Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 06
Но все это пока чистой воды научные фантазии. И как пойдет охота за монополем дальше, какие прикладные задачи удастся при этом решить, мы вам еще расскажем.
С. ЗИГУНЕНКО, научный обозреватель «ЮТ»
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Наука футбола
В канун очередного чемпионата мира по футболу в ЮАР, на который наши футболисты не попали, мы поинтересовались, какие новинки припасли к этому чемпионату специалисты по техническому оснащению спорта.
Начнем, с мяча…
Создавая футбольный мяч 2010 года, дизайнеры компании «Адидас» вдохновились африканскими орнаментами и использовали в оформлении покрышки четыре треугольных элемента 11 цветов, которые олицетворяют 11 игроков каждой команды, 11 официальных языков ЮАР и 11 южноафриканских племен. Цвета и орнамент мяча перекликаются с дизайном внешнего фасада стадиона Soccer City в Йоханнесбурге, где пройдут самые важные матчи чемпионата.
Мяч получил имя JABULANI («Джабулани»). Это слово в зулусском наречии банту (один из 11 официальных языков ЮАР) означает «праздновать», «праздник», что как нельзя лучше подходит для предстоящего чемпионата, куда соберутся поклонники футбола со всего мира.
Оболочка впервые изготовлена всего из 8 трехмерных сферических панелей, сделанных из полиуретана и этилвинилацетата (ЭВА), которые соединены между собой термосклейкой; в мячах предыдущих чемпионатов панели были плоские и их было больше. Это позволило добиться почти идеальной сферической формы мяча.
Второе новшество этого года — улучшенная микротекстура поверхности покрышки. Впервые подобная текстура типа «гусиная кожа» появилась на официальном мяче чемпионата Европы 2008 года. Ее основная задача — обеспечить хорошее сцепление бутсы с поверхностью мяча при любых погодных условиях. На поверхности мяча появился набор желобков-углублений, которые оптимизируют его аэродинамические свойства. В результате JABULANI чрезвычайно устойчив во время полета, повышает точность ударов.
Для обеспечения таких характеристик мяча инженеры провели сотни тестов в Университете Лафборо (Великобритания), испытательной лаборатории Adidas в Шайнфельде и в аэродинамической трубе.
Бутсы теперь делают полностью из синтетики.
Электроника на поле
Еще одна новинка, которая давно просится на поле, — микрочип внутри мяча. Как известно, редкий футбольный матч обходится без споров. Поэтому на поле и находится судья с двумя помощниками. Но и они, бывает, ошибаются, что хорошо видно на телевизионных повторах. Но как избежать ошибок непосредственно в ходе игры?
Для этого еще в 2003 году было предложено вставить внутрь мяча электронный микрочип, а по периметру поля разместить сенсоры, которые бы точно фиксировали, пересек ли мяч линию ворот, вышел ли в аут и т. д. Однако первая попытка провалилась, поскольку точность замеров оказалась невысокой. Тогда задание было упрощено — требовалось лишь «железно» фиксировать голы. Соответственно, упростилось и оборудование. Под воротами, по линии поля, были проложены тонкие электрические кабели, и, когда мяч пересекал черту, встроенный в него датчик посылал радиосигнал на браслет рефери.
Опробовали новую систему в Иокогаме, где встречались «Милан» и японская команда «Urawa Red Diamonds». В тот момент, когда полузащитнику гостей Кларенсу Зеедорфу на 68-й минуте удалось распечатать ворота хозяев, на электронных браслетах арбитров высветилось слово «Goal».
Игры на клубный Кубок мира, прошедшие в Японии в декабре 2007 года под эгидой FIFA, тоже подтвердили — мяч с микрочипом в игре ведет себя точно так же, как обычный. С той лишь разницей, что теперь взятие ворот определяется не только на глаз, но и фиксируется электроникой.
Однако, положа руку на сердце, надо признать, что система еще далека от совершенства. Она, например, не выявляет положение вне игры. Так что «электронные» мячи, наверное, не получат прописку на чемпионате мира в ЮАР.
Зачем футболисту кенгуру?
Кроме мяча, большое значение для качества игры имеет обувь футболистов. Это хорошо запомнили еще в 1954 году участники финального матча чемпионата мира в Швейцарии. За час до игры ливень превратил поле в болото. Немецкая сборная, экипированная самыми совершенными по тем временам бутсами, заменила короткие шипы на более длинные и, получив ощутимое превосходство в маневренности и скорости, сумела забить решающий гол.
Сейчас в футболе самыми популярными моделями считаются 6 — 8- и 12 — 13-шиповые бутсы. Первые используют для игры на травяных полях, вторые — на более жестких, искусственных.
В зависимости от конкретных условий меняются не только длина и количество шипов, но и их форма, материал, из которого они изготовлены. Так, для мягких полей используют 6 или 8 металлических шипов классической круглой формы. Для более твердых — 12–13 шипов, причем пластиковых или прорезиненных.
Разработка их местоположения на подошвах, да и форма самих бутсов — серьезные задачи, решением которых занимаются специалисты практически всех производителей спортивной экипировки.
До недавнего времени лучшим материалом для изготовления верха обуви считалась кожа акулы или кенгуру, которая хорошо держит форму, не промокает, обеспечивает отличное сцепление с мячом. Но сейчас она отступает перед синтетикой.
Футбольный мяч и бутсы все совершенствуются.
По конструкции современные бутсы намного сложнее обычной обуви. Здесь и амортизирующие вставки под пятку и под носок, различные вставки, предотвращающие скручивание и деформацию стопы, специальным образом простроченная или покрытая тонкой резиновой пленкой для лучшего контакта с мячом внешняя поверхность бутсы.
Особого внимания заслуживает и шнуровка. На некоторых моделях она смещена от центра на внешнюю сторону стопы и стала скрытой, а узел шнурков прикрыт язычком. Другие модели выполнены и вовсе без шнуровки, с эластичными вставками или липучками. Все это призвано снизить травматизм при столкновениях футболистов во время игры.
Не исключено, что в такой обуви вскоре будут монтироваться микрочипы, помогающие подстраивать ее под внешние условия. Может быть, в бутсы также начнут встраивать пружинные элементы, позволяющие игроку быстрее бегать. Во всяком случае, материалы переменной эластичности уже испытывают во вратарских перчатках.
Так, в некоторых из них имеются вставки из особого полимера d3o на тыльной стороне ладони в районе костяшек. Когда вратарь ловит мяч, мягкие эластичные вставки ему не мешают. Но если приходится выбивать мяч кулаком, они твердеют всего за 10 миллисекунд, защищая руку от травмы. Подобные вставки теперь используют и в щитках для голени.
«Непробиваемый» голкипер
Прорваться к воротам — это еще полдела. Нужно еще суметь забить голы. И чем выше класс вратаря на тренировках, тем больше у футболиста шансов не сплоховать в игре. И вот, похоже, идеальный вратарь для тренировок появился. Во всяком случае, так утверждает его создатель, поскольку речь в данном случае идет не о спортсмене, а о роботе RoboKeeper — автоматической системе, которая просчитывает и отслеживает траекторию удара, а потом отбивает мяч, направленный в любую точку ворот.
«Идеальный» голкипер пока выглядит не очень впечатляюще. Но дело свое знает…
Изобретатель Робокипера — Михаэль тен Номпель — личность известная в области техники, поскольку он является профессором Института технологических процессов и логистики имени Фраунхофера в Дортмунде.
Свою разработку он начал еще в 2006 году, посмотрев игры тогдашнего чемпионата мира. Получилось это далеко не сразу, поскольку мяч после удара классного футболиста развивает скорость около 200 км/ч, а фактически Робокипер представляет собой всего лишь движущуюся заслонку, выставляемую на пути мяча. Прежде всего две телекамеры анализируют движение летящего мяча. Данные о траектории удара обновляются каждые 0,02 секунды. Синтезируя стереоизображение с камер, компьютер высчитывает трехмерное положение мяча по отношению к пространству поля, и в частности, к воротам. Информация передается в блок управления мотором и быстродействующей авиационной коробкой передач, с помощью которых макет вратаря и передвигается в створе ворот для отражения удара. Поскольку на все про все уходит менее 0,5 секунды, то у Робокипера неплохие шансы парировать даже 11-метровые удары.
С какого расстояния робота-голкипера все же можно «пробить», профессор держит в секрете. Пока же потрясающая реакция робота сделала его одним из финалистов конкурса по инновациям в мире спорта ISPO Brandnew Award 2010.
