лыжные смазки. диплом 2003 лыжи. Анализ научнометодической литературы
 Скачать 268 Kb.
|
|
Характеристики снега Содержание воды, грязи, температура снега и воздуха, размер и форма кристаллов - это наиболее важные характеристики снега, учитываемые при подготовке лыж. Снег различается по твердости, размеру кристалла и упругости. Именно эти различия и будут, в конечном итоге, обуславливать наш выбор мази и подготовки скользящей поверхности. Некоторые виды снега, особенно при температуре в пределах -1°С – (-7)°С, не создают серьезных проблем со скольжением или держанием. Иметь же дело с другими видами снега, такими как, например, очень холодный снег, мокрый снег и снег около 0°С, намного сложнее. Бывает и такой снег, на котором очень сложно сохранить скольжение на дистанции, превышающей несколько километров. Особенно это относится к грязному снегу. Вследствие растущего промышленного загрязнения, где бы мы ни катались, мы все чаще и чаще сталкиваемся с грязным снегом, и поэтому при выборе мази важным фактором является ее грязеустойчивость. Рассмотрим различные типы снега, начав с самого холодного. Очень холодный снег.В самом низу температурного диапазона находиться очень холодный снег, который представляет особые трудности для получения хорошего скольжения. Как правило, для холодного снега характерны колючие остроконечные кристаллы, которые к тому же, вследствие холода, очень жесткие. Эти острые кристаллы врезаются в мазь на скользящей поверхности, как гравий в покрышку автомобиля, и таким образом препятствуют скольжению. Кроме того, они обладают высокими абразивными свойствами, что приводит к быстрому истиранию мази. По этим причинам для очень холодного снега необходимы гладкая скользящая поверхность и очень твердая мазь. При холодном снеге очень легко добиться хорошего держания, однако, как и в случае со смазкой лыж для скольжения, найти держащую мазь, которая бы скользила и была бы «комфортной», может оказаться не так-то просто. Холодный и «средний» снег. Для холодного и среднетемпературного снега достаточно легко подготовить лыжи. Кристаллы не такие острые, как при очень холодном снеге, и поэтому они не так глубоко проникают в мазь и не так сильно тормозят лыжи; структура кристаллов уже не такая жесткая, они становятся чуточку эластичнее. Оба этих фактора означают, что такой вид снега создает меньше трения. Кроме того, в таком снеге содержание воды, как правило, не достаточно для того, чтобы привести к проблемам с подсасыванием. Практически все смазочные компании выпускают мази, которые хорошо работают от -1°С до -7° или 8°С. «Нулевой» снег.Снег около 0°С таит в себе целый ряд трудностей. Обычно присутствует большое количество воды, и в то же время очень близка точка замерзания. Таким образом, проблема заключается как в подсасывании, так и в возможном обледенении. Современные мази скольжения (фторуглероды) показывают свои лучшие качества в этом температурном диапазоне, а новые держащие мази, многие из которых содержат фторуглероды, работают в этих условиях намного эффективнее прежних. «Механическое» держание также является одним из возможных решений («рыбья чешуя», ворс и т.д.). Снег «выше нуля». Температуры выше точки замерзания (естественно, речь идет о температуре воздуха: снег не может быть выше 0°С, иначе он, собственно, перестает быть снегом) означают три вещи: Вероятно, будет присутствовать большое количество воды. Торможение подсасыванием, вызванное избытком воды, может быть минимизировано за счет активной структуры скользящей поверхности и применения фтор-углеродов (далее «фторы») или «фторпарафинов» с целью уменьшения поверхностного натяжения. «Фторпарафины» - это мази с большей или меньшей концентрацией в них фторуглеродов, как противоположность «чистым» фторам, которые выпускаются в виде порошков или твердых спрессовок. В процессе таяния и замерзания кристаллы снега будут трансформироваться в более крупную и округлую структуру. Чем округлее становится кристалл, тем мягче требуется мазь - как для держания (клистеры), так и для скольжения. Это необходимо для того, чтобы более округлый кристалл мог проникнуть в мазь. Вероятно, вместе с таянием снега будет расти его загрязненность; Особые соображения. Помимо температуры снега и содержания в нем воды есть еще два фактора, которые сильно влияют на работу лыж и мази: грязь и «укатка» лыжни. Грязь. Вследствие всевозрастающего промышленного загрязнения содержание грязи в снеге с каждым днем становится все больше и больше. Кроме того, по мере таяния снега, вся грязь, уже содержащаяся в нем, собирается на оставшемся снеге. Грязь приводит к истиранию мази и, внедряясь в нее, усиливает трение. В свою очередь, это приводит к подсасыванию воды загрязненной структурой. Держащие мази набирают грязь и создают торможение с невероятной быстротой, перемешиваясь с грязью до образования твердого поверхностного слоя. В таких условиях снегу очень трудно сцепиться с мазью. Если мягкие мази по своей твердости лучше всего подходят к размеру кристалла при влажной теплой погоде, то более твердые мази, скорее всего, будут лучше противостоять грязи. Мягкие мази скольжения, иногда содержащие силикон или тефлон, очень хорошо работают на коротких дистанциях, тем не менее, чистые фторы все же чаще будут давать преимущество в таких погодных условиях, особенно на длинных дистанциях, благодаря своей способности отталкивать грязь. По тем же причинам, многие производители выпускают для влажного снега фторированные держащие мази и клистеры: меньше трения, повышенная сопротивляемость грязи. Укатка лыжни и «старение» снега. Свежевыпавший снег имеет самые острые кристаллы. Укатка «старит» снег и лишает его остроты, она также перемешивает его, создавая более однородные условия по всей лыжне. Как же происходит процесс «старения»? Во время укатки снег ударяется обо все, что попадается ему на пути, и кончики кристаллов отламываются. Кроме того, укатка «спекает» снег, выводя из него воздух и позволяя ему еще больше уплотниться. Удары снега также вызывают кратковременное периферийное таяние, которое, в свою очередь, может вести либо к округлению кристаллов, либо к их смерзанию, что делает снег менее агрессивным, более твердым и более однородным по всей лыжне. Поскольку укатанный снег более «округлый», то, как для держания, так и для скольжения, может потребоваться более мягкая мазь. Однако надо также иметь в виду, что поскольку укатанный снег тверже, по причине спекания и таяния/замерзания, он может быть более абразивным. Трение При изучении смазки учитываются не только их скользящие свойства и статическое трение, но и рабочая стабильность и наличие всех физико-химических и механических свойств. Трение – это результат сложных молекулярных и механических взаимодействий двух поверхностей при взаимном контакте. Когда лыжи проскальзывают или зажимаются снегом, это результат трения. Низкое кинематическое трение означает хорошее скольжение, в то же время, высокая величина статического трения способствует хорошему держанию лыж. Трение деформирует небольшие неровности на поверхности. Более того, жесткие, устойчивые неровности и шероховатости будут становиться мягче, таким образом, создавая сопротивление момента. Дополнительно возникает молекулярное притяжение интерактивных сил, когда одна поверхность соприкасается с другой. Таким образом, трение имеет двойную характерную особенность, обусловленную деформацией и молекулярным притяжением. Одним из участвующих в трении элементов является снежное покрытие. На всем протяжении оно должно быть подготовлено, утрамбовано соответствующим образом, в нем должна быть нарезана лыжня, в некоторых случаях, она должна быть химически обработана (искусственный снег). Очень высокое влияние на снежную поверхность оказывает атмосфера. Это метеорологические условия, которые решают, будем ли мы иметь ледяные «иглы», мелкий «припудривающий» снег или тяжелый мокрый снег. В науке мы стараемся объяснить феномен окружающего нас мира либо теориями, либо количественными описаниями. Дать глубокое описание, почему лед и снег скользкие отнюдь непростая задача. Причина базируется на многих свойствах снега и на его сложном строении. Факт, что мы имеем материал, который при нормальных температурах настолько близок к собственной точке таяния, сталкивает нас с феноменом, который редко можно обнаружить в другом фрикционном анализе. В физике существуют хорошие предпосылки для математических описаний чистого фрикционного явления, а также трения в жидкостях. В нашем случае мы имеем смешанное трение, которое, тем не менее, ближе к сухому, чем к мокрому. Лыжи - второй элемент, участвующий в трении, который мы можем модифицировать и приспосабливать. Эту модификацию и подгонку можно производить собственно с конструкцией лыж и различными вариантами материалов скользящей поверхности, а также обработкой их поверхностей. И, наконец, применяя различные виды лыжных мазей. Все перечисленные факторы могут оказывать влияние на явление трения. Известно, что безупречно гладкие поверхности создают высокий внутренний коэффициент трения. Определенная структура позволяет проходить им друг над другом с минимальной потерей энергии. Размеры и структура поверхностей должны соответствовать внутренней плотности, состоянию движения и возможной смазочной субстанции в пограничном слое. В нашем случае, вода может считаться естественным смазочным материалом. Когда мы говорим о воде, то имеем в виду молекулы воды, которые в виде очень тонкого слоя (так называемая водяная пленка) существуют между лыжами и снегом. Смазка снижает силы молекулярного притяжения (силы сцепления), повышая водонепроницаемость пластика. Более того, различия по взаимной жесткости в системе приспособлены таким образом, чтобы минимизировать потерю энергии при движении неровностей. 1.2. Инструменты и оборудование для обработки лыж Стол для смазки и обработки. Прежде всего, для смазки и обработки лыж необходим стол удобной высоты, оснащенный различными приспособлениями для работы (электрические розетки, дополнительное освещение и т.д.). Столы бывают как самодельные, так и производства каких-либо фирм (например «SWIX»), стационарные или переносные, с большим разнообразием конструкций и их модификаций. Станок-профиль для подготовки лыж. Станок - приспособление, на котором можно укрепить лыжу таким образом, чтобы она имела опору по всей длине. Станки могут быть, так же, как и столы, самодельными или «фирменными» («FISCHER», «АТОМIС» и т.д.). По конструкции они могут быть самыми различными (цельные, разборные, с изменяющейся длиной и т.д.). Обычно они крепятся к столу струбцинами или же имеют самостоятельные «ножки». Последний вариант предназначен для работы в «полевых» условиях. Щеткибывают двух типов: обычные (для ручной обработки) и вращающиеся (для механической обработки с помощью электродрели). Для ручной обработки используются щетки нескольких разновидностей: металлические (латунные, бронзовые, стальные), нейлоновые (жесткие, средние, мягкие), натуральные (обычно из конского волоса, или щетины дикого кабана), комбинированные (латунно-нейлоновые, бронзово-нейлоновые, латунно-натуральные, натурально-нейлоновые), полировальные (из специального синтетического материала, снимающего статическое напряжение). Для механической обработки (в этом случае в качестве привода используются электрические или аккумуляторные дрели) применяются вращающиеся щетки. Они размещаются на специальной оси, одна сторона которой служит ручкой для держания, а другая крепится в патроне дрели (наподобие сверла). Вращающиеся щетки по используемым материалам «щетины» аналогичны вышеперечисленным щеткам для ручной обработки. В принципе можно без труда перечислить как минимум несколько десятков разновидностей щеток, но вряд ли в этом есть смысл. Важнее, наверное, разобраться, на какие принципиальные классы они подразделяются, и для каких целей используется каждый конкретный вид щеток. Металлические щетки (кроме стальной) в основном используются для очистки скользящей поверхности и микроструктуры от старого парафина и грязи. Стальные щетки обычно применяется не столько для удаления парафина, сколько для нанесения на скользящую поверхность мелкой микроструктуры (в зависимости от погодных условий). Нейлоновые щетки бывают жесткие, средние и мягкие. Жесткие используются для удаления более твердого (морозного) парафина, средние - для удаления мягкого (предназначенного для переходной и теплой погоды). Мягкие щетки применяются при окончательной полировке скользящих поверхностей. Натуральные щетки применяются для удаления мягкого парафина и для обработки поверхностей после нанесения на них порошков и ускорителей. Полировальные щетки используются при сухом (без применения утюга) способе нанесения спрессованных и обычных (сыпучих) порошков. Лучше, если для каждого типа порошка использовать одну определенную щетку. Иными словами, не стоит плюсовой и морозный порошок обрабатывать одной и тот же щеткой. Волокнистая пористая ткань (фибертекс). Фибертекс - нетканое нейлоновое волокно с микрочастицами абразива или без него: жесткий фибертекс с абразивом используется для снятия ворса после циклевки скользящей поверхности; мягкий фибертекс с абразивом – для удаления верхнего очень тонкого слоя поверхности (фактически – своеобразного сглаживания) без изменения структуры лыжи; фибертекс без абразива служит для полировки скользящих поверхностей. Цикли и скребки. Металлические - служат для выравнивания скользящих поверхностей и удаления ворса (твердость стали, из которой сделана цикля и ее толщина зависят от того, насколько большой слой пластика вам необходимо снять). Металлические цикли выпускаются различными фирмами («ТОКО», «SWIX» и т.д.) или делаются на заказ из специальных сортов стали. Мягкий металл позволяет производить заточку циклей в обычных, «полевых» условиях с использованием специальных заточек. Жесткий металл предполагает заточку циклей только в заводских условиях. Для первичной обработки лучше применять цикли из более твердого металла, позволяющего за один проход снять достаточно большой слой пластика, а для доводки - из более мягкого. Скребки из оргстекла, пластмассы служат для удаления парафина и обработки скользящей поверхности после нанесения структуры. Выпускаются толщиной от 2 до 6 мм. Чем толще скребок, тем более жесткую обработку вы сможете провести. Бритвенные скребки, служат для удаления ворса после механической и ручной шлифовки (циклевки) лыж. Скребки для очистки желобка, выпускаются различных разновидностей. Сейчас все большее распространение приобретают скребки, своей формой напоминающие авторучки. Термоприборы. Основное назначение термоприборов – разогревание парафинов и мазей. Обычно применяются электрические утюги, нагреваемые утюжки, газовые горелки, фены. Предпочтение отдается приборам, в которых не используется открытый огонь и которые могут долго сохранять постоянную, регулируемую температуру. Из всех существующих термоприборов наиболее применяемы: электрические утюги - для расплавливания парафинов и порошков, хорошо удерживающие температуру, с обязательным терморегулятором; фены – для расплавливания держащей мази, наносимой под колодку лыжи. Если для этой цели использовать утюг, то можно добиться лишь того, что мазь разбежится» в желобок и на боковины лыжи. Фены в отличие от утюгов значительно больше подходят для расплавливания мази, поскольку позволяют разогреть ее равномерно; газовые горелки - обычно применяются в «полевых» условиях, там, где нет доступа к электросети. Электрические нагревательные приборы всегда предпочтительнее газовых горелок, поскольку они не имеют открытого пламени. Использовать горелки необходимо только в том случае, если нет возможности применить утюг или фен. Приспособления для нанесения структур, нарезок. Назначение нарезок или «штайншлифта» - уменьшение явления «подсоса», возникающего между скользящей поверхностью лыжи и лыжней. Влияние этого явления на конечный результат возрастает как с увеличением влажности воздуха, так и с увеличением скорости передвижения. Строение и влажность снега являются решающими при выборе нарезок. Так, например, свежевыпавший, мелкозернистый снег, предполагает более мелкую (по глубине) структуру, а старый зернистый снег – более мощную и глубокую. Стиль передвижения тоже влияет на выбор нарезок. Для конькового стиля характерны более редкие и глубокие бороздки. Вообще структура на каждую определенную погоду определяется методом тестирования непосредственно по состоянию погоды и снега в данном конкретном месте именно в день соревнований. Но, исходя из практического опыта, рекомендуется: 0,33 мм - 0,5 мм - морозная погода, свежевыпавший снег, 0,7 мм - 1,0мм – крупнозернистый мокрый снег, жесткая глянцующаяся лыжня, 2,0 мм – новый мокрый снег, глянцующаяся лыжня, 3,0 мм - 4,0 мм – слабый мороз, влажные морозные погодные условия. Влияние этой нарезки может быть улучшено, если ее применять совместно с нарезкой с шагом 0,33 мм - 0,5 мм. В целом просматривается следующая тенденция: более теплая погода требует нарезки с более редким шагом. Ручные нарезки и накатки. Структура, нарезка наносятся на лыжу специальными накатками вручную. Накатки могут быть с вращающимися или закрепленными стационарными резцами (ножами). Кроме того, они могут быть с заменяемыми или стандартными (в виде металлических пластинок) резцами (ножами). Кроме того, они подразделяются на нарезающие структуру и выдавливающие. Ясно, что выдавливающие являются более щадящими по отношению к пластику по сравнению с нарезающими. Штайншлифт - технология, при которой в заводских условиях лыжа обрабатывается на специальных машинах с применением наждачных камней. Подобная шлифовка скользящих поверхностей и нанесение на нее определенной структуры (штайншлифта) позволяет значительно улучшить скользящие свойства лыж в тех погодных условиях, для которых они предназначены. Здесь необходимо отметить, что различного рода штайншлифт может слегка сдвинуть пригодность лыж под те или иные погодные условия в желаемом направлении. То есть лыжи, предназначенные на тепло, с помощью определенного рисунка можно приспособить к чуть более прохладной погоде или, напротив, к откровенной «воде». Однако при этом всегда надо помнить: из хороших лыж, пригодных для мокрого снега и теплой погоды, никаким штайншлифтом не сделать хороших лыж для мороза – речь идет лишь о незначительном изменении в использовании конкретной пары лыж в сторону тепла или холода. Такого же рода «подвижки» диапазона применения конкретной пары лыж в ту или иную сторону (на тепло или холод) можно добиться, если вручную снять часть пластика металлической циклей и нанести необходимую структуру (об этом чуть ниже). Недостаток шлифовки камнем заключается в том, что при этой процедуре со скользящей поверхности лыжи снимается довольно много пластика 0,1-0,3 мм. Понятно, что злоупотреблять этой процедурой не следует, иначе за полсезона вы можете снять с лыжи весь скользящий пластик. В результате циклевки (заводской или ручной) прогрунтованность скользящей поверхности лыжи становится недостаточной. После шлифовки камнем или циклевки необходимо произвести многократную грунтовку лыж с соответствующей их обработкой. Шлифовальная бумага. Водостойкая шлифовальная бумага с различной зернистостью: 240, 220, 180, 150, 120, 100,80,60 применяется для шлифовки, удаления ворса и поднятия ворса для улучшения сцепления держащей мази со скользящей поверхностью лыжи при наиболее сложных погодных условиях. Кроме основных перечисленных рабочих инструментов, при подготовке лыж используется огромное количество иных разнообразных приспособлений: заточки для металлических и пластмассовых циклей и скребков, заточки для кантов лыж, пластик для ремонта скользящей поверхности лыж, тиски, струбцины, натуральные и синтетические пробки для разравнивания держащих мазей и др. Структуры. Опыт показывает, что поверхность скользит плохо, если она: очень гладкая, блестящая, как бы полированная; оплавлена при обработке высокой температурой и высоким давлением; оксидированная, сухая в результате хранения без слоя мази. Скольжение можно улучшить, нанеся рисунки на поверхности лыжи. Эти рисунки или линейные текстуры (профили) обычно называются «структурой». Нанесение структуры на скользящую поверхность уменьшает площадь соприкосновения поверхности со снегом, а также «разрывает» поверхностное натяжение пленок воды на поверхности. Обычно наносимые структуры делятся на три основные группы: 1. Мелкая структура для условий сухого трения от -15,5 °С и ниже; 2. Средняя структура для промежуточного трения от -15,5 °С до 0,5 °С; 3. Крупная структура для мокрого трения при 0,5 °С и теплее. Эти группы структур соотносятся также с типами и размером снежных кристаллов, деформируемостью снега и содержанием свободной воды в снеге. Группы в свою очередь распределяются на подгруппы. У каждого производителя лыж они свои, например у ведущего мирового производителя гоночных лыж фирмы FISCHER их 38. 1.3. Механическая подготовка скользящей поверхности До того, как воспользоваться новыми лыжами, следует проверить, чтобы у лыж не было фабричных дефектов. Беговые лыжи обычно проходят окончательную подготовку на заводе на станке с абразивной лентой, абразивным камнем, или подвергают лазерной шлифовке. Окончательная обработка обычно проводится один раз перед началом эксплуатации новых лыж и периодически в течение сезона на шлифовальной машине с абразивным камнем, либо лазерной машине, или же вручную, с помощью металлической цикли, и наждачной шкурки на тканевой основе. Обработка проводится опытными специалистами в специальных мастерских. Шлифовальная машина может быть настроена по-разному для получения структуры поверхности лыжи, которая соответствует конкретным тенденциям в состоянии снега, и вида тефлона (поверхности лыжи ). Структура, нанесенная вручную.Превосходные структуры поверхности лыжи могут быть нанесены ручными инструментами. Наиболее употребительный инструмент для нанесения структуры на беговые лыжи – накатка. В своей работе я использую накатку сделанную по спец.заказу в г.Туле на оружейном заводе, аналогов этому инструменту у нас в стране нет. Этот инструмент может формировать структуры от тонких до очень крупных (0,25 -3,0мм) всего же в наборе имеется порядка 70 различных ножей для структур. Из которых методом составления или наложения друг на друга можно произвести примерно 200 структурных рисунков, для той или иной погоды, и снега. Инструмент проводится от пятки лыжи к носку с плотным, постоянным нажимом. Лыжа должна иметь опору по всей своей длине, если возможно, с использованием профильного станка. После накатки структуры на поверхность острым стальным скребком или бритвенным скребком слегка сравнивают верхушки накатанных на поверхности бороздок. Также пройтись несколько раз вдоль лыжи фибертексом для «скругления» острых кромок бороздок. Линейные структуры, с длинными параллельными насечками, как правило, лучше всего подходят для сухого мелкозернистого снега. Линейную структуру можно нанести на шлифовальной машине, но проще это сделать на месте при помощи специального инструмента. Этим инструментом может быть накатка с несколькими взаимозаменяемыми «ножами» (ей пользуются чаще всего), накатка с роликовыми «ножами» (выдавливающая) или же более простая и дешевая накаточная режущая пластина. Предпочтительно, чтобы накаточная пластина была длинной: длинную пластину удобнее держать и легче контролировать. Перекрещивающиеся структуры, где линии рисунка наискось пересекают лыжу и отводят воду в ту или иную сторону, предназначены для более влажного снега. Нанести перекрещивающуюся структуру можно на некоторых шлифовальных станках, лазерных машинах либо вручную, наискось проводя по лыже накаточной пластиной или проволочной щеткой. Беспорядочные структуры – это любая структура, где «канавки» то исчезают, то появляются снова. Почти в любых условиях такая структура лучше остальных. Наверное, это связано с тем, что: беспорядочная, или прерывистая, структура рассеивает подсасывание, тогда как линейная только несет его вдоль всей скользящей поверхности. Возможно также, что множество мельчайших бороздок, лучше рассеивают подсасывание, чем несколько крупных, по той простой причине, что дают большее количество бороздок на квадратный сантиметр; с помощью роликовой накатки со специальным прерывистым рисунком можно выдавить рваную структуру на скользящей поверхности, которая работает (это доказано исследованием) аналогично беспорядочной структуре (именно такая накатка применяется наиболее часто). Существует несколько способов нанесения беспорядочной структуры. Структура, нанесенная шлифовальной машиной. С помощью шлифовальной машина можно создавать разнообразные рисунки скользящей поверхности. Шлифовка осуществляется, как известно, прохождением поверхности лыжи над быстро вращающимся абразивным камнем. Форма рабочей поверхности камня поддерживается снятием неровностей движущейся поперек рабочей поверхности алмазной заправочной головкой. Такая заправка не только поддерживает плоскую форму рабочей поверхности, но и создает на камне рисунок, который, в свою очередь, создаст структуру на поверхности лыжи. Скорость движения заправочной головки, скорость вращения абразивного камня, сила, с которой лыжу проводят над камнем – вот факторы, создающие желаемый рисунок на поверхности лыжи. В общем, более высокая поперечная скорость алмазной головки при заправке создаст более крупные структуры. Для более тонкой структуры эту скорость надо снизить. В общем, структуры, созданные шлифовальной машиной, определяются как «кусочно-линейные». Технология обработки лыж на специальной шлифовальной машине пришла в лыжные гонки из горнолыжного спорта, где поверхность лыж изнашивается очень быстро, а циклевать горные лыжи практически невозможно по причине наличия у горных лыж металлических кантов. При шлифовке на машине снимается одинаковое количество материала и с металлических кантов, и с пластика поверхности. Возможности применения шлифовки наждачным камнем в промышленных масштабах привели к тому, что производители гоночных лыж стали использовать шлифовку камнем для доводки скользящей поверхности производимых лыж. На сегодняшний день все западные фабрики-производители «равнинных» лыж используют шлифовку камнем не только для элитных лыж, нс и для прогулочных – такова конкуренция. Кроме того, все мало-мальски серьезные магазины или пункты проката стали обзаводиться машинами для каменной шлифовки. Машины последнего поколения уже приспособлены для более «нежной» работы с гоночными лыжами. Таким образом, шлифовка наждачным камнем стала неотъемлемой частью индустрии гоночных лыж. Что же представляет собой этот метод? Схематично машина состоит из вращающегося наждачного камня большого диаметра, на который лыжа подается с равномерной скоростью расположенным сверху наждачного камня подпружиненным резиновым роликом. Наждачный камень вращается навстречу движению лыжи и снимает определенный слой пластика скользящей поверхности под струями охлаждающей и связывающей пыль эмульсии. На наждачном камне нанесены бороздки, которые при шлифовке переносятся на скользящую поверхность лыжи и образуют те или иные «структуры». Наждачный камень высокого качества состоит из специальных острых минеральных кристаллов. При работе кристаллы выхолащиваются, и рисунок на камне время от времени должен освежаться. Рисунок на камне наносится алмазным резцом, равномерно двигающимся вдоль образующей цилиндрического камня. Скорость вращения камня и скорость подачи резца определяют параметры получаемого рисунка. Когда резец движется медленно, на камне образуется мелкий рисунок, который наносит на лыжу мелкую структуру, более подходящую на новый мелкозернистый снег. Чем быстрее двигается резец, тем крупнее будет рисунок на камне и соответственно структура на лыже. Такая структура больше подойдет на грубый, мокрый, старый снег и лед. При движении алмазного резца в обе стороны вдоль поверхности шлифовального камня при нанесении на камень рисунка можно достичь решетчатой структуры на лыже. Если резец будет наносить рисунок, лишь при движении в одну сторону, создадутся линейные структуры. Раньше фабрики завершали цикл производства гоночных лыж шлифовкой наждачной лентой-«шкуркой» в виде замкнутых лент. Этот метод очень хорошо выравнивал поверхность вдоль лыжи, но поверхность оставалась неровной в поперечнике. Шлифовка лентой оставляла также очень много ворса на скользящей поверхности лыжи, поэтому скользящая поверхность требовала большой доводки. Бесспорными преимуществами шлифовки камнем являются очень малое количество ворса и ровная скользящая поверхность в поперечнике лыжи. К недостаткам метода относятся: вероятность пережога пластика скользящей поверхности, «волна» на скользящей поверхности, «не та» структура. На сегодня шлифовка наждачной лентой в производстве лыж является подготовительной операцией перед шлифовкой камнем. Структура на лыжу наносится за несколько проходов. Если наждачный камень вращается слишком быстро или на подающий ролик оказывается слишком высокая вертикальная нагрузка, то пластик скользящей поверхности может быть «пережжен». Этого, правда, невооруженным глазом не увидишь, но можно определить по быстрому побелению скользящей поверхности лыжи в области пятки ботинка на сухом или «агрессивном» снегу или по тому, что при приплавлении парафинов на лыже остаются «сухие» пятна. Такую лыжу нужно циклевать или опять шлифовать. Качество каменной шлифовки зависит в большой степени от знаний и умений человека, производящего эту работу. Национальными сборными командами шлифовка камнем используется очень широко, хотя в последнее время большего внимания заслуживают лазерные структурные машины, но этот метод пока недостаточно исследован. Дело в том, что воспроизвести ту или иную «победную» структуру со 100-процентной точностью практически невозможно. Камень изнашивается, и меняется его диаметр, состав камня неоднородный, резец тупится, камень вращается с разными скоростями, лыжа подается тоже на разных скоростях и т.д., и т.п. Например, норвежский олимпийский комитет выделил 30 000 000 $ на исследование структур и создание лазерного сканера с компьютерным обеспечением, с помощью которого можно будет снимать «слепок» структуры скользящей поверхности. Не в шутку норвежцы говорят, что, установив его под лыжней, можно будет скопировать структуры, например, у всех стартующих в той или иной гонке Кубка мира. Лыжники профессионального спорта готовы платить 40-70 $ за каменную шлифовку, и по 100-150 $ за лазерное нанесение структуры, что создает в мире ощутимый рынок таких услуг с оборотом примерно в 160 миллионов долларов в год. В России машины для каменной шлифовки лыж есть только на некоторых фабриках и фирмах. К сожалению, весьма в плачевном состоянии. Все дело в очень большой цене этого оборудования, машина для нанесения структур стоит от 50 000 до 450 000 долларов. Машина с лазерным нанесением структур – от 500 000 долларов, в мире их всего 7, и лишь одна из них у нас в стране. Со временем профессиональная и качественная услуга по шлифовке и подготовке горных и гоночных лыж появляется и в России. Российскому пионеру шлифовки камнем предстоит инвестировать как минимум 100 000 $ в подержанную машину (с проведенным предпродажным сервисом и заменой всех изношенных деталей). На наш взгляд, шлифовка камнем скользящей поверхности гоночных лыж является панацеей при решении проблемы скольжения. В купе с правильно подобранными по жесткости лыжами, распределению веса гонщика по лыже (профилю весового прогиба), - это становиться залогом успеха. Если лыжа не скользила до шлифовки, шанс, что она начнет работать после шлифовки, очень велик. Притом, что большинство российских лыжников имеет в своем арсенале лишь по 2 – 4 пары «боевых» лыж, а западные спортсмены при тех же показываемых результатах имеют от 10 до 70 пар (как польская лыжница Юстина Ковальчик). После машинной шлифовки на скользящей поверхности остаются волокна, которые необходимо удалить. Для того чтобы в этом убедиться, взгляните на поверхность через увеличительное стекло. Если после механической шлифовки пройти поверхность бритвенным скребком и затем фибертексом, это поможет удалить самый верхний слой скользящей поверхности, который мог оплавиться при шлифовке. Снятие ворса Для оптимального скольжения необходимо полностью освободить полиэтиленовую скользящую поверхность от микроволокон или ворсинок истертого пластика. При обновлении скользящей поверхности любым ручным способом или на станке с абразивной лентой для окончания обработки необходимо дополнительное снятие ворса. Наилучшие результаты дает фибертекс из тонких нейлоновых волокон и абразивных частиц карбида кремния, например, фибертекс Swix. Для снятия ворса движения фибертексовой губки могут совершаться в одном направлении от носка к пятке. Также для того, чтобы поднять больше волокон для последующего удаления фибертексом, необходимо пройти поверхность бронзовой щеткой Swix несколько раз. Завершитье процесс несколькими проходами фибертексом, который содержит более мягкий абразив. Другой очень эффективный инструмент для снятия полиэтиленовых микроволокон – бритвенный скребок. Легкие скребущие движения им в сочетании с фибертексом удалят ворс без нарушения рисунка структуры. После проделанных выше указанных процедур, необходимо пропитать лыжи фторсодержащими и графитсодержащими парафинами, обычно на 8-10 раз. Если этого не сделать то незащищенная поверхность тефлона быстро испортиться, подвергнется воздействию агрессивной окружающей среды. 1.4. Виды мини-тестирования смазки Для достижения наилучшего скольжения очень важно подобрать смазку, соответствующую конкретным (сегодняшним) погодным условиям. Делается это путем тестирования смазки. В лыжных гонках и биатлоне существует несколько различных способов определения оптимального варианта смазки. Вот некоторые из них: с использованием непосредственно лыж (на «выкат»); с использованием специальных пирамид (кто-то называет их еще «болванками», кто-то – «мышками»)» с использованием прибора «Уктус» (г. Екатеринбург); с использованием различных электронных устройств типа «Старт» (Финляндия), «Луч» (Екатеринбург), и др. Экспериментальный выбор смазки (тестирование) с непосредственным использованием лыж (на «выкат») является наиболее простым и доступным способом определения скользящих свойств лыжных смазок и самой скользящей поверхности лыж. При этом крайне желательно тестирование лыж осуществлять одному испытателю («откатчику»), так как показатели тестов во многом будут зависеть от веса испытателя и его индивидуальных особенностей осуществления скатки лыж. Существенным недостатком этого способа является значительный расход смазочных материалов (парафинов) для подготовки каждой пары лыж. Однако если тестируемая смазка нанесена на «боевые» лыжи и они сразу «поехали», то это избавит тренера от дальнейшей работы по откатке и подготовке скользящей поверхности (по существу лыжи уже готовы, если не считать их поверхностной обработки ускорителями). Способ тестирования с использованием специальных пирамид заключается в следующем. Вначале необходимо испытать сами объекты (пирамиды или «болванки»). Для этого все они должны пройти одинаковую подготовку с использованием одного и того же парафина. Затем тестируются по отношению друг к другу, либо по времени прохождения контрольного отрезка, либо по длине выката на тестируемом участке, т.е. определяются модельные характеристики каждого тестируемого средства. После этого на каждый объект наносится смазка из набора предполагаемых для использования. После нанесения смазки и соответствующей обработки вновь производится тестирование. Получив разницу во времени прохождения тестируемого участка или в длине выката и сравнив полученные данные с модельными характеристиками каждого тестируемого объекта, производим несложные математические подсчеты и определяем лучшую смазку. Этот парафин и наносится на лучшие «боевые» лыжи каждого конкретного гонщика. Преимуществом данного способа в сравнении с предыдущим является его экономичность по отношению к расходу дорогой смазки. Однако его недостаток – возможная погрешность результатов тестирования, связанная с трением соседних граней пирамид о края лыжни при скатке. Сущность следующего способа тестирования (использование специальной машинки «Уктус» екатеринбургского производства) заключается в определении скорости вращения на снегу специальных пластиковых дисков с нанесенными на них смазками, что отражает скользящие характеристики каждой конкретной тестируемой смазки. Парафин должен быть нанесен традиционным способом с использованием утюжка и щеток, после чего дискам дают остыть. На выбранном ровном участке утрамбованного снежного покрова чаще на лыжне) устанавливается сам прибор, куда входят: стойка основание, ножка - держатель дисков и пружинно-стрелочный индикатор, показывающий коэффициент трения скольжения. Устройство состоит из футляра, в который укладывается прибор, установленный на подставке, четырех кассет со сменными дисками, дополнительного груза. Кроме того, имеются грузы, закрепленные на втулке прибора. Устройство имеет шкалу «скольжение», шкалу получения средних результатов, шкалу «сцепление», стрелку, поворотную крышку, переключатель режимов работы, винт, стопорящий крышку, гнездо, предназначенное для включения фото тросика, предохранитель, втулку, закрепленную на оси. Подставка состоит из основания, на котором при помощи осей закреплен складывающийся кронштейн, в котором установлен вращающийся держатель. Работа с устройством включает: подготовительную работу (подготовка дисков с испытываемыми вариантами смазок), которая может быть проделана заранее; работу непосредственно на трассе соревнований («прикатку» смазок на дисках, подготовка к измерениям на снегу; измерение скольжения смазок, измерение сцепления смазок, обработку результатов); уход за устройством. Подготовка к работе и порядок работы устройства. На сменные диски наносят испытываемые варианты смазки, в соответствии с прогнозом погоды и личным опытом лыжника. После остывания смазки на дисках необходимо очистить его пластиковым скребком, затем мягкой щеткой счистить кротки. Подготовленные диски и прибор выносят на открытый воздух для остывания не менее чем на 1 час. Выбрав место для измерений вынимают прибор из футляра. Расстопорив винт груза, снимают его со втулки, поставив на месте. Устанавливают один из дисков на втулку прибора таким образом, чтобы после поворота диска относительно втулки произошла его жесткая фиксация, исключающая свободное вращение, а при более сильном нажатии на диск – его фиксация, исключающая его свободное снятие со втулки под действием собственного веса. Переводят переключатель влево. Снимают прибор с предохранителя. Переводят переключатель несколько раз вправо-влево, устанавливают ноль, после чего переключатель должен остаться в крайнем левом положении. Устанавливают во втулку сменный диск, закручивают его на один оборот по часовой стрелке по шкале до «нуля». Устанавливают прибор в держатель подставки так, чтобы скользящая поверхность диска плотно прилегала к поверхности снега. Удерживая одной рукой держатель от вращения, переводят переключатель вправо. Когда диск остановится, снимают показания прибора и переводят в крайнее левое положение. Нельзя прилагать к прибору осевых нагрузок, направленных снизу вверх или наоборот: поскольку показания прибора и, следовательно, результаты измерений зависят от давления, производимого опорной поверхностью диска на снег, при всех измерениях. Произвести 3-5 замеров. Результаты измерений занести в таблицу. Значительным преимуществом этого способа является возможность протестировать большое количество заранее приготовленных вариантов смазки (до 50). Однако следует иметь в виду, что так же, как и в случае с пирамидами, скользящие свойства дисков могут отличаться и, для достоверности измерений, необходимо предварительное их тестирование с использованием одинаковой смазки. Затем каждый диск следует пометить, чтобы при анализе результатов тестирования вносить индивидуальные коррективы. Сущность использования электронных приборов для тестирования скользящих свойств лыжных смазок заключается в определении скорости или времени преодоления лыжником небольшого стандартного отрезка трассы (20-30 м) на спуске крутизной 10-120. Тестирующий выполняет последовательно 3-5 спусков на лыжах, приготовленных разными парафинами. Показатели каждого теста заносятся в таблицу, после чего подвергаются статистической обработке. Таким образом, все перечисленные способы позволяют с большей или меньшей точностью определить оптимальную скользящую смазку. Однако все они не лишены главного недостатка – значительных затрат времени, что делало их зачастую неприемлемыми в условиях острого дефицита времени перед стартом соревнований. Необходим был поиск нового оригинального решения, свободного от перечисленных недостатков. Таким решением, на наш взгляд, стала компьютерная программа «SkiTest», разработанная авторским коллективом Кирово-Чепецкого экспериментального центра. Программа позволяет в считанные минуты определить наиболее оптимальные варианты смазки даже в полевых условиях. Использование этой программы при тестировании лыжных смазок перечисленными выше способами позволяет создавать банк данных, который в дальнейшем может значительно облегчить работу тренера и спортсменов. Использование такой программы на портативном персональном компьютере позволяет принимать оперативные решения даже при быстрой смене погодных условий. На данный момент программа уже опробована и готова к использованию, но из-за задержек финансирования проекта она существует в единичных экземплярах. Таким образом, в результате обобщения опыта работы тренеров и специалистов, анализа рекомендаций фирм производителей лыжных парафинов, а также проведения специального педагогического эксперимента удалось установить следующее: В настоящее время существует достаточно много способов определения качества скольжения лыжных парафинов в конкретных метеорологических условиях. Чаще всего тренеры и спортсмены используют способ, когда смазку тестируют прямо на лыжах (с помощью тех или иных электронных «откатчиков» или же просто «с горки»), оценивая длину выката или время. К положительным сторонам следует отнести достаточную информативность и оперативность этого метода, так как лыжи, выбранные спортсменами таким образом можно сразу использовать в соревнованиях. Недостатком же является большой расход смазки, используемого для тестирования. Более экономично, хотя и менее оперативно определение скользящих свойств лыжных парафинов с помощью прибора «Уктус», устроенного по принципу затвора фотоаппарата. Здесь критерием оценки качества мази, нанесенной на специальные полиэтиленовые диски, является величина угла поворота стрелочного индикатора прибора. Таких дисков в комплекте может быть достаточно много, что позволяет охватить практически весь спектр используемых тренером смазки. Вместе с тем, наличие большого объема объективной информации полученной таким образом и, с другой стороны, острый дефицит времени перед началом соревнований для принятия решения о коррекции смазки, делает использование этого метода весьма затруднительным. Специальная компьютерная программа «SkiTest», содействует решению проблемы позволяя значительно ускорить процесс обработки поступающих данных и облегчить выбор лыжной мази, наиболее подходящей к конкретным метеорологическим условиям. Программа основана на оценке соответствия используемых парафинов заданным условиям окружающей среды с учетом базы данных, накопленных многолетним эмпирическим путем. |