Гірськолижний форум - Конструкция лыж

Статья из журнала "Популярная механика". Познавательно :)

Горные лыжи и сноуборды с инженерной точки зрения являются упругой балкой переменной жесткости (своеобразной рессорой) со скользящей поверхностью. Рекламные проспекты описывают технологию их производства едва ли не как «космическую». Однако, решив вплотную заняться устройством горных лыж и сноубордов, «Популярная механика» с удивлением обнаружила, что базовой технологии около двух тысяч лет! Именно тогда китайцы изобрели композитный деревянный лук.

Плечи лука склеивались из множества кусков дерева и обклеивались снаружи тонкой кожей. Такие луки на голову превосходили цельнодеревянное оружие противника. Применение аналогичной технологии спустя два тысячелетия позволило создать один из самых увлекательных спортивных снарядов.

Сердечник

Сердечник – самая важная часть лыжи (или сноуборда). Его задача – равномерно распределить давление лыжника на всю поверхность лыжи, не допуская при этом торсионного скручивания (скручивания «винтом» вокруг продольной оси). Особая сложность заключается в том, что лыжник давит на лыжу с переменной силой и при этом давление должно перераспределяться по всей длине равномерно постоянно. Одним из лучших инженерных решений этой проблемы является классическая листовая рессора, широко распространенная в конце XIX – начале XX века. Однако металл не подходит как по массе, так и по способности возвращаться в первоначальное состояние. А вот проверенная тысячелетиями конструкция лука подходит как нельзя лучше. Недаром, если посмотреть на лыжу в профиль, она напомнит именно лук.

Однако изготовители лыж пришли к проверенной веками технологии не сразу, что довольно удивительно. Во многих альпийских горнолыжных ресторанчиках можно увидеть на стенках старые горные лыжи, весящие как украшения. Присмотритесь – они выполнены из монолитного дерева. В крайнем случае их склеивали из двух слоев: нижнего – лиственничного и верхнего – хвойного. Такая горизонтальная слоеная конструкция улучшала амортизационные свойства лыж, но не решала проблему торсионной жесткости. И если на беговых лыжах продольное скручивание не проблема и слоеная конструкция там продержалась до сих пор, то для горных лыж, которые большую часть пути проводят на кантах, торсионная жесткость важна как воздух: скручивание ведет к частичной потере контакта канта с трассой и, как следствие, падению.

Подавляющее большинство сердечников современных горных лыж и сноубордов деревянные наборные клееные. По мнению профессиональных горнолыжников, дерево – идеальный материал для лыж, обеспечивающий непревзойденные виброгашение и эластичность. Современные сердечники набирают из вертикально нарезанных реек-стрингеров, склеенных между собой. Такая структура обеспечивает, с одной стороны, необходимую гибкость и эластичность, с другой – торсионную жесткость. Можно называть такой сердечник наборным или клееным, можно более современным словом «композитный», но к космосу эта технология не имеет никакого отношения – принцип, как мы и писали выше, был впервые применен китайцами пару тысяч лет назад. По мнению профессионалов, лучший материал для сердечников – тополь. Никакие «космические» материалы в сердечниках не приживаются: ни кевларовые соты, ни вспененный пластик. Дело дошло даже до того, что на дорогих моделях производители оставляют специальное прозрачное окно, через которое видна структура сердечника – дерево и ничего более.

Жесткость

В идеале торсионная жесткость должна быть стопроцентной, лыжа не должна скручиваться пропеллером ни при каких обстоятельствах. А вот жесткость должна быть разной. Хорошая аналогия – подвеска легковых автомобилей. Для внедорожников нужна мягкая длинноходная подвеска, для спортивных машин – жесткая. Мягкие лыжи идеальны для бугров, жесткие хорошо ведут себя на ухоженных ровных трассах. Как же изменяют жесткость в лыжах?

Можно, например, чередовать разные породы дерева в сердечнике: добавление хвойных пород увеличивает жесткость. Второй шаг, применяемый практически всеми производителями, использование металла. Помните рессоры? Самый распространенный «лыжный» сплав – титанал. Несмотря на то, что большая часть названия сплава – слово «титан», собственно титана там не более 7%, остальное – алюминий. Пластины титанала могут располагаться сверху, снизу или вовсе закрывать сердечник со всех сторон, образуя жесткую торсионную коробку. Последняя конструкция, получившая название «кэп», при прочих равных условиях обеспечивает максимальную торсионную жесткость. Однако и она имеет свои недостатки, в первую очередь большой вес. Поэтому в дорогих или спортивных моделях такая конструкция почти не применяется.

Очень легкое (в прямом смысле этого слова) решение по увеличению жесткости лыж или досок – добавление сверху или снизу сердечника углепластиковых (карбоновых) полос, которые великолепно работают на растяжение. Если полоса снизу, то лыжа великолепно амортизирует вес лыжника, сверху – быстрее возвращается в первоначальное положение.

Однако все вышеперечисленные способы позволяют изменять жесткость по всей длине одновременно. Потребителям же все чаще нужны лыжи с переменной жесткостью: для одних нужен мягкий носок, но жесткая пятка, для других – наоборот.

Изменение жесткости по длине достигается двумя основными способами – изменением по длине профиля лыжи (чем толще, тем жестче) или изменением шага намотки стекловолокна. С первым все понятно, со вторым все интереснее. В лыжах и досках могут присутствовать или нет разные элементы: углепластиковые полосы, титаналовые пластины, кевларовые соты и т. д. Но стеклопластиковая оплетка сердечника будет всегда: именно она делает простой наборный сердечник композитным. В древних китайских луках роль стекловолоконной оплетки играла мокрая кожа, которой обтягивались склеенные из деревянных реек рыбьим клеем плечи лука. Однако у стекловолокна есть свои недостатки: оно хорошо работает на растяжение только вдоль волокон. Поэтому сердечники хороших лыж и досок наматывают, чередуя волокна либо под 900, либо, что чаще, под углом около 300. Такая довольно простая технология, тем не менее, вносит максимальный вклад в торсионную жесткость лыжи: без стекловолокна лыжа непременно закручивалась бы винтом.

А изменяя шаг намотки волокна, можно как душе угодно менять жесткость по всей длине. В последнее время для этого же стали добавлять в оплетку часть более жестких волокон нейлона или углепластика (если угодно, кевлара или карбона). И никакого волшебства, а тем более – «космических» технологий.

База

Технология производства скользящей поверхности (базы) еще проще. Существуют всего два ее типа: extruded (получаемая прогонкой через валики расплавленной массы полиэтилена) и sintered (спекаемая из мелкогранулированного полиэтилена). Первая не требует практически никакого ухода и легко ремонтируется: царапины на ней заделываются расплавленной полиэтиленовой пробкой от обычного советского шампанского. Материал диктует и стоимость: такая база практически бесплатна. Технология спекания обеспечивает пористую поверхность, хорошо впитывающую лыжные мази. «Плавленые» базы лучше скользят без дополнительной смазки, спеченные – соответственно, «подмазанные». Часто при спекании в полиэтилен добавляют различные добавки (обычно графит), получая на выходе композитные, или графитовые, базы. Графит в таких базах играет ту же роль, что и в углепластике – придает твердость и жесткость. Такие скользящие поверхности, с одной стороны, чрезвычайно износоустойчивы, с другой – великолепно впитывают мазь. Однако и ремонтируются они с трудом – пробкой от шампанского не обойдешься. В реальной жизни выбора нет – новички катаются на полиэтилене, не особо заморачиваясь с мазями. Мало того, подавляющая часть любителей смазывают доски и лыжи не чаще раза в сезон. Спеченные базы требуют ухода не реже раза в неделю, но только на них можно разогнаться по-настоящему. Впрочем для начинающих это неактуально – для них важнее, как затормозить.

Последнее, что появилось в этой области, – скользящую поверхность стали фрезеровать мелкими продольными бороздками. Механизм их действия каждый объясняет по-своему. Есть версия, что они препятствуют «присасыванию» доски или лыжи к снегу. Или лучше удерживают на поверхности мазь. Так или иначе, но такие доски с бороздками действительно быстрее, особенно на мокром снегу. Проверено.

Форма

Используя этот ограниченный набор технологий, производители умудряются делать обширнейшую линейку лыж и досок. Причем создается впечатление, что в последние годы конструкторы лыж черпают вдохновение в сноубордах. А впрочем, не только они.

Осенью этого года на Красном море мне показали новейшую доску для кайтсерфинга. «Сделана по сноубордической технологии», – охарактеризовал новинку хозяин доски. Еще ранее сноуборды протоптали дорогу вэйкбордам и помогли вернуть былую популярность водным лыжам.

Тут дело не в некой супертехнологии, а в отношении к жизни. Многие виды спорта, появившееся как развлечение, с приобретением официального, а еще хуже, олимпийского статуса перестали быть развлечением, превратившись в профессию, а спорт-инвентарь стал узкоспециализированным профессиональным инструментом, управиться с которым простому человеку и не под силу. Сноубординг же до сих пор умудряется оставаться более развлечением, чем спортом, и доски, соответственно, изначально проектировались не для достижения каких-то феноменальных результатов, а для получения удовольствия. Хотите кататься в обе стороны? Пожалуйста, загнем доску с двух сторон. Напрягает для поворота продавливать изо всех сил? Хорошо, сделаем боковой вырез, теперь можно поворачивать, просто наклонив корпус. Нравится кататься по трассе и целине? Нет проблем, сделаем доску чуть пошире.

Ряды сноубордеров стали стремительно расти, горнолыжников – падать. Реакция последовала незамедлительно. Первое, что переняли лыжи от сноуборда, – боковой вырез. До этого горные лыжи были почти одинаковой ширины по всей длине и для того, чтобы повернуть, надо было сильно потрудиться: либо сильно продавить лыжу, либо вообще выпрыгнуть вверх. Боковой вырез позволил просто наклонять лыжу, все остальное она делала сама. Найти сейчас лыжи без выреза практически нереально…

Выбор

Технологии технологиями, однако как выбирать из нескольких сотен наименований? За советом мы обратились к известному прорайдеру, неоднократному чемпиону России Андрею Иванову. Общие рекомендации таковы.

Ведущие производители горных лыж – Volkl, Rossignol, Salomon, Dynastar, Atomic, K2, Nordica – достигли в производстве практически одинакового технологического совершенства. Лыжи одной ценовой категории и одинакового предназначения ведут себя идентично. Если с них убрать узнаваемую раскраску и логотипы, вряд ли кто сможет заметить разницу.

Подавляющее большинство лыж выпускается для катания на подготовленных склонах. Самые скоростные – так называемые рейсинговые «спортивные» лыжи, в обозначении которых обычно присутствуют буквы SL (слалом), GS (слалом-гигант), SG (супергигант) и DH (скоростной спуск). Чем дальше в этом списке стоит лыжа, тем меньше у нее боковой вырез и, как правило, она жестче. Самые прямые и жесткие лыжи DH в магазинах найти практически невозможно: людей, увлекающихся чистым скоростным спуском, единицы. Слово «спортивные» взято в кавычки неспроста. Лыжи, на которых катаются профессиональные спортсмены, сильно отличаются от лыж в магазине, несмотря на одинаковые название и рисунок на поверхности. Исключением может быть разве что швейцарская компания Stockli, которая упорно настаивает на идентичности лыж участников Кубка мира и продаваемых под этим же названием в обычных магазинах. Лыжи из «спортивных» серий почетны, но справиться с ними могут только лыжники очень высокого уровня.

Основные же продажи приходятся на карвинговые лыжи. Они более комфортные и мягкие, чем спортивные, и, самое главное, имеют больший боковой вырез. Благодаря такой приталенной форме закладывать дуги на них практически так же легко, как и на сноуборде. Впрочем, как мы писали выше, из сноуборда этот вырез и пришел. Крайняя форма карвинговых лыж – фанкарвы, предназначенные для выписывания поворотов с очень крутыми радиусами: чем больше поворотов заложил за спуск, тем лучше. Техника катания на фанкарвах довольно сильно отличается от расслабленного катания: лыжник в повороте практически лежит на снегу и обычно катается без палок. Пик популярности фанкарвов пришелся на начало нынешнего века и сейчас пошел на убыль.

Что еще могут делать сноуборды, а не могут обычные лыжи? Плыть по свежевыпавшему целинному полуметровому снегу. Вернее, лыжи раньше этого делать не могли. Хит сезона – «толстые» лыжи, напротив которых в каталогах стоят слова «fat», «big-mountain» или «backcountry». Появление таких лыж стало второй революцией после карвинга. Вплоть до нынешнего года такие лыжи с каждым сезоном все прибавляли в талии. В модельном ряду 2004 года «утолщение» прекратилось. Дальше расти действительно некуда – и так самые экстремальные fat-лыжи напоминают два сноуборда на ногах. Однако и ведут себя на целине такие лыжи бесподобно.

Посредине между целинными и карвинговыми лежат универсальные лыжи, обозначаемые «all-terrain» или «all-mountain». Сказать про них что-то определенное очень трудно. Самое точное определение – полная посредственность. Лучший выбор для начинающих. Совсем недавно в лыжах свершилась и третья революция: появились лыжи, для которых нет даже устоявшегося названия. Их называют то New School, то Park & Pipe (P&P), то «твинтипы». Основная идея новых лыж – дать лыжнику те же возможности, что доска дает сноубордисту. С целиной уже разобрались – надо сделать лыжи пошире. Но лыжникам не давали покоя сноупарки с трамплинами и халфпайпами для прыжков. А для этого лыжи должны были приобрести последнее качество – стать двунаправленными. Как и на сноубордах, им загнули заднюю кромку.

Заключение

И все-таки, как выбирать лыжи? Судя по всему, наиболее распространенный алгоритм такой: выбираешь тип лыж, на которых собираешься кататься, свой уровень катания, а далее руководствуешься картинкой на покрытии и «скользяке». Знающие люди говорят, что первые два пункта можно и пропустить.