искусственное покрытие для занятий спортом или играми

Формула изобретения

1. Искусственное покрытие для занятий спортом или играми, преимущественно для катания на коньках, содержащее соединенные в блок монолитные плиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, и жесткое основание, отличающееся тем, что монолитные плиты выполнены из полиэтилена с молекулярной массой 1,5-3,3·10 ⁶ и жестко соединены между собой, при этом покрытие снабжено свободно расположенным между основанием и блоком, по меньшей мере, одним антифрикционным слоем, имеющим минимальный коэффициент трения с материалом плит блока и служащим для облегчения перемещения блока при тепловом расширении и релаксации при охлаждении, а блок выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости внутри ограничивающей блок монтажной рамы, по периметру которой установлены термокомпенсационные пружины для возвращения блока в равновесное положение.

2. Искусственное покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве антифрикционного слоя использованы полиэтиленовая пленка, полипропиленовый лист или стальная жесть.

3. Искусственное покрытие по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что плиты соединены между собой крепежными резьбовыми элементами, размещаемыми в нижней части плит и обеспечивающими стяжку плит с усилием не менее 2000 кг на погонном метре контакта.

4. Искусственное покрытие по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что плиты, образующие блок, выполнены прямоугольными и соединены между собой так, что углы двух соседних монтируемых плит состыковываются на середине длинной стороны плиты, смежной с обеими плитами.

5. Искусственное покрытие по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что плиты имеют твердость не ниже 60, но не выше 80 по Шору для обеспечения скольжения и устойчивости лезвия конька на поверхности.

6. Искусственное покрытие по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что плиты имеют чистоту обработки лицевой поверхности не ниже 1,25 по ГОСТ 2789 для обеспечения качества скольжения лезвия конька по поверхности.

7. Искусственное покрытие по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что плиты выполнены с толщиной не менее 8 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области спорта, а именно к покрытиям для занятий спортом или играми, в частности для катания на коньках, обеспечивающим скольжение при положительных и отрицательных температурах окружающей среды и предназначенным для оборудования спортивных площадок без использования холодильной аппаратуры.

Известно искусственное покрытие для катания на коньках. Структура этого покрытия представляет собой основание в виде слоистых плит, изготовленных предпочтительно из древесной фанеры, пропитанной смолой, облицованное с двух сторон листами из сверхвысокомолекулярного полиэтилена толщиной 4-7 мм.

Плиты соединены в блок, а для уменьшения трения на поверхность полимера наносят уменьшающий трение компонент, например масло, которое включает полисилоксан, что обеспечивает возможность катания на коньках при положительных температурах (см. патент США №5837343, 1998).

Недостатками этого устройства являются плохое скольжение конька по полимерному материалу, необходимость постоянного нанесения компонента, улучшающего скольжение, на поверхность блока (площадки) и уборки его остатков при высыхании. Этот техническое решение невозможно использовать при оборудовании площадок на открытом воздухе из-за расслоения фанеры и изменения параметров нанесенных на нее полимерных слоев при суточных изменениях температур на 20-25°С. Покрытия на основе многослойной фанеры требуют ограничения использования жидкостей при уборках площадки.

Ближайшим аналогом изобретения является искусственное покрытие для занятий спортом или играми, преимущественно для катания на коньках, содержащее соединенные в блок монолитные плиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, и жесткое основание. Плиты по торцевым поверхностям имеют продольные пазы и выступы, с помощью которых плотно стыкуются между собой, образуя сплошные гладкие поверхности, и ограничивают перемещение плит в вертикальном направлении. Плиты укладывают на жесткое основание - бетонированное, асфальтовое или деревянную площадку. Для улучшения скольжения коньков на поверхность плит систематически наносятся составы, обеспечивающие снижение трения между синтетическим покрытием и лезвием конька (см. патент GB №2141034, 1984).

Недостатками известного покрытия является то, что, несмотря на применение сверхвысокомолекулярного полиэтилена в качестве материала покрытия, не определены параметры материала и характеристики поверхности, исключающие применение дополнительных составов, обеспечивающих снижение трения между синтетическим покрытием и лезвием конька. Кроме того, имеются нарушения сплошности поверхности покрытия вследствие появления щелей между монолитными плитами, так как они соединены между собой посредством выступ-паз и в результате теплового расширения (сжатия) плит при значительных колебаниях суточных температур, а также при нагреве плит прямыми солнечными лучами происходит их подвижка по жесткому основанию.

Задачей изобретения является создание экономичных универсальных широкодоступных и удобных в эксплуатации искусственных покрытий для занятий спортом или играми на открытом воздухе в любое время года, способствующих оздоровлению.

Техническим результатом изобретения является повышение качества покрытия и его долговечности при одновременном упрощении в изготовлении, монтаже и уходе.

Указанный результат достигается тем, что в искусственном покрытии для занятий спортом или играми, преимущественно для катания на коньках, содержащим соединенные в блок монолитные плиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, и жесткое основание, монолитные плиты выполнены из полиэтилена с молекулярной массой 1,5-3,3·10 ⁶ и жестко соединены между собой, при этом покрытие снабжено свободно расположенным между основанием и блоком, по меньшей мере, одним антифрикционным слоем, имеющим минимальный коэффициент трения с материалом плит блока и служащим для облегчения перемещения блока при тепловом расширении и релаксации при охлаждении, а блок выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости внутри ограничивающей блок монтажной рамы, по периметру которой установлены термокомпенсационные пружины для возвращения блока в равновесное положение.

Технический результат достигается и тем, что в качестве антифрикционного слоя использованы полиэтиленовая пленка, полипропиленовый лист или стальная жесть;

- что плиты соединены между собой крепежными резьбовыми элементами, размещаемыми в нижней части плит и обеспечивающими стяжку плит с усилием не менее 2000 кг на погонном метре контакта;

- что плиты, образующие блок, выполнены прямоугольными и соединены между собой так, что углы двух соседних монтируемых плит состыковываются на середине длинной стороны плиты, смежной с обеими плитами;

- что плиты имеют твердость не ниже 60, но не выше 80 по Шору для обеспечения скольжения и устойчивости лезвия конька на поверхности;

- что плиты имеют чистоту обработки лицевой поверхности не ниже 1.25 по ГОСТ 2789 для обеспечения качества скольжения лезвия конька по поверхности;

- что плиты выполнены с толщиной не менее 8 мм.

Искусственное покрытие, согласно изобретению, обладает комплексом показателей, необходимых для обеспечения свойств покрытия, требующихся для катания по нему на коньках, а также сохранению этих свойства при размещении покрытия на открытом воздухе или в помещениях, не оснащенных системами кондиционирования воздуха. К таким показателям относятся низкий коэффициент трения 0,1 для пары сталь - сверхвысокомолекулярный полиэтилен и достаточная твердость, а также низкая интенсивность износа - 2,9-3,2 мм ³/м, устойчивость к воздействию температур в диапазоне от минус 70°С до плюс 45°С и влажности до 100%, в том числе росы и солевого (морского) тумана, практически полное отсутствие влагопоглощения и, как следствие этого, отсутствие связанных с влагопоглощением деформаций материала. Для обеспечения хорошего скольжения лезвия конька по покрытию и устойчивости конька в тангенциальном направлении лезвие конька должно врезаться в поверхность покрытия на глубину не более 0,9 мм, но и не менее 0,3 мм при массе катающегося от 20 до 100 кг. Это обеспечивается при твердости плит от 60 до 80 по Шору. Для обеспечения легкости скольжения лезвия конька по покрытию лицевая поверхность плит должна быть гладкой, и ее шероховатость не может превышать 1.25 по ГОСТ 2789.

На фиг.1 схематично изображено покрытие согласно изобретению, разрез.

На фиг.2 - основание.

На фиг.3 - крепление плит между собой посредством крепежных резьбовых элементов.

На фиг.4 - блок из плит.

Покрытие состоит из соединенных в блок монолитных плит 1 из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и жесткого основания 2 (фиг.2). Монолитные плиты 1 выполнены из полиэтилена с молекулярной массой 1,5-3,3·10 ⁶ и жестко соединены между собой крепежными резьбовыми элементами 3 (см. фиг.3). Плиты 1 размещены на специально подготовленном основании 2. Основание 2 состоит из монтажной рамы 4, каркаса 5 и обрешетки 6, смонтированной на каркасе 5 (фиг.1). На обрешетке 6 основания 2 прочно закреплен плоский настил 7, являющийся частью основания 2. Каркас 5, обрешетка 6 и настил 7 обеспечивают жесткость и прочность конструкции и образуют ровную горизонтальную поверхность. Величина ячейки обрешетки 6 определяется исходя из требования исключения деформации при воздействии вертикальных статических и динамических нагрузок, возникающих при эксплуатации устройства, а также исключения деформации - провисания плит 1, размещаемых на основании 2. Условия эксплуатации предусматривают, что при помещении в любой точке покрытия или при одновременном помещении в двух любых точках покрытия на расстоянии 1 м друг от друга грузов массой 300 кг каждый не допускается прогиба поверхности более 1 мм (при этом не допускается подъем поверхности в других местах). Также не допускаются пружинение и деформация основания 2 при ударе в любой точке покрытия груза массой 200 кг, падающего с высоты 1 м. Проведенные расчеты и экспериментальные работы показали, что, учитывая характеристики используемого материала покрытия, для различных вариантов конструктивного выполнения основания 2 величина ячейки обрешетки 6 не должна превышать размеров 0,5×0,5 м. Основание 2 должно быть плоским, на длине плиты отклонение от плоскостности не должно превышать 2 мм. Допуск по отклонению на полной длине и по диагонали - 5 мм. Основание 2 устанавливают строго горизонтально. Отклонение поверхности настила 7 основания 2 от горизонтали не должно превышать на полной длине и по диагонали - 10 мм. Лицевая поверхность настила 7 должна быть сплошной и гладкой (допустимая шероховатость не ниже 5.0 по ГОСТ 2789). Непосредственно под блок помещен антифрикционный слой 8, например тонкий полиэтиленовый или полипропиленовый лист, стальная жесть, толстая полиэтиленовая пленка.

Блок плит 1 (фиг.4) установлен внутри монтажной рамы 4.

Учитывая величину коэффициента теплового расширения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, а также то, что он на порядок больше чем у алюминия и бронзы, в 20 раз больше чем у стали, конструкция искусственных катков с использованием этого материала должна учитывать величину его теплового расширения. В частности, размеры монтажной рамы 4 выбираются с расчетом на тепловое расширение плит 1 покрытия, и между внешним периметром покрытия и внутренним периметром монтажной рамы 4 предусмотрен термокомпенсационный зазор (на чертеже не показан). Внутри этого зазора установлены термокомпенсационные спиральные пружины 8, которые воспринимают давление расширяющегося покрытия и, сжимаясь, обеспечивают его смещение внутри объема, ограниченного монтажной рамой 4, препятствуя возникновению напряженных состояний по местам стыка плит 1 и не допуская деформации поверхности покрытия и вертикального смещения его частей с образованием зазоров. При остывании покрытия термокомпенсационные спиральные пружины 8, оказывая давление по периметру покрытия, обеспечивают его равномерную релаксацию и возвращение в исходное положение, препятствуя образованию щелей и возникновению напряженных состояний по местам стыка плит 1. Зазор и пружины 8 закрыты декоративной накладкой 9, крепящейся к монтажной раме 4.

Монтаж покрытия осуществляют следующим образом.

Плиты 1, изготовленные из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, дополнительно дорабатывают: обрезаются точно под стандартные для конкретного изделия размеры с обеспечением допуска по длине и ширине плит и длинам диагоналей не более 1 мм, боковые и верхняя (лицевая) поверхности плит 1 шлифуют и полируют для получения строго плоской и высокого качества поверхностей (шероховатость боковых поверхностей 5.0 , лицевой - 1.25 по ГОСТ 2789). В плитах 1 высверливают гнезда 10 и отверстия 11 для установки крепежных элементов 3, в которые они запрессовываются (фиг.3). Покрытие в виде блока монтируется на основании 2. При изготовлении основания 2 проводится выверка горизонтальности его установки с помощью геодезического оборудования. Установка основания 2 начинается со сборки и размещения на выбранной и подготовленной площадке монтажной рамы 4, при этом ведется контроль ее ориентации относительно горизонтальной плоскости. На установленной раме 4 последовательно устанавливают каркас 5 и обрешетку 6, проводится выверка их горизонтальности и точности выведения плоскости под настил 7, прочности монтажа конструкции. Затем устанавливают настил 7 и проводят испытания основания 2 на соответствие требованиям к плоскостности, горизонтальности настила 7, устойчивости к воздействию механических нагрузок, соответствию качества обработки поверхности настила 7. При установке основания 2 подготавливают места для установки термокомпенсационных пружин 8, проверяют наличие необходимого термокомпенсационного зазора и его размеров. На настил 7 помещают антифрикционный слой 12 или слои, проверяется легкость скольжения его по настилу 7, и начинается монтаж покрытия.

При монтаже покрытия плиты 1, которые выполняют прямоугольными с размерами преимущественно 2×4 м или 1×2 м с толщиной от 8 до 22 мм располагают так, чтобы углы двух соседних монтируемых плит 1 состыковывались на длинной стороне смежной с ними плиты 1. Состыкованные плиты 1 стягиваются с помощью крепежных резьбовых элементов 3, при этом усилие стягивания должно составлять 2000 кг на погонный метр стыкуемых плит 1. До стягивания плит 1 проверяется легкость их смещения по поверхности настила 7. После завершения сборки блока покрытия вновь проверяется возможность его перемещения по поверхности основания 2. В термокомпенсационный зазор устанавливаются термокомпенсационные пружины 8. Зазор и пружины 8 накрывают декоративной накладкой 9, так чтобы между монтажной рамой 4, настилом 7 основания 2 и декоративной накладкой 9 образовался паз, в котором беспрепятственно может перемещаться блок покрытия. При этом он поддерживается в равновесном положении внутри монтажной рамы 4, а его края удерживаются от смещения в вертикальном направлении декоративной накладкой 9.

Искусственное покрытие, согласно изобретению, является экономичным, универсальным, широкодоступным и удобным в эксплуатации.

Оно предназначено для создания искусственных катков на открытом воздухе, что способствует оздоровлению, особенно детей, обеспечивает высокое качество скольжения конька без использования химикатов, наносимых на поверхность покрытия, высокое качество скольжения конька по покрытию независимо от температуры окружающего воздуха и практически независимо от времени после технического обслуживания площадки, а также обеспечивает стабильность конструкции устройства в широком диапазоне внешних воздействий и ее механическую прочность в различных условиях эксплуатации.