwykle grube kable zasilające, w których występuje wysokie napięcie. Ochrona przeciwprzepięciowa jest zatem konieczną w stosunku do najazdów, zwłaszcza że często ów kabel zasilający prowadzony jest w pobliżu widowni. Dyrektywy europejskie 73/23/CEE nakładają obowiązek stosowania zabezpieczeń przeciwprzepięciowych we wszystkich tego typu produktach.

W ofercie wielu producentów znaleźć można różne kształty najazdów, jedne w kształcie łuku, inne trapezu. W dalszej części artykułu zajmiemy się siłami, jakie oddziałują na najazdy w obu kształtach, a także systemami zabezpieczeń i konsekwencjami ich użytkowania.

NAJAZDY POD KOŁEM

Zastanówmy się, co dzieje się, gdy na najazd wjeżdża koło samochodu.

Jak pokazane zostało na Rysunku 1, zaczynają działać tu siły związane z przemieszczaniem się pojazdu. Siłę sumaryczną F1 rozłożyć możemy na dwie główne składowe: siłę F3, związaną z przyspieszeniem ziemskim i siłami ciążenia, oraz siłę F2, opisującą iloczyn masy i przyspieszenia pojazdu. Zastanówmy się najpierw nad F2. Z przedstawionego rysunku wynika, iż najeżdżający na przejazd pojazd przykłada siłę równoległą do podłoża. Skutkuje to możliwością przesunięcia najazdu. Dlatego też ważnym parametrem, jak to już zostało wspomniane, są wymiary powierzchni styku przejazdów z podłożem. Dodatkowym istotnym czynnikiem w tej kwestii jest wysokość najazdów, bowiem im bardziej strome jest zbocze najazdowe, tym większe znaczenie przybiera siła F2, zwłaszcza gdy prędkość samochodu jest duża.

Kolejnym etapem procesu przejeżdżania pojazdu przez najazd jest moment, gdy koło znajduje się na pokrywie. Należy tu rozważyć co najmniej dwie możliwości. Pierwsza przedstawia najazd z płaską pokrywą, osadzoną w gumowej podstawie i wspartą równomiernie. W tym przypadku nie obserwuje się żadnych sił mogących naruszać strukturę konstrukcji najazdu.

Wszystkie siły skierowane są w dół, a obciążenie jest rozprowadzone równomiernie. By zaprezentować drugą możliwość, posłużymy się eksperymentem. Wybierzmy zatem z naszej biblioteczki dwie książki (może niezbyt opasłe) o podobnych rozmiarach. Postawmy je na stole w odległości 10 cm (uwaga – postawmy, a nie połóżmy!) np. grzbietem do góry. Następnie na przygotowane książki połóżmy kartkę papieru A4. Co obserwujemy? Gdy kartka leży swobodnie na grzbietach książek, przyjmuje kształt arki. Gdy naciskając na środek kartki przyłożymy doń siłę F1 (Rysunek 3), obserwujemy, iż krańce kartki wędrują ku górze. Występują zatem siły F2 i F3 (Rysunek 3, nie należy jednak wiązać ich z oznaczeniami na Rysunku 1). Świetnie, eksperyment się udał – prawa fizyki działają. Pozostaje jednak pytane, jakie przynosi to skutki dla struktury najazdu. Można by rzec – przecież pokrywa najazdu to nie kartka. Jest zrobiona z dużo sztywniejszych materiałów.

Tak, lecz pamiętać należy o tym, iż to, że występujących sił nie widać, nie znaczy, że ich nie ma. Występują bowiem wewnątrz materiału, powodując zaburzenia wiązań, a przy używaniu najazdów w bardzo niskich i wysokich temperaturach dużo szybsze „parcenie” materiału.

Wróćmy jeszcze na moment do eksperymentu z kartką i wyobraźmy sobie, iż jeden z końców kartki-pokrywy pełni rolę zawiasu umożliwiającego otwieranie i zamykanie torów kablowych. Koło pojazdu, naciskając na przejazd siłą F1, powoduje wyrywanie pokrywy z zawiasów, poprzez działające siły F2 i F3. Prowadzić to może do szybkiego uszkodzenia konstrukcji najazdu.

SYSTEMY ZABEZPIECZEŃ

Bezpieczeństwo w największej mierze zależy nie od najazdu, tylko od osoby ów najazd użytkującej. Powracając do tego stwierdzenia należy zastanowić się nad sposobem myślenia potencjalnego użytkownika – gdy kabel jest schowany w najeździe, jest bezpieczny – czy aby na pewno zawsze? Producenci przejazdów przedstawiają swoim klientom kolejne unowocześnienia swoich produktów, lecz prace nad nowymi technologiami i lepszymi parametrami są bezcelowe, gdy wykorzystywane są one w niewłaściwy sposób. Na rynku branży estradowej występują najazdy z możliwością zabezpieczenia pokrywy przed otwieraniem. Daje to też możliwość tzw. dociągnięcia klapy, gdy kabli jest trochę więcej niż najazd jest w stanie pomieścić. Wszystko wydaje się takie przemyślane. Cóż jednak dzieje się ze schowanymi w taki najazd kablami? Są one gniecione i uszkadzane, gdyż siła ciężkości pojazdu nie jest przenoszona na elementy konstrukcji podstawy najazdu, lecz na te ściśnięte kable.

Kolejną ważną cechą omawianych tu produktów jest system łączenia dwóch najazdów ze sobą. Rozwiązań jest wiele, lecz, jak doświadczenie uczy, najlepsze są te, które zaprojektowane zostały w taki sposób, by swą konstrukcją odpowiadać na przygotowane dla nich zadanie. Szerokie u podstawy, niezbyt długie (co może je narazić na szybkie złamanie), przypominające kształtem literę T.

Tak jak w każdej dziedzinie, rozwiązań i pomysłów na najazdy kablowe jest wiele. Najważniejsze jest jednak to, by mieć też pomysł, i to dobry pomysł, na ich użytkowanie.

Grzegorz Zatorski