Введение

Способ крепления или закрепления линейного материала

Узел – это преднамеренное усложнение в веревке, которое может быть практичным, декоративным или сочетать в себе оба эти качества. Практичные узлы классифицируются по назначению и включают в себя узлы-петли, соединительные узлы, булини и расплётку: узел-петля служит для крепления веревки к другому объекту; соединительный узел – для соединения двух концов веревки; узел с петлей – любой узел, образующий петлю; а расплётка обозначает любой узел, состоящий из нескольких прядей, включая соединительные узлы и петли. В строгом смысле, узлом также может называться узел-завязка или утолщение на конце веревки, предотвращающее его проскальзывание через отверстие или петлю. Узлы привлекали внимание с древних времен благодаря своей практической пользе, а также своей топологической сложности, изучаемой в разделе математики, известном как теория узлов.

История

На протяжении всей истории узлы и искусство их завязывания использовались и изучались. Например, китайское плетение узлов – это декоративное ремесло, возникшее как форма китайского народного искусства в династиях Тан и Сун (960–1279 гг. н.э.) в Китае, и позднее получившее распространение в эпоху Мин. Теория узлов – это современное математическое изучение узлов. К древним узлам относятся: узел-петля для ношения, булинь, кошачий коготь, гвоздевой узел, коровья петля, двойной рыбацкий узел, эскимосский булинь, восьмёрка, простой рыбацкий узел, полуузел, калмыцкий узел, односторонний прямой узел, простой узел, петля из простого узла, рифовый узел, бегущий булинь, одиночный узел, воровской узел, турецкий узел и два полуузла. Одиннадцать основных узлов китайского плетения – это узел четырех цветов, узел шести цветов, китайский узел-пуговица, двойной соединительный узел, двойной узел-монета, агэмаки, крестовый узел, квадратный узел, узел "Пляфон", узел "Пань Чан" и узел удачи. К узлам более позднего происхождения относится узел дружбы в китайском плетении узлов. Узел "баранья нога" появился в 1627 году, а соединение "Вестерн Юнион" – с началом развития телеграфии.

Использование

Существует большое разнообразие узлов, каждый из которых обладает свойствами, делающими его подходящим для широкого спектра задач. Некоторые узлы используются для привязывания веревки (или другого материала для вязания узлов) к другим объектам, таким как другая веревка, кнехт, кольцо или колышек. Некоторые узлы применяются для связывания или стягивания предметов. Декоративные узлы обычно завязываются сами на себе, образуя привлекательные узоры.

Преподавание

Некоторые люди могут смотреть на схемы или фотографии и завязывать изображенные узлы, в то время как другие лучше всего учатся, наблюдая за процессом завязывания. Навыки завязывания узлов часто передаются моряками, скаутами, альпинистами, каньонистами, спелеологами, арбористами, спасателями, рабочими сцены, рыбаками, электромонтерами и хирургами. Международная гильдия узловязания – это организация, посвященная популяризации искусства завязывания узлов.

Приложения

Грузовикам, которым необходимо закрепить груз, может пригодиться узел такелажный, дающий механическое преимущество. Узлы могут спасти спелеологов от завала камнями. Многие узлы также могут использоваться в качестве импровизированных инструментов: например, булинь можно использовать как спасательную петлю, а мунтер-узел – для страховки. Алмазный узел широко использовался для привязывания посылок к ослам и мулам. В опасных условиях, таких как горы, узлы крайне важны. В случае падения человека в овраг или подобную местность, при наличии правильного оборудования и знания узлов можно организовать систему спуска, чтобы опустить спасателя к пострадавшему, и систему подъема, чтобы третьему лицу вытащить спасателя и пострадавшего из оврага. Дальнейшее применение узлов включает создание высотной трассы, похожей на троллей, которую можно использовать для перемещения грузов, раненых или неподготовленных людей через реки, трещины или ущелья. Следует отметить, что указанные системы обычно требуют карабинов и использования нескольких подходящих узлов. К ним относятся булинь, двойная восьмерка, мунтер-узел, мунтер-мул, прусик, автоблок и беседочный узел. Таким образом, любой, кто отправляется в горы, должен обладать базовыми знаниями об узлах и узловых системах для повышения безопасности и возможности выполнения таких задач, как спуск по веревке. Узлы можно комбинировать для создания сложных предметов, таких как темляки и сети. В работе с веревками распушеный конец веревки скрепляется специальным узлом – бичевым узлом. Многие виды текстиля используют узлы для ремонта повреждений. Макраме, один из видов текстиля, создается исключительно путем завязывания узлов, без использования вязания, крючка, ткачества или валяния. Макраме позволяет создавать самонесущие трехмерные текстильные конструкции, а также плоские изделия и часто используется в качестве украшения или декора.

Сила

Узлы ослабляют веревку, из которой они завязаны. Когда завязанная веревка натягивается до точки разрыва, она почти всегда рвется на самом узле или в непосредственной близости от него, если только веревка не имеет дефектов или повреждений в другом месте. Силы изгиба, сдавливания и трения, удерживающие узел, также создают неравномерное напряжение в волокнах веревки, что в конечном итоге приводит к снижению ее прочности. Точные механизмы, вызывающие ослабление и разрушение, сложны и продолжают изучаться. Разрабатываются и используются специальные волокна, меняющие цвет под воздействием напряжения, для изучения распределения нагрузки в различных типах узлов. Относительная прочность узла, также называемая эффективностью узла, – это предел прочности веревки с узлом по отношению к пределу прочности веревки без узла. Определение точного значения эффективности для конкретного узла затруднено, поскольку на результаты испытаний могут влиять многие факторы: тип волокна, конструкция веревки, ее диаметр, влажное или сухое состояние, качество завязывания узла, скорость приложения нагрузки, многократное ли приложение нагрузки и так далее. Эффективность распространенных узлов обычно составляет от 40 до 80% от первоначальной прочности веревки. В большинстве ситуаций формирование петель и соединений с помощью обычных узлов гораздо практичнее, чем использование сплайсов, хотя сплайсы могут сохранять почти полную прочность веревки. Разумные пользователи предусматривают значительный запас прочности при выборе веревки для конкретной задачи, учитывая ослабляющее воздействие узлов, старение, повреждения, динамические нагрузки и другие факторы. Предельно допустимая рабочая нагрузка на веревку обычно указывается с существенным коэффициентом запаса прочности, достигающим 15:1 для критически важных применений. В ситуациях, угрожающих жизни, вступают в действие дополнительные факторы.

Безопасность

Даже если веревка не порвется, узел все равно может развязаться. Узлы, которые надежно держат при различных неблагоприятных условиях, считаются более безопасными, чем те, которые этого не делают. В следующих разделах описываются основные причины, по которым узлы могут развязаться.

Скидка

Нагрузка создает напряжение, которое тянет веревку обратно через узел в направлении нагрузки. Если это продолжается достаточно долго, ходовой конец проходит внутрь узла, и узел развязывается и разрушается. Это поведение может усугубляться при многократном натяжении и ослаблении узла, волочении по шероховатой поверхности или повторных ударах о твердые предметы, такие как мачты и флагштоки. Даже при правильно завязанных узлах возможно скольжение при первом приложении реальной нагрузки. Это можно предотвратить, оставив достаточно свободного конца веревки за пределами узла, а также аккуратно уложив и максимально затянув узел перед нагрузкой. Иногда использование контрольного узла или, что еще лучше, вспомогательного узла может предотвратить прохождение ходового конца через узел; но если замечено, что узел скользит, как правило, предпочтительнее использовать более надежный узел. В критически важных ситуациях часто требуется использование вспомогательных узлов для максимальной безопасности.

Перевертывание

Перевернуть (или развязать) узел – это изменить его форму и переставить его части, обычно путём натяжения определённых концов определённым образом. (Для узлов, соединяющих два конца одной и той же верёвки, см. связующие узлы или петли). Связывание – узел, который фиксирует объект(ы) путём создания множественных витков. Коечный узел – узлы, используемые для связывания верёвок для хранения. Декоративный узел – сложный узел, демонстрирующий повторяющиеся узоры, часто построенный вокруг и подчёркивающий объект. Завязка – узел, привязанный к столбу, тросу, кольцу или мачте. Привязка – узел, используемый для соединения (обычно) столбов. Петля – узел, используемый для создания замкнутого круга на верёвке. Плетение (или коса) – несколько верёвок, переплетённых в простой регулярный узор. Скользящий (или бегущий) узел – узел, завязанный с завязкой вокруг одной из его частей. В отличие от этого, петля замыкается изгибом. В то время как скользящий узел можно затянуть, петля остаётся одного размера. Некоторые узлы можно завязать, пропуская петлю, а не конец, для облегчения развязывания. Обычный узел для шнурков – пример рифового узла с обоими концами, пропущенными через петли. Узел, используемый для удержания двух верёвок или двух частей одной и той же верёвки вместе. Другие известные трюковые узлы включают: узел скорби. Существенно различающееся поведение узла в зависимости от способа его завязывания используется как основа для фокуса. При натяжении на коренные концы узел начинает скользить, а рабочие концы пересекаются. Если скрутить рабочие концы так, чтобы они разошлись, а затем снова пересеклись в обратном порядке, структура узла перевернётся и он перестанет скользить. Движение скручивания напоминает поворот ключа, "запирая" и "отпирая" узел. Узел дурака, используемый как трюковый узел из-за скорости, с которой его можно завязать.

Кокскомби

Кокскомбинг — это декоративное плетение, выполняемое моряками в эпоху парусного флота. Его основное назначение — украшение, защита или помощь в идентификации определенных предметов и частей кораблей и лодок. В настоящее время кокскомбинг всё ещё можно встретить в некоторых обмотках и оплётках небольшого диаметра на рулях лодок и штурвалах кораблей для улучшения сцепления или для обозначения центрального положения руля. При выполнении кокскомбинга используются узлы, такие как турецкий узел, фламандский узел, французская обвязка и другие.

Теория узлов

Теория узлов — это раздел топологии, изучающий математический анализ узлов, их структуру и свойства, а также взаимосвязи между различными узлами. В топологии узел — это фигура, состоящая из одной замкнутой петли с любым количеством пересечений и завязанностей: замкнутая кривая в пространстве, которую можно деформировать, не допуская пересечения её нитей. Как замкнутая петля, математический узел не имеет концов и не может быть развязан; однако любой физический узел на веревке можно рассматривать как математический узел, соединив её концы. Конфигурация, состоящая из нескольких переплетённых узлов, называется сплетением. Для классификации и различения узлов и сплетений используются различные математические методы. Например, полином Александера сопоставляет каждому узлу определенные числа; эти числа различны для узла трефола, узла восьмерки и тривиального узла (простой петли), что показывает, что один узел нельзя непрерывно деформировать в другой, не допуская пересечения нитей.

Физическая теория узлов трения

Простая математическая теория зацеплений была предложена Бейманом и расширена Мэддоксом и Келлером. Она делает прогнозы, которые приблизительно соответствуют результатам эмпирических испытаний. Аналогично успешной теории для узлов в общем случае не разработано.

Завязывание узла

Завязывание узлов — это техники и навыки, применяемые при завязывании узлов из веревки, нейлоновой стропы или других материалов. Правильное завязывание узла может определить, будет он аккуратным и надежным или беспорядочным, а порой и решить вопрос жизни и смерти. Важно понимать часто весьма незначительные различия между тем, что работает, а что нет. Например, многие узлы могут "развязаться" или проскользнуть, особенно если они не "закреплены", как правило, простым или двойным контрольным узлом, чтобы предотвратить выскальзывание конца веревки через основной узел и, как следствие, полную потерю прочности.

Трудности

Завязывание узла может быть очень простым (например, простым узлом), или более сложным, например, узел «обезьяний кулак». Правильное завязывание узлов требует понимания типа материала, с которым вы работаете (веревка, шнур, мононить, альпинистский канат или нейлоновая стропа). Например, хлопчатобумажная нить может быть очень тонкой и легко завязываться благодаря значительному внутреннему трению, которое не позволяет ей распускаться после завязывания, в то время как жесткий альпинистский канат толщиной 5/8 дюйма будет очень трудно завязать, и он может быть настолько скользким, что будет иметь тенденцию развязываться после завязывания.

Материал

Форма материала также влияет на завязывание узла. Веревка имеет круглое поперечное сечение и малочувствительна к способу завязывания. Найлоновая стропа, напротив, плоская и обычно имеет "трубчатую" конструкцию, то есть сплетена по спирали и имеет полый сердечник. Чтобы максимально сохранить прочность стропы, материал необходимо завязывать "плоско", так, чтобы параллельные участки не пересекались, а участки стропы не перекручивались при пересечении друг друга в узле. Пересечение прядей важно при работе с круглой веревкой в других узлах; например, восьмёрка теряет прочность при пересечении прядей в процессе "окончания" и затягивания узла. Более того, коренной конец или конец, за который будет производиться тяга, должен иметь больший радиус изгиба в готовом узле для максимальной прочности узла.

Инструменты

Для завершения или развязывания узла иногда используются инструменты, такие как фид – конический кусок дерева, часто применяемый при сплайсинге. С появлением стального троса для завязывания "узлов" стали использоваться многие другие инструменты. Однако для веревок и других неметаллических приспособлений используемые инструменты обычно ограничиваются острыми краями или лезвиями, такими как нож с тупым концом (sheepsfoot), иногда тонкой иглой для аккуратной обвязки пряди веревки, горячим ножом для нейлона и других синтетических волокон, и (для больших веревок) специальной обувью для разглаживания крупных узлов путем прокатывания их по земле.

Использование животными

Известно, что минога сбрасывает слизь со своей кожи, завязывая себя простым узлом и перемещая свое тело, чтобы узел двигался к хвосту. Она также использует это движение в обратном направлении (от хвоста к голове), чтобы вырывать куски плоти после укуса в туше.

Общие источники

Клиффорд У. Эшли. Книга узлов Эшли. Даблдей, Нью-Йорк. Джеффри Бадворт (1999). "Окончательная энциклопедия узлов и веревочного дела". Издательство "Эннс". Джон Кэссиди (1985). Книга узлов Клуца. Клуц Пресс, Пало-Альто, Калифорния. Пол Хаслук с предисловием Дес Паусона (2018). Искусство вязания узлов. Издательская компания "Бесконечные горы". Сайрус Л. Дэй. "Узлы и коуши". International Marine/McGraw Hill Companies. Рауль Граумон. "Справочник по узлам". Cornell Maritime Press/Tidewater Publishers. Р. С. Ли. Все узлы, которые вам понадобятся. Algrove Publishing. Аллен Пэдгет и Брюс Смит. "О веревках". Национальное спелеологическое общество. Дес Паусон (2001). Карманный справочник по узлам и коушам. Издано для Propsero Books издательством RPC Publishing Ltd., Лондон. Брайон Тосс. "Полное руководство для начинающего такелажника". International Marine/McGraw Hill Companies. Дж. К. Тернер и П. ван де Гринде (ред.) (1996). История и наука узлов. World Scientific.