Jakten på det perfekta underlaget

Hoppbanan vid OS i London är en viktig utgångspunkt för SLU-forskaren Elin Hernlunds studier om underlag för hästar.

-Det vi kunde mäta där med vår speciella utrustning bevisade att det faktiskt går att skapa ett bra tävlingsunderlag med lägre skaderisk, säger hon.

Det speciella med banan som byggdes upp inför OS var att den vilade på en gigantisk stålkonstruktion byggd på stolpar. Banan byggdes upp i Greenwich Park några veckor före OS. Då marken är kuperad valde arrangörerna att placera en platta över hela ytan. Efter avslutad tävling skulle hela området återställas till parkmark.

-Efter en hel del justeringar av banan kunde till slut tävlingarna genomföras på ett underlag som var både säkert för hästarna och väl dränerat för att klara dåligt väder, säger Elin Hernlund.

Hur ser det ut när hästen hoppar av och sedan landar efter ett hinder? Kameror registrerar allt när Jens Fredricson hoppar en av hästarna på Strömsholm. Foto: Patrik Almström

Med säkerhet menar forskaren från SLU (Sveriges lantbruksuniversitet) att underlaget inte får vara för stumt, inte för halt, inte för mycket grepp och inte för djupt. Hästarna ska kunna prestera maximalt utan att förlora energi i sina rörelser. Därmed kan man också undvika en del svåra skador, till exempel  senskador och frakturer.

Handbok om underlag

Elin Hernlund är veterinär och forskar sedan några år tillbaka på hur och om det är möjligt att skapa väl fungerande underlag för såväl hopp- och travhästar. Projektet Utvärdering av tränings- och tävlingsunderlag inom hoppsporten, är ett av flera som finansieras av Stiftelsen Hästforskning och som ingår i hennes forskning.

Inom projektet har hon följt ett antal tävlingsryttare på hög nivå för att få synpunkter på hur de upplever tävling och träning på olika underlag.

-Hur underlag uppfattas handlar mycket om tycke och smak samt vilken disciplin hästen tränas för. Vissa ryttare föredrar ett hårdare underlag medan andra tycker att hästarna går bättre på ett djupare.

Elin Hernlunds vision med sin forskning, som görs tillsammans med professorerna Lars Roepstorff och Agneta Egenvall vid SLU, är att skapa en handbok för hur väl fungerande banor bör konstrueras. Både den tillfälliga banan som anläggs för exempelvis världscuptävlingar och den permanenta banan som används till vardagsträningen ska finnas med i handboken.

Många faktorer styr

Hur en häst landar efter hinder är viktig kunskap för att lägga rätt underlag på en ridbana. Foto: Elin Hernlund

Det är många faktorer att ta hänsyn till. Vilket bärlager är lämpligt, hur mycket dränering behövs, vilket material ska finnas i slitlagret och i vilken mängd?

-Vilket material man väljer har ofta att göra med vad som finns tillgängligt lokalt. Transporterna av sand och stenmaterial utgör snabbt den stora kostnaden, säger Elin Hernlund.

Inom projektet har hon studerat de olika banornas markstrukturer och egenskaper samt fukt och temperatur. För att kunna förstå hur olika jordarter fungerar samarbetar hon med forskare och experter bland annat på Institutet för jordbruk och miljöteknik, samt flera företag.

Bevattning är ett enkelt sätt att påverka en banas egenskaper. Just mängden fukt i underlaget har stor betydelse för hur underlaget fungerar. Här finns tekniska lösningar från jordbruket som går att ta vara på. Vatten som sprids kan återsamlas via dräneringen.

Hur beskrivs banans egenskaper?

Hovavtryck i fibersand, ett av flera underlag som används. Foto: Elin Hernlund

I forskningsprojektet studeras sex olika parametrar för underlaget; ytfasthet, dämpning, elasticitet (det vill säga hur mycket energi som försvinner i underlaget), grepp, jämnhet i ytan samt enhetligheten på banan.

Bland ryttare och tränare diskuteras ofta vilken sorts sand, fibrer, textilier, vax med mera som banan består av. Elin Hernlund vill hellre slå ett slag för att vi gemensamt börjar använda de sex parametrarna för att prata om egenskaperna hos banan. En bra bana kan konstrueras på många olika sätt.

-Det är också viktigt att poängtera att oavsett om du är väldigt nöjd med ditt träningsunderlag så måste alla hästar, oavsett vilken nivå de tränar och tävlar på, ridas på olika slags underlag för att hålla för uppgiften. Det gäller att aktivt arbeta för att stärka hästens ben, senor, balans och koordination. Då räcker det inte med att enbart träna på en bra ridbana, poängterar SLU-forskaren.

Underlagets egenskaper

Banunderlag som används inom hästsport består framför allt av sand och grus, ibland mixat med andra material.

Sand och grus har viskoelastiska egenskaper. Det betyder att de beter sig olika berorende på hur kraftig och hur snabb belastning de utsätts för.

Det man själv upplever när man går på en ridbana behöver inte alls kännas likadant för hästen. Individer av olika tyngd som rör sig olika fort kommer att uppleva olika mängd dämpning och elasticitet från underlaget. De kommer också att påverka materialet på olika djup. Det är därför viktigt att förstå underlagets egenskaper med utgångspunkt i hästens rörelser och samspelet mellan hästen och marken.

Hästens interaktion med marken

Steget delas in i en understödsfas där hoven har kontakt med marken, och en svävningsfas eller svängfas där hoven är i luften. Understödsfasen kan i sin tur delas in i tre moment vilka innebär specifika utmaningar för benets vävnader och som också får underlaget att svara på olika sätt.

Hovlandningen - den första kollisionen. När hoven slår i backen uppstår en kollision med efterföljande vibrationer upp i benet. Hovens lamellager tar upp de flesta av vibrationerna. Även böjsenornas muskulatur absorberar energi från kollisionen. För att belastningen på vävnaden ska bli för stor har hästen utvecklat en minimal massa av fotens nedre delar och det är i praktiken cirka ett kilogram som kolliderar med marken.

Hovglidningen - den andra kollisionen. Den andra kollisionen uppstår när hästen börjar lägga kroppsvikt på benet och hoven skjuts framåt och nedåt i underlaget. Att hoven i det här skedet tillåts glida "lagom mycket" anses viktigt för att minska belastningarna på benet.

Belastningsfasen. När hoven slutat glida i uppbromsningen belastas benet ytterligare av hästens fulla kroppstyngd. Vi är inne i belastningsfasen. I tävlingshastigheter för en galopphäst kan maxbelastningen på ett ben uppgå till 2.5 gånger hästens egen kroppsvikt och belastningen anläggs på bara 40 millisekunder. Vävnader i det nedre benet arbetar nu nära sin hållbarhetsgräns. Hästen tar i slutet av belastningsfasen spjärn mot underlaget och trycker sig framåt. Här gäller det att underlaget ger tillräckligt grepp så att hästen inte halkar.

Överrullning. Den sista delen av hovens interaktion med underlaget är överrullningen. Hoven "släpper" kontakten med underlaget med trakterna först och rullar sedan över t¨delen. Längden på tån har effekt på hur lång överrullningen blir. Om tiden för överrullningen förlängs kommer den efterföljande svävningsfasen normalt snabbas upp.

Underlagets funktionella egenskaper

För att beskriva de viktigaste egenskaperna hos ett underlag för hästsport brukar vi använda fem ord. De är viktiga för olika delar av understödsfasen, det vill säga då hoven har kontakt med marken.

Ythårdhet. Ythårdhet beskriver hårdheten i topplagret och påverkar kollisionen vid hovlandningen och hur mycket hoven kan tryckas fram och ner i underlaget. Hänger tätt samman med hur fast/löst ytlagret är.

Dämpning. Dämpning beskriver underlagets förmåga att ta upp och dämpa belastningen när hästen lägger på sin fulla kroppstyngd på benet under belastningsfasen. Det beskriver hur alla underlagets lager svarar på kraften uppifrån av hästens tyngd. Ett underlag med goda dämpande egenskaper kan minska påfrestningen på hästbenet. Ett underlag med sämre dämpning beskrivs som hårt eller stumt. Självaklart finns det samtidigt en koppling till ythårdheten. Det är däremot viktigt att förstå att dämpningen inte bara beror på om det översta topplagret är hårt. En liten rörelse i djupare lager kan ge en god stötdämpning för hästen.

Elasticitet (svikt). Elasticitet ger också dämpning under belastningsfasen. Skillnaden från dämpning är att ett elastiskt underlag även ger tillbaka energi till hästen. En bana med elasticitet sviktar tillbaka. Det kan finnas fördelar med det både ur underhållssynpunkt och ur prestationsperspektiv. Timingen av tillbakasvikten är helt avgörande för om häst och ryttare ska uppleva underlaget som elastiskt. Den kan både vara snabb och för långsam.

Grepp (friktion). Grepp eller friktion påverkar hur mycket hästens hov flyttas i samband med hovglidningen och frånskjutet/överrullningen. En friktionseffekt finns både på banans yta och i skikten under (inre friktion). Ibland kan ett underlag bli halt på grund av en skiktning under topplagret.  Lagom grepp är en utmaning för den som vill göra ett bra ridunderlag eftersom det anses vara viktigt ur skadesynpunkt att det varken är för halt eller ger för mycket fäste.

Enhetlighet och jämnhet. Enhetlighet handlar om hur mycket funktionen varierar över en hel bana. En bana kan se jämn ut på ytan utan att vara enhetlig under. Om variationerna är ganska små och gradvisa eller väldigt synliga kan hästen troligen anpassa sig ganska väl. Men om variationen inom banan är större kan hästen ha svårare att parera skillnaderna, och risken blir större att den snubblar eller skadar sig.

Vad påverkar egenskaperna?

Kom ihåg att hela konstruktionen, inklusive djupa lager och ibland marken under konstruktionen, kan påverka egenskaperna hos ett ridunderlag. Sand och grus som är de viktigaste komponenterna i de flesta underlag påverkas i sin tur av:
1. Om det är naturmaterial eller krossat berg.
2. Sand eller gruskornens form.
3. Kornens storlek.
4. Kornens storleksfördelning.
5. Bergarten.
6. Mängden finkornigt material ( så kallat filler).
7. Plats för vatten och luft mellan kornen (benämns porer).

Underhållet är avgörande för hur underlaget fungerar oberoende av konstruktion och materialval.