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    衝撃荷重

    2016-09-19

    クライミングを始めたころ、衝撃荷重について理解しておらず勘違いもあり、ロープによる確保技術について「なぜこんなシステムになっているのだろう?」と疑問であった。また、所属山岳会では懸垂下降の捨て縄として某ホームセンターで販売されている切り売りのナイロンロープを使用しており、それが不安であった。物理は文系高校生レベルで専門でも何でもないが、隠れ理系の私が最近調べとりあえず理解できた範囲でクライミングにおける衝撃荷重について、自分自身の整理のためにも、書き留めておきたい。

    1.勘違い

    クライミングを始めたころは、「グラウンドフォール(地面に叩きつけられること)しないように、ロープでつるすか、マットが下に敷いてあれば大丈夫」とか「ロープにつながれた60Kgの人間が落ちたら、60Kgの重さが支点にかかるんでしょ。だから60Kgに耐えられる支点やハーネスがあればいいでしょ」と思っていた。

    しかし、これらが間違いなのは少し考えればわかること。

    例えば、高さ1mの台の上から飛び降りても死なないが、高さ30mのビルの上から飛び降りれば死に至ることも容易に想像できる。また、長さ1mのロープ10gに100gのおもりをつけて、それをバネばかりでソーッとつりさげれば100gという数値になる。しかし、おもりを1m上から落とした場合、落下しているわずかな時間は0gだが、一番下まで落ち切った瞬間、はかりの数値は100gをはるかに上回るのは容易に想像できる。

    2.衝撃を吸収する

    ボルダリングジムでは分厚いマットが敷かれているし、外岩ではボルダリングマットを敷き、落下したときの衝撃を吸収している。ボルダリングジムのマットに生卵を落とした場合はどうだろう。50cm上からだったら大丈夫だが、3mくらいの高さだと割れてしまうだろう。これはなぜか。それは重力による加速度がつき落下距離が長いほど、スピードがつくためだ。例えば、自動車が5km/hで壁に当たってもそれほど損傷はないが100km/hで壁に当たれば車は大破してしまうのと、同じことだ。3mくらいから卵を落とした場合の衝撃を吸収するために厚く柔らかいマットを用意し衝撃を吸収すれば割れることはないだろう。

    では、ロープの場合はどうだろう。伸び方によるロープの分類で、伸びないスタティックロープと伸びるダイナミックロープの2種類があり、クライミングで使用するのはダイナミックロープであり、人が落下した際に伸びることで衝撃を吸収する、ということは知っていたが、グラウンドフォールしないことが大切で、伸びて衝撃を吸収するということが重要とは考えていなかった。

    しかし、いろいろ本を読むうちに、「昔はいいダイナミックロープがないから、人が落ちて最下点に着く瞬間に、確保者は少しロープを流して衝撃を和らげた」とか「シットハーネスは落ちた際の衝撃が腰にだけかかるのでフリークライミングでは使用しない」とか目にするようになり、ロープが伸びて落下衝撃を吸収することが大事なのかと気になりだした。

    3.人間どれくらいの衝撃に耐えられるのか

    バンジージャンプで足首にくくりつけるのが伸びるゴムロープではなくスタティックロープだったら、最下点に達した瞬間とんでもない力が足首にかかり、すっぽ抜ける・ロープが切れる・両方避けられても人間の体に強い力が働くのは想像に難くない。

    物が急に停止する際に発生する重さのことを衝撃荷重といい、衝撃荷重の単位は”gf”もしくは”g重”(ぐらむじゅう)”もしく”N(ニュートン)”で表す。9.8gf=1Nである。私は面倒なので1N≒10g重と覚えている。

    では、人間が生物として耐えられる荷重はどれくらいなのだろう。どうやら1200kg重≒12kNとのことらしい。

    だから、ロープの性能として、12kNを超えないように伸びることで徐々にスピードを抑え止めることが必要になってくる。

    4.衝撃荷重の式を探す

    考え方の基本が分かったので、衝撃荷重の求め方が分かれば、どのくらいだったら落ちても大丈夫か、支点の強度がどれくらい必要かを求められる。

    衝撃荷重の式が、東京新聞社「大人の山岳部」に「ウェクスラーの公式」としてしっかり記載してあった。

    F=w-k*S/L+root(1+2H/L*k/w+(S/L*k/w)^2)

    w:クライマーの体重 k:ロープ係数 (ロープを2倍の長さに伸ばすのに必要な荷重) H:落ちた高さ L:ロープの長さ S:墜落から停止までに送り出されたロープの長さ

    ただし、ロープに関する性能の一部であるk:ロープ係数がメーカーから公表されていないので、残念ながらこの式は使用できない。

    ほかにないかインターネットで探したところ、固定確保が前提の少々簡略化された式ではあるが、概算値を算出するには十分と思われる式を見つけた。

    F(N)=2mgh/r/L

    m:クライマーの体重(Kg) g:重力加速度=9.8 h:墜落距離(m) r:ロープの伸び率 L:ロープの繰り出し長(m)

    ロープの伸び率はメーカーから公表されており、35%前後である。50mロープであれば、プラス17.5m伸びることになる。結構伸びるものである。

    5.実例にあてはめてみよう

    (1)62kgの私が15m登り、そこの支点からさらにランアウト(支点をとらないこと)して5m登った。そこで落ちた場合、どのくらいの衝撃荷重になるのか。実際は途中の支点の摩擦やビレイヤーが引かれることでの衝撃吸収により和らげられるが、それは考慮に入れないこととする。

    F=2mgh/r/L=2 x 62(体重)x 9.8 x 10(墜落距離 5m x 2)/0.35 / 20 (ロープ繰り出し長 15m + 5m) = 1736N = 177kgf

    (2)62kgの私が40m登り、そこの支点からさらにランアウトして5m登った。そこで落ちた場合、どのくらいの衝撃荷重になるのか。

    F=2mgh/rL=2 x 62(体重)x 9.8 x 10(墜落距離 5m x 2)/0.35 /45 (ロープ繰り出し長 40m + 5m) = 772N = 79kgf

    繰り出し長が長いほど、ザイルの伸び量が多くなりその分、衝撃荷重は軽減されるのが分かる。

    6.最大衝撃荷重とクライミング道具の耐荷重と比較

    体重62kgの私がロープの伸び率が35%の50mロープを使った場合に受ける最大衝撃荷重を計算してみる。伸び率を考慮してスタート地点にグラウンドフォールしない場所を支点にしてそこから最大ランアウトすることを前提とした。つまり、11mの支点のところでさらに5mランアウトした場合、衝撃で伸びるロープの長さは16mx1.35=21.6mとなり、11m x 2=22m以下となりグラウンドフォールしない。この考えをもとに計算すると、私にかかる可能性がある最大衝撃荷重は2257N=2.26kN=230kgfである。(式は割愛。計算式を考えてみて!)

    この2.26kNと、私の持っているクライミング道具のカタログ上の耐荷重と比べてみよう。

    • べアールのダブルロープ:4.9kN まあまあセーフ!
    • カラビナ:22kN 余裕でセーフ!
    • ダイニーマ素材のスリング:22kN これも余裕でセーフ!
    • ペツルのハンガー:25kN トップロープ時にはビレイヤー側が引く力も加わりハンガーにかかる力は1.6倍になるとのこと。2.26kNx1.6=3.62kN。これも余裕でセーフ。
    • 某ホームセンターのナイロンロープ:85kgf わわわ!かなり危ない!やはり懸垂下降の捨て縄専用でスリングには使えないな。
    • 人間そのもの:12kN 余裕でセーフ!ああ、これが一番心配だった

    7.最後に

    私自身は物理は素人なので、考え違いや誤りがあるかもしれないが、根本的な考え方は正しいかと思う。クライミング道具の性能をあらためて調べたり計算したりすることで、クライミング道具を正しく使えば安全であることも証明され、安心して使うことができる。

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    根知川神難所沢

    2016-09-11

    根知川神難所沢(ねちがわしんなんしょさわ)は、日本百名山の雨飾山の北側を流れる沢である。記録を探すと「日本登山大系」にわずかに記載されているぐらいで、インターネットで検索しても全くヒットしない。所属山岳会で半ば偵察ということで遡行することになった。メンバーはリーダーMさん、女性のFさん、私の3名である。

    秘湯・雨飾温泉が湧く雨飾山荘の数十mほど下が入渓点だ。沢の様子を見てみると数日前の豪雨のせいでかなり荒れている。

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    7:00に入渓すると、国土地理院の地図には堰堤マークはなかったが、すぐに堰堤が現れる。堰堤脇のヤブに分け入り、この堰堤を越すと、数十m先にまた堰堤が現れる。また堰堤脇のヤブに分け入り、この堰堤を越すと、またまた堰堤が現れる。またまた堰堤脇のヤブに分け入り、この堰堤を越すと、またまた堰堤が現れる。。。。。結局8つの堰堤を越すことになってしまった。

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    最後の堰堤から豪雨で流木やら不安定な浮石だらけのゴーロを30分ほど行くと、沢は徐々にせばまってきて、20mほどの滝が現れる。滝の左右は垂直の泥壁で手のつけようがない。

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    「日本登山大系」には”右岸を高巻いた”あるが、80mくらい手前に戻らなければ、登れそうにない。左岸であれあ20mほど手前から巻けそうな斜面があり、左岸を高巻いてみることにした。この時点で8:30。ザイルを用意し、まずはリーダーMさんが登り始める。

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    しかし、15mほど登ったところがたっている上にホールドも乏しい。ここからリングボルトやハーケンで支点をつくり、ルート工作が始まった。

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    15mほど登ったところが垂直にたっており、ほとんどホールドがなく、リスにハーケン打ったり、ジャンピングキットで固い岩に穴を開けリングボルトを打ったりで、40分ほどでやっと数m進んだ。すると、Mさんから下降するとの合図がある。てっきり敗退するのかと思いきや、Mさんは「私だけが楽しんでたらもったいない。二人もルート工作して」ということだった。

    次はFさんの番となったが、ジャンピングキットを使うのは初めてとのことなので、下の岩で少し練習を行なう。

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    穴あけ練習を終え、Fさんは高巻きルートを登り、リングボルトの設置に30分ほど奮闘する。

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    Fさんが下ってきて、お次は私の番だ。乾いて草が生えていなければ、それほど困難ではないと思われる斜面だったが、実際登ってみると足を置いた草付きは徐々に崩れてくるし、濡れているのでスリップしやすい。かなり恐怖を感じながら登り、最終のリングボルト位置に到達した。しかし、まったく足を置く場所がなく、かろうじてハーケンと不安定な草付きに足をかけ、自分を確保するためのハーケンをリスに打ち込む。そこにスリングをかけ体を安定させる。

    もう少し上に行きたかったが、適当なホールドがないので、ジャンピングキットをハンマーでたたいて穴を開けはじめる。岩はかなり固いし、足場が悪く力が入らないので、なかなか作業がはかどらない。なんとかリングボルトがとまる程度の深さの穴をあける。

    なんだかんだで1時間くらい奮闘したのだろうか。手も足も疲れてしまったので、再びリーダーMさんの番だ。

    Mさんは効率よくボルトを2本打ってルート工作し、上部のヤブに入っていった。やがて『登っていいよ』の合図のホイッスルが鳴り、私とFさんがセカンドで登っていく。

    濡れた岩と不安定な草付きだらけで、安心できるのはハーケンとボルトだけだ。

    30mほど登ったヤブの中の急斜面でいったんピッチをきる。

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    再び10mほど登り下を眺めると、20mの滝の上にもうひとつ10mの滝があり2段滝になっているのが分かった。

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    この時点で13:00になっており、頂上まで標高差900mありこの時間では無理ということで、ここで撤退することにした。懸垂下降で大滝の麓までおりていく。

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    越えてきた8つの堰堤を下り、14:30に駐車場所に到着した。

    疲れ切った体が温泉を求めているので、雨飾山荘に行き、「都忘れの湯」につかる。いつまでも入っていられる温度のお湯にゆっくり入り、「都」ならぬ「本日の苦労」を忘れることにした。

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    8つの堰堤越えと不安定な草付きの高巻きは体力的・精神的にきつく、行動中は早く撤退してしまいたいとも思ったが、終わってみるとハーケンやボルトを打ちながらのルート工作は案外楽しいものであった。『せっかくルート工作したのだから頂上までいきたい』という気持ちがないわけではないが、苦労を忘れきってないので、再挑戦についてはまだまだ気が進まないのが、今の正直な気持ちだ。

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    剱岳

    2016-09-04

    私が勤めている会社に、2年前から沖縄の企業からお手伝いに来ているY内さんが、この9月末をもっていよいよ沖縄に帰る。Y内さんは長野に来てから山を始めたのだが、この2年間で北信五岳や北アルプスを登ってきた。なかなか行けない山ということで今回は剱岳だ。同僚のS田さん、山友のT島さんが剱岳に初めての女性2名が参加することとなった。山を始めて間もない3人だが、みんななかなか体力がある。とはいえ、無理のない日程として、9月3日に富山側からアルペンルート経由で室堂に入り剣山荘で一泊し、翌4日に剱岳に登頂することにした。

    9月3日

    朝6:00に3人を車でピックアップし長野を出発し、8:30前に立山駅に着いてみると、すでに駅に近い駐車場は満杯で1kmほど離れた駐車場に車を停める。アルペンルートは少々混んでおりすぐにはケーブルカーに乗れず、9:40のケーブルカーに乗り込む。

    11時前に室堂駅に到着すると雲はうっすらでているもののまずまずの天気だ。室堂に初めて来たY内さんは日本離れした雄大な景色に感動しきりで、連れてきた私としてもうれしい限りだ。今日は4時間ほどの歩いて剣山荘まで着けばいいので余裕をもって行動できる。雷鳥平に着くと正午少し前になり、それほど動いていないのでお腹はそれほど空いていないが、お湯を沸かして30分ほどゆっくりと昼食をとる。

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    本日ののんびりスケジュールでは、雷鳥坂の登りが核心だ。お昼を食べたばかりということもあり、ゆっくり登っているつもりだったが、気がつくとコースタイムでは2時間のところを1時間10分ほどで登ってしまっていた。みんな元気だ。別山乗越から明日目指す剱岳を見ると、残念ながら頂上は雲に覆われている。

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    途中で剣沢方面を見てみると、例年では劔沢のテント場あたりの谷には雪が多く残っているのだが、今年はほとんど雪がない状態だ。

    劔御前の斜面をトラバース気味に20分ほど下っていくと今日の宿の剣山荘が見えてくる。剣山荘ではシャワーを浴びることができる。雷鳥坂の登りではみんなそれなりに汗をかいたので、知らず知らずにシャワー目的で足早になってくる。

    剣山荘は最近改装し、部屋もトイレもとてもきれいだ。みんなすぐにお目当てのシャワールームに向かう。石鹸類は使うことはできないが、汗を流してさっぱりとする。

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    剣山荘の前のテーブルで雄大な景色を見ながら、明日の登頂を願ってビールで乾杯する。

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    9月4日

    未明3:30に起き、外を見てみると星がしっかりでており快晴のようだ。このところ連続してやってくる台風の影響のためか、大気が湿っていて曇りがちの日が多く天気を心配していたが、ひと安心である。前日のうち作ってもらった朝食弁当を食べ、ヘルメットにヘッデンをつけて4:30に小屋を出発する。

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    30分も歩いていると徐々に明るくなり、ヘッドランプは不要となる。別山の稜線あたりには雲が垂れ下がっているが、こちらは晴れている。有料の山の天気予報サイトをみてみても、今日は午前は晴れが続きそうだ。ところどころ少し困難な鎖場では渋滞をして少々待たされるが、一服劔、前劔と概ね順調に進んでいく。

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    いよいよ核心であるカニのタテバイに着くと、10人ほど取付いているうえに20人くらいが並んでいる。過去2回登ったときはとてつもなく高く垂直になった岩壁だと感じたが、アルパインクライミングをやりだしてから今あらためてみてみると、高さはそれほどもないし約80度くらいの寝た壁にしっかりと鎖と杭が整備されており、全く恐怖心を感じない。他のメンバー3人も何度かクライミングジムや近くの岩場で登攀練習をしたせいか何の問題もなく登ってくる。

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    カニのタテバイから30分ほど登り、7:20に剱岳到着!ブログやSNSでアップされているように定番の祠の前で看板をもって記念撮影だ。メンバーは念願の剱岳ということでみんないい笑顔だ。

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    左方向の小ピークでなかなかいい写真が撮れそうだったのでこちらでも記念写真だ。足場が悪く少しでもよろけたら滑落するのでビクビクしながら撮影だ。

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    天気もよくちょうどいい気温でしばらく頂上を20分ほど堪能する。

    さて下山開始だ。登りは気分が高揚していたのでいいが、今まで登ってきた歩きにくい岩場を下っていくことを考えると少々気がなえてしまう。

    カニのヨコバイ、前劔、一服劔を過ぎて剣山荘に到着し、お湯を沸かし早めの昼食をとる。

    別山乗越まで登り、その後急な雷鳥坂を下っていると、徐々にガスが濃くなり、雷鳥平に到着すると雷とともに雨が降り出した。慌ててレインウェアを着込み、雷にビクビクしながら室堂まで進む。

    天気が悪くなったせいか、みくりが池山荘の近くで雷鳥がつがいが現れる。室堂平のあたりではオコジョがチョロチョロしていた。

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    室堂に着き、荷物を整理し、15時発のバスにそそくさと乗り込む。

    帰りに、立山の吉峰温泉で汗を流し、妙高市のニューミサでニンニクたっぷりのミソラーメンをいただく。長野に着いたときは21時近くになっており、もうフラフラである。

    私は剱岳には、15年前のテント泊、5年前の日帰りトレランと今回の小屋泊で3度目である。間があいていることと小屋泊で心の余裕があったせいかもしれないが、3度目ではあっても初めて来ているような新鮮さと感動があった。本当に初めての3人にとっては私以上の感動があったはずだ。険しい山がない沖縄に戻るY内さんには最高の思い出になってくれることだろう。

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