"Современные технологии создания и ухода за ледовым покрытием" публикация в журнале SportBuild

15.01.2018 11:42

Современные технологии создания и ухода за ледовым покрытием

Автор: Галина Гончарова, Д.т.н. Директор ООО «ГП Холодильно-инженерный центр»

В современном мире накоплен богатый опыт создания искусственных катков, который основывается на различных методиках замораживания и поддержания свойств льда, как для спорта высших достижений, так и для массовых мероприятий. Казалось бы, что уже всё в этой области известно, все технологические приёмы отработаны и под них создано современное инженерно-техническое оборудование. Однако в современном мире лёд по-прежнему остаётся в центре внимания, как учёных, так и практиков, в особенности, работающих на спортивных ледовых объектах, предназначенных для различных видов спорта. При этом перед ледоварами ставятся зачастую диаметрально противоположные задачи: для скоростных видов спорта нужен предельно твёрдый и скользкий лёд, чтобы скользить и не «проваливаться» а для фигуристов, приходящих им на смену – более пластичный, чтобы не крошился и «принимал» спортсмена после высокооборотных прыжков .А если ещё точнее, то фигуристам нужен твёрдый лёд, чтобы отталкиваться и более мягкий и пластичный, чтобы приземляться! Общее во всех этих задачах одно - поиск эффективных методов воздействия на природные свойства льда и придание ему новых – делегированных качеств, позволяющих спортсменам существенно улучшать свои скоростные или технические результаты.

Ледовые технологии совершенствуются год от года, позволяя систематически обновлять спортивные рекорды спортсменам и делая ледовые виды спорта более зрелищными для зрителей. Однако естественные возможности человеческого организма практически во всех видах спорта если еще и не исчерпаны, то в значительной мере ограничены. Во-вторых, развёрнутая в последние годы оголтелая вакханалия вокруг использования допинга значительно ограничивает возможности обновления мировых рекордов за счет современной фармакологии. В то же время, огромный потенциал научно-технических разработок в области направленного изменения свойств льда пока недостаточно востребован и задействован действующими ледовыми объектами.

Лёд как самая загадочная природная субстанция.

Лёд обладает на первый взгляд очевидными механическими и теплофизическими свойствами, которые на бытовом языке ограничиваются хрупкостью, прозрачностью и отличным скольжением,

лучшим, чем все искусственно созданные человеком смазки и антифрикционные материалы. Но лёд хрупок от природы и трещины-травмы распарывают его с треском до основания при любом агрессивном механическом воздействии. А можно ли научить его «залечивать» возникающие трещины изнутри, подобно хирургическим швам в человеческом организме? Как долго сохранять прозрачность и видимость разметки и рекламных баннеров? Вода, превращаясь в лёд, отторгает все инородные примеси, ибо тетраэдрическая архитектура её молекул является самой строгой, самой жёсткой и упрямой, подобной строительным лесам. Но может ли лёд, хотя бы в микро дозах, задерживать в себе иные, «гостевые» соединения, вносимые для изменения его привычных свойств? А может ли скольжение быть ещё выше? Как доставить дополнительную смазку к скользящему коньку или полозу? Ведь ни тепла трения, ни избыточного давления недостаточно для создания сплошной водяной плёнки в зоне контакта.

Вот на эти и многие другие вопросы пытается ответить современная наука на стыке многих смежных областей исследования.

Влияние на результат

Известно, что спортсмен – не инструмент, а личность с характером, чьи скоростные достижения зависят не только от структуры и качества льда, но и от психического настроя и набранной физической формы. Тем не менее, добрая половина (если не большинство) конькобежцев регулярно «привозит» блестящие секунды и улучшает свои результаты исключительно по причине действенности новейших ледовых технологий.

При этом модификация ледовых покрытий была и остаётся предметом острейшей конкуренции между ведущими спортивными державами. Очевидно, что физические механизмы воздействия на свойства льда идентичны для всех научных школ. Однако «инструментарий», химический состав, дозировка вносимых соединений , естественно, отличаются и характеризуют состояние и уровень развития различных научных направлений в той или иной стране. В силу этого неудивительно, что наиболее развитые в научно-техническом и промышленном аспекте страны располагают и наиболее эффективными технологиями подготовки ледовых покрытий. Отличительной особенностью этой сферы исследований является их закрытость и нежелание не только делиться, но и обмениваться информацией. Это и понятно. Миллионы зрителей собираются на стадионах и истово болеют у телевизоров с целью насладиться азартом спортивной борьбы и состязаниями ведущих спортсменов мира, а не затем, чтобы пристально следить за особенностями экипировки, инвентаря или иных технических аспектов соревновательного процесса. И тем не менее, многие «прорывные» события в спортивном мире и прямо, и косвенно связаны с решением так называемых

сопряжённых задач, в частности, с воздействием на оба скользящих тела: лёд - конёк или лёд-полоз. И только таким путём можно так долго поддерживать лидерские позиции, например, австрийцам в санном спорте, имеющим наиболее современную базу для создания саней и их элементов; или канадцам, располагающим целым научно-исследовательским институтом, изучающим скольжение метолов по льду и создающим особые поверхностные структуры. В этой связи с особым значением хочется отметить просто легендарный прорыв российских конькобежцев сезона 2015-2016 года Дениса Юскова и Павла Кулижникова, которым удалось обновить многие скоростные достижения, а последнему – просто невероятное: «выскочить» из 34 секунд на 500-метровке, который многие годы был незыблемой вершиной.

Каждому виду спорта – свой лед

Выбор той или иной технологии подготовки льда в первую очередь определяется видом спорта и существующими требованиями к механическим свойствам ледового массива. Так, для конькобежного спорта наиболее предпочтителен способ, при котором модифицируется только верхний слой льда, придавая ему дополнительное скольжение и сохраняя твёрдость всего массива.

Для хоккея на первый план выходит увеличение прочности льда, его способность противостоять агрессивным разрушающим механическим нагрузкам, а также минимизация сколов и трещин на поверхности. Для этого необходимо с определенными промежутками модифицировать структуру внутренних слоев, снимая возникающие напряжения и придавая ледяному массиву большую пластичность. Другое важное требование к хоккейному льду – прозрачность верхней части массива, позволяющая четко видеть разметку поля и рекламные изображения, а также минимум снежной стружки, скрывающей разметочные линии, ослабляющей скольжение и искажающей траекторию шайбы по ледовому полю.

Хотелось бы отметить, что в настоящий момент всё в большей степени, как персонал ледовых объектов, так и непосредственно «пользователи» льда информированы о современных технологиях улучшения свойств льда. Поэтому лёд с микро дозами структурирующих добавок становится прерогативой не только ведущих ледовых центров. Но и престижных частных катков, предъявляющих высокие требования к скользящим, прочностным и даже эстетическим свойствам ледового покрытия. Так на рисунках 1 и 2 показан процесс и результат создания модифицированного покрытия в ледовом центре "Black Sea Ice Arena" (Болгария), которое при штатном обслуживании льда сохраняет и свои свойства, и прозрачность верхней зоны в течение нескольких месяцев.

Осторожно - баннер!

На разных этапах любой ледовой службе приходится решать множество инженерных проблем, но одной из самых остросюжетных и детективных задач является поиск причин внезапного (систематического или регулярного?) ухудшения качества льда и появления , заметьте, законных претензий хозяев и арендаторов. Причины могут быть самыми разнообразными, от сбоя работы системы водоподготовки, диффузии к поверхности примесей, накопившихся в массиве льда при его наморозке, вплоть до случайных попаданий в лёд моющих средств. Однако самым сложно диагностируемым может оказаться вред от вмороженного в лёд баннера, такого красочного и нарядного, так радующего глаз. Самое печальное, что действие его может носить отложенный характер и проявляться существенно позднее праздничного открытия ледового объекта. Активные химические соединения, содержащиеся в самом материале баннерной сетки или ткани, начинают выделяться и диффундировать к поверхности при каждой следующей заливке катка горячей водой. При этом слой льда над баннером подплавляется и баннер начинает медленно всплывать… Когда первые порции химических «посланников» доберутся до поверхности, лёд станет липковатым, плохо скользящим, химия вытащит на поверхность все прилипшие по дороге соли и, самое замечательное, что вся поверхность окажется в мелких «соплях и верёвочках». Так как защититься от подобного сценария? Есть два пути, различающиеся по бюджету и, соответственно, по результату. Первый: заказывать баннер на ткани, что значительно лучше, или сетку у производителей, специализирующихся на работах со льдом и работающих с материалами, позитивно прошедшими тесты на контакт со льдом. Эти материалы содержат предельно малые дозы веществ, способных выделяться и искажать ледовую поверхность, а также имеют высокую адгезию к ледовым структурам, легко вмораживаются и не беспокоят вас весь сезон. Второй путь: если неприятность всё-таки случилась, разверните свой наверняка сильно пахнущий баннер, замочите его , желательно надолго, в воде, смойте в проточном режиме и высушите до помещения в лёд. Если это кардинально и не решит всю проблему, но тяжесть заболевания льда всё же существенно уменьшит.

Заключение.

Дорогие коллеги: ледовые технологи, инженеры, севисмены, владельцы и эксплуатанты ледовых полей! С наступающим вас Новым годом! Удачи вам и помните, что вы работаете с одной из самых загадочных и капризных природных субстанций – со ЛЬДОМ. Его состояние, даже настроение и желание катать на себе ваших арендаторов зависит от великого множества факторов: истории создания, реалогии, технологии, вашего желания соблюдать гигиенические нормы и ухаживать за ним, умащивая полезными добавками и оберегая от вредной химии, как собственный организм. Тогда и он вам ответит взаимностью, будет прочным, быстрым и сверкать, как пасхальное яичко весь следующий сезон!

журнал SportBuild, №12, декабрь 2017