Методологический подход к проектированию гидрокостюма на основе формирования классификации водных видов спорта

МРНТИ (64.29.14-64.33.71)                       

Развитие водных видов спорта в последние десятилетия характеризуется расширением спектра направлений, проводимых как в контролируемой среде (плавательные бассейны), так и в условиях природных акваторий различной сложности. При этом нормативное регулирование экипировки зачастую ограничивается отдельными направлениями и не формирует системного подхода к выбору гидрокостюмов в зависимости от гидродинамической и температурной нагрузки.

В докладе австралийских учёных отмечается, что в стране ежегодно совершается около одного миллиона погружений под воду. В 2020 г. в США насчитывалось около четырех миллионов дайверов. По данным немецкой конфедерации VDST , в 2019 г. насчитывалось более 85 тыс. её членов [1].

Особенно актуальна проблема для слаломных дисциплин, регулируемых международными федерациями, включая International Canoe Federation, где спортсмен функционирует в турбулентной среде при переменной температуре воды.

Соответственно с этим увеличился спрос на гидрокостюмы различного назначения.

Водные виды спорта объединяют миллионы практикующих по всему миру, способствуя физическому развитию, здоровью и рекреации. Согласно данным из обзоров, таких как полный список водных видов спорта, их популярность растет благодаря доступности и разнообразию. Классификация этих видов помогает систематизировать подходы к тренировкам, экипировке и безопасности. Одним из критических элементов экипировки является гидрокостюм, который эволюционировал от простых неопреновых конструкций к высокотехнологичным изделиям, интегрирующим термоизоляцию и гидродинамику. Цель статьи — создание инновационных видов серии адаптированных гидрокостюмов по специфике водных видов спорта, повышая надежность и защитных свойств, улучшая комфорт и производительность [2, 3].

Материалы и методы

В исследованиях и классической спортивной науке Н.Ж. Булгаковой водные виды спорта традиционно делятся по характеру современной деятельности [4]. Однако современные исследователи предлагают более глубокую дифференциацию:

• •    по среде взаимодействия: исследования подчеркивают различие между активностью в воде (плавание, синхронное плавание), на воде (гребля, парусный спорт, слалом) и под водой (дайвинг, фридайвинг);

• •    по энергетическим затратам: в работах М.Гарсина, Лоуренс Хамара внимание уделяется классификации на основе зон мощности (аэробные, анаэробные нагрузки), что напрямую влияет на требования к экипировке [5];

• •    технологический подход: в современных работах Г.И. Попова, А.В. Самсоновой предлагают классифицировать виды спорта по степени влияния «технических средств» на результат, где гидрокостюм рассматривается как важнейший компонент системы «спортсмен — среда» [6].

Классификация относительно биомеханики и гидродинамики в экипировке представлена на рис.1. Изучение взаимодействия тела пловца с водной средой, в данном случае занимает основное место:

• •    на основе исследований Константиноса Пападимитриу и др. доказано, что гидрокостюмы влияют на три вида сопротивления: вязкое (трение), формовое (давление) и волновое [7];

• •    роль компрессионных материалов анализируется в работах современных спортивных физиологов, в которых установлено, что правильное давление снижает вибрацию мышц и способствует поддержанию оптимальной плавучести.

Классификация существующих материалов и эволюция гидрокостюмов, переход от натуральных материалов к высокотехнологичным полимерам:

• •    исследования в области неопрена и его производных для дайвинга и триатлона сосредоточены на теплоизоляционных свойствах и толщине материала от 1 до 7 мм.;

• •    в 2010 году объявили запрет на полностью полиуретановые костюмы (решение FINA ), после этого научный интерес сместился к изучению гидрофобных (текстильных гидрокостюмов) пропиток и ультразвуковой спайке швов.

  
  
  

  Рисунок 1. Классификация водных видов спорта, включая погодные условия и экипировку

  
  

Результаты исследований и их обсуждение

Автор Дж. Эдвардс рассматривает «анатомический крой» как фактор, минимизирующий ограничение подвижности суставов.

Эта классификация учитывает как традиционные олимпийские дисциплины (плавание, гребля, слалом), так и современные экстремальные формы, отражающие тенденции к интеграции технологий и экологии [8].

Классификая спортивной одежды для водных видов спорта разделена и изучена по классам, опираясь на международный ГОСТ

32993-2024 «Одежда спортивная. Общие технические условия» [9].

Размеры изделий должны соответствовать размерным признакам типовой фигуры согласно ГОСТ 31399-2009 [10], ГОСТ 314002009 [11]) для мужских фигур и ГОСТ 313962009 [12]), ГОСТ 31397-2009 [13] для женских фигур.

На рис. 2 представлены виды гидрокостюмов в зависимости от температуры водной среды, где данные гидрокостюмы адаптированы к специфике видов спорта, улучшая комфорт и производительность.

Рисунок 2. Пример гидрокостюмов в зависимости от температуры водной среды

В серфинге и кайтсерфинге: полные мокрые костюмы с гибким неопреном для свободы движений. Они защищают от холода и ультрафиолета, продлевая сессии.

В дайвинге и фридайвинге: сухие или полусухие модели для глубоких погружений, с усиленной защитой от давления. Для теплых вод — короткие варианты.

В плавании на открытой воде и триатлоне: тонкие полные костюмы с гладкой поверхностью для снижения сопротивления воды, часто с зонами повышенной плавучести.

В вейкбординге и водных лыжах: короткие или полные мокрые костюмы для защиты от падений и холода, с акцентом на ударопрочность.

В рекреационных видах (SUP, сноркелинг): легкие короткие модели для комфорта в теплой воде, фокусирующиеся на UV-защите.

В гребном слаломе: сухой тип гидрокостюма (Drysuit) согласно ГОСТ 71302-2024 [14] для температуры воды ниже 10 ° С. Гидрокостюм 5/4/3 мм + неопреновые ботинки

(10-14° С). Полный гидрокостюм (Fullsuit) 3/2 мм или 4/3 мм (15-19 ° С). Короткий гидрокостюм (Shorty) 2 мм (20-24 ° С). Лайкра (рашгард) для защиты от солнца + шорты 25 ° С.

Применение гидрокостюмов снижает риск гипотермии и повышает эффективность, но требует правильного подбора по размеру для минимизации зазоров [14, 15].

Большой вклад в создание гидрокостюма сделал спортсмен и фанат по водным видам спорта Jack O'neill. Брэнд под его именем «O’Neill» создан 65 лет назад, за это время компания прошла большой инновационный процесс по созданию уникальных технологий, чтобы обеспечить комфортное пребывание в воде даже при низких температурах [16].

Фирма «O'Neill» разрабатывает костюмы из высококачественного неопрена, работает над теплопроводностью, также костюмы данного производителя тщательно проработаны. «O'Neill» отвечает за разработку самых надёжных и инновационных застёжек в отрасли (рис.3).

Рисунок 3. Запатентованная плавающая задняя и передняя застёжка от производителя «O'Neill»

Ниже приведены наиболее часто используемые системы входа, используемые в гидрокостюмах «O'Neill» [17].

Данная инновационная система заднего входа запатентована и является самой имитируемой застёжкой в мире. Уникальность этой застёжки в том, что свободно плавающая внешняя панель с короткой молнией даёт ощущение полного отсутствия застёжки и предотвращает попадание воды в гидрокостюм (рис. 3). Также стоит отметить, воротник на шее под молнией увеличивает комфорт и предотвращает возможность защемления кожи. Барьер блокирует попадание наружной воды и служит основанием для конструкции плавающей застёжки. Кроме этого, имеются дренажные отверстия, которые выводят любую воду [17].

Во время проведения аналитического обзора были изучены не только непреновые гидрокостюмы, но и новейшие разработки в области эко-костюмов. Классический неопреновый костюм представляет собой вспененное соединение синтетического каучука, называемый полимером. Неопрен создаётся с помощью химических процессов, вызываемых свободными радикалами полимеризации «chloroprene», где жидкие соединения комбинируются так, что они меняют химическую структуру для более длинных цепей полимера. После этого процесса будущий неопрен расплавляют вместе с пенообразователями и другими соединениями [17-28].

В ходе разработок появились эко-гидрокостюмы (рис. 5). Это не первая компания, которая работает над разработками эко-костюмов. Компания «Sooruz» совместно с технологиями «GURU PRO» попыталась с помощью использования бамбуковых волокон или переработанного полиэстера создать эко-гидрокостюм [20].

Также компания «Wilduits» разработала модель эко-гидрокостюма из известняка, и использовала экологичный неопрен «Limestone». Данный вспененный материал производится из известняка, так как этот материал природного происхождения, что позволяет этим гидрокостюмам уменьшать отрицательное воздействие на окружающую среду [21].

Рисунок 4. Модель эко- гидрокостюма

Также были изучены разработки «Xcel». Мимо этих инновационных разработок пройти невозможно. Эта компания усовершенствовала свою тёплую и технологичную линейку гидрокостюмов «Drylock», эти костюмы можно надевать даже в ледяной воде [22].

В костюмах нового поколения был обновлён внутренний слой «TDC» (Thermo Dry Celliant), данный слой одобрен со стороны Министерства здравоохранения США. В этот слой в процессе прядения волокна добавили новый минерал, позволяющий телу сохранять тепло, выделяемое в процессе инфракрасного излучения. Также высокое содержание минералов в волокне обеспечивает наименьшее влагопоглощение и позволяет ускорить процесс высыхания. Так, гидрокостюм становится ещё и легче [23].

Гидрокостюмы линейки «Drylock» утеплены с головы до ног и имеют два варианта подкладки с новейшей формулой «Xcel Celliant Black». Это красный жаккард с высоким ворсом Red Celliant Black практически по всему гидрокостюму и черно-белый принт «Celliant Black» для лучшего утепления критических зон [23, 24].

Данный вспененный материал «Japanese Limestone Neoprene» из серии «Drylock» - это ультраэластичный японский хлоропрен на основе известняка. Вместо нефтяных продуктов для его создания используется добытый в шахтах известняк, что делает его гораздо менее вредным для экологии. Нанопрен - более плотный и эластичный неопрен в сравнении с материалами предыдущих поколений, который обеспечивает максимальное тепло, эластичность, сохраняя при этом форму [24].

Разработчики обратили внимание не только на теплопроводность материала, но и обеспечили костюм водонепроницаемой молнией на магнитной застёжке, блокирующие попадание воды манжеты, и специально разработанный дизайн для идеальной посадки, и даже экологичное окрашивание «Dope dye», предотвращающее выцветание [24].

Делая вывод, можно сказать, что компания «О'Neill» на протяжении многих лет внесла большой вклад в мир гидрокостюмов.

Каждый год учёные, технологи и инженеры работают над новыми концепциями, усовершенствуя предыдущие модели гидрокостюмов. Благодаря трудам, экспериментам и разработкам многих учёных, рождаются новые, более качественные, отвечающие необходимым требованиям костюмы. При этом дизайнеры предлагают для них новые варианты дизайна костюма, чтоб качество соответствовало стилю.

Также со стороны ученных Ташпулатова С.Ш. и Зуфаровой З.У. был разработан функциональный дизайн для глубоководных гидрокостюмов, предназначенных для спасательных и технических работ [30]. Первый образец гидрокостюма изготовлен из разработанного эластичного материала типа неопрен новой структуры. Этот материал отвечает всем необходимым стандартным требованиям согласно ISO 15027-1:2012 [29], имеет высокие эксплуатационные свойства как в тёплой, так и холодной воде, устойчив к механическим воздействиям, обладает хорошей теплоизоляцией за счет упорядоченной структурой расположения пор [31].

Гидрокостюм с длинными рукавами и брюками разработан с помощью модульного проектирования, комбинированием черного и серого материалов, с воротником стойка, а также дополнительным декоративным и функциональным оформлением в виде прорезиненных сегментных участков в области колен (рис.5).

Спроектированный гидрокостюм из неопрена, разработанный на основе модульного подхода, гарантирует эргономичную посадку, плотное облегание и высокую функциональность. Оригинальный дизайн, включающий усиленные участки, декоративный геометрический орнамент и высококачественную фурнитуру, обеспечивая эффективную теплоизоляцию, износостойкость и удобство использования. Конструкция гармонично объединяет архитектонику формы, эстетическую привлекательность и практическую ценность, подчёркивая значимость дальнейших разработок в сфере функциональной экипировки [32].

Рисунок 5. Запатентованная модель гидрокостюма с применением функционального дизайна

Заключение

Классификация водных видов спорта подчеркивает их многообразие, от олимпийских дисциплин до экстремальных активностей, в то время как гидрокостюмы служат универсальным инструментом адаптации к водной среде. Дальнейшие исследования будут фокусироваться на устойчивых материалах, таких как био-неопрен, для снижения экологического воздействия, также максимально адаптированы к условиям эксплуатации с учетом эргономики в динамике. Правильное применение экипировки не только повышает безопасность, но и обеспечивает высокие результаты в спортивных соревнованиях и способствует популяризации водных видов спорта.