• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
Партнерский материал

Как это устроено: технологии сборки современных лыж

Современные лыжи — это настоящий высокотехнологичный «бутерброд»: многослойные, покрытые специальными пластиками, склеенные хитрыми дорогими клеями, позволяющие развить невероятные скорости. Naked Science пробует разобраться в тонкостях производства лыж.
© Adege / Pixabay

Спорт с хорошей историей

Горные лыжи —  один из самых древних спортивных снарядов в истории. Наскальные рисунки и находки, сделанные во время археологических раскопок, подтверждают, что древние люди использовали лыжи более 4000 лет назад. Лыжи были распространены в арктических регионах Евразийского материка.

В то время еще не существовало никаких специальных инструментов для тонкой обработки дерева, и форма у лыж могла быть только самой примитивной — вырезанные из куска дерева две прямые дощечки с загнутыми спереди носками. По некоторым сведениям, в северо-восточной части Евразии к лыжам снизу прибивали куски звериных шкур: вперед они скользили лучше, а назад при этом не «отдавали». Этот принцип используется в современных камусах — специальном покрытии лыж для скитура.

Позже, на протяжении Средневековья, лыжи использовались скандинавскими фермерами, охотниками и воинами. Известно, что в XVIII веке подразделения шведской армии устраивали тренировки и даже соревнования на лыжах.

Реконструкция: древний охотник в высоких горах Опланда с точными копиями лыж Дигервардена и другого снаряжения / © Эспен Финстад, secrettsoftheice.com

Время трансформации

С середины XIX века лыжи начали постепенно приближаться к своему современному виду.

Норвежец Сондре Норхейм изобрел повороты в стиле «телемарк», создал первое крепление с ремешком на каблуках, а также популяризировал лыжи с продольным прогибом и боковым вырезом. Это существенно упрощало вход в поворот, особенно на склоне.

Если припомнить геометрические параметры современных лыж, то лыжи Норхейма примерно соответствуют универсальным лыжам All mountain. 

Веками в Европе лыжи вырезали из ясеня, прочного и упругого. (Кстати, этот сорт древесины и сейчас нередко применяют для производства деревянных сердечников горных лыж).

В 1880-х лыжи впервые стали делать из суперпрочного и при этом гибкого дерева гикори, растущего в Северной Америке.

Комплект лыжного снаряжения конца XIX века / © Фото из архива «ТРБ Групп»

Первые двухслойные лыжи были разработаны в Норвегии в 1893 году. Мастер Х. М. Христиансен использовал для них разные породы дерева. Жесткая основа из гикори или ясеня в сочетании с елью или липой делала лыжи более легкими и упругими. Такая технология оказалась эффективной и быстро распространилась среди других мастеров, став отправной точкой в производстве лыж многослойных конструкций.

Металлический кант, который позволяет лыжам не скользить на заледеневшем снегу и четко входить в повороты, был запатентован в 1926 году. Его изобрел бухгалтер из Австрии Рудольф Леттнер.

Горные лыжи сегодня: высокотехнологичный «бутерброд»

Сегодня все разновидности горных лыж производят из различных материалов, расположенных в несколько слоев.

«Одна из неотъемлемых характеристик лыж — это то, как ты их ощущаешь, — рассказывает профессиональный лыжник Мэтт Стербенц, основатель известного американского бренда 4FRNT Skis. —  Это чувство лыж в конечном счете является результатом взаимодействия тех материалов, которые использованы в конструкции».

Российские лыжи и сноуборды производятся по технологии «сендвич», где композитные материалы помещают с двух сторон от деревянного сердечника, а сверху (top-sheet) и снизу («скользяк») наносят слои специальных пластиков.

Сердечник

Это главный слой, «сердце лыж». Именно от сердечника во многом зависят ощущения от катания. И это, пожалуй, единственная деталь современных горнолыжных снарядов, которую по-прежнему делают из старого доброго дерева.

Хотя и не всегда: в составе самых дешевых лыж нет дерева. Их сердечники делают из вспененного материала. Единственное преимущество таких лыж — легкость, но по всем остальным параметрам они существенно уступают спортивным снарядам, в состав которых входит качественная древесина и современные композитные материалы.

Единственный российский серийный производитель горных лыж и сноубордов «ТРБ Групп» использует для создания сердечников комбинацию бука и ясеня. Эти породы дерева высоко ценятся за прочность и упругость.

Рабочие наносят слой композитного материала на горные лыжи на заводе компании “ТРБ Групп” в городе Орел / © Фото из архива «ТРБ Групп»

Композитные слои

Стекловолокно

Хотя используемая в сердечнике древесина значительно влияет на стиль катания, все же индивидуальность лыжам придают те материалы, которые усиливают сердечник. В каждой лыже есть два основных композитных слоя —  сам материал, который фактически обеспечивает 50-80 процентов общей жесткости лыжи, и эпоксидная смола, удерживающая всю конструкцию.

Производители лыж чаще всего используют в качестве композита стекловолокно, но в последнее десятилетие на рынке спортивного снаряжения появились инновационные материалы, которые применяют в авиастроении и оборонной промышленности.

Так, российский производитель горных лыж «ТРБ Групп» использует кевлар, карбон и угле-армидный микс (сочетание карбоновых и кевларовых нитей в одной ткани), эти материалы изготавливаются на оборонных заводах.

Толщина и форма слоев композита может быть разной. Материал может быть нанесен не на всю поверхность снаряда, а на отдельные части (на нос, хвост базу, или, например, в районе креплений горнолыжных ботинок), за счет этого можно добиться различных характеристик лыж и сноубордов.

Наличие высокотехнологичных композитов в составе спортивного снаряда позволяет решать разные задачи: обеспечивает большую жесткость, гасит вибрацию, дает более высокую торсионную жесткость (устойчивость к скручиванию) и более быстрый возврат горных лыж или сноубордов в исходную форму после исполнение трюка или разворота. Эти характеристики становятся все более важными с ростом мастерства райдера, но даже любитель почувствует разницу при катании.

Эпоксидные компаунды

При производстве горных лыж очень важно, какие именно слои мы склеиваем, но не менее важно, с помощью чего происходит соединение частей. Если нарушить технологию, слои распадутся от нагрузок.

Для производства горнолыжного инвентаря необходимо использовать профессиональные составы. До недавнего времени они производились только в Европе и США. Клей — один из самых дорогих компонентов в производстве горных лыж, если считать по цене за килограмм.

«Еще в 2016 „ТРБ Групп” начала разработку собственной формулы эпоксидных компаундов для склейки слоев горнолыжного спортивного инвентаря, — рассказывает Никита Рябин, руководитель единственной российский компании по серийному производству горных лыж и сноубордов „ТРБ Групп”. — Первые российские образцы, изготовленные по результатам исследований, были запущены в производство в 2017 году. Сейчас в линейке „ТРБ Групп” несколько типов составов, которые изготавливаются по собственным формулам. Высококачественный российский клей дешевле иностранных аналогов в 10 раз!»

Финальная шлифовка скользящей поверхности горных лыж на заводе “ТРБ Групп” в Орле. Этот же станок производит и заточку металлического канта с точностью до десятых долей градуса / © Фото из архива «ТРБ Групп»

Материал базы («скользяк»)

Различные виды пластиков начали использовать для производства скользящих поверхностей горных лыж уже с конца 1940-х годов. Сейчас самым лучшим материалом для «скользяка» считается сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). За счет высокой молекулярной плотности он идеально скользит, отлично гнется, устойчив к повреждениям и хорошо впитывает парафин.

Но для производства спортивных снарядов подходит далеко не любой СВМПЭ. Этот материал довольно широко используется в промышленности, но для производства горного снаряжения нужна особая, уникальная модификация, у которой должны быть два важнейших свойства:

  • способность образовывать очень тонкий, но сверхпрочный слой толщиной 1-2 мм (ведь сноуборды и горные лыжи должны быть легкими и износостойкими),
  • способность к адгезии — приклеиванию.

Большинство модификаций СВМПЭ клеятся очень плохо. И только особый букет присадок (а также специальные методики физической обработки материала) позволяют обеспечить прочное сцепление «скользяка» и «сердечника» (внутренней части сноубордов или горных лыж).
Что касается физического воздействия на СВМПЭ, то российский производитель горных лыж «ТРБ Групп» разработал собственные уникальные техники с использованием огня, пескоструйной обработки и электрических разрядов («коронная обработка»).

Фактически в ходе этой обработки пластик жгут и бьют множеством молний, и все для того, чтобы разорвать многочисленные молекулярные связи в его верхнем слое и обеспечить ему таким образом возможнось соединяться с молекулами клея.

Сейчас СВМПЭ для экстремального спорта производят всего три завода в мире. Все они находятся в Европе и США, и российским производителям лыж приходится покупать сырье через посредников, по высокой цене. В связи с геополитической напряженностью приобретение нужных компонентов стало только сложнее.

Президент Федерации производителей спортивного инвентаря РФ Никита Рябин / © Фото из архива «ТРБ Групп»

«Научно-исследовательский центр „Нагрузка” в составе „ТРБ Групп” давно ведет исследования СВМПЭ, — рассказывает руководитель „ТРБ Групп”, директор НИЦ „Нагрузка”, президент Федерации производителей спортивного инвентаря РФ Никита Рябин. — За два года работы была создана и опробована собственная, российская формула СВМПЭ, которая идеально подходит для производства спортинвентаря. На 2022 год „ТРБ Групп” планирует запуск собственной линии экструдирования СВМПЭ, которая будет единственной в РФ. Этот проект будет играть важную роль в импортозамещении и поможет производить в стране высококачественные горные лыжи и сноуборды по привлекательным ценам.

Более того, СВМПЭ обладает высоким экспортным потенциалом —  его готовы покупать заводы спортинвентаря в Китае, ведь при более лояльной цене и более низких транспортных расходах СВМПЭ из РФ будет обладать высоким качеством, сравнимым с европейскими аналогами».

Top-sheet (верхнее покрытие)

Top-sheet защищает лыжи от влаги и служит «холстом» для полета художественной мысли производителей лыж.

Top-sheet качественных спортивных снарядов делается из особого abs-пластика, устойчивого к ультрафиолету.

Рисунок на top-sheet можно нанести тремя способами: трафаретной печатью, сублимацией и прямой цифровой печатью. При трафаретной печати краска наносится на шаблоны и буквально вдавливается в top-sheet. Сублимация похожа на временную татуировку, когда рисунок сначала печатается на сублимационной бумаге, а затем при нагревании переносится на верхнее покрытие лыжи.

При использовании прямой цифровой печати материал top-sheet загружается в специальный принтер, который печатает идеально четкое изображение сразу на top-sheet. Самые яркие и детальные изображения на поверхность досок можно нанести именно таким способом.

Так, в «ТРБ Групп» для создания картинки на top-sheet используют широкоформатный планшетный УФ-принтер размером 2,5 на 1,5 метра —  единственный в РФ образец оборудования такого класса.

По сравнению с печатью с помощью других технологий изображение получается более износостойким и художественным. Разница между ними примерно такая же, как между живописью и ксилографией.

К тому же на таком принтере легко изготавливать сноуборды и горные лыжи с индивидуальным дизайном, ведь под каждый дизайн не потребуется изготавливать трафареты и наносить цвета послойно. Оборудование просто наносит на пластик любое изображение, как ваш домашний принтер воспроизводит картинку на бумаге.

Боковая стенка (сайдвол)

Тонкая боковая грань горных лыж называется сайдволл. На нее приходится значительная нагрузка, ведь именно она принимает на себя удары, контактирует с снегом, льдом, водой и паром.

Для ее укрепления используются различные технологии. Популярным решением в последние годы стало укрепление сайдвола полиуретаном, это прочный и гибкий материал.

Кроме полиуретана, компания «ТРБ Групп» использует для укрепления сайдволла древесину лиственницы.

«Лиственница — наш российский козырь, — поясняет Никита Рябин. — Это дерево очень высоко ценится мировыми производителями спортивных снарядов за прочность, легкость и практически нулевую гигроскопичность. У нас есть возможность использовать этот элитный материал даже в моделях, предназначенных для массмаркета. К сожалению, Россия технологически не готова к производству горнолыжных снарядов для профессионального спорта. Но это одна из важных задач для развития, которые ставят перед собой российские наука и промышленность, и в том числе и наша компания».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

11 часов назад
Полина Меньшова

Существует убеждение, что женщина наиболее привлекательна для мужчин во время овуляции, поскольку в этот период у нее повышается фертильность и тело начинает пахнуть по-особому. Немецкие исследователи доказали, что это миф, предложив мужчинам оценить запах женского тела в разные периоды менструального цикла.

6 часов назад
Татьяна

Неандертальцы процветали сотни тысяч лет в очень сложных, меняющихся условиях. Ключ к пониманию их способностей — диета. Важно выяснить, чем и как питалась эта ветвь людей. Установлено, что они охотились на крупных животных, а вот мелкая дичь под вопросом. Чтобы внести ясность, ученые приготовили птицу с использованием кремневых отщепов и углей.

Позавчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Вчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Позавчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно