Optimierung des Gleitvorgangs auf Schnee durch definierte Laufflächenstruktur bei Wintersportgeräten

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2008 im Fachbereich Sport - Sportgeräte und -materialien, Note: Sehr Gut, Fachhochschule Technikum Wien (Sports Equipment Technology), Veranstaltung: Messtechnik, Sprache: Deutsch, Abstract: Beim Schifahren bildet sich ein Wasserfilm zwischen Schi und Schnee, welcher den Reibungswiderstand des Gleitvorgangs verringert. Die weit verbreitete Meinung, dass sich dieser auf Grund des ausgeübten Druckes auf den Schnee bildet, ist falsch. Dieser Schmelzwasserfilm entsteht aufgrund der Reibungswärme, welche während des Gleitvorganges produziert wird. Der niedrige Reibungskoeffizient ergibt sich nicht nur aus der Schmelzwasserschmierung alleine, sondern setzt sich aus weiteren Komponenten wie der Trockenreibung, der Verdichtung und dem frontalen Auftreffwiderstand, der kapillaren Anziehungskraft, sowie elektrostatischer Aufladung und Verschmutzung zusammen.

Die einzelnen Komponenten hängen von einer Vielzahl von verschiedenen Faktoren ab, die grob in zwei Gruppen gegliedert werden können. Die wichtigsten Einflussfaktoren des Schnees auf die Gleitreibung sind die Korngröße, die Schneetemperatur, der Feuchtegehalt, die Schneehärte sowie die Verunreinigung. Die bedeutendsten Einflussfaktoren des Gleitkörpers auf die Gleitreibung sind die Kontaktfläche, die Geschwindigkeit, die Belagsstruktur, das Material, die Last sowie die thermische und elektrische Leitfähigkeit.

Mithilfe eines Tribometers kann man den Reibungskoeffizienten mit einer Toleranz von ±5% bestimmen. Der zu messende Probekörper wird mit einer wählbaren Kraft auf die rotierende Eisfläche gepresst, dabei wird der Reibungswiderstand mit einer Kraftmesszelle gemessen. Diese Messungen finden in einer Kältekammer statt. Die variablen Parameter sind somit die Eistemperatur, die Geschwindigkeit, die Last auf dem Gleitkörper und die Temperatur der Kältekammer. Dabei kommen Probekörper mit verschiedenen Strukturen zum Einsatz. Longitudinal ausgerichtete feine Vertiefungen auf der Belagsfläche erweisen sich dabei vorteilhaft.

Die Aufbringung solcher Strukturen erfolgt heute maschinell über den so genannten Steinschliff. Bei diesem Verfahren wird mit einem Diamanten eine definierte Struktur auf einen Schleifstein aufgebracht. Abhängig von den eingestellten Maschinenparametern, wie Umfanggeschwindigkeit des Schleifsteins, Abziehgeschwindigkeit des Diamanten, Anpressdruck und Vorschubgeschwindigkeit der Maschine werden verschiedene Strukturen auf die Belagsfläche aufgebracht. Dabei setzt sich die Art der Struktur aus Erfahrungswerten und Trial and Error Tests zusammen.