«Специфика подготовки коньковых лыж на основе штайншлифта»

«Специфика подготовки коньковых лыж на основе штайншлифта» CОДЕРЖАНИЕ                                                                                                                               Стр. ВВЕДЕНИЕ………………………………………….……………………….....4  ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………..6 1.1. Свойства снега………………………………………………………….6 1.1.1. Типы снега……………………………………………………..............6 1.1.2. Влияние температуры на свойства снега……………………………..7 1.2. Виды структур для штайншлифта………………………………………...8 1.3. Ориентация штриха структуры……………………………….................16 1.4. Процесс выдавливания структуры накатками…………………………..18 1.5. Методика по нанесению структур ручным инструментом …………….22 1.6. Виды штайншлифта……………………………………………………….25 ГЛАВА     МЕТОДЫ   И   ОРГАНИЗАЦИЯ   ЗАДАЧИ, II.   ЦЕЛЬ, ИССЛЕДОВАНИЯ………………………………………….……………..…...31 2.1. Цель и задачи исследования……………………………………………...31 2.2. Методы исследования…………………………………………………….31 2.2.1. Анализ научно­методической литературы…………………………….31 2.2.2. Покадровый анализ лыжных структур………………………………...31 2.2.3.Педагогический эксперимент……………………………………………32 2.2.4. Математические методы исследования………………………………..33 2.3. Организация исследования……………………………………………….33 ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…… ……………………….34 3.1. Результат тестирования структур  в изменяющихся погодных условиях………………………………….…….343.2. Скольжение при шероховатости 80 мк………………………………….34 23.3. Скольжение при шероховатости 60 мк………………………………….35 3.4. Скольжение при шероховатости 35 мк………………………………….36 3.5. Скольжение при шероховатости 20 мк………………………………….36 ГЛАВА IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ………...38 4.1. Результат тестирования структур в изменяющихся погодных условиях………………………………………..38 4.2. Скольжение при шероховатости 80 мк………………………………….38 4.3. Скольжение при шероховатости 60 мк………………………………….39 4.4. Скольжение при шероховатости 35 мк………………………………….39 4.5. Скольжение при шероховатости 20 мк………………………………….40 ВЫВОДЫ ………………..……………………………….……......................41 Практические рекомендации…………………………………………….……42 Список используемой литературы …………………….……………………...44 3ВВЕДЕНИЕ Актуальность. Улучшение результата в лыжных гонках определяется не только прогрессом в области методов подготовки лыжников, но также и за счет   совершенствования   технических   средств:   лыж,   палок,   обуви,   мазей   и техники   подготовки   лыжных   трасс.   Подготовка   лыж   к   соревнованиям,   с использованием     различных   методов   определения   качества     скольжения, имеет огромное влияние на итоговый спортивный результат. [14; 25; 36] В нашей работе мы изучим современные методы подготовки лыжного инвентаря   и   разработаем   экспресс­методы   анализа   качества   скольжения лыжных мазей для быстрого и безошибочного выбора смазки, ведь мы знаем, что   качество подбора   инвентаря и техническая подготовка его во многом определяют спортивный результат спортсмена. Эффективность   быстрого   и   качественного   подбора   лыж   для спортсменов,   к     главному     соревнованию   является   одним   из   основных факторов   успешного   выступления   лыжников­гонщиков   в   соревновательной деятельности. Цель   работы:  Изучить   влияние   штайншлифта   и   структур   на скольжение коньковых лыж. Объект   исследования.  Современные   методы   подготовки   лыжного инвентаря к соревнованиям. Предмет исследования. Штайншлифт и структуры для коньковых лыж.                    Гипотеза исследования.  Правильный выбор структуры влияет на спортивный результат лыжника­гонщика.   Научная новизна исследования: Заключается в том, что всесторонне рассмотрена   и обоснована технология подбора и выбора гоночных лыж к соревнованиям   на   современном   этапе.   Выявлены   положительные   и 4отрицательные моменты. Выявлены современные тенденции обработки лыж различными структурами. Практическая   значимость  состоит   в   том,   что   проведенные исследования позволят тренерам, спортсменам и «сервисменам» оперативно принимать   решения   для   подготовки   лыж   к   соревнованиям  на   изменения погодных условий. Основные положения выносимые  на защиту: Современные тенденции подготовки  лыж к соревнованиям в условиях спорта высших достижений. Оптимальные   варианты   выбора   гоночных   лыж   в   различных температурных зонах. Взаимосвязь между успешностью выступления и подготовкой гоночных лыж к соревнованиям.  5ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ    1.1.  Свойства снега. 1.1.1 Тип снега. Считается,   что   поверхность   снега   с   более   крупными   и   менее многочисленными   зернами   характеризуется   более   низким   коэффициентом трения   (рис.   1).   Сопротивление   лыж   существенно   увеличивается   с уменьшением   зерен   от   размеров,   предельных   для   льда,   до   размеров, характерных для свежевыпавшего снега. Однако неясно, какую часть этого увеличения можно отнести за счет трения, а какую — за счет выпахивания. Рис.   1   –   Зависимость   коэффициента   трения   от   размера   зерна   снега   и температуры 6Известно, что свежевыпавший холодный снег или искусственный снег могут   разрушать,   стирать   лыжную   базу   и   тем   самым   увеличивать   трение. Соответственно   более   твердые   смазки   применяются   для   этих   условий. Старый, теплый и плотный снег дают наименьший коэффициент трения. Это частично   объясняется   увеличенным   размером   зерна   снега,   при   котором изменяется динамика водной пленки, и лучшим эластичным взаимодействием с пластиком, когда зерно снега крупное. Свежевыпавший снег дает большой коэффициент трения пока он не потеряет дендритную структуру.  Типичные изменения вида снежного кристалла во времени представлены на следующем рисунке. Рис. 2 ­ Эволюция снежного кристалла при постоянной температуре. Цифры обозначают дни. 1.1.2. Влияние температуры на свойства снега. Температура   снега   влияет   на   твердость   снега   и   содержание   в   нем свободной влаги. Влажность снега в лыжне обычно находится в диапазоне от 0 7до 12,5%. Обычно влажность снега менее 2% для температуры ниже ­2, и меньше 1% при температуре ниже ­7. Влажность снега более 4% возможна для температуры выше +1. Наличие свободной влаги определяет возможность выдавливания ее в зону контакта   с   лыжей   и   увеличения   толщины   водной   пленки,   не   связанное   с трением.   Соответственно   это   влияет   на   реальную   площадь   контакта   и коэффициент   трения.   Также   повышение   температуры   может   приводить   к размягчению трассы, что при неподходящей эпюре лыжи будет приводить к сдвигу и деформации снега. [1] 1.2. Виды структур для штайншлифта. Приведем некоторые примеры структур:  Рис. 3 ­ Тонкая линейная структура для холодного свежего снега. 8Рис. 4 ­ Прерывистый паттерн с шагом бороздок 0,3 мм для искусственного снега и температурах чуть ниже 0. Рис. 5 Прерывистый паттерн с шагом бороздок 0,75 мм, универсальный для влажного снега. Рис.   6   ­   Прерывистый   паттерн   с   шагом   бороздок   1   мм   для     сырого, водянистого снега. Примером   комбинированного   2­уровневого   штайншлифта   является штайншлифт   ZR1XL,   разработанный   Заком   Калдвелом   (Zachary   Сaldwell), сервисером сборной Словениии, который готовил лыжи для Петры Майдич. Легкая   пересекающаяся   структура   глубиной   0,01   мм   поверх   линейных каналов   с   шагом   2.3   мм.   Широкодиапазонный   вариант   для   холодных классических лыж.[6] 9Рис. 7 ­ Легкая пересекающаяся структура глубиной 0,01 мм поверх линейных каналов с шагом 2.3 мм.  Рис.8 ­ пример штайншлифта Ultratune Ниже   на   (Рис.   9)   приведены   примеры   структур,   создаваемых   машинами фирмы Wintersteiger: 10Рис. 9 ­ Структуры создаваемые машинами фирмы Wintersteiger Также применяются структуры с различной шероховатостью участков по   длине   лыжи,   для   оптимизации   скольжения   в   соответствии   с предполагаемой толщиной водной пленки вод различными участками лыжи. Обычно на носке лыжи, где преобладает сухое трение, структура мельче, к концу лыжи грубее. Обычно делают 2­3 участка с различным штайншлифтом по длине лыжи. Прямой   связи   между   внешним   видом   рисунка   (направлениями диагоналей и т.п) и шероховатостью структуры нет. Если связь скольжения и шероховатости   однозначно   доказана   научными   исследованиями,   то исследований   связи   скольжения   продольными штрихами, обнаружить не удалось.[2]    и   формы   рисунка,   формируемого Для   обработки   скользящей   поверхности   и   создания   структур   также применяются   различные   накатки   и   циклевка.   Накатка   используется   для модификации структур, полученных с помощью штайншлифта и циклевки. Ниже приведены примеры фотографий поверхностей, полученных с помощью циклевки, без использования накаток. Для   быстрой   (и,   как   правило,   обратимой)   модификации   структуры скользящей поверхности применяются разнообразные накатки, выпускаемые большим количеством производителей. 11Рис. 10 – Ролики для нанесения структуры Накатки могут формировать как линейные углубления Рис. 11 – Ролики для нанесения структуры Так и прерывистые штрихи. Короткие, как на следующей фотографии. Рис. 12 – Ролики для нанесения структуры 12Или длинные, как на следующих фотографиях. Рис. 13 – Ролики для нанесения структуры                      а                              б Рис. 14 а,б – Прерывистые накатки ТОКО. 13Например, фирмой SWIX выпускаются ролики, позволяющие создавать следующие   типы   рисунков   (дополнительных   углублений)   на   скользящей поверхности, включая идущие под углом к продольной оси лыжи: Рис. 15 – Типы рисунков для структур Важно   понимать,   что   след   от   накатки   на   скользящей   поверхности характеризуется   не   только   выдавливаемым   углублением,   но   часто   также приподнятыми краями вокруг выдавленного углубления, как на фотографии следа от накатки с боковой подсветкой. Для накаток с не вращающимися барабанами, риллеров, такой эффект обычен. Ножи для риллера SWIX: Рис. 16 – Накатки с неподвижными барабанами На следующих рисунках показаны поперечные 2D профили поверхности после обработки риллерами с шагом 1 мм и 3 мм.  14Рис. 17  После риллера с шагом 1 мм. Рис. 18 ­ После риллера с шагом 3 мм. 15Видно,  что  в  результате   обработки  риллером   пластик   выдавливается наружу по краям углубления. Чем реже шаг, тем больше удельное давление на область контакта, тем более выраженные изменения остаются на поверхности при том же усилии, прилагаемом к риллеру (или накатке).  Это может приводить как к снижению, так и к повышению реальной площади контакта и повышению коэффициента сухого трения[5]. 1.3. Ориентация штриха структуры Толщина водной пленки зависит от ориентации неровностей. Colbeck (1992)  наблюдал,   что   пленка   воды   может   скользить   вдоль   гладкой   и разработали гидрофобной   поверхности. математическую   модель   для   определения   эффекта   шероховатости   и   Patir   and   Cheng   (1978)  расположения неровностей на толщину водной пленки. Они обнаружили, что если   штрихи   продольные,   то   толщина   водной   пленки   уменьшается.   Если штрихи   поперечные,   то   водная   пленка   утолщается   вследствие   повышения давления   на   передних   частях   неровностей.   Ориентация   особенно   сильно влияет,   когда   толщина   водной   пленки   больше   размера   неровностей,   когда поверхность гладкая. 16Рис. 19 ­ Характер течения и область контакта для поверхностей с разной ориентацией неровностей. Однако   натурные   эксперименты   показывают,   что   продольно ориентированные неровности   обеспечивают меньший коэффициент трения, особенно для структур с высокой шероховатостью, грубых. Рис. 20 ­ Время спуска слайдера с различной шероховатостью и ориентацией штрихов.  17При температурах снега от ­2.6 до ­4 °C. По мере снижения  шероховатости, влияние направления штрихов снижается. Таким   образом,   возможное   положительное   влияние   непродольного   погодными направления   штрихов   может   быть   ограничено   холодными   условиями,   при   которых   предпочтительны   структуры   с   минимальной шероховатостью.[17,18] 1.4. Процесс выдавливания структуры накатками                  1) Более частая и мелкая структура в целом лучше,   чем редкая и грубая.   Старая   щетка   Swix   «для   барбекю»   может   быть   очень   хорошим инструментом для мокрого снега, поскольку она делает больше «бороздок на дюйм»  чем грубая накатка (соответственно больше актуальной структуры и меньше   «пустых   мест»).   Поэтому   различные   комбинированные   структуры работают лучше – они лучше «сушат» лыжу.          2) Нет необходимости делать структуру слишком глубокой. Слишком сильное   давление   увеличивает   риск   повреждения   базы,   если   инструмент сорвется или пойдет не в нужном направлении. Не так давно мы  пришли к заключению, что более тонкие структуры лучше (за исключением того, что очень деликатный штайншлифт, глубиной 0.02 мм или некоторые 2­3 уровневые штайншлифты очень быстро сносятся.). Одной из   причин   может   быть   то,   что   более   мелкие   структуры   собирают   меньше грязи. Однако основной причиной может быть то, что более мелкие структуры меньше взаимодействуют со снегом на механическом уровне (нам не нужен эффект зимних шин на наших лыжах). Есть эмпирическое правило: структура должна быть примерно в 2 раза мельче зерна снега. Мой опыт как сервисера, делающего   штайншлифт   и   ручные   структуры,   говорит,   что   более   мелкие 18структуры (что также означает больше штрихов в поперечном направлении на дюйм) едут «свободнее» и быстрее.                При падающем снеге и отрицательных температурах не так важны водоотводящие свойства структуры, сколько гладкость при взаимодействии со снежными кристаллами. Я противник грубой ручной структуры, поскольку она   дает   тенденцию   к   повышению   ударов   кристаллов   о   структуру   и   их разрушению.   Я   предпочитаю   делать   прерывистую   структуру   делая   два прохода   линейным   риллером   двух   разных   размеров.   Они   естественно пересекаются друг с другом и создают пересекающуюся структуру. Я начал делать более длинные штрихи в моих новых версиях штайншлифта.                Когда значительно теплеет и снег грубый и мокрый, превосходен 3­х стадийный   штайншлифт   с  линейной   структурой   на   носке,   пересекающейся структурой в середине и конце лыжи и линейной структурой поверх нее в конце лыжи. Агрессивная структура требует грубого и мокрого снега, это специальная   структура   для   таких   условий.   Комбинированная   структура разработана для удовлетворения специфическим условиям, которые создают ваши   лыжи,   когда   вы   скользите.   Носок   лыжи   встречает   «свежий»   снег   и создает   очень   небольшое   давление,   образуется   очень   мало   воды.   В центральной части лыжи снег начинает плавиться, появляется пленка воды. На хвосте лыжи опять низкое давление, но уже много воды, которую нужно отводить. Поэтому на лыжу наносится три разные структуры.                           Комбинированная структура использовалась на чемпионате мира в Рамзау, и показала большую разницу в скольжении от обычных структур. Но такая   структура   довольно   дорогая,   поскольку   нужно   4   раза   перетачивать дорогостоящий камень на машине и нужен навык для того, чтобы протащить лыжу  три раза через машину, шлифуя каждый раз только часть лыжи.            Структура делается для того, чтобы убрать подсос. Это, по крайней мере,   старый   ответ,   и   справедлив   для   мокрого   снега   или   условий,   когда 19трение создает воду под лыжей. У меня есть своя теория, что структура также создает   каналы   для   воздуха.   Никто   не   видел,   что   реально   происходит, поэтому то, что мы делаем – основано на опыте – мы всего лишь знаем, что различные структуры работают лучше (по сравнению с ее отсутствием).                      Структура на лыже препятствует распространению водной пленки. Глубокая,   с   близко   расположенными   впадинами   структура   хорошо предотвращает   увеличение   площади   адгезии.   У   структурированной поверхности   длиннее   путь   для   распространения   адгезии,   а   острые   края канавок   обеспечивают   прерывистость,  которая   препятствует   капиллярному эффекту,   особенно   в   сочетании   с   фтористыми   смазками.   Прерывистая структура   часто   лучше   препятствует   расползанию   водной   пленки   из­за капиллярного эффекта, чем непрерывные линейные структуры.          Нужно учитывать и состояние трассы, и погодные условия. На мокром твердом   снеге   площадь   контакта   лыжи   мала,   и   ограничивается   областью распределения   давления.   Поэтому   это   также   уменьшает   площадь, подверженную   адгезии.   Но   на   очень   мягком   снеге   жесткие   лыжи   с   малой зоной   контакта     могут   перемещать   снег,   и   из­за   этого   быть   медленными. Мелкий   снег   с   острыми   гранями   будет   сильно   цепляться   за   глубокую агрессивную структуру. На старом жестком снеге,  насте нет ограничений по грубости структуры, чтобы бороться с адгезией. Тем не менее, есть общие пределы   по   структуре.   Слишком   много   структуры   –   это   дополнительные механизм трения   сам   по себе, поскольку неровность поверхности может быть большим источником трения.                Эксперты сервиса утверждают, что  лыжи, прошедшие обработку на штайншлифт   машине,   как   правило,   едут   медленно   сразу   после   обработки. Необходимы   несколько   дней   обработки   и   катания,   чтобы   они   стали быстрыми. Свежая структура должна быть сглажена, поскольку может иметь высокие   пики,   Сглаживание   достигается   подобные   пирамидам. 20дополнительной   полировкой     или   многократным   нанесением   и соскабливанием   парафинов.   Например,   для   лыж   уровня   Кубков   Мира требуется   от   30   до   50   циклов   нанесения   парафинов,   прежде   чем   лыжи достигнут оптимального скольжения.          Лыжи с более грубой структурой труднее повернуть. Например, лыжи с линейной грубой структурой повернуть очень сложно. (Примечание. Поэтому крупные линейные структуры, как правило, не применяются в горных лыжах.)                Для сухого снега чтобы удержать воду под лыжей делают структуру более мелкой по краям и более крупной в  середине лыжи. Если   температура   высокая,   и   трасса   отверждена   с   помощью   химических реагентов, нужно использовать более мелкую структуру, чем обычно на такую погоду.          Чем выше скорость, тем больше тепла выделяется под лыжей и толще водяная   пленка,   поэтому   нужна   более   крупная   структура.   Различные структуры   могут   наноситься   поверх   друг   друга,   чтобы   избежать «повторяемости». Прерывистый паттерн используется, чтобы препятствовать свободному   распространению   воды   и   тем   самым   для   снижения   подсоса. Постоянный регулярный паттерн приводит к тому, что вода следует паттерну и его эффективность снижается. Типичный комбинированный паттерн – это прерывистый поверх линейного.[2] 1.5. Методика нанесения структур ручным инструментом.                     Существует   два   основных   типа   ручных   структур:   линейная   и прерывистая. Они могут быть разной глубины и с разным шагом бороздок. Выбор структуры определяется в основном двумя факторами – содержанием воды в снеге и типом кристалла. Температура снега может служить одним из индикаторов влажности снега. Эффективный способ определения влажности 21снега – это его внимательное рассмотрение. Возьмите снег и подбросьте его в воздух. Подуйте на него, чтобы определить насколько он сухой и пушистый.           Учтите, что в классической лыжне снег как правило более влажный и трансформированный, чем вне лыжни. Поэтому классические лыжи обычно требуют   более   крупной   структуры,   чем   коньковые   лыжи.   В   целом,   самый быстрый способ получить медленные лыжи – это сделать слишком крупную или   глубокую   структуру.   Лучше   ошибиться   в   обратную   сторону.   Хотя мокрый свежий снег требует глубоких крупных структур.  Для трансформированного снега даже для холодных условий средняя линейная структура будет безопасным выбором. Для очень холодного порошкообразного снега при температурах ­13 и ниже нужна минимальная структура. В идеале лыжи должны быть гладкими как стекло с минимальной линейной струкутрой.  Для   холодного   порошкообразного   снега   при     температурах   ­7   –   13, когда   в   снеге   еще   очень   мало   свободной   воды,   предпочтительна   тонкая линейная струкутра с шагом от 0,5 до 0,75 мм. Свежий снег при температурах выше ­7 содержит больше воды, для него подходит   тонкая   прерывистая   структура,   например   2   прохода   накаткой ТОКО   с  тонкой   прерывистой   структурой.  Такая   структура   будет   снижать поверхностное натяжение воды, которое начинает проявляться между снегом и  скользящей   поверхностью   в   таких   условиях.  Хотелось   бы   добавить,  что прерывистый   штайншлифт,   в   целом   характеризуемый   как   “wet”   grind (влажный, мокрый) не рекомендуется для таких условий. Это классические условия   для   “straight   cross”   или   “cross   hatch”   (пересекающихся) штайншлифтов. Условия мокрого свежего снега могут быть очень сложными. Слишком тонкая структура будет самой медленной. Свежий снег не отводит воду, как это   обычно   происходит   на   трансформированном   снеге.   Поэтому   свежий 22мокрый снег обычно требует наиболее агрессивной структуры. Агрессивная глубокая   и   широкая   лигнейная   структура   работает   лучше   всего   на   очень мокром   свежем   снеге.   При   отсутствии   грубого   линейного   штайншлифта используйте   Swix   super   riller   с   шагом   2   или     3   мм   для   таких   условий. Необходимо помнить, что если вы нанесли такую структуру риллером, то она останется   практически   навсегда,   до   следующего   штайншлифта.   Накатки   с крутящимся   барабаном   делают   более   мелкую   структуру,   которая   может исчезнуть после нескольких циклов обработки парафином. Но когда нужна действительно крупная и глубокая структура, предпочтительнее пользоваться риллером. Трансформированный   снег   сильно   отличается   от   нового   снега.   В некоторых случаях он работает  как более «теплый». Нужна более «теплая» смазка держания, более «теплый» парафин, чем для нового снега при тех же температурных условиях. Однако в других случаях он работает как более холодный. Трансформированный снег блокирует  воду, превращая ее в лед, а также   позволяет   отводить   свободную   воду.   По   этой   причине   подсос   на трансформированном   снеге   меньше,  до  тех  пор   пока  кристаллы   не начнут разрушаться и свободная вода не начнет выступать на поверхность снега. Холодный трансформированный снег при температурах ниже ­6 требует средней   линейной   структуры   с   шагом     0,75   ­   1   мм.   Линейная   структура, видимо,   хорошо   соответствует   округленным   кристаллам,   создавая   эффект «подшипников   на   рельсах»,   что   делает   лыжи   устойчивее   и   быстрее.   Чем меньше размер кристалла, тем тоньше должна быть структура, и наоборот.  Мокрый трансформированный снег (в условиях когда хорошо лепятся снежки), если он не разрушается, не раскис – быстрый снег. Поскольку вода отводится легко, до тех пор пока трасса жесткая, линейная структура поверх прерывистой работает очень эффективно. 23Если   мокрый   трансформированный   снег   начинает   разрушаться   из­за дождя   и/или   слишком   высокой   температуры,   он   становится   похож   по свойствам на свежий мокрый снег. Понадобится очень агрессивная линейная структура с шагом 2­3 мм.[4] Трансформированный мокрый и очень мокрый снег обычно содержит грязь.  При   таянии   снега   грязь   аккумулируется   на   поверхности   снега.  Чем грязнее   снег,  тем  больше   нужно  заботиться   о  том,  чтобы   сохранить  лыжи чистыми.   Очень   частая   ошибка   –   использовать   агрессивную   структуру   на грязном снеге. Агрессивная структура имеет большую площадь поверхности для   прилипания   грязи   и   глубокие   борозды,   где   грязь   накапливается. Структура быстро забивается, что делает ее неэффективной для отвода воды, а грязь повышает  коэффициент трения  между скользящей поверхностью  и снегом.   Для   грязного   снега   предпочтительнее   использовать   более   мелкую линейную структуру с шагом около 1 мм, с нанесением поверх прерывистой структуры с помощью накатки. Это поможет снизить подсос, но не позволит собрать много грязи, которая бы собиралась в глубокой структуре.[2] Существует довольно много источников с подобной информацией, но в целом они в том или ином виде повторяют приведенную выше информацию. Трудности,   возникающие   при   попытках   непосредственного   измерения параметров водной пленки, ее распределения и перемещения делают чисто гипотетическими предположения об отводе воды, которые показываются на маркетинговых схемах. Как, например, в рисунке (Рис. 21) фирмы Fischer: 24Рис. 21 – Пример маркетинговой схемы фирмы  Fischer. 1.6. Виды штайншлифта. Одной из основных численных характеристик структуры, используемой в научных исследованиях, является ее шероховатость. Условно структуры по этому параметру делят на «мелкие», «средние» и «грубые» (Рис.22) . Рис. 22 – Шероховатость лыжных структур 25Рис.23 ­ Шероховатость лыжных структур              Профиль поверхности с грубым штайншлифтом, участок 15х15 мм. Слева   3D   топография,   справа   поперечный   профиль   структуры.   Глубина бороздок доходит до 40­50 мкм. На   следующих   рисунках   приведены   поперечные   2D   профили   структур, полученные в этой работе: 26Рис.   24   ­   Пример   поперечного   профиля   поверхности   лыжи   для   средней структуры. Глубина бороздок достигает 10­20 мкм. 27Рис.   25   ­   Пример   поперечного   профиля   поверхности   лыжи   для   грубой структуры. Глубина бороздок достигает 30­40 мкм. Необходимо отметить, что на рисунках 3D топографии поверхности или 2D профилях используется разный масштаб по вертикали и по горизонтали. Взяв фрагмент предыдущего  рисунка, и, растянув его таким образом, чтобы масштаб   по   обеим   координатам   был   одинаков,   мы   получим   следующую картинку, показывающую реальный поперечный профиль пика структуры:    Рис. 27 – Поперечный профиль пика структуры 28Структура, пики которой выглядели острыми на топографии или профиле в реальности   имеют   довольно   малые   углы   наклона   стенок   бороздок.   Когда эксперты   говорят   про   то,   что   «острые   края     канавок   обеспечивают прерывистость, которая препятствует капиллярному эффекту», необходимо детально   рассматривать   поперечные   профили   структуры,   чтобы   оценивать   Поскольку   контакт   со   снегом правомерность   такого   утверждения.   происходит в основном в областях верхушек пиков структуры,   нанесенная структура обеспечивает многократное снижение площади реального контакта со снегом и повышения удельного давления в зонах контакта, и даже может врезаться снег. Вместе с тем, почти треугольный поперечный профиль пика структуры   в  данном   образце   штайншлифта   означает   вероятность   быстрого износа пластика в верхней части пиков структур, и уплощения пиков. Это может приводить к увеличению   площади контакта, и, с другой стороны, к стабилизации свойств структуры. Многие виды штайншлифтов подвергаются последующей   полировке   для   ускорения   этого   процесса.   Первичная   форма пиков структуры в поперечном и продольном направлении может приводить к повышенному   коэффициенту   сухого   трения   или   врезанию   в   снег   при чрезмерно малой суммарной   площади пиков структуры в зоне скольжения. Поэтому   некоторые   виды   штайншлифта   начинают   работать   оптимально только   после   продолжительного   периода   «прикатки»,     либо   после специальной обработки, полировки.[3] Острые   кристаллы   сухого   свежего   снега   и   острая   структура   –   это неоптимальный   выбор.   Только   что   сделанная   структура   обычно   бывает острой.   Для   сухих   холодных   условий   при   температурах   ниже   ­7   такая структура   должна   быть   сглажена   с   помощью   фибертекса   T264   или пластикового   скребка.   С   другой   стороны,   для   свежего   снега   при температурах около 0 предпочтительнее острая структура. 29Кроме   параметров   шероховатости,   структуры   на   лыже   могут различаться взаимным расположением «штрихов», и их геометрией. Рис. 28 – Варианты геометрии штрихов 30ГЛАВА II. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИСЛЕДОВАНИЯ. 2.1. Цель и задачи исследования Цель   работы:  Изучить   влияние   штайншлифта   и   структур   на скольжение коньковых лыж. Исходя из цели работы нами были поставлены следующие задачи: 1.  Изучить  данную   проблему   и установить  ее  место  в спортивных исследованиях по средствам анализа литературных источников. 2. Произвести анализ различных вариантов структур. 3.   Определить   варианты   структур   улучшающих   скольжение   в зависимости от погодных условий. 2.3. Методы исследования В процессе исследования были использованы следующие методы: 1. Анализ научно­методической литературы; 2. Покадровый анализ лыжных структур; 3. Педагогический эксперимент; 4. Математические методы исследования. 2.3.1. Анализ научно­методической литературы Сбор, анализ   и обобщение данных литературных источников включал изучение   материалов   32   источников.   В   ходе   проведения   выпускной 31квалификационной работы были изучены и законспектированы литературные источники по проблемам выбора и подготовки лыжного инвентаря.   2.3.3. Покадровый анализ лыжных структур На   специализированном   стенде   закреплялась   лыжа   с   нанесенной структурой   и   производилась   фотосъемка.   При   увеличении   фотоснимков измерялась глубина бороздок структуры, частота и рисунок. 2.3.5. Педагогический эксперимент Заключался   в   скатывании   лыж   со   спуска   с   разными   вариантами структур. Оценкой качества скольжения являлось время прохождения спуска. Для   измерения   времени   спуска   использовалось   оборудование   Microgate Racetime 2 (Италия).  Для измерения температуры воздуха и снега, а также влажности воздуха использовались химические термометры фирмы SWIX T0095 и ТОКО 2 шт., электронные гигрометры Holmenkol H24616 1 шт. и TFA 1 шт., метеостанция OREGON. Для   оценки   характеристик   и   структуры   снега   использовался стандартизированный классификатор снега, разработанный Институтом.  32Для обработки данных применялось программное обеспечение Microsoft Excel 2010, пакет Statistica 10.0, программа Advanced Grapher 2.11. 2.3.6. Математические методы исследования Для   выявления   достоверности   полученных   данных   в   выпускной квалификационной работе использовались следующие методы математической статистики.   Вычислялись   среднее   значение,   стандартное   отклонение,   а   также корреляционный   анализ.   Расчеты   выполнялись   на   ЭВМ   с   использованием стандартных статистических программ EXCEL. 2.4. Организация исследования Исследования проводились 2013­2014 г.г. с ноября по март г. Сочи в районе лыжно биатлонного комплекса «Лаура» в поселке Красная поляна г. Сочи.  Эксперимент проводился в 3 этапа. На первом этапе октябрь ­ ноябрь 2013 г. осуществлялся подбор литературы, разрабатывалась цель исследования, задачи, выводилась гипотеза. На   втором   этапе  ноябрь   ­   декабрь   2013   г.   производилась   фотосъемка   и изучение различных видов структуры. 33На третьем этапе  январь ­ февраль 2014 г. непосредственно производилась откатка структур. В начале, использовались базовые структуры скользящей поверхности,   сгруппированные   по   климатическим   условиям   предстоящих тестов.   Каждая   структура   наносилась   на   три   пары   лыж,   в   случае необходимости получения более достоверных оценок – на 4 или 5 пар лыж. Одна и та же структура откатывалась не менее 20 раз в лыжне и не менее 20 раз вне лыжни с протоколированием. В тестах участвовали контрольные пары с нанесенным предшлифтом. ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 3.1 Результаты тестирования структур в изменяющихся погодных условиях В   тестировании   принимали   участие   структуры   со   следующими рисунками:   вертикальная,   горизонтальная,   диагональная,   сетчатая   и волнообразная. Результаты приводим в таблице 1. Таблица 1 – «Результаты откатки лыж с различными структурами при различной температуре» шероховатость температура 80 мк 60 мк 35 мк 0 ­2 ­6 0 ­2 ­6 0 ­2 лучший результат время рисунок 9,00 9,50 9,80 9,50 9,80 10,00 9,90 10,10 34 худший результат время рисунок 14,30 12,00 9,80 13,10 13,00 12,70 11,80 11,4020 мк ­6 0 ­2 ­6 10,20 10,00 10,14 9,70 11,10 11,00 10,90 10,40 3.2. Скольжение при шероховатости 80 мк Мы   провели   откатку   лыж   с   5   вариантами   рисунка   структуры   с шероховатостью   80   мк.   На   рисунке   29   представлен   график   изменения времени   прохождения   участка   спуска,   на   котором   производилось исследование, в зависимости от рисунка и температуры. Рисунок 29 – «Изменение времени прохождения спуска в зависимости от температурных условий и направления штриха рисунка» 3.3. Скольжение при шероховатости 60 мк Мы   провели   откатку   лыж   с   5   вариантами   рисунка   структуры   с шероховатостью   60   мк.   На   рисунке   30   представлен   график   изменения времени   прохождения   участка   спуска,   на   котором   производилось исследование, в зависимости от рисунка и температуры. 35Рисунок 30 – «Изменение времени прохождения спуска в зависимости от температурных условий и направления штриха рисунка» 363.4. Скольжение при шероховатости 35 мк Мы   провели   откатку   лыж   с   5   вариантами   рисунка   структуры   с шероховатостью   35   мк.   На   рисунке   31   представлен   график   изменения времени   прохождения   участка   спуска,   на   котором   производилось исследование, в зависимости от рисунка и температуры. Рисунок 31 – «Изменение времени прохождения спуска в зависимости от температурных условий и направления штриха рисунка» 3.5. Скольжение при шероховатости 20 мк Мы   провели   откатку   лыж   с   5   вариантами   рисунка   структуры   с шероховатостью   20   мк.   На   рисунке   32   представлен   график   изменения времени   прохождения   участка   спуска,   на   котором   производилось исследование, в зависимости от рисунка и температуры. 37Рисунок 32 – «Изменение времени прохождения спуска в зависимости от температурных условий и направления штриха рисунка» 38ГЛАВА IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 3.1 Результаты тестирования структур в изменяющихся погодных условиях Из   таблицы   1   мы   видим,   что   наиболее   часто   лучшее   время   на исследуемом участке показал рисунок с вертикальным направлением штриха. Данный   вид   рисунка   можно   считать   наиболее   универсальным   и   при отсутствии большого выбора использовать его для всех температур, варьируя шероховатость. Мы видим, что с понижением шероховатости лучшее время на участке показали структуры с диагональной и сетчатой ориентацией штрихов. Делаем вывод: с понижением шероховатости влияние рисунка структуры на скольжение повышается.  Наиболее   часто   худший   результат   откатки   показывали   структуры   с волнообразной   и   горизонтальной   ориентацией   штриха.   Тренерам   и сервисменам   стоит   с  осторожностью   подходить   к   данному   виду   структур. Выбор   таких   структур   специфичен   и   требует   наиболее   глубокого дополнительного изучения. 3.2. Скольжение при шероховатости 80 мк При   использовании   структур   с   шероховатостью   80   мк   наилучшее скольжение  наблюдается  при  вертикальной   ориентации  штриха (рис. 29). Мы   видим,   что   с   понижением   температуры   воздуха   структуры   с волнообразной,   сетчатой   и   диагональной   ориентацией   штриха   резко улучшили   свойства   скольжения.   Делаем   вывод,   что   использование структуры с вертикальной ориентацией штрихов при шероховатости 80 мк подходит для большого диапазона температур. С понижением температуры 39повышается   эффективность   использования   рисунков   структур   с волнообразной, сетчатой и диагональной ориентацией штрихов. При этом мы видим, что диагональная ориентация штрихов при температуре – 6 ºС имеет   те   же   свойства   скольжения   что   и   структура   с   вертикальной ориентацией   штрихов.   Использование   структуры   с   горизонтальной ориентацией штрихов при шероховатости 80 мк эффективным не является. 3.3. Скольжение при шероховатости 60 мк При использовании структур с шероховатостью 60 мк мы наблюдаем схожую картину. Наилучшее время показано при использовании структуры с   вертикальной   ориентацией   штриха   (рис.   30)   на   всем   диапазоне температур.   Худшее   скольжение   на   протяжении   всего   тестирования наблюдалось   у   структуры   с   горизонтальной   ориентацией   штриха.   Мы видим, что понижение температуры  приводило  к ухудшению  скольжения структуры   с   вертикальной   ориентацией   штрихов.   При   этом   у   остальных вариантов   наблюдалось   незначительное   улучшения   свойств   скольжения. Однако значительных изменений скольжения с понижением температуры не произошло. 3.4. Скольжение при шероховатости 35 мк Из   рисунка   31   мы   видим,   что   при   шероховатости   в   35   микрон   при понижении   температуры   наиболее   эффективным   будет   использование структуры   с   сетчатым   характером   рисунка.   Однако   до   показаний термометра   в   ­5   ºС   следует   применять   структуру   с   вертикальной ориентацией штриха. Применение структуры с волнообразным характером рисунка   при   шероховатости   35   мк   не   рекомендуется.   Понижение 40температуры так же вызывает положительную динамику скольжения лыж с горизонтальной ориентацией штриха. 3.5. Скольжение при шероховатости 20 мк При шероховатости 20 мк наблюдается наиболее интересная картина. Использовать структуру с вертикальной ориентацией штриха рационально лишь для теплых температур. С понижением показаний термометра от ­1 ºС и   ниже   наиболее   эффективно   будет   пользоваться   структурой   с горизонтальной ориентацией штриха (рис. 32). При данной шероховатости структуры   с   горизонтальной,   волнообразной   и   сетчатой   ориентацией штриха   имели   результаты   с   незначительным   отличием   на   всем температурном   диапазоне.   При   этом   мы   видим,   что   с   понижением температуры скольжение улучшается. 41ВЫВОДЫ 1.   Проанализировав   литературные   источники,   мы   выяснили,   что   проблема подготовки лыжного инвентаря стоит на одном из ведущих мест.   Многие специалисты   изучают   способы   подготовки   инвентаря   лыжников­гонщиков, находят     новые   способы   тестирования   скольжения   и   сцепления   лыж   со снегом. Все это необходимо для достижения наивысшего результата. 2.   Анализируя   различные   варианты   структур   мы   что   на   эффективность скольжения влияет не только направления штриха, но и шероховатость.  3.   По   мере   снижения   шероховатости   ,   влияние   направления   штрихов снижается при температуре от ­2 до ­6 С. , коэффициент трения уменьшался , а   значит   скорость   увеличивалась   у     слайдеров   с   шероховатостью   до   15 микрон. При температуре ­2 скорость наилучшая при 10 микрон. 42Практические рекомендации Для подготовки коньковых лыж необходимо нанести базовый парафин. Далее   следует   выдержка   до  охлаждения   лыж   до   комнатной   температуры. Затем   снимается   весь   парафин,   поверхность   обрабатывается   нейлоновой щеткой, после чего  на ней должны появиться маленькие частицы  парафина, что является следствием правильного нанесения структуры; После чего, если нужно,  производится   нанесение   «структуры»  на   скользящую   поверхность лыжи (нарезание желобков). «Структура» необходима в условиях  старого снега   с   круглыми   кристаллами,   а   так   же   при   очень   влажном  снеге   при температуре   выше  0°С,   при   сыром   снеге   с  большой  концентрацией  воды (плюсовая   температура).   И   в   конце   нужно   еще  раз   пройтись   нейлоновой щеткой и «Fibertex» (силиконово­карбидная углеродистая бумага). Для   определения   качества   смазки   следует   разделить   две   группы способов: 1) определение качества смазки непосредственно на лыжах; 2) определение с помощью приборов.  3) Коэффициент трения скольжения  лыж можно определить, на  склоне по длине выката при спуске по накатанной лыжне до полной остановки лыж на равнине. Для установления качества скольжения лыж можно выбрать склон крутизной 8­10% и длиной 20­30 м с плавным выкатом. Спуски выполнят в положении   низкой   стойки.  После   спуска   до   полной   остановки   лыж измеряют длину и угол выката. 4)Углом   выката   является   средняя   крутизна   склона   и   ровного   участка, который спортсмен преодолел до полной остановки лыж. Для определения угла выката находят сумму показателей  крутизны на  каждом   метре   всей длины склона. Затем эту сумму делят на количество пройденных метров. 43Среднеарифметическое от этого вычисления составит средний угол выката ( α ) Kcк=tg  .α  наилучшим   образом   оценить   условия   скольжения   лыж   по   снежному покрову лыжни;  сравнить   условия   скольжения   в   различные   дни   и   при   различных погодных условиях;  одновременно     осуществить     проверку     качества     смазки     лыж     у большого количества спортсменов.  3. Новые   фторсодержащие   парафины   по   качеству   скольжения существенно превосходят традиционные парафины. Кроме того, они практически не дают подлипа снега. Использование    фторсодержащих    парафинов    в    чистом    виде    не обеспечивает   необходимого   качества   сцепления   лыжи   со   снегом,   и поэтому     они     могут     быть     использованы     только     в     сочетании     с традиционными мазями. 4. Для   подготовки   лыж   к   соревнованиям       необходимо   первоначально нанести обычные парафины, а затем сверху покрыть слоем фторсодержащего парафина.   Учет освещенности лыжни солнцем особенно важен в конце зимы. Мартовская лыжня, проложенная в тени, может весь день оставаться сухой и обеспечивать   хорошие   условия   для   скольжения.   На   открытых  для   солнца участках трассы (поляны, опушки леса) лыжня может подтаивать и даже быть влажной, что значительно ухудшает скольжение.[34,35,36,37] 44Список литературы. 1. Аграновский М.А..  Лыжный    спорт:  Учеб.  под. ред.    Аграновского М.А.  М.: Физкультура и спорт, 1980. 2.     Браун   Н.   Подготовка   лыж.   Полное   руководство.   Перевод   с   англ. Немиров А.  Муршинин, 2005. 3.   Бутин   А.М.   Лыжный   спорт.     Учебное   пособие   для   студентов   высших педагогических учебных заведений.­ М.: Академия, 2000. 4.     Гилязов   Р.Г.   История   возникновения   и   использования   лыжный   мазей. /Гилязов   Р.Г.,   Шикунов   М.И.//   Методическое   пособие   –   М.:   «Физическая культура», 2009 –125 с. 5.   Грушин   А.А.   Все   о   лыжах   «FISCHER»   и   «ATOMIC»   Журн.:   Лыжные гонки. ­№ 1 июлю, 1996. –С.  6.  Грушин   А.А.  В   сборной   страны   мы   чаще   всего   используем   мази   Swix. Журн.: Лыжные гонки­ №2.1997.  7. Дашкова Л.А. Изучение  процессов трения  смазок: Отчет. 1980. 8.Дашкова   Л.А.   Лыжным   мазям   –   отличное   качество./Дашкова   Л.А., Губатенков Б.А.,  Безруков А.П // – Журн.: Лыжный спорт.  Вып. 1. – 1979.  9.Дворецкий   В.А.   Выбор   и   подготовка   современных   гоночных   лыж. Смоленск: РИО СГИФК, 2002. 10.  Дворецкий  В.А.  Смазка  лыж  для  коньковых  и  классических   способов передвижения. (Дворецкий В.А  Смоленск: РИО СГИФК, 2002). 4511. Евстратов В.Д. и др. Коньковый ход.­(Евстратов В. М.: Физкультура и спорт, 1998.) 12. Кальюсто Ю.­ Х.А. Основы техники лыжных ходов.: РИО ТГУ, 1990.­74с. 13. Инструкция по использованию смазки скольжения "BRIKO'V/ Лыжный спорт.­1998. 14.   Кондрашев     А.В.       Новейшие       материалы,       используемые       при изготовлении   лыж,   и   их   свойства. Теория   и   практика физической культуры – 1992г. ­ №5. С 15. Коркоран М. Подготовка беговых лыж к соревнованиям   Пер.с франц. А.В. Зубковский.­ М.: СпортАкадемПресс, 2002. 16. Кузьмин Н.И. О методах испытания лыжных мазей Лыжный спорт: ­№1­ 1978 17. Евстратова  В.Д. Учебник для институтов    и   техникумов  физической культуры.   /Евстратова.   Г.Б.     Чукардина   Б.И.   ,   Сергеева   Б.И.//   ­   М.: Физкультура испорт,1989. 18. Мази  и  парафины  "SWIX'.Лыжные  гонки.­ №2.­1996­1997 19. Мази и парафины "START’’Лыжные гонки..­№17 2000. 20. Мази и парафины ‘’BRIKO’’  Лыжный спорт.­№19. 2001 21. Манжосов В.Н.: Учеб . Пособие   Лыжный спорт . Изд. Физкультура   и спорт. 1979. 22. Маэно Н. Наука о льде. Маэно Издю. Мир, 1988.  23.Портнов А.Б. Лыжный инвентарь и смазка Свердловск: Среднеуральское книжное издательство, 1978.  24. Родителям подрастающих лыжников Лыжный спорт. № 1998. 4625. Раменская Т.И. Лыжный спорт./Раменская Т.И. Баталов  А.Г.//  Учебник для вузов – М.: Флинта. Наука, 2004. 26. Раменская Т.И. Лыжный спорт. /Раменская Т.И. Баталов А.Г.// Учебное пособие   для   самостоятельной   работы   студентов.   М.:   Физическая культура,2005.­204с. 27.   Смирнов   А.А.   Искусство   и   освоение   принципы   смазки   лыж.     Изд. Физкультура и спорт, 2006.­ 96 с. 28. Сферин Б.А. Лыжные мази.// Лыжный спорт: Сб.ст. ­ М.: Физкультура и спорт, 1967.  29. Грушин А.А. Все о мазях. //Журнал лыжные гонки.­1997.­С. 30. Торгенсен  Л.А.  Уход  за лыжами. М.: Физкультура и спорт, 1982.  31. Устройство для испытания поверхности скольжения лыж: Руководство по эксплуатации. ­ Свердловск, 1995. 32. Фомин С.К. Применение лыжных мазей. Портнов  А.Б.  Изд. Физкультура и спорт, 1979.  33.   34.   Рыженков   В.,   Ермаков   В.   «Пластиковые   лыжи   –   в   чем   их преимущество?». (журнал «Лыжный спорт». М.: «Физ» 1977 35. Смирнов Г.А. «Пластиковая» революция. журнал «Лыжный спорт» №1 (12) 1999 36. Кузьмин Л.Н. «Поверхностное  трение скольжения  лыж: природа,  пути и методы его  улучшения».( Kuzmin Ski Technology AB 2012г.) 37.   Nordik   ski   preparation   tech   manual   SWIX   SPORT   N­PR951R,(Nordik Norway, 1996.) 4748Исполнитель выпускной квалификационной работы:                                           (Мусихин А.В.) Научный руководитель:  ____________ (Гилязов Р.Г.) Заведующий кафедрой  ТиМ  лыжного, конькобежного  спорта и фигурного катания на коньках                  к.п.н., профессор                                                                     (Баталов А.Г.) Дата защиты «___»_______________ 20__г. Оценка за защиту           __________________________ Председатель государственной аттестационной комиссии ____________ (____________) 49