О наклейке кия.
Как известно, на заре бильярда играли не острыми киями, а битами с утолщённым ударным концом и относительно тонкой рукоятью, которую называли хвостом биты. Когда же появилась манера играть хвостом биты, которая со временем превратилась в современный кий (кью по-французски - хвост), этот хвост имел обыкновенный твёрдый наконечник. В дорогих битах и позже в киях для знатных господ этот наконечник делали из слоновой кости, как и бильярдные шары, а в киях попроще это зачастую был просто деревянный торец. Впрочем, кии делали из прочных пород дерева. В конце 18-го века, с появлением правила серийной игры, возникла целесообразность игры по-выходу, что требовало увеличенных возможностей по управлению битком при ударе. Игроки стали искать возможности наносить удар кием без кикса не в центр битка, что сделать кием с костяным наконечником весьма проблематично.
Вскоре было обнаружено, что скругление ударного торца кия и натирание его мелом (известью) позволяет наносить удары кием с небольшим отклонением от центра битка. Изобретение же кожаной наклейки на торец кия, вкупе со скруглением её формы и натиранием мелом, позволило увеличить отклонение точки удара кия от центра битка до максимально возможных величин. Применение в качестве наклейки именно кожи представляется вполне закономерным для конца 18-го века. В то время, на заре промышленной революции, кожа применялась повсеместно не только при изготовлении одежды и обуви, но и в упряжи, в приводных лентах различных механизмов.
Как ни странно, но за прошедшие 200 лет не было найдено более достойной альтернативы для материала наклейки кия, чем кожа, несмотря на бурное развитие техники и науки, в том числе и материаловедения. Представляется мне, что не очень то и искали. )) Современный рынок бильярдных аксессуаров предлагает несколько десятков различных марок наклеек, практически всех - из кожи. Цена наиболее дорогих многослойных кожаных наклеек доходит до 1000 руб/шт.
Итак, основная функция помелённой наклейки заключается в препятствовании возникновению проскальзывания кия по битку в момент их соударения, что и называется киксом. Однако, есть и другая функция, о которой при изобретении наклейки не особо задумывались. Чтобы понять эту функцию, нужно рассмотреть работу кия без наклейки, то есть такого кия, которым играли в 18-ом веке.
Если удар по битку наносить кием без наклейки (пусть даже, если кий сделан из максимально прочной древесины), то поведение кия будет зависеть от его скорости и массы битка. Если удар достаточно быстр и/или биток достаточно тяжёл, то возникающие контактные напряжения сжатия торца шафта превысят допустимые, согласно модулю упругости материала шафта (древесины). Другими словами, деформация перестанет быть упругой и станет упруго-пластичной, что выразится в необратимом уплотнении/деформации торца шафта. То есть, приложенная ударная нагрузка будет сминать/уплотнять некоторую небольшую область на кончике шафта, в дальнейшем распространяясь по кию волной упругой деформации. Как видим, и в этом случае кий нужно рассматривать как состоящий из двух частей с различными динамическими характеристиками: кончика шафта, подвергаемого упруго-пластичной деформации; и всего остального кия, подвергаемого только упругой деформации.
Отсюда становится понятна вторая функция наклейки, которая собственно и берёт на себя ударную нагрузку, предотвращая появление на торце шафта под наклейкой контактных напряжений, превышающих модуль упругости материала шафта. За счёт чего наклейка уменьшает контактные напряжения? За счёт того, что увеличивает время контакта кия с шаром. Получаемый битком импульс (mV) есть интеграл контактной силы за период времени контакта (S Fdt); поэтому очевидно, что если время соударения увеличивается, то максимальная величина контактного усилия (в середине интервала времени контакта) будет уменьшаться.
Справедливости ради надо отметить, что наклейка не только уменьшает контактные усилия на торце шафта под ней, но и распределяет эти контактные усилия более равномерно по всей площади торца шафта. Как известно, шафт изготовляется из древесины, ориентированной вдоль слоёв, в то время как наклейка - либо однородная, либо многослойная с ориентацией слоёв параллельно торцу шафта. Поэтому, при ударе кием со смещением относительно центра битка в случае отсутствия наклейки, удар приходится на край торца шафта, что вызывает сжатия слоёв древесины с этого края и способствует образованию трещины между этими нагруженными слоями и остальными слоями древесины, на которые нагрузки нет. Если же имеется наклейка, то при ударе кием со смещением относительно центра битка, удар приходится на край наклейки и нагрузка перераспределяется по её объёму к торцу шафта более равномерно. Собственно, для этого и делают наклейки слоёными. Функцию перераспределения ударной нагрузки по торцу шафта под наклейкой выполняет также часто устанавливаемая под наклейку пластинка из стеклотекстолита, фибры или чего-то подобного, то есть высокопрочного и твёрдого.
Здесь следует высказать следующее соображение. Хотя перераспределение нагрузки по торцу шафта при ударе не в центр битка и предохраняет шафт от растрескивания вдоль слоёв, однако определённая, не чрезмерная неравномерность ударной нагрузки необходима, чтобы шафт получал S-образное искривление, которое при правильном прицеливании и технике нанесения удара позволяет скомпенсировать явление сноса битка. Поэтому, применение на торце шафта под наклейкой втулок / стаканов оправдано не в полной мере, лучше ставить именно пластинку толщиной 2-3мм.
Каковы же должны быть упругие свойства наклейки и её твёрдость? Это непосредственно зависит от параметров кия, в том числе и от его назначения. К примеру, оптимальная наклейка для кия, предназначенного для выполнения ударов массе, будет отличаться от оптимальной наклейки кия для выполнения горизонтальных ударов. Впрочем, и сами оптимальные кии для этих техник удара весьма различны.
Для киёв Русского Биллиарда необходимы более твёрдые наклейки, чем для киёв других видов. Это объясняется тем, что русский шар крупнее и, соответственно, тяжелее; поэтому, при максимально быстрых ударах контактные напряжения в материале наклейки выше, чем при ударах в других видах бильярда. Необходима и более высокая прочность наклеек для русских киёв; практика показывает, что нередки случаи отрыва кусков недостаточно прочных наклеек при сильных ударах с максимальным винтом, то есть таких ударов, при которых ударная нагрузка приходится на самый край наклейки. Разумеется, некоторым игрокам, исповедующим аккуратный стиль игры с несильными ударами, подойдут и более мягкие наклейки, однако при этом часть потенциально возможных технических приёмов для них будет недоступна. Именно в этом смысле следует понимать утверждение, что твёрдая наклейка обеспечивает наиболее широкий диапазон возможных ударов на Русском Биллиарде.
