Архив по тематике | "технологии в горных лыжах"

История технологии

Теги: , ,


История технологии: докарвинговая эпоха

На склонах гор сейчас очень редко можно встретить любителей старины – горнолыжников, одетых в копии исторических костюмов, в шерстяных свитерах, гетрах, на деревянных лыжах… Разве что члены клубов любителей старины по праздникам или во время фестивалей надевают кожаные ботинки, берут в руки деревянные или бамбуковые палки и встают на темно-коричневые деревянные лыжи.

Красиво! Но это – дань истории, ведь на протяжении многих веков, а точнее – более двух тысячелетий (а по некоторым данным – и еще дольше) лыжи были деревянными. Конечно, и сейчас охотничьи лыжи делаются из дерева, да и на лыжне в лесу можно встретить лыжника, бегущего или гуляющего на деревянных лыжах, но горные лыжи сегодня – сложная конструкция из множества слоев пластика, металла, стекло- и углеволокна, резины, современных эластичных синтетических клеев. Короче говоря — самолет, а не лыжи. Но таким лыжам совсем немного лет.

Деревянный век

Об истории современных лыж (в том числе и горных) имеет смысл говорить, начиная с 1850 года. Именно тогда в Норвежской провинции Телемарк деревянных дел мастера изготовили первые лыжи с весовым прогибом – средняя часть была выгнута вверх. Такие лыжи гораздо равномернее распределяют нагрузку по всей длине. Но сама по себе выгнутая вверх лыжа – это только начало: благодаря выгибу стало возможным сделать лыжи тоньше к носку и пятке, а значит – и намного легче. Лыжникам стало существенно проще передвигаться по мягкому снегу: выгнутые вверх лыжи намного меньше проваливаются посередине, их стало легче вынимать из снега. А благодаря своей гибкости новые лыжи стали намного лучше скользить по поверхности снега, хорошо амортизировать заснеженные неровности, да и управлять такими лыжами тоже стало легче.

Чуть позже, в 1868 году, норвежец Сондре Норхейм сделал первые лыжи с боковым вырезом. Так же, как и выгиб, боковой вырез обеспечил большую гибкость лыж, когда они находились, как мы бы сейчас сказали, в закантованном положении. Норхейм и его друзья не только улучшили лыжи, но и были пионерами динамичных поворотов во время спусков с гор. Геометрия типичных для эры Норхейма лыж – 81-67-70 мм (здесь и далее – ширина лыж в носке-талии-пятке). Используя современную терминологию, радиус бокового выреза этих лыж был равен 83 метрам.

Однако, несмотря на первенство норвежцев, прообраз первой лыжной фабрики был построен в Новом Свете в 1879 году. Правда, без норвегов не обошлось: фабрика была построена эмигрантами из этой страны.

Следующей важной вехой стало производство в Норвегии первых лыж из древесины гикори в 1882 году. Гикори – материал очень прочный, и обрабатывать эту породу дерева при помощи обычных инструментов было практически невозможно. Появление высокопрочных сталей облегчило задачу обработки дерева, а благодаря высокой прочности материала стало возможным сделать лыжи тоньше и гибче. Да и скользящая поверхность стала существенно более устойчивой к повреждению кристаллами льда, вырезанный вдоль всей ее длины направляющий желобок стойко переносил все нагрузки при торможении и боковом соскальзывании, а острые края (канты тогда еще не придумали) неплохо цеплялись за снег. Но эти лыжи, как и их доисторические прародители, были изготовлены из цельной древесины.

Клееное дерево

Эпоха клееных лыж началась спустя десять лет, когда в 1893 году снова в Норвегии были выпущены лыжи со скользящей поверхностью из прочной древесины гикори, а основная часть – прообраз современного сердечника, была из более легких пород хвойных деревьев или американской липы. Новые лыжи были более легкими и пружинистыми, а при их изготовлении требовалось применять меньше усилий, чем в случае «цельногикоревых» моделей. Однако новые модели тогда не получили достойного распространения – виной тому был клей, не обладавший достаточной влгостойкостью, и из-за этого случалось, что легкие лыжи начинали слоиться буквально после нескольких дней интенсивного использования.

Такая ситуация продолжалась очень долго – многие фабрики производили клееные лыжи на протяжении десятков лет, однако время по-настоящему массового производства лыж из склеенных слоев древесины наступило только спустя сорок лет – в 1932 году, когда подходящие клеи были созданы совсем не для лыж, а для производства самолетов. Именно тогда одновременно в Норвегии и США при производстве лыж стал применяться водостойкий казеиновый клей. А заодно был придуман и первый наборный сердечник с вертикально расположенными элементами.

Лыжи с таким сердечником были легче гикоревых и более живыми, но оставались очень прочными. Как только эта информация достигла масс, лыжи Kneissl (наконец-то появляется первое знакомое нынешним лыжникам имя!) Splitkein и Anderson & Thompson из США стали коммерчески успешными. В конце 20-х, начале 30-х годов произошло еще несколько событий, оставивших заметный след в истории лыжестроения.

В 1928 году в Зальцбурге Рудольф Леттнер снабдил горные лыжи разрезанными на части стальными кантами, крепящимися шурупами, новинка обеспечила деревянным лыжам гораздо лучшие характеристики на жестком и леденистом снегу. Правда, тогда революционная новинка не прижилась – уж больно непрочными были первые канты, некоторые лыжники возили с собой и запасные канты, и клей, и шурупы, и отвертку для ремонта сломавшихся кантов прямо на склоне, поскольку с выломанным куском канта кататься во многих случаях было попросту невозможно. Вдобавок его дочь-спортсменка тогда сочла, что канты слишком цепляются за жесткий снег…

Алюминиевый век

В том же 1928 году во Франции был разработан прототип лыж полностью из алюминия, который довольно долго – на протяжении шести лет, так и оставался прототипом, только в 1934 году французы выпустили ограниченную партию алюминиевых лыж, основная масса лыж тех лет оставалась деревянными. И так продолжалось до тех пор, пока не был придуман клей Aerolite, способный прочно склеивать металл и дерево. Конечно же, снова для нужд авиапромышленности: при помощи этого клея соединялись деревянные части, а позже — алюминиевые и деревянные слои обшивки, появился слоеный бутерброд – сэндвич. Это произошло в 1945 году. И в том же году тремя инженерами, работающими в авиационной компании Chance-Vought, были сделаны первые лыжи со слоем алюминия, приклеенным к деревянному сердечнику. Гибкие лыжи гораздо сложнее было сломать, да и повредить поверхность тоже было непросто. Однако после изготовления множества прототипов компания забросила этот проект.

Еще одно знаковое событие произошло в США в 1938 году, когда бывший спортсмен-фигурист (член Олимпийской сборной США 1934 года в парном катании) и фанат-горнолыжник Джимми Мадден повредил на катке ногу. Ему очень хотелось кататься хоть на чем-то, и чтобы не слишком нагружать ногу, он взял маленькие лыжи своего сына и попытался выполнять на склоне те фигуры, которые он обычно показывал на катке. Все шло замечательно, однако попытка проехать спиной вперед завершилась падением. И благодаря этому падению появились первые твин-типы. А заодно – и фигурное катание (балет) на лыжах, которое в 40-х и 50-х годах было уделом лишь небольшого числа энтузиастов и получившее широкое распространение лишь спустя 30 лет. А тогда, в конце 30-х, первые лыжи для балета были настолько непривычными, что к ним приклеилось название Goon Ski (на американском сленге goon – болван, тупица).

В 1944 году на французской фабрике Dynamic впервые применена синтетическая скользящая поверхность: в конструкции лыж использован целлулоид, носивший торговую марку Cellulix. Но снова: тогда время быстрой скользящей поверхности еще не пришло. А вот сэндвич родился вовремя: спустя всего год после того, как первый прототип лыж конструкции сэндвич был рожден на фабрике «авиапрома», английская компания Gomme выпустила первые успешные лыжи со слоями из трех разных материалов: ламинированный деревянный сердечник был склеен с двух сторон со слоями пластика, а к этому бутерброду снизу была приклеена и металлическая пластина. Причем лыжи были настолько хороши, что на них выступали члены Олимпийской сборной команды Британии в Санкт-Моритце, и было это в 1948 году.

Алюминий все шире применялся в лыжестроении: в то же время (точнее – в 1947) тремя авиационными инженерами (опять авиация) была создана компания TEY, которая начала производить лыжи Alu 60, в которых между двумя слоями алюминия была пустота. Других преимуществ, кроме малого веса и новаторской конструкции, у Alu 60 не было: к алюминию мягкий и мокрый снег легко прилипал, а вот смазка не удерживалась, вдобавок мягкие алюминиевые края скользящей поверхности быстро выходили из строя, а лыжи в целом были очень похожи на пружину: отлично и долго вибрировали. В следующем году было выпущено 12000 пар лыж под названием Truflex, однако спрос падал, патент был продан. Лыжи, правда, выпускались вплоть до 1955 года, под маркой Attenhofer Aluflex.

А параллельно с Alu 60 начали выпускаться и другие алюминиевые лыжи – но, во-первых, в США, а во-вторых не пустотелые, а с первым сердечником сотовой конструкции. Но опять с алюминиевой скользящей поверхностью и без кантов, однако, благодаря своему малому весу эти лыжи стали популярными (в основном для катания по свежему снегу), несмотря на то, что гнулись очень легко. И именно эти лыжи стали прототипом будущих успешных моделей. Упомянем и имя того, кто придумал эти лыжи – это был Howard Head.

Компания TEY не остановилась на том, что придумала пустые алюминиевые лыжи: они выпустили и скользящую поверхность, которая получила распространение под названием TEY tape. Эту ленту можно было купить не только в комплекте с лыжами Aluflex, она продавалась в спортивных магазинах, и лыжники клеили ее к любым деревянным или металлическим лыжам для улучшения скольжения: лента не только гораздо лучше, чем дерево или металл, скользила по снегу, на ней и смазка держалась неплохо. Плохо было то, что материал ленты был довольно мягким и быстро рвался. Однако именно эта лента была применена в другой революционной новинке тех лет: лыжах Chris – первой модели с цельными стальными кантами, придуманной американцем Крисом Херли. Модель не поступила на рынок, а вот идею кантов подхватил другой американец… Это снова был Говард Хэд, который еще год спустя – в 1949 году, выпустил модель Head Standard.

Конструкция и технологии производства тех лыж с небольшими изменениями сохранились до наших дней: наборный деревянный сердечник с приклеенными под давлением и при нагреве слоями алюминия, цельные стальные канты. Секрет успеха Head Standard крылся не только в конструкции, но и в первом успешном эластичном клее – лыжи не разваливались и не расслаивались, и лыжи именно такой конструкции, выпускаемые множеством брендов, к 1960 году отвоевали как минимум половину рынка у деревянных моделей. Название Standard оказалось пророческим.

Пластик и стеклопластик

Начало второй половины двадцатого века было ознаменовано внедрением искусственных материалов во все сферы жизни человечества, и сектор горных лыж не стал исключением. В 1952 – 1955 годах сразу несколько компаний выпустили пластиковые лыжи с усилением при помощи слоев стеклопластика — Bud Phillips Ski, Holley Ski и Dynaglass, однако эти робкие попытки внедрить стеклопластик в конструкцию лыж были не слишком успешными. Но именно благодаря этим пионерам идея широко разнеслась по всему миру: живые лыжи с частично погашенными благодаря стеклопластику вибрациями были при катании приятнее алюминиевых моделей. Разработчики взяли на заметку тот факт, что лыжи с фиберглассом могут быть легче и по весу и в управлении, чем лучшие модели со слоями металла. В то же время появился, наконец, и полиэтилен — действительно подходящий материал для изготовления скользящей поверхности: австриец Kofler изобрел Kofix. Достаточно скользкий материал был эффективен при подавляющем большинстве состояний снега, довольно точно можно было определить и необходимость в смазке лыж. Мало того! Скользящую поверхность теперь стало довольно просто ремонтировать: царапины и вырванные места можно было залить расплавленным полиэтиленом.

Естественно, одновременно с коффиксом появился и его конкурент: компания InterMontana в Швейцарии начала производить и распространять аналогичный материал под названием P-Tex. Варианты полиэтилена очень быстро были приняты на вооружение лыжными фабриками и вскоре полностью вытеснили избретенные двадцать лет назад материалы типа Cellulix. В конце 50-х популярность стеклопластиковых лыж начала набирать обороты. А на протяжении последующего десятилетия стеклопластик победно шествовал по всем лыжным фабрикам. В 1960 году после многолетней исследовательской работы на рынок выходят первые лыжи конструкции «сэндвич» из искусственных материалов: жёсткий стеклопластик с деревянным сердечником. Начинается новая эпоха в производстве лыж.

Первыми коммерчески успешными стали лыжи, разработанные и выпускаемые в Канаде и продаваемые под вполне европейской маркой Toni Sailer, но намного более широкую популярность получила модель, которая поначалу называлась Kneissl Epoxy и годом позже были переименованы в Kneissl White Star. 1962 — впервые в истории пластиковые лыжи White Star на старте чемпионата мира. Карл Шранц разом завоёвывает два чемпионских титула – пластиковые лыжи начинают своё победоносное шествие. И к концу 60-х фибергласс fiberglass = fiber (волокно) + glass (стекло) практически вытеснил дерево и алюминий практически из всех слаломных моделей и огромного количества моделей для любителей.

Алюминий и ламинированный деревянный сердечник использовался в моделях, ориентированных на высокие скорости – для скоростного спуска и гиганта, а сочетание алюминий+стеклопластик стало популярным в конструкции моделей для скоростного любительского катания и тех моделей, которые в те времена были ориентированы на катание по целине (ни слова о ширине и геометрии powder-лыж тех времен!). Но эксперименты с металлами продолжались.

Именно в 60-х Peter Kennedy в США первым сделал лыжи со слоем нержавеющей стали, но эту идею Volant подхватил лишь в конце 80-х, видимо раньше время еще не пришло. А потом, в 70-х, начался период проникновения в стеклопластик, который использовался в качестве основы для оплетки средечника, кевлара и карбона, керамики и других особо прочных материалов. Да и в качестве сердечника в недорогих массовых моделях уже вовсю используется не дерево, а искусственный материал (в том числе и эпоксидные смолы с наполнителями). Это позволило повысить прочность, улучшить демпфирование и увеличить торсионную жесткость – а заодно и использовать суперсовременные материалы в качестве… рекламных. В названиях многих моделей последующих лет присутствуют слова Glass, Kevlar, Carbon, Epoxy, Boron, подобно тому, как сейчас мы читаем Titanium…

Ну а более прочный и хорошо удерживающий смазку sintered (спеченый) полиэтилен вытеснил своего extruded (плавленого) родственника на скользящей поверхности скоростных лыж. Эти два варианта распространенного материала используются и в современных лыжах, впрочем, как и всевозможные вариации на тему стекловолокна. Но дерево не сдавалось!

В середине 70-х появился и первый прообраз сноуборда — интересно, что Burton Backhill Board был сделан полностью из дерева, без кантов и пластиковой скользящей поверхности. Не все производители выжили с тех, совсем недавних, времен: в середине 70-х только в США производилось около 2 миллионов пар лыж! На американском континенте работало 16 фабрик: Northland, Hart, K2, Century, Rossignol, Hexcel, Durafiber, The Ski, Olin, Lange, Lovett, Molnar, Head, Graves и Voit. Это был настоящий лыжный бум в США и период расцвета американского лыжестроения. Однако европейцы тоже не дремали и тоже выпускали свыше 2 миллионов пар лыж. И это несмотря на то, что некоторые зимы в Европе были малоснежными, а законы запрещали приостановку производства и увольнение работников, а значит – фабрики работали на полную мощность и продолжали выдавать «на гора» лыжи, продать которые в Европе было нельзя из-за капризов погоды. В результате лыжи плыли в США и американцы получали возможность приобретать последние разработки Fischer и Rossignol по гораздо более приятной цене, чем весьма посредственные модели отечественных производителей.

Подавляющее большинство американских фабрик закрылись, некоторые бренды были проданы, а кое-кто перебрался в Европу (подобно ныне австрийскому Head). Создается впечатление, что к началу 80-х все технологии, какие только можно было тогда применить в производстве лыж, уже были применены, все открытия сделаны, материалы использованы. Шлифовались технологии производства, одной из наиболее ярких и существующей сейчас, стала Fischer Vacuum – склеивание лыж в вакууме. На лыжах для скоростного спуска носки становились ниже, в них появились отверстия для улучшения аэродинамики – скорости росли. А на носках лыж для SG появились массивные накладки – для борьбы с вибрациями, а для того, чтобы слаломные лыжи не перекрещивались – своеобразные «воротики», которые приклеивались на лыжи недалеко от носкового загиба.

В 1989 году Баки Кашива, бывший спортсмен-горнолыжник, а в то время уже ученый-ядерщик из лаборатории в Лос Аламосе, разработал теорию производства дешевых лыж. Согласно «учению» Кашивы, дешевый материал – это углеродистая сталь, используемая при производстве автомобильных кузовов. Все просто: в пресс поступает длинная дешевая стальная лента, которая выползает из него уже в виде заготовок нужного размера и профиля – кэпа, покрытого изнутри слоем резины. Остается склеить полученную заготовку с сердечником, скользящей поверхностью и кантами – и спустя 15 минут лыжи готовы к отправке в магазины. Однако не все оказалось так просто: сталь царапалась в прессе, а получившиеся лыжи были настолько жесткими в торсионном плане, что это не нравилось (!) покупателям. Вдобавок сталь – настолько прочный материал, что лыжи нужно было сделать намного тоньше обычных, чтобы их можно было прогнуть в дугу при катании, а значит – лыжи необходимо было сделать тоньше обычных. Соответственно, стандартные шурупы креплений легко прошивали тонкие лыжи насквозь… На протяжении последующих двенадцати лет инженеры Volant работали над уменьшением доли ручного труда, который сводил на нет все усилия по снижению стоимости 60000 пар лыж, которые выпускались на фабрике. Но… кэп-то уже родился. Конечно, при таком развитии технологий, которое существовало в 80-е годы, было-бы смешно ожидать, чтобы никто больше не пришел к такой конструкции.

К началу 90-х Elan придумал и внедрил в массовое производство свой кэп – MBX Monoblock, а Salomon – Monocoque. И спустя буквально два-три года новая конструкция буквально захлестнула мир горных лыж: производители всех стран стали вкладывать миллионы в оборудование, позволяющее выпускать лыжи по новой технологии, которая позволила снизить расходы на производство массовых лыж.

Собственно, здесь нужно бы поставить точку: эпоха классических лыж закончилась.

Придуман кэп, сэндвич практически совершенен, чуть ли не все возможные материалы используются, родилась новая геометрия, началась эра карвинга. Строго говоря, рассмотрение только технологий в отрыве от изменений геометрии лыж не совсем корректно, но если всю информацию сложить вместе, получится статья, в которой «очень много букв». Тем более что пока лыжи были длинными и узкими, тесной связи между технологическими изменениями и миллиметрами еще не было. А в карвинге конструкция неразрывно связана с геометрией: развитие технологий определяется уже требованиями, накладываемыми именно шириной и глубиной выреза. Из-зы увеличения ширины носка и пятки лыж растут скручивающие нагрузки, которые приходятся на носок и пятку, лыжи начинают сильнее скручиваться, и главая роль отдается торсионной жесткости, которая еще недавно считалась скорее негативным фактором – помните Volant? А возросшая жесткость и качество подготовки склонов (то есть – следствие развития технологий подготовки снега) вызвали увеличение скорости и необходимость интенсивной борьбы с вибрациями. А узкая талия и увеличение угла закантовки вызвали рост толщины платформ…

Казалось-бы, совершенно логичные технологические ходы, необходимость которых вызвана требованиями развивающейся техники катания, а не борьбой за снижение цены или долговечность и ремонтопригодность. Но подчас те изменения, которые появлялись, были вызваны необходимостью решения совершенно неожиданных задач, одной из которых стала… борьба с весом. На заре разработки лыж новой геометрии (в начале 90-х) новые модели с носами-лопатами весили столько, что их было трудно поднять.

В среде разработчиков K2 лыжи GS Race в ростовке 208 см носили ласковое название «кувалда» — символично, не правда ли? И тогда разработчики решили, что при росте ширины на 10% необходимо на те же 10% снижать и длину. Площадь поверхности сохраняется, количество материалов тоже, а значит – и вес тоже не возрастает. Но ведь из-за снижения длины лыжи становятся менее стабильными? Не совсем так. Дело в том, что рост ширины и, соответственно, массы носка и пятки привел к росту момента инерции, а значит, стабильность лыж не снижалась пропорционально уменьшению их длины.

А вот почти за 10 лет до этого, в 1984 году, когда в лаборатории компании Olin родилась модель Albert — прототип первой современной карвинговой лыжи, ее малый рост был вызван совсем не борьбой за малый вес: носок с расчетной шириной 128 мм просто не поместился в имеющиеся на фабрике прессы. Лыжу для того, чтобы сохранить глубокий вырез (8 м, и это – 22 года назад!) хотя-бы с одной стороны, пришлось укоротить до 150 см (носок при этом стал уже и поместился в пресс) и… сделать ее асимметричной. Так что точку в этой истории ставить не будем. Значит, ставим многоточие…

Георгий Дубенецкий Осень 2006 По материалам сайтов США