Страница 8 из 16
С.СЕРГЕЕВ
СОЗДАНО В РОССИИ
Секреты скользкого льда
Скоро в Москве, в Крылатском, должен появиться самый быстрый в мире ледовый стадион. Так что, возможно, именно на нем будут установлены новые рекорды. Секрет — в новом «рецепте» приготовления льда.
Как рассказал мне заведующий лаборатории Института криосферы Земли Сибирского отделения РАН, кандидат технических наук Владимир Иванович Феклистов, есть, оказывается, такая профессия — ледовар. Так называют тех людей, которые отвечают за качество покрытия в ледовых дворцах и на беговых дорожках. И от того, насколько искусен ледовар в своем ремесле, во многом зависят результаты бегунов, фигуристов или хоккеистов.
Не секрет, что сейчас все без исключения мировые конькобежные центры «химичат» над различными добавками и присадками, неустанно совершенствуют технологию заливки льда, чтобы обеспечить минимальное трение скольжению.
Работы эти, кстати, секретные, и информацию о них хранят не менее тщательно, чем военные и государственные тайны. Так что особых подробностей в дальнейшем описании не ждите. Но кое-что разузнать мне все-таки удалось.
Большинство зарубежных фирм, которые занимаются приготовлением искусственного льда для закрытых помещений, изучают влияние давления конькового полоза на поверхностный слой. Считается: чем более он скользкий, тем лучше будут результаты спортсменов. Российские же физики и химики попытались взглянуть на проблему шире, стремясь уменьшить не только коэффициент трения конька о лед, но и силу сопротивления движению конькового полоза. А это несколько разные вещи.
Обычно полагают: скольжение происходит потому, что лед под давлением превращается в жидкость, но это объяснение верно лишь отчасти.
Принципиальная разница в том, что сила сопротивления, которая воздействует на конек и от которой зависит результат конькобежца, пропорциональна коэффициенту трения и площади реального соприкосновения с коньком. Если лед мягкий, конек может в нем «увязнуть», каким бы маленьким ни был коэффициент сопротивления. А раз существует такая зависимость, обязательно должны быть факторы, которые могут гарантировать минимальную силу сопротивления. И наши специалисты начали их искать.
Выяснилось, что лед только на первый взгляд кажется однородным. Ледовары научились делать нечто вроде сэндвича. Сверху — твердая корка, чтобы конек не врезался в лед чересчур глубоко. А под этой коркой второй слой — более мягкий, текучий, если хотите даже маслянистый. Его задача — обеспечить ту самую прослойку, своего рода смазку, которая обеспечивает наилучшее скольжение. А далее может быть и третий слой, подстилающий, и четвертый, обеспечивающий наилучшее сцепление покрытия с основанием катка…
Толщина выдерживается с точностью до миллиметра, и качество его — прежде всего однородность — должно быть наивысшим.
В итоге процесс намораживания льда толщиной 37 миллиметров в первых опытах продолжался около 100 часов. Да и теперь, когда получен необходимый опыт, процесс этот довольно длительный и хлопотливый.
Впервые качество отечественного суперльда опробовали юные спортсмены па Европейских юношеских играх в 2004 году. Уже на первых тренировках спортсмены и тренеры в один голос заговорили о необыкновенной легкости скольжения и очень длинного послескольжения. Этот термин указывает на непривычно долгое для спортсмена движение после последнего отталкивания.
С физической точки зрения данный эффект объясняется повышенной твердостью льда, не позволяющей коньку в него заглубляться даже на самой малой скорости — завершающей стадии движения. В итоге на тех соревнованиях около 70 процентов спортсменов побили свои личные рекорды.
Это было лишь началом. Мало подготовить качественное покрытие к началу соревнований. Надо поддерживать его на неизменном уровне в течение всего соревновательного периода. А это значит, что по ходу дела «травмированный лед» надо оперативно «подлечивать».
То есть мгновенно заделывать появляющиеся трещины, ликвидировать выступающие соли, элементы механических примесей.
«Все, вместе взятое, специалисты называют «ориентационными дефектами», — продолжал свой рассказ Владимир Иванович. — А сами эти дефекты являются симптомами болезни самой структуры льда»…
Кстати, раньше лед считали аморфным веществом. То есть полагали, что молекулы воды расположены в его толще в беспорядке. Сейчас специалисты все чаще говорят не только о структуре, но и о кристаллической решетке льда. И лечат поверхностные дефекты теперь методом «отжига» — повышением температуры льда до нуля и даже чуть выше. То есть, говоря иначе, технология «лечения» аналогична применяемой в металлургии, где поверхностным отжигом исправляют изъяны поверхности той или иной детали. В данном случае лед тоже плавится, течет и заполняет трещинки, залечивая их.
Все эти и многие другие хитрости проверят на практике во время тренировок конькобежцев на ледовом стадионе в Крылатском. Там, кстати, каток устроен и заливается таким образом, что в его пределах выделено несколько экспериментальных зон: с твердым льдом по краям — для конькобежцев, с более мягким в центре — для хоккеистов и фигуристов.
Кроме того, международный стандарт требует, чтобы в любой точке ледового покрытия его температура выдерживалась с точностью до 0,5 градуса. Иначе можно увидеть, как спортсмены падают на одном и том же месте трассы. Специалист скажет, что там образовалась «температурная яма», лед изменил свои характеристики и спортсмены на большой скорости словно бы спотыкаются.
В Крылатском под потолком закреплен специальный сканер, который показывает, какова температура льда на том или ином участке арены. А значит, оперативные меры по выправлению положения могут быть приняты незамедлительно.
А. ПЕТРОВ
ТАК ПОЧЕМУ ЖЕ ЛЕД СКОЛЬЗКИЙ?
Специальное научное исследование посвятил недавно ответу на этот вопрос Роберт М. Розенберг, профессор химии из Университета Лоуренса, штат Висконсин, сообщает газета «Нью-Йорк Таймс».
Ученый неожиданно для многих выяснил: традиционное объяснение, известное всем со школьных уроков, будто лед скользкий потому, что плавится под давлением конькового полоза, образуя тоненькую скользкую пленочку, верно лишь отчасти.
Простейший расчет показывает: человек весом в 70 кг создает давление лишь 3,5 кг на 1 кв. см. Это не так уж много. Правда, вес этот концентрируется на небольшой площади, что заметно увеличивает удельное давление (рис. 1), но все же данное объяснение слишком поверхностно, отмечает профессор.
И далее он приводит еще несколько вариантов объяснения скользкости льда. Так, поверхность льда может быть скользкой потому, что в ледовой структуре льда слои одних молекул могут легко смещаться относительно других (рис. 2). Еще один вариант объяснения: молекулы замерзшей воды, составляющие поверхностный слой, имеют больше степеней свободы, чем замурованные внутри, а потому и легче сдвигаются под коньком.
Наконец, давление конька в данной точке способствует тому, что от давления несколько повышается температура в данном месте, сцепление между молекулами льда уменьшается, и конек как бы проскальзывает между ними (рис. 3)…
В общем, подводит итог своему обзору профессор, структура льда еще слишком мало исследована, чтобы подводить итоги.