Трибология лыжных гонок
· формой снежного кристалла (его остротой)
· температурой снега (чтобы вызвать таяние холодного снега, потребуется больше тепла/трения)
· прочностью снега (холодный кристалл крепче теплого)
· наличием влаги (мы не хотим создать слишком большое количество воды, иначе мы получим эффект подсасывания, см. Рис. 3.3)
Рис. 3.3
Теория контролируемого трения дает нам заметные и предсказуемые результаты, и это делает ее полезной для практического применения.
Из этой теории следует, что слишком твердая мазь не допустит проникновения кристаллов, а значит, трения для образования необходимой водяной пленки будет недостаточно. (Ситуация дополнительно усложняется действием веса лыжника). В то же время слишком мягкая мазь даст избыточное проникновение, что приведет к слишком большому трению и, соответственно, к образованию большого количества воды. Еще более мягкая мазь может позволить кристаллам снега проникать в себя настолько глубоко, что движение станет невозможным. Кроме того, мягкие мази охотнее собирают грязь.
Посмотрим, как теория работает в некоторых определенных условиях:
Холодный снег представляет особые трудности. Как правило, холодные кристаллы снега либо очень острые, либо очень жесткие, либо и то и другое вместе. Чтобы создать необходимое количество трения и растопить кристалл, потребуется много энергии. При таких низких температурах, чтобы вызвать таяние, требуется много тепла, и поэтому избежать торможения очень трудно. Вот почему холодный снег обычно медленный, а действительно хорошие мази на холодный снег очень твердые и найти их нелегко. В этой ситуации выходом становиться сухая смазка. Мы поговорим о сухой смазке ниже в этой главе.
Укатка лыжни также влияет на скольжение. Сбивая кончики кристаллов, укатка способствует хорошему скольжению в холодную погоду. Но вместе с тем, поверхность холодного укатанного снега может быть очень жесткой и абразивной, поскольку укатка сплавляет жесткие кристаллы холодного снега вместе; в таких условиях мазь имеет тенденцию быстро изнашиваться. Это еще одна причина, почему в морозную погоду необходима твердая износостойкая мазь.
Свежевыпавший снег по некоторым свойствам напоминает холодный. Пока новый снег не укатан, а значит, кристаллы еще не "затуплены", будет наблюдаться тенденция к дополнительному трению.
Среднетемпературный снег не предъявляет высоких требований к смазке. Кристаллы менее острые и менее жесткие, при таких температурах обычно уже отмечается некоторое присутствие воды (но недостаточное для того, чтобы создавать серьезное подсасывание). По этой причине при средних температурах достичь хорошего скольжения проще. Вот почему хороших среднетемпературных мазей так много.
Теплый снег, как правило, влажный и имеет тупые кристаллы. По этой причине мази для теплого/влажного снега мягче (чтобы обеспечить проникновение). Вместе с тем из-за присутствия большого количества воды возрастает вероятность подсасывания - лыжи начинают ехать медленнее. В этой ситуации, для уменьшения торможения, вызванного подсасыванием, может потребоваться нанесение структуры - маленьких бороздок, которые выдавливаются или нарезаются на скользящей поверхности лыжи с целью уменьшения эффекта подсасывания. Поверхностное натяжение мази, которое влияет на форму и размер водяных капелек, также становится фактором скольжения.
Кроме того, таяние снега обычно приводит к повышенному содержанию в нем грязи. Хороших мазей, пригодных для этих особых условий, не так много; эффективными могут быть различные добавки и альтернативы (такие как, фторуглероды).
3.2.3. Поверхностное натяжение.
Как только сформировался слой воды, появляется необходимость в управлении формой и размером водяных капелек. Отчасти это достигается путем регулирования трения и, таким образом, количества воды. Однако различные компоненты мази также помогают управлять размером и формой капелек за счет изменения величины поверхностного натяжения.
Примерно также, как капли дождя по-разному формируются на кузове недавно отполированного автомобиля, покрывая его множеством маленьких "бусинок", различные типы мазей влияют на размер и форму капелек воды. Крупная широкая капелька будет создавать эффект подсасывания, тогда как маленькая и круглая будет в большей степени выполнять роль смазки/подшипника.
Поверхностное натяжение помогает объяснить, почему различные мази, предназначенные для одной и той же погоды, ведут себя совершенно по-разному. А также, почему одна и та же мазь дает разные результаты в практически одинаковых условиях - например, в некоторых районах или странах, где, скажем, при одной и той же температуре содержание воды в снеге может быть разным.
Самым ярким примером применения этой теории является фторуглеродная "мазь". У фторуглеродов (фторов) поверхностное натяжение значительно выше, чем у обычных парафинов, а коэффициент трения ниже. В результате на скользящей поверхности, обработанной фторуглеродом, образуются значительно более мелкие и круглые "бусинки", чем после смазки обычной мазью. Это главная причина, почему фторуглеродные "мази" лучше работают в условиях высокой влажности. (Другая причина - это высокая грязеустойчивость фторуглеродов. Влажный снег, особенно, в котором происходит таяние, как правило, содержит много грязи, и в таких условиях у фторуглеродов появляется значительное преимущество.)
Фторуглероды работают в очень широком диапазоне температур и в довольно широком диапазоне влажности. Наилучшим образом они ведут себя при высокой влажности, и чем она выше, тем шире их температурный диапазон.
Тем не менее, во время тестирования фторуглероды не всегда оказываются самыми быстрыми. Часто их настоящее преимущество не проявляется до того момента, пока не пройдешь порядочное количество километров. Если после этого фторы все еще будут продолжать ехать быстро, вследствие своей грязеустой-чивости и общей твердости, то парафины начнут сбавлять ход. Таким образом, фторы можно отнести к "мазям" для длинных дистанций. К сожалению, они иногда не совсем подходят для коротких дистанций, таких, например, как юношеские гонки.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22