Способ формирования поверхностного слоя массива льда в закрытых помещениях
Владельцы патента RU 2416058:
Усенко Сергей Владимирович (RU)
Бирюлин Константин Геннадьевич (RU)
Шибаев Анатолий Валентинович (RU)
Способ формирования поверхностного слоя массива льда в закрытых помещениях, в котором поддерживают абсолютную влажность воздуха над массивом льда в интервале от 3 до 4,5 г/м3 и используют воду с температурой, выбранной из интервала от +10 до +70°С, а после намораживания упомянутого поверхностного слоя массива льда температуру поверхности массива льда поддерживают в пределах от -4 до -7°С. Использование данного изобретения позволяет получить поверхностный слой массива льда с коэффициентом трения, находящимся в пределах от 0,017 до 0,023. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл.
Уровень техники
Изобретение относится к технологиям создания поверхностного слоя массива льда на спортивных площадках в закрытых помещениях для тренировочно-соревновательного процесса по нескольким видам зимнего спорта.
Уровень техники
Каждый вид спорта предъявляет разные требования к физико-механическим параметрам льда и климатическим параметрам арены, оказывает разную нагрузку на ледовый массив и требует соответственно разных подходов к технологии создания массива льда и климата на арене, а также поддержания оптимальных физических свойств поверхности льда.
В настоящее время известны способы формирования или создания поверхностного слоя массива льда: SU 794343 (опубл. 07.01.1981), SU 1796650 (опубл. 23.02.1993). В данных способах предлагается использовать различные добавки и примеси в поверхностном слое массива льда. При кристаллизации воды, содержащей примеси, происходит постепенное вытеснение примесей из кристаллической решетки льда на его поверхность, а при дальнейшем понижении температуры льда пленка выделившихся примесей отвердевает и создает своего рода абразивный эффект, что увеличивает коэффициент трения конька по льду.
Также известно множество способов формирования поверхностного слоя массива льда, в которых предлагается использовать различные полимеры, обеспечивая тем самым улучшенные характеристики по скольжению на данном льду: SU 1242505 (опубл. 07.07.1986), SU 1483210 (опубл. 30.05.1989), SU 1649218 (опубл. 15.05.1991), RU 2293933 (опубл. 20.02.2007), RU 2310142 (опубл. 10.11.2007), RU 2335707 (опубл. 10.10.2008), RU 2364807 (опубл. 20.08.2009) и другие. Однако в данных способах не учитывается влияние влажности воздуха надо льдом, то есть климата на арене.
Однако из уровня техники не обнаружено работ, целью которых было бы получение поверхностного слоя массива льда с минимальным коэффициентом трения при комплексном подходе к его формированию, то есть учитывая воздействие климатической составляющей на арене.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является исключение недостатков указанных выше аналогов и получение поверхностного слоя массива льда с наименьшим коэффициентом трения, лежащим в пределах от 0,017 до 0,023.
Эта задача с достижением указанного технического результата решается способом формирования поверхностного слоя массива льда в закрытых помещениях по настоящему изобретению. Способ заключается в том, что поддерживают абсолютную влажность воздуха над массивом льда в интервале от 3 до 4,5 г/м3 и используют воду с температурой, выбранной из интервала от +10 до +70°С, а после намораживания упомянутого поверхностного слоя массива льда температуру поверхности массива льда поддерживают в пределах от -4 до -7°С.
Дополнительная особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что поддержание температуры льда в пределах от от -4 до -7°С достигают поддержанием температуры плиты, на которой сформирован упомянутый массив льда, в пределах от от -9 до -12°С, при этом температуру хладоносителя, циркулирующего в упомянутой плите, выбирают из интервала от -11 до -14°С, а поддержание абсолютной влажности воздуха над массивом льда в пределах от от 3 до 4,5 г/м3 обеспечивают системы кондиционирования и климат-контроля упомянутого закрытого помещения, поддерживающие следующие параметры воздуха внутри помещения в следующих интервалах: температура от 15 до 21°С и относительная влажность от 16 до 35%.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Плита, на которую заливают и намораживают массив льда (или бетонная плита, служащая подложкой для ледяного массива) - сложное инженерное сооружение. Она имеет общую площадь намораживания порядка 10500 м2 и состоит из двух основных зон - конькобежной дорожки (5800 м2) и центральной части (4700 м2). В свою очередь зона конькобежной дорожки делится на 4 подзоны (2 виража и 2 прямые), центральная зона делится на 6 подзон (площадка для хоккея с шайбой, кёрлинг, трехзонная детская беговая, вираж для конькобежцев). При этом плита должна иметь режимы холодоснабжения всех основных зон и подзон с регулированием температурных режимов, что позволит одновременно проводить тренировки и другие мероприятия по различным видам спорта.
В процессе эксплуатации плита может испытывать значительные разнонаправленные физические нагрузки. Например, при заливке массива происходит охлаждение плиты фактически более чем на 30 градусов (например, с +20 до -14°С). При этом линейные размеры плиты могут уменьшаться на 5-8 сантиметров. Во избежание разрушения плиты под ней предусмотрен скользящий слой, плита не является монолитной, а имеет зоны компенсации и температурные швы. При каждом цикле намораживания льда, даже при соблюдении всех технологических параметров, возникают объективные причины для неконтролируемого растрескивания льда из-за накопления локальных и региональных напряжений в создаваемом ледяном массиве, обусловленных большой разницей коэффициентов линейного расширения бетона и льда (для бетона 10·10-6 град-1, для льда 50·10-6 град-1).
Кроме того, поверхность данной бетонной плиты имеет свои геодезические особенности, а именно наличие рельефа поверхности, т.е. отклонений от нулевой отметки горизонта, что обуславливает латеральную неоднородность поля напряжения в ледовом массиве. Имеющийся рельеф поверхности плиты приводит к формированию массива льда с меняющейся по площади толщиной и температурой на поверхности льда.
Подбором температурных показателей плиты, льда и воды для заливки, химического состава воды, выдерживанием определенных временных параметров удается максимально предотвратить процесс растрескивания льда.
Массив спортивного льда - это замороженная вода высокой степени очистки объемом приблизительно 400 м3. Для подготовки такой воды необходимо оборудование многоступенчатой очистки, включающей механическую фильтрацию (4 стадии), очистку в угольном фильтре, умягчение (ионный обмен), полное обессоливание (деионизация) в мембранном фильтре обратного осмоса, биологическую стерилизацию и термическую обработку (нагрев и охлаждение).
При этом применяют воду той или иной степени очистки для заливки льда под разные виды спорта. При кристаллизации воды, содержащей примеси, происходит постепенное вытеснение примесей из кристаллической решетки льда на его поверхность. При дальнейшем понижении температуры льда пленка выделившихся солей отвердевает и создает своего рода абразивный эффект, что увеличивает коэффициент трения конька по льду.
Характеристики воды различной степени очистки, применяемой для заливки льда, приведены в табл.1.
| Таблица 1 | |||
| Характеристики воды | Исходная вода | Умягченная вода | Деионизированная вода |
| Электропроводность, мкС/см | 380-420 | 360-400 | 2-5 |
| Жесткость, мг-экв/л (dH) | 3,8-5,4 (10,7-15,0) | 0,1-0,3 (0,3-0,8) | 0,05-0,08 (0,15-0,25) |
| Железо общее, мг/л | 0,03-0,10 | 0,02-0,03 | 0,01-0,02 |
| Железо 2-валентное, мг/л | 0,02-0,05 | 0-0,02 | 0-0,01 |
| Хлор общий, мг/л | 0,3-0,9 | 0,01-0,03 | 0-0,02 |
| Хлор свободный, мг/л | 0,03-0,40 | 0-0,04 | 0-0,01 |
| Сульфаты, мг/л | 30-50 | 20-50 | 0 |
| Сульфиды, мг/л | 5-8 | 3-5 | 0 |
| Азот аммонийный, мг/л | 0,10-0,15 | 0,10-0,15 | 0 |
| Фториды, мг/л | 0,2-0,3 | 0-0,1 | 0 |
Помимо основных физических параметров арены на показатели льда и его качество влияет множество других факторов:
- частота заливок льда (в соревновательный период через 30-40 минут);
- толщина массива льда;
- температура воды для заливки льда;
- степень освещенности ледовой арены;
- количество спортсменов, находящихся на льду, и интенсивность их движений, влияющая на циркуляцию воздуха надо льдом;
- скорость льдоуборочного комбайна и глубина подрезки льда (от 0,1 до 0,6 мм);
- особенности управления комбайном разными водителями;
- чистота полотенца и качество заточки и регулировки ножа льдоуборочного комбайна;
- наличие утечек нефтепродуктов из двигателей и гидроузлов льдоуборочных комбайнов и другие органические загрязнения (например, выхлопные газы).
Поэтому получение льда требуемого качества очень сложная техническая задача, требующая всестороннего учета всех вышеуказанных факторов, оптимального и рационального управления инженерными системами и координированного взаимодействия всех подразделений комплекса, связанных с технологическим процессом.
Также одним из важнейших параметров при формировании поверхностного слоя массива льда с минимальным коэффициентом трения является формирование оптимального климата на арене.
Фактически ледовая поверхность является большой границей раздела фаз между ледовым массивом и воздухом внутри арены. На этой границе раздела фаз за счет целого комплекса физических процессов (конденсации, испарения, сублимации, нагрева и охлаждения) происходит интенсивный тепло- и массообмен. Значительное влияние на этот баланс оказывают технологические операции, связанные с обработкой поверхности льда льдоуборочными комбайнами (уборка стружки снега и заливка верхнего слоя горячей водой).
Температура и относительная влажность воздуха внутри арены являются заданными и регулируемыми параметрами. За счет работы систем кондиционирования автоматически происходит нагрев или охлаждение воздуха, а также его осушка или увлажнение до требуемых величин.
Для того чтобы определить оптимальные параметры воздуха надо льдом, целесообразно оперировать величинами не относительной, а абсолютной влажности, характеризующей наличие влаги в единице объема воздуха (обычно измеряется в граммах воды на кубический метр воздуха). В различных условиях эксплуатации льда часто возникает необходимость варьировать температуру воздуха, но при этом выдерживать содержание влаги надо льдом на одинаковом уровне. В этом случае требуется значительно изменить величину задаваемой относительной влажности.
В табл.2 приводится взаимозависимость величин температуры, относительной и абсолютной влажности воздуха.
| Таблица 2 | ||||||||
| Относительная влажность, % | ||||||||
| 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | ||
| Температура воздуха, °С | 2 | 1,1 | 1,3 | 1,6 | 1,9 | 2,1 | 2,4 | 2,7 |
| 4 | 1,2 | 1,5 | 1,8 | 2,2 | 2,5 | 2,8 | 3,1 | |
| 6 | 1,4 | 1,8 | 2,1 | 2,5 | 2,8 | 3,2 | 3,5 | |
| 8 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | 2,8 | 3,2 | 3,6 | 4,1 | |
| 10 | 1,9 | 2,3 | 2,8 | 3,2 | 3,7 | 4,2 | 4,6 | |
| 12 | 2,1 | 2,6 | 3,2 | 3,7 | 4,2 | 4,8 | 5,3 | |
| 14 | 2,4 | 3,0 | 3,6 | 4,2 | 4,8 | 5,4 | 6,0 | |
| 16 | 2,7 | 3,4 | 4,1 | 4,8 | 5,5 | 6,2 | 6,9 | |
| 18 | 3,1 | 3,9 | 4,7 | 5,5 | 6,2 | 7,0 | 7,8 | |
| 20 | 3,5 | 4,4 | 5,3 | 6,2 | 7,1 | 8,0 | 8,8 | |
| 22 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 | 9,0 | 10,0 |
В конькобежном спорте очень большое значение имеет состояние поверхности льда. Получение поверхности, создающей наименьшее сопротивление движущимся по ней конькам спортсмена и тем самым способствующей достижению высоких скоростных показателей, является первостепенной задачей технологов, занимающихся подготовкой спортивного льда. При этом они обязаны учитывать, что правила Международного союза конькобежцев (ISU) предусматривают создание равных условий всем участникам соревнований.
Для этого необходимо знать, что по истечении некоторого времени, прошедшего с момента заливки льда, на льду начинается процесс конденсации влаги из воздуха. Выпавшая в виде инея влага постепенно создает шероховатость льда, растущую со временем и повышающую коэффициент трения коньков по льду. Количество и скорость конденсации влаги напрямую зависит от температуры воздуха и льда и от влажности воздуха, причем чем больше влагосодержание воздуха, тем быстрее происходит этот процесс.
На фиг.1 показана типичная зависимость температуры воздуха арены от расстояния надо льдом. Данная зависимость получена при температуре воздуха на высоте 14 м, которая поддерживается постоянной за счет работы систем кондиционирования и обычно равна 18°С, а на высоте 0 м примерно равняется средней температуре поверхности льда -5,5°С.
В непосредственной близости от поверхности льда воздух с показателем абсолютной влажности в диапазоне от 2,5 г/м3 и выше неизбежно достигает точки росы, то есть при его охлаждении достигается точка насыщения воздуха парами воды, вследствие чего происходит выпадение избытка влаги на поверхности льда. Так, при влагосодержании 2,5 г/м3 точка росы имеет значение -8,2°С, а, например, при 4,0 г/м3 это значение составляет -2,0°С. Эти величины охватывают весь тот рабочий диапазон температур, который имеет поверхность льда в крытых спортивных объектах. Отсюда очевидно, что чем выше влагосодержание воздуха над поверхностью льда, тем больше влаги в виде инея выпадет на ней и тем быстрее будет расти сопротивление движению коньков по льду.
Таким образом, задача технологов состоит в том, чтобы, основываясь на знании зависимости абсолютной влажности воздуха (влагосодержания) от температуры, задать обоснованные климатические параметры помещения и обеспечить спортсменам одинаковые условия и оптимальное скольжение.
Следует также принять во внимание, что максимальное высушивание воздуха надо льдом не способствует улучшению скольжения, поскольку одновременно с конденсацией влаги происходит и процесс испарения с поверхности льда и насыщение воздуха влагой. При этом, чем ниже влагосодержание воздуха надо льдом, тем выше движущая сила этого обратного процесса, т.е. сублимации.
На фиг.2 показана зависимость абсолютной влажности воздуха от расстояния надо льдом при различных значениях относительной влажности на отметке 14,4 м при температуре воздуха на этой отметке 17,7°С. Полученная на фиг.2 зависимость получена после проведения серии экспериментов, результаты которых приведены в табл.3.
| Таблица 3 | |||
| Высота, см | Температура воздуха, °С | Относительная влажность воздуха, % | Абсолютная влажность воздуха, г/м3 |
| 155 | 12,0 | 47,4 | 5,0 |
| 105 | 10,7 | 48,9 | 4,8 |
| 60 | 9,5 | 51,9 | 4,7 |
| 20 | 6,3 | 60,0 | 4,3 |
| 3 | 2,4 | 61,1 | 3,4 |
| 155 | 11,5 | 27,7 | 2,8 |
| 105 | 10,6 | 27,6 | 2,7 |
| 60 | 9,6 | 31,1 | 2,8 |
| 20 | 6,0 | 38,5 | 2,7 |
| 3 | 2,6 | 45,8 | 2,8 |
| 0,2 | 2,0 | 68,1 | 3,6 |
| 155 | 11,8 | 38,0 | 4,0 |
| 105 | 10,7 | 39,1 | 3,8 |
| 60 | 9,5 | 41,2 | 3,7 |
| 20 | 6,1 | 52,0 | 3,7 |
| 3 | 2,4 | 67,4 | 3,5 |
Исследование изменения влажности воздуха в зависимости от расстояния надо льдом показало, что процесс конденсации в основном преобладает в широком диапазоне абсолютной влажности, что проявляется в постепенном снижении ее величины с приближением к поверхности льда. И лишь при высушивании воздуха до величин абсолютной влажности ниже 3 г/м3 на малых расстояниях ото льда (порядка 5-20 см) процесс сублимации четко фиксируется, что видно по ходу нижней кривой на фиг.2.
На фиг.3 показано изменение абсолютной влажности воздуха на разном расстоянии ото льда при постепенной осушке воздуха ледовой арены.
Экспериментальные данные, на основе которых построены приведенные на фиг.2 зависимости, приведены в табл.4.
| Таблица 4 | ||||||
| Время от момента начала осушки воздуха, ч | Относительная влажность воздуха в зале на уровне 14 м, % | Средняя температура воздуха на уровне 14 м, °С | Абсолютная влажность воздуха на уровне 14 м, г/м3 | Относительная влажность воздуха в зале на уровне 0,8 м, % | Средняя температура воздуха на уровне 0,8 м, °С | Абсолютная влажность воздуха на уровне 0,8 м, г/м3 |
| 0 | 46,5 | 18,0 | 7,3 | 46,0 | 11,0 | 4,6 |
| 1 | 43,0 | 18,0 | 6,7 | 47,5 | 11,9 | 5,0 |
| 2 | 40,0 | 18,0 | 6,2 | 47,2 | 10,6 | 4,6 |
| 3 | 37,0 | 18,0 | 5,8 | 46,0 | 10,6 | 4,4 |
| 4 | 34,5 | 18,0 | 5,4 | 44,8 | 10,5 | 4,3 |
| 5 | 33,5 | 18,0 | 5,2 | 43,0 | 11,2 | 4,3 |
| 6 | 33,0 | 18,0 | 5,1 | 43,2 | 11,2 | 4,3 |
| 7 | 31,5 | 18,0 | 4,9 | 43,0 | 10,1 | 4,0 |
| 8 | 30,5 | 18,0 | 4,8 | 42,0 | 10,6 | 4,1 |
| 9 | 29,5 | 18,0 | 4,6 | 40,5 | 11,5 | 4,2 |
| 10 | 29,0 | 18,0 | 4,5 | 40,0 | 12,0 | 4,2 |
| 11 | 28,5 | 18,0 | 4,4 | 40,0 | 12,5 | 4,4 |
| 12 | 28,2 | 18,0 | 4,4 | 39,8 | 12,6 | 4,4 |
| 13 | 28,0 | 18,0 | 4,4 | 39,6 | 12,1 | 4,2 |
| 14 | 27,8 | 18,0 | 4,3 | 38,3 | 12,0 | 4,1 |
| 15 | 27,5 | 18,0 | 4,3 | 38,2 | 12,0 | 4,2 |
| 16 | 27,0 | 18,0 | 4,2 | 38,0 | 12,0 | 4,0 |
| 17 | 26,0 | 18,0 | 4,1 | 37,8 | 11,8 | 4,0 |
| 18 | 25,5 | 18,0 | 4,0 | 37,2 | 12,0 | 3,9 |
| 19 | 25,0 | 18,0 | 3,9 | 37,3 | 12,0 | 4,0 |
| 20 | 24,5 | 18,0 | 3,8 | 37,2 | 12,1 | 4,0 |
| 21 | 24,2 | 18,0 | 3,7 | 37,5 | 11,7 | 3,9 |
| 22 | 22,0 | 18,0 | 3,4 | 36,8 | 12,0 | 3,9 |
| 23 | 20,0 | 18,0 | 3,1 | 37,0 | 11,9 | 3,9 |
| 24 | 19,7 | 18,0 | 3,1 | 37,8 | 10,6 | 3,7 |
| 25 | 18,8 | 18,0 | 2,9 | 36,7 | 12,0 | 3,9 |
| 26 | 19,0 | 18,0 | 3,0 | 35,7 | 12,4 | 3,9 |
Процесс сублимации наблюдается также при постепенной осушке воздуха ледовой арены и определениях абсолютной влажности на разных уровнях надо льдом. Постепенное падение абсолютной влажности на высоте 14 м не вызывает симбатной зависимости этого параметра на отметке 0,8 м. Выбор указанных высот для измерения влажности обусловлен тем, что, во-первых, примерно на высоте 14 м происходит усреднение климатических параметров потоков воздуха из систем кондиционирования большинства крытых спортивных ледовых сооружений и, во-вторых, на высоте 0,8 м при движении спортсменов происходит интенсивное перемешивание воздушных потоков теплого воздуха, поступающего из средних слоев арены, и охлажденного воздуха, непосредственно прилегающего к поверхности льда, и создаются наиболее комфортные условия для соревнующихся конькобежцев. Мало того, в определенный момент происходит выравнивание величин абсолютной влажности на разных высотах, а при дальнейшей осушке воздуха влагосодержание на уровне 0,8 м становится выше, чем на уровне 14 м, что объясняется интенсивным испарением влаги с поверхности льда. Очевидно, интенсивность сублимации растет при снижении насыщенности влагой сопряженного с поверхностью льда воздуха.
На границе раздела фаз - льда, имеющего температуру в отрицательной области, и сопряженного с ним воздуха, имеющего температуру с плюсовыми значениями, неизбежно присутствует тончайшая пленка жидкой фазы. Ее толщина измеряется несколькими микронами и может увеличиваться с повышением температуры воздуха и/или льда и соответственно уменьшаться с понижением этих температур. Одновременно на формирование этой пленки оказывает влияние и влажность сопряженного со льдом слоя воздуха. При существенном понижении влагосодержания воздуха интенсификация процесса сублимации может привести к практически полному исчезновению этой пленки. Схематично эти процессы изображены на фиг.4А и 4В.
Из фиг.4А видно, что в случае более насыщенного влагой воздуха присоединение молекул воды из воздуха к жидкой прослойке на поверхности льда более вероятно, чем отрыв молекул в обратном направлении, во-первых, по причине молекулярного притяжения и, во-вторых, из-за достижения прилегающим к поверхности льда воздухом точки росы, когда выпадение избытка влаги становится термодинамически неизбежным. При уменьшении насыщенности прилегающего воздуха влагой меньшее количество молекул воды имеет вероятность обогатить поверхностный слой льда, что демонстрирует фиг.4Б. В то же время увеличивается вероятность отрыва молекул воды от поверхности льда за счет их тепловых колебаний. Таким же образом можно объяснить как увеличение менее упорядоченной поверхностной области (фактически жидкой фазы) в первом случае, так и уменьшение ее, вплоть до полного исчезновения, во втором случае.
В применении к конькобежному спорту эти явления могут играть очень важную роль. Коэффициент трения коньков по льду напрямую зависит от состояния поверхностного слоя льда, а поскольку тончайшая прослойка жидкой фазы на этой поверхности может рассматриваться как своего рода смазка, облегчающая скольжение конька, то ее наличие является весьма желательным.
Поэтому при подборе температурно-влажностного режима необходимо учитывать все перечисленные выше взаимосвязи физических параметров.
На фиг.5 показана зависимость коэффициента трения конька по льду от абсолютной влажности воздуха и температуры льда. Экспериментальные данные приведены в табл.5, при этом определение коэффициента трения проводилось по известной методике, максимально моделирующей скольжение коньков конькобежца по льду (Холодильный бизнес, 2006, №10, с.10-15).
| Таблица 5 | ||||||||||
| Абсолютная влажность, г/м3 | Температура поверхности льда, °С | |||||||||
| -3,0 | -3,5 | -4,0 | -4,5 | -5,0 | -5,5 | -6,0 | -6,5 | -7,0 | -7,5 | |
| 2,5 | 0,0272 | 0,0255 | 0,0231 | 0,0228 | 0,0206 | 0,0193 | 0,0187 | 0,0209 | 0,0220 | 0,0240 |
| 3,0 | 0,0255 | 0,0247 | 0,0221 | 0,0213 | 0,0197 | 0,0184 | 0,0180 | 0,0199 | 0,0209 | 0,0228 |
| 3,5 | 0,0250 | 0,0242 | 0,0216 | 0,0212 | 0,0195 | 0,0180 | 0,0173 | 0,0189 | 0,0205 | 0,0221 |
| 4,0 | 0,0255 | 0,0246 | 0,0221 | 0,0206 | 0,0198 | 0,0176 | 0,0170 | 0,0187 | 0,0203 | 0,0220 |
| 4,5 | 0,0260 | 0,0256 | 0,0226 | 0,0214 | 0,0204 | 0,0186 | 0,0179 | 0,0199 | 0,0210 | 0,0225 |
| 5,0 | 0,0271 | 0,0264 | 0,0235 | 0,0220 | 0,0213 | 0,0189 | 0,0186 | 0,0207 | 0,0215 | 0,0232 |
Исследование зависимости коэффициента трения коньков по льду от абсолютной влажности и температуры льда показало наличие наилучших значений этой величины при абсолютной влажности воздуха в диапазоне 3,5-4,0 г/м3. Повышение абсолютной влажности выше этого диапазона вызывает интенсификацию процесса конденсации влаги, образование инея на поверхности льда и увеличение шероховатости льда. В то же время снижение абсолютной влажности ниже указанного диапазона приводит к высушиванию поверхностного слоя льда и исчезновению на ней тончайшей пленки жидкой фазы. Оба этих фактора, по разным причинам, увеличивают сопротивление при движении конька по льду. Это видно по ходу кривых, представленных на фиг.5.
Температура поверхности льда также существенно влияет на коэффициент трения, что видно по зависимостям на фиг.5. Здесь также присутствует оптимальный диапазон температур от -5,5 до -6,5°С, при котором коэффициент трения имеет наименьшие значения в пределах 0,018-0,020. При повышении температуры льда выше -5,5°С сказывается уменьшение твердости льда, что приводит к чрезмерному заглублению лезвия конька в лед и увеличению сопротивления скольжения (лезвие конька «вязнет»). А при чрезмерном понижении температуры поверхности льда происходит формирование слишком жесткой кристаллической структуры льда, что также увеличивает сопротивление скольжению.
Способ формирования поверхностного слоя массива льда для обеспечения поверхностного слоя массива льда с наименьшим коэффициентом трения, лежащим в пределах от 0,017 до 0,023, заключается в следующем. На массиве льда формируют поверхностный слой, используя воду, обычно прошедшую многоступенчатую очистку, которая включает в себя механическую фильтрацию (4 стадии), очистку в угольном фильтре, умягчение (ионный обмен), полное обессоливание (деионизация) в мембранном фильтре обратного осмоса, биологическую стерилизацию и термическую обработку (нагрев и охлаждение).
Формирование поверхностного слоя обычно осуществляется льдоуборочным комбайном, но также возможна и ручная заливка из шланга. Упомянутая вода, подаваемая на заливку, имеет температуру в интервале: для шланговой заливки от +10 до +45°С, для машинной подливки от +40 до +70°С. Интервал для шланговой заливки (или ручной заливки из шланга) выбран, исходя из того, что при температуре выше чем +45°С шланг сложно удерживать в руках (он становится горячим) и при этом шланг, лежащий уже на сформированном льду, начинает его протапливать, а при температуре ниже +10°С не происходит протапливание инея (конденсата) и микротрещин, образовавшихся на поверхности массива льда.
Интервал для машинной подливки (или заливки) объясняется, с одной стороны, возможностью перекрытия интервала, когда уже нельзя использовать шланговую заливку (будет протапливаться лед лежащими на нем шлангами), а с другой стороны, - конструктивными особенностями самого льдоуборочного комбайна (помпа, подающая воду, не рассчитана на температуры, превышающие +70°С).
Поддержание температуры льда в пределах от от -4 до -7°С достигают поддержанием температуры плиты, на которой сформирован упомянутый массив льда, в пределах от от -9 до -12°С, при этом температуру хладоносителя, циркулирующего в упомянутой плите, выбирают из интервала от -11 до -14°С соответственно. А поддержание абсолютной влажности над массивом льда в пределах от от 3 до 4,5 г/м3 обеспечивают системы кондиционирования и климат-контроля упомянутого закрытого помещения, поддерживающие следующие параметры воздуха внутри помещения в следующих интервалах: температура от 15 до 21°С и относительная влажность от 16 до 35%.
Хотя в данном описании указаны конкретные значения отдельных параметров, все они являются лишь иллюстративными, а не ограничивающими объем настоящего изобретения, который определяется только прилагаемой формулой изобретения.
1. Способ формирования поверхностного слоя массива льда в закрытых помещениях, заключающийся в том, что поддерживают абсолютную влажность воздуха над массивом льда в интервале от 3 до 4,5 г/м3 и используют воду с температурой, выбранной из интервала от 10 до 70°С, а после намораживания упомянутого поверхностного слоя массива льда температура поверхности массива льда поддерживают в пределах от -4 до -7°С.
2. Способ по п.1, в котором поддержание температуры льда в пределах от -4 до -7°С достигают поддержанием температуры плиты, на которой сформирован упомянутый массив льда, в пределах от -9 до -12°С, при этом температуру хладоносителя, циркулирующего в упомянутой плите, выбирают из интервала от -11 до -14°С соответственно.
3. Способ по п.1, в котором поддержание абсолютной влажности воздуха над массивом льда в пределах от 3 до 4,5 г/м3 обеспечивают системы кондиционирования и климат-контроля упомянутого закрытого помещения, поддерживающие следующие параметры воздуха внутри помещения в следующих интервалах: температура от 15 до 21°С и относительная влажность от 16 до 35%.
