Доска для сноуборда - конструкция и материалы
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
Горный
институт
Кафедра
ФГПиП
Самостоятельная
работа №2 на тему:
Доска для
сноуборда- конструкция и материалы
Москва,
2015г.
. Введение
Сноубо́рд
(англ. snowboard, букв. «снежная доска») - спортивный снаряд, предназначенный
для скоростного спуска с заснеженных склонов и гор. Сноуборд представляет собой
многослойную конструкцию (в форме доски с загнутыми торцами, со
среднестатистической длинной 140-165 см и шириной примерно с длину ступни
райдера) с металлическим кантом по периметру нижней части и креплениями (обычно
продаются отдельно) для ног. От монолыж сноуборд отличает стойка райдера: на
сноуборде ступни направлены (в той или иной степени) поперёк доски, в монолыже
- вдоль. Так же необходимым оборудованием для сноубордов являются
сноубордические ботинки.
Рис.1. Доска для сноуборда (монолыжа).
. Типы сноубордов
По назначению доски классифицируют на четыре
основных (не считая промежуточных и экзотических) типа:
Жесткие (Alpine). Направленные, длинные и узкие
доски с явно выраженным носом и хвостом. Используются только с жёсткими
креплениями и жёсткими (пластиковыми) ботинками. Предназначены как для
спортивных дисциплин (параллельный слалом, параллельный гигантский слалом), так
и для карвинга (фрикарвинга). Доски этого типа предназначены для высоких
скоростей, четче и резче реагируют на управляющие движения, требуют специальной
техники катания и физической подготовки. Слаломные доски для взрослых райдеров
имеют ростовки около 160 см и радиусы от 7 до 13 м. Доски для гигантского слалома
имеют ростовки около 180 см и радиусы от 11 до 21 м. Сноуборды для карвинга
чрезвычайно разнообразны по форме бокового выреза, ростовке и ширине, поскольку
выпускаются для большого количества стилевых направлений: бомер,
еврокарвинг(экстрим-карвинг), памп, свободный стиль.
Сноубордкросс. Спортивные доски для участия в
дисциплине Бордеркросс. Технологически устроены как Жесткие сноуборды
(выпускаются теми же производителями на той же технической базе), но геометрия
изменена для использования с мягкими ботинками и креплениями, а радиус бокового
выреза подобран для оптимального прохождения кроссовой трассы. Допустимо
использование с жестким сетапом. Часто используются для «софт-карвинга» и как
переходный этап к жесткому сноубордингу.
Фрирайд. Направленные доски для катания в
целине. Как правило, имеют значительную длину, широкий нос и смещённые к хвосту
закладные. Доски этого типа используются как с мягким, так и с жёстким сетапом.
Ярким представителем этого типа досок являются сваллоу-тейлы (англ. swallow-tail,
«ласточкин хвост») - длинные доски с широким носом и хвостом, разделённым на
две части подобно хвосту ласточки. Данные доски характеризуются увеличенной
площадью скольжения, максимальной эффективной длиной кантов и способностью
«всплывать» в снегу.
Мягкие: Наиболее распространённый тип досок.
Существует множество разновидностей этого типа, предназначенные для дисциплин:
фристайл, джиббинг и универсальные (All-Mountain) для бэккантри. Как правило,
доски этих типов имеют небольшую длину, слабо выраженную направленность или не
имеют направленности (Twin-tip), небольшую жёсткость. Доски для джиббинга
делаются без кантов. Доски для фристайла могут предназначаться для отдельных
его разновидностей: биг-эйра, хавпайпа, сноуборд-парка и т. д.
. Конструкция
Современный сноуборд - это высокотехнологичное
изделие, представляющее сплав технологий и основанное на современных
композитных материалах, а потому лёгкое и прочное. Конструкция сноуборда бывает
трёх типов:
Сэндвич (англ. sidewalls - боковые стенки) - представляет
собой оклейку сердечника сверху и снизу двумя плоскими слоями стекловолокна,
края сердечника закрываются узкой полоской АБС-пластика. Такая конструкция
тяжелее, гибче, проще ремонтируется и существенно лучше работает на предельных
нагрузках.[2][3] Из-за того, что такая конструкция дороже в изготовлении,
изначально она применялась только в топовых горнолыжных снарядах.
Конструкция сноуборда "сэндвич":
. Декоративный слой
. Оплетка
. Стенки
. Сердечник
. Оплетка
. Кант
. Скользяк
Кэп (от англ. cap - колпак) - конфигурация
сердечника этого типа достаточно сложная и представляет собой слой
стекловолокна в форме буквы П, приклеенный к другому слою отогнутыми ножками.
Согнуть такую конструкцию поперек очень сложно. Благодаря вертикальным стенкам
конструкция обладает большей жесткостью, и при этом немного уменьшается вес
сноуборда. При максимальных и запредельных нагрузках такая доска не сломается,
а расслоится. Конструкция также даёт немного лучшее сцепление, но в современных
cноубордах встречается довольно редко.
Конструкция сноуборда "кэп":
. Декоративный слой
. Оплетка
. Сердечник
. Оплетка
. Кант
. Скользяк
Гибридная - совмещает в себе «сэндвич» и «кэп».
Вариантов таких конструкций много, условно их можно поделить на 3 три основных
типа:
«сэндвич» по длине рабочей поверхности + «кэп»
на носу и хвосте;
«кэп» по длине рабочей поверхности + «сэндвич»
на носу и хвосте;
«сэндвич» по периметру, но в нижней части +
«кэп» в верхней части доски.
Как мы видим сноуборды разных конструкций
состоят- из одинаковых материалов, имеется лишь конструкционное отличие.
Рассмотрим по отдельности материалы- используемые для изготовления сноуборда.
Декоративный слой- служит для цветовой
дифференциации владельца сноуборда, обычно чем красочней и дороже тем более он
богаче, так же служит для защиты от внешних воздействий внутренние слои доски.
Оплетка (laminates, "ламинат") -
оказывает влияние на продольную и поперечную (торсионную) жесткость доски. Сердечник
либо весь оборачивают в ткань, либо её наклеивают снизу и сверху. Измение
толщины, материала нитей оплетки и направления их волокон относительно друг
друга влияет на поведение и характеристики доски. Существуют три вида оплеток
биаксиальная (biaxial) - углы 0° и 90°,
увеличивает продольную жесткость, используется в досках для новичков и
некоторых моделях для фристайла;
триаксиальная (triaxial) - углы 0°, 45° и 45°,
увеличивает продольную и поперечную жесткость,используется в верхних моделях
для опытных райдеров и фрирайдовых досках, т.к. увеличивает "хватку"
канта;
квадраксиальная (quadraxial); - углы 0°, 90°,
45° и 45°, увеличивает продольную и еще больше поперечную жесткость.
Сердечник - основа сноуборда, служит каркасом на
который крепится всё остальное, скрыта вутри.
Выделяются три основных способа изготовления
деревянной основы:
а) Сплошной - изготовленный из одного куска
дерева. Главный недостаток такого сердечника может появиться покоробленость.
Такие дешевые и легкие сердечники используют в досках начального уровня.
б) С вертикальным ламинатом - состоит из
продольных реек, склееных между собой. Волокна реек располагают в
противоположном направлении, для предотвращения «скручивания». Для увеличения
жесткости на скручивание, так же могут применятся различные породы дерева,
часть реек по краю набора могут расположить не вдоль, а поперек.
в) С горизонтальным ламинатом - представляет
собой фанеру. Для долговечности конструкции слои фанеры гнутся перед склейкой.
Недостатком является большой вес. В настоящее время такой способ практически не
применяют.
|
|
|
Цельный
сердечник
|
Составной
сердечник (вертикальный)
|
Составной
сердечник (горизонтальный)
|
"Продольное" и «торсионное» усиление.
В нижней части сноуборда поверх слоя стеклоткани дополнительно наклеивают две
полосы из кевлара - для увеличения продольной жесткости. Некоторые фирмы в тех
же целях используют «вертикальные стрингеры», представляющие собой полосы
стеклоткани или карбона, вклеенные между рейками «вертикального ламината».
Жесткость сноуборда при этом увеличивается так же. как и в описанном выше
варианте «кэповой» конструкции.
В верхней части поверх слоя стеклоткани часто
приклеивают дополнительное графитовое V-образное или Х-образное усиление,
называемое «торсионными вилками» или «торсионным усилением». Некоторые фирмы,
кроме дополнительных «плоских торсионных вилок», делают еще и «объемные», или
«ЗD-торсионные вилки». Они получаются путем оклеивания стеклотканью
предварительно обработанных на станках с ЧПУ сердечников. При этом получается
набор дополнительных, расположенных в различных направлениях, вертикальных
стенок, которые увеличивают как продольную, так и поперечную жесткость!
Создавая торсионные вилки, некоторые компании доходят до использования совсем
уж экзотических технологи, типа пьезоэлектрических микрочипов. В этой системе
поперечные колебания сноуборда преобразуются пьезоэлектрическим элементом в
электрическое колебание, затем, проходя через микрочип, это колебание меняет
свою фазу на противоположную и направляется обратно в пьезоэлемент, где,
преобразовавшись обратно в механическое колебание, но уже в противофазе, гасит
вредную вибрацию. Другие же компании избирают более простые и изящные пути,
просто заменяя часть стекловолокна в оплетке сноуборда на более жесткие волокна
карбона или кевлара.
Кант - металлический профиль, проходящий по
нижнему краю сноуборда. Служит для управления сноубордом - выполнения поворотов
и торможения. С его помощью сноуборд "режет" снег (лед) должен
соответствовать таким свойствам как износоустойчивость, гибкость и коррозионная
стойкость. Именно за счёт этого элемента, у доски появляется управляемость,
возможность делать резкие дуги и повороты. При производстве кант вклеивается в
тело доски, обычно между скользяком и сердечником.
Скользяк нижняя часть сноуборда. Делается
преимущественно из полиэтилена, с добавление графита, но опять же каждый
производитель, в меру своей фантазии, называет свой материал, как хочет.
Различают два вида скользяка (скользящей поверхности):
. Экструдированный (Extruded) - это лист
полиэтилена, который получают путём раскатки расплавленной массы между
валиками. Такой скользяк не требует частой обработки парафином или другого
уходе, легко ремонтируется, дёшев и доступен. Его минусами может являться то,
что он достаточно хорошо впитывает воду, хуже скользит чем второй вид
поверхности, которая называется:
. Спечёной (Sintered). Такой вид скользяка
получается при "выпекании" полиэтиленовых гранул при высоких
температурах и низком давлении, часто сюда добавляют различные примеси, чаще
всего - графит. Поверхность при этом получается жёстче и прочнее, не впитывает
влагу. Правда и требует она больше ухода (парафинизации), но зато скользит на
порядок выше, чем экструдированная база.
. Материалы
Для изготовления описанных выше изделий
необходимо использовать современные материалы- которые должны обладать
определенными свойствами. Рассмотрим материалы, использующиеся в изготовлении
сноуборда в том же порядке что и конструкция.
Декоративный слой- . В качестве материалов для
верхнего слоя обычно используют высокотехнологичный полиэтилен, винил, реже -
натуральный шпон. Иногда доску просто покрывают толстым слоем лака.
Сердечник- Обычно состоит из дерева, оклееного
слоями (англ. laminated) стекловолокна, иногда с дополнительными усилениями из
карбона и кевлара. Наиболее распространённой древесиной, применяемой в
сердечнике выступают бук и тополь, также используются и другие сорта древесины
Дерево (wood) - базовый материал при
производстве сердечников, оно имеет высокие значения коэффициента качества
(отношение предела прочности к плотности), хорошо сопротивляется ударным и
вибрационным нагрузкам, легко обрабатывается и позволяет изготовлять детали
сложной конфигурации, надёжно соединяется в изделиях и конструкциях с помощью
клея. Из минусов можно отметить изменение формы и размеров деталей при
колебаниях влажности. При производстве сердечников используются как хвойные
(легкие, твердые, но хрупкие), так и лиственные (гибкие, мягкие, но тяжелые)
сорта древесины. Вот некоторые проды древесины, применяемые в
"сноубордостроении":
тополь (poplar, cottonwood);
бук (beech);
осина (aspen);
тик (teak);
дуб (oak);
ясень (ash);
береза (birch);
лиственница
(larch);
сосна (pine);
ель (fir,
deal);
абачи (abachi);
генетически измененная древесина (altered
genetics); *
*Выращиванием мутантов занимаются товарищи из
компании Mervin (бренды Gnu и Lib Technologies). Об этой древесине известно
лишь, что она не имеет годовых колец, что влияет на её прочность и упругость.
Полимеры (polymer) - химические соединения с
высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы
которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок
(мономерных звеньев). Полимеры обладают специфическим комплексом
физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств:
способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные
волокна и плёнки; способность к большим, длительно развивающимся обратимым
деформациям. Благодаря механической прочности, эластичности, и др. ценным
свойствам изделия из полимеров применяют при производстве сноубордов. Основные
типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна.
Композиты (composite) - многокомпонентные
материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной
наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Сочетание
разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого
количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих.
Варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, ориентацию наполнителя,
получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Многие
композиты превосходят традиционные материалы и сплавы по своим механическим
свойствам и в то же время они легче. Использование композитов обычно позволяет
уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении ее механических
характеристик.
Углеродное волокно (carbon fiber) - материал,
состоящий из тонких нитей диаметром от 5 до 15 микрон, образованных
преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические
кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает
волокну большую прочность на растяжение. Углеродные волокна характеризуются
высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом
температурного расширения и химической инертностью.
Алюминий (aluminium) - Металл серебристо-белого
цвета. Сам по себе алюминий довольно мягкий металл, поэтому используются в
основном его сплавы, которые обладают в десятки раз большей прочностью, самый
известный среди них - дюралюминий (сплав алюминия с медью). Основные свойства
(сплавов) - лёгкость, жесткость, химическая инертность.
Кант- Изготавливается из нержавеющей стали
твердостью 48 единиц по шкале Роквелла . Метод Роквелла является методом
проверки твёрдости материалов. Способ основан на проникновении твёрдого
наконечника в материал и измерении глубины проникновения.
Скользяк- изготавливается из высокомолекулярного
полиэтилена.PE [Ultra High Molecular Weight Polyethylene], обладающий
следующими свойствами:
высокая износостойкость;
температура эксплуатации от -150 С до +90 С;
низкий коэффициент трения;
высокая ударная прочность;
устойчивость к химическим реагентам;
не впитывает влагу;
не подвержен коррозии;
. Заключение
Как мы видим доска для сноуборда являет
высокотехнологическим продуктом- в котором используются и постоянно внедряются
новые композитные материалы улучшающие и расширяющие различные характеристики
доски- тем самым позволяют любителям данного спорта более широкое
использование, за последние несколько лет изменились не только конструкции но и
используемые материалы. Производство которых стало более масштабным и как
следствие дешевле (например кевларовые волокна, углеволокно вместо-
стекловолокна).
сноуборд материал композитный
деревянный
Список используемых источников
Материал
взят из сайтов:
<http://www.ski.ru/>
<http://insnow.ru/>
<https://ru.wikipedia.org>
<http://www.exsnow.ru>
<http://snow-e.ru/kak-delayut-snoubordyi/>
<http://rentgrab.ru>
<https://sites.google.com/site/snegovikcrew/ekipirovka/snoubord>