ПЛОЩАДКА ДЛЯ ЗАНЯТИЙ ЗИМНИМИ ВИДАМИ СПОРТА И ИГРАМИ

Полезная модель относится к области спорта и массовых развлечений и может быть использовано, в частности, при сооружении катков с синтетическим покрытием, имитирующим лед, либо при сооружении спортивных площадок и трасс с покрытием, имитирующим снег.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленной полезной моделью признаков.
Известно, что лучшим материалом для создания катков является натуральный лед, обладающий уникальным сочетанием свойств. Он достаточно твердый, но уступает по твердости железу и благодаря этому царапается коньком, позволяя зацепиться за поверхность катка, не давая в то же время врезаться коньку слишком глубоко. Таким образом обеспечивается не только возможность скольжения по ледовой поверхности, но и возможность торможения на ней, что особенно важно при проведении тренировочных и учебных спортивных занятий, когда условиям безопасности катания придается повышенное значение. При этом натуральный лед достаточно прочен и, самое главное, обладает высокими антифрикционными свойствами, т.е. низким коэффициентом трения (в данном случае - трения скольжения). При трении конька о лед в зоне их контакта происходит сильный локальный нагрев поверхности льда. В результате лед в указанной зоне плавится, а образовавшаяся вода служит своего рода смазкой, обеспечивающей необходимое скольжение. В тоже время характеристики натурального льда, т.е. его твердость, вязкоупругость, качество поверхности и т.п., меняются в довольно широких пределах в зависимости от температуры окружающей среды и условий его образования.
Широко известны катки, основу которых составляет искусственный лед, т.е. лед, получаемый из воды с помощью холодильных установок (см.,
например, патенты России №№1510484, 2276312, патент США №6517442, патент Великобритании №1416700).
Известны площадки с искусственным снегом, которые содержат устройства подачи воздуха под давлением, воды и жидкой двуокиси углерода в смесительную камеру и снабжены автономными ультразвуковыми распылителями воды и жидкой двуокиси углерода, см. патент РФ №2129691.
Для повышения прочности искусственный лед может содержать различные добавки, например, влагопоглощающий полимер (см. патент США №5261245). Искусственный лед на основе воды в определенном интервале температур имеет оптимальное соотношение твердости и прочности. Имея достаточно низкое сопротивление раздиру, он легко царапается коньком, позволяя зацепиться за поверхность катка при торможении. При этом он имеет низкий коэффициент трения, что связано с образованием микропленки воды при трении конька о лед, что предотвращает перегрев конька. Однако для возведения искусственных катков требуются дорогостоящее и энергоемкое холодильное оборудование, требующее длительных подготовительных и пусконаладочных работ и значительных затрат на эксплуатацию.
В связи с этим большой интерес вызывают катки и снеговые площадки на основе различных синтетических материалов, имитирующих натуральный лед или снег. Для возведения таких спортивных площадок не требуется холодильное оборудование. Их можно эксплуатировать в любое время года и при любой температуре.
Синтетические покрытия, имитирующие лед или снег, можно разделить на два вида - полимерные (полимернокомпозитные) покрытия и синтетические покрытия на основе простых веществ и олигомеров.
Известны площадки с полимерным синтетическим покрытием в виде имитатора льда (см., например, патент США №5364548). Для улучшения антифрикционных свойств поверхность синтетического льда обрабатывается
специальной жидкой или легкоплавкой смазкой, например, силиконовым воском (см. патент США №4310588).
Основным недостатком полимерных покрытий, имитирующих лед или снег, является достаточно высокий коэффициент трения имитирующего синтетического покрытия, что не позволяет добиться на полимерном льду такого же скольжения, как и на натуральном. За счет высокого трения о поверхность льда конек может сильно (до 100°С) раскаляться, при этом износ конька возрастает в несколько раз. Полимерное покрытие имеет большое сопротивление раздиру, в результате чего такой искусственный лед не царапается коньком, что делает невозможным эффективное торможение или разгон. Указанные недостатки обусловливают невысокую эксплуатационную надежность таких покрытий, а также низкие потребительские его свойства.
Синтетические покрытия на основе простых веществ или олигомеров по сути являются органическим льдом, имеющим более высокую температуру плавления, чем натуральный лед.
Известны площадки для занятий зимними видами спорта и играми, на которых в качестве имитатора льда или снега использован этиленкарбонат, см заявку на выдачу патента РФ на полезную модель №2007148988 от 25.12.2007 г., по которой принято решение о выдаче патента РФ. Выполненное из этиленкарбоната покрытие не подвержено термическому разрушению в зоне контакта с коньком, а сам конек не разогревается до опасной для потребителя температуры. В отличие от полимеров - высокомолекулярных соединений этиленкарбонат является низкомолекулярным соединением и представляет собой циклический эфир окиси этилена и угольной кислоты.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатком прототипа является недостаточная термохимическая стойкость этиленкарбоната. При высокой температуре или при попадании в среду, содержащую водные растворы щелочей или кислот, он может
разлагаться с выделением вредных продуктов. Температура разложения этиленкарбоната (160°С) значительно ниже температуры кипения (248°С при давлении 760 мм.рт.ст.). При больших скоростях скольжения, когда в зоне контакта возможен сильный нагрев, этиленкарбонат может разлагаться с выделением вредного моноэтиленгликоля. Кроме того, обладая высокой полярностью, этиленкарбонат легко смешивается с водой, что ограничивает область его применения закрытыми помещениями, защищенными от атмосферных осадков. Склонность этиленкарбоната к кристаллизации при медленном остывании вызывает также трудности технологического характера, так как для получения на его основе гладкого искусственного льда необходимо применять резкое его охлаждение.
Полезная модель направлена на решение задачи создания площадки для занятий зимними видами спорта и играми с покрытием, имитирующим лед или снег и обладающим высокой эксплуатационной надежностью и улучшенными потребительскими свойствами.
Для достижения указанного технического результата в площадке для занятий зимними видами спорта и играми, включающей синтетическое покрытие в виде имитатора льда или снега, последнее выполнено из материала из группы твердых лактонов.
В качестве материала из группы твердых лактонов могут быть использованы γ-лактоны.
В качестве материала из группы твердых лактонов могут быть использованы δ-лактоны.
Твердые лактоны представляют собой легкоплавкие твердые вещества, хорошо растворимые в полярных органических растворителях и в воде. Лактоны - внутренние сложные эфиры гидрокислот. В зависимости от числа атомов в цикле различают β-лактоны, γ-лактоны, δ-лактоны, ε-лактоны.
По химическим свойствам лактоны - сложные эфиры. При нагревании с растворами щелочей, а в некоторых случаях с водой, лактоны
гидролизуются с образованием соответствующих гидрокислот. Наиболее устойчивы к гидролизу γ-лактоны. Под действием различных восстановителей лактоны превращаются в карбоновые кислоты, диолы, лактолы или простые циклические эфиры. Все лактоны, за исключением β-лактонов, термически стабильны и лишь при температуре выше 500°С лактоны изомеризуются в непредельные кислоты.
За счет реализации существенных признаков полезной модели достигается новый технический результат, заключающийся в том, что за счет высокой температуры плавления твердые лактоны переходят в жидкое состояние при гораздо более высоких температурах и, соответственно, могут работать при более высоких нагрузках. Сильные внутримолекулярные и межмолекулярные связи обусловливают высокую энтальпию плавления лактонов, благодаря чему часть тепла, образующегося в тонком слое контакта конька с покрытием из лактонов, эффективно поглощается за счет высокой энтальпии фазового перехода лактонов. Обладая высокой термохимической стойкостью лактоны при разложении не образуют никаких вредных продуктов, что делает покрытие из них безопасным при любых скоростях скольжения.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, в которых лактоны, благодаря их известным физико-химическим свойствам, применялись бы по предлагаемому заявителем назначению, что, по мнению заявителя позволяет считать предлагаемую полезную модель удовлетворяющим условию «новизны».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлен разрез по предлагаемой площадке для занятий зимними видами спорта и играми. В качестве конкретного примера выбрана площадка для катания на коньках (каток).
Площадка включает заранее подготовленное металлическое основание 1, на котором сформировано синтетическое покрытие 2 в виде имитатора льда, выполненное из материала из группы твердых лактонов.
Устройство работает следующим образом.
В отличие от полимерных материалов, способных лишь поглощать энергию, выделяющуюся при трении, и в итоге - разрушаться, материалы из группы лактонов способны поглощать указанную энергию, переходя из твердого состояния в жидкое. В связи с этим выполненное из них покрытия, имитирующие лед или снег, не подвержено термическому разрушению в зоне контакта с коньком или лыжей, а сам конек или лыжа не разогревается до опасной для потребителя или для самого спортивного инвентаря температуры, как это происходит при использовании полимерных покрытий. Это очень важно, т.к. соблюдение правил техники безопасности и вероятность ожогов при касании раскаленного конька - одна из главных проблем при практическом использовании полимерного синтетического льда.
Были проведены испытания покрытий выполненных из различных материалов из группы лактонов, а именно:
24
32
4
1. Спиронолактон (CHOS) - лактон пропионовой кислоты, представляющий собой бесцветный кристаллический порошок без запаха. Температура плавления 134,5°С. Применяется как лекарственное вещество. Индекс Международной классификации химических веществ - CAS 52-01-7.
6
10
6
2. Глюконо-δ-лактон (СНО) - δ-лактон глюконовой кислоты, представляющий собой бесцветные кристаллы без запаха. Имеет сладкий вкус. Температура плавления 151-155°С. Не токсичен, подвержен полному метаболизму в организме. Используется как пищевая добавка (Е575). Индекс Международной классификации химических веществ - CAS 90-80-2.
Покрытия из лактонов обладают высокими антифрикционные свойствами. В тоже время при торможении покрытие из лактонов так же, как и натуральный лед, надрезается кромкой конька, что обеспечивает подлинную имитацию натурального льда и позволяет в полной мере использовать такое покрытие для тренировочных спортивных занятий и при проведении ответственных спортивных состязаний без специальной
подготовки поверхности покрытия (без выполнения на нем специальных элементов, обеспечивающих торможение).
Таким образом, применение материалов из группы лактонов, благодаря их вышеописанным физико-химическим свойствам, обеспечивает решение поставленной задачи - создания площадки для занятий зимними видами спорта с покрытием, имитирующим лед или снег и обладающим высокой эксплуатационной надежностью и улучшенными потребительскими свойствами.
Возможность реализации предлагаемой полезной модели с помощью известных технических средств и технологий свидетельствует, по мнению заявителя, о соответствии ее условию «промышленная применимость».