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 сноубордаконструкция и материалы Москва, 2015 г.

1.

Введение

Сноубомрд (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).

2. 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.

3. 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» :

1. Декоративный слой

2. Оплетка

3. Стенки

4. Сердечник

5. Оплетка

6. Кант

7. 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» :

1. Декоративный слой

2. Оплетка

3. Сердечник

4. Оплетка

5. Кант

6. 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 состоятиз одинаковых материалов, имеется лишь конструкционное отличие. Рассмотрим по отдельности материалыиспользуемые для изготовления сноуборда.

Декоративный слойслужит 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.

" 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):

1. 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:

2. 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.

4. Материалы Для изготовления описанных выше изделий необходимо использовать современные материалыкоторые 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.

Оплетка изготавливается из стекловолокна (fiberglass) — изготавливается в форме нитей диаметром меньше 1 мкм. Поскольку каждое волокно представляет собой, по существу, сплошной стеклянный стержень, в объеме оно обладает всеми свойствами стекла. Стекловолокно термостойко и негорюче. Оно не поглощает влаги, не гниет и не подвержено химическому разложению. Оно атмосферо-, кислотои коррозионностойко, а также не проводит электричества. Из стекловолокна можно изготавливать нити, ленты, оплетки и корд. Различные виды стекловолокна в сочетании с асбестом, слюдой, пластмассами и силиконами дают превосходные композиционные материалы. Действительно, материалы, состоящие из параллельных стеклянных нитей, внедренных в сложный полиэфир или другую матрицу, по прочности на единицу массы могут быть намного прочнее обычных конструкционных материалов, включая сталь, алюминий, магний и титан.

СердечникОбычно 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.

КантИзготавливается 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.

Скользякизготавливается из высокомолекулярного полиэтилена.

UHMW 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;

5.

Заключение

Как мы видим доска для сноуборда являет высокотехнологическим продуктомв котором используются и постоянно внедряются новые композитные материалы улучшающие и расширяющие различные характеристики доскитем 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 вместостекловолокна).

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