CN102908768A - 用于羽毛球的人工羽毛及羽毛球 - Google Patents

Abstract

本发明的羽毛球专用人工羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其特征在于，在所述羽梗(12)的腰部还设置有加强套管(13)。更优选的方案是，这种人工羽毛设置有2个加强套管(13)，一个位于人工羽毛腰部位置，另一个位于人工羽毛根部位置。这种加强套管(13)最适用于由拉挤纤维增强树脂基复合材料棒材制成的羽梗(12)。加强套管(13)可以采用塑胶材料制作。尼龙是制作这种加强套管(13)的最优选材料。可以采用注塑工艺直接在羽梗上制作加强套管(13)。也可以先制成热收缩套管，再套在羽梗上加热收缩即可。本发明还涉及由该人工羽毛制成的羽毛球。

Description

用于羽毛球的人工羽毛及羽毛球

技术领域

本发明涉及一种用于羽毛球的人工羽毛，本发明还涉及由该人工羽毛制成的羽毛球。

背景技术

采用人工材料代替天然鹅鸭羽毛来制作羽毛球是产业界和羽毛球运动界的一个理想。因为鹅鸭毛羽毛球的耐打性太差，导致运动员频频换球，并使打球成本大大提高；同时鹅鸭毛羽毛球生产工艺繁杂、材料本身的成本也较高。但是，这种材料替换所隐藏的技术困难决非一般人所能想象。产业界开展相关的研究工作已经超过20年，但到目前为止，还没有任何一种人工材料代替鹅鸭毛制成的羽毛球在综合性能上达到优质鹅鸭毛羽毛球的水平。现有塑料羽毛球的综合性能根本满足不了水平稍好的业余选手的技术要求，更是被专业运动员所遗弃。直到2007年，才开始出现具有实用价值的羽毛球专用人工羽毛(或称人工羽毛)；到2009年底，才有采用人工羽毛制成的羽毛球上市。但这种采用人工羽毛制成的羽毛球仍然存在旋转速度不够、生产工艺复杂或者是超重的问题，还是没有完全达到优质鹅毛球的水准。

羽毛球是一项对球品的技术细腻度要求非常高的产品。运动员在长期的练习和比赛中，已经培养出了非常细腻的击打体验。这种击打体验以优质的天然鹅毛球为基础，包括重量、球速、旋转、高远球飞行轨道、放小球的稳定性、搓球翻滚、击球手感、击球声音、落点准确度等等。人工材料羽毛球就是要在这些因素上尽最大可能的接近优质天然鹅毛球。

影响羽毛球综合性能的，至少有以下七大要素：重量、重量分布、重心位置、球体支撑强度、正面风阻力(或称轴向风阻力)、绕轴风阻力和抗击打耐力。相应地就产生三大技术难关：材料关、结构关和工艺关。这七大要素和三大技术难关的任何一项不能达标，羽毛球就不能被运动员所接受，也就难以在商业上取得成功。因此在考核一种羽毛球新技术是否实用时，要从上述七大要素三大难关进行综合评判。换句话说：小小的羽毛球实际上是一个系统工程，包含了多个子系统，各个子系统之间紧密关联，相互影响，任何一个子系统的微小调整都会带动全系统综合性能的改变。从检索到的跨度超过20年的专利说明书来看，绝大部分是针对某一子系统的单独改造，而且大都是基于理论假想的设计，未经实际验证。所以几乎全部都不具有实用性、或者无法实现。也正是这个原因，才历经20余年，截止到2007年，除了鹅鸭羽毛球和性能有缺陷的塑料羽毛球之外没有任何具实用价值的新型羽毛球出现。

其中重量、重量分布和旋转是目前球体材料人工化过程中最难解决的要素。现有的塑料羽毛球和人工羽毛的球裙部分大都超重。羽毛球的重心最好落在球头和球体连接部附近。如果裙部太重，重心上移，羽毛球极易翻滚，而越靠近羽毛球裙部顶端位置，对超重的敏感度就越大，因为这个位置的力矩最大；如果裙部过轻，重心过于下移，则球头下坠，也影响性能。

羽毛球对重量的变化非常敏感，其敏感度达到0.1克数量级，也就是说在一些关键部位，只要0.1克的重量改变就会引起羽毛球整体性能的重大变化。而对于单片羽毛的来说，对重量的敏感度则达到了0.01克，也就是说，每片羽毛如果增加0.01克，则整球裙部将至少增加0.15克，这样的重量改变将严重破坏羽毛球的飞行性能。而羽毛对重量的敏感区又可以进一步分为两个区域：羽片区(图1中的A区)和羽根区(图1中的B区)，羽片区包括了羽片本体和羽梗的上半截(和羽片本体接触部分)；羽根区就是羽梗的下半截。羽片区是整个羽毛球中对重量要求最为苛刻的区域。从工程技术上来讲，羽毛球裙部(一般由十几片羽片构成)的重量越轻越好，因为在保证羽毛球球体有足够支撑强度的前提下把产品做得更轻是一个高难的技术问题，而掌握了超轻的裙部制造技术后，再进行配重则是很容易解决的。要减轻羽片区的重量可以分别从羽片本体和羽梗上半截着手。有些人工材料羽毛球为了减重，就把球裙支杆(或羽梗)做得很细、球裙(或羽片)做得很薄。重量是达标了，但强度不够了。一般羽毛球用标准鹅鸭羽毛的单根重量在0.09g～0.12g之间，其中羽片区大约在0.05克，如果羽片区超过0.07克，就会影响整球性能，除非采用15根羽毛制球。而即便采用15根羽毛制球，羽片区的重量也不能超过0.075克——整个球裙重量最好不超过1.10克。

羽毛球是否能稳定旋转是非常关键的。绕轴风阻力就是用来推动羽毛球绕轴旋转的。羽毛球飞行时绕轴旋转不但可以稳定其飞行过程，而且能有效消耗部分飞行动能，在羽毛球被大力扣杀时，有一定的减速作用，使其飞行速度更符合运动的要求。

归结到一点：人工材料羽毛球的真正核心就是球裙部分的重量问题，只要球裙的重量问题解决了，其它问题就有了解决的基础。具体到人工羽毛上就是解决羽片区部分的重量问题。可以说，在保证强度的前提下，对羽片部分每一豪克的减重都是宝贵的。

另外，影响羽毛球飞行性能还有一个不被人注意的、细微的、但又很关键的因素：风阻力突变现象——如果球裙支撑杆太软，则羽毛球裙部在被大力击打瞬间会出现剧烈变形，随即又恢复正常，在这一缩一张的过程，风阻力产生剧烈变化，使羽毛球飞行速度产生瞬间突变，运动员也许不能直接感觉到这种速度的变化，但可以明显体会到羽毛球的飞行和标准羽毛球是有区别的——出球感觉会变得怪异、落点会不准确。

所以说，人工材料羽毛球的开发永远面临七大要素、三大难关的互相制约，只考虑某一方面的性能是不行的。

目前已经实际应用的人工羽毛的羽梗有两种，一种是已经产业化的特种尼龙制羽梗；另一种是尚处于试验阶段的采用纤维增强复合材料棒材制作的羽梗，必要时还会在其外边包覆塑胶外包层，就是所谓的皮包芯结构的羽梗，2009年9月16日公开的200810034704专利说明书对这种羽梗有详细介绍。但上述两种人工羽毛都有各自的缺陷。

特种尼龙制成的羽梗存在超重问题。目前实际应用的特种尼龙羽梗单根重量达到了0.12克以上，再加上羽片就超过了0.15克，所以不得不采用15根羽毛制球(标准为16根)。但如管降低重量，则其强度又不够了。尽管采用15根羽毛制球，但球裙部分还是略有超重量——这种羽毛球的球裙大约重1.10克——从而在一定程度上影响了羽毛球的飞行性能——主要表现在：(1)击球手感偏重；(2)羽毛球击球回头迟滞；(3)放小球时极易翻滚，或者用球拍颠小球时会翻滚。正是上述这些缺陷，使得运动员还是不大愿意采用这种羽毛球——尽管这种羽毛球的综合性能已经远远超越现有的整体球裙塑料羽毛球，并且，其使用寿命可以达到普通鹅鸭羽毛球的2倍以上。

采用纤维增强树脂复合材料棒材制成的羽梗基本上克服了重量和强度的矛盾性——也就是说这种羽梗重量很轻，同时强度很好，在综合性能上比特种尼龙羽梗好的多。但这种羽梗也有其固有的缺点。具体表现在：

一、由于这种超轻超强的纤维增强树脂复合材料棒材只能采用拉挤工艺制作，所以无法做成一定的锥度——采用磨削方式可以制成一头大一头小的锥度形状，但会严重降低其强度。因此，这种棒材就不能做得太粗。太粗的话，不但羽毛的羽片区会超重，而且羽杆会因刚性太好反而会使弹性下降，从而容易被打断。

二、更重要的是，纤维增强树脂复合材料棒材很难兼顾刚性和韧性。也就是说，当采用稍粗的棒材时，刚性很好，但韧性略显欠缺，导致羽梗被直接击打时，容易断。反之，当采用稍细的棒材时，则韧性较好，但刚性却不够了，导致羽毛球出现风阻力突变现象，严重影响飞行性能。

羽梗受到直接击打时，有两个点是最容易断裂的，一点在羽梗和球头的联接处；另一点在上道线圈和羽梗交接处。在受到侧面的直接击打时，这两点承受着巨大的剪切力。如果没有很好的韧性和弹性，羽梗的这两点很容易断裂。

当在羽梗根部和腰部各设置一个加强套管时，可以分散作用在球头联接点处和腰部线圈部位羽梗上的剪切力，从而又提升其耐击打能力。而根部的加强管则可以同时提高羽梗的支撑刚性。

那么，在羽梗根部和腰部设置加强套管后会会带来超重问题呢？毕竟羽毛球对重量实在太敏感了。经过大量样品试制和测试，当采用外径为0.7至1.0mm之间的纤维增强树脂复合材料棒材时，就可以采用这种方式来解决加粗问题，而且不会超重。比如，长度为7.5mm外径0.8mm的碳纤维增强复合材料棒材，单根重量约为0.06克，加强套管重量控制在0.03克以内，再加上羽片，单根羽毛重量可以控制在0.12克以下，完全符合高性能羽毛球用羽毛的重量标准。而这时候的各项机械强度都是很好的。

同时本发明的技术方案还带来一个预料之外的好处：羽毛球腰部线圈会更加牢固，在没有加强套管时，如果没有合适的胶水，羽毛球的下道腰部线圈容易下滑，有了加强套管这个问题就不存在了。

试打表明，由这种人工羽毛制成的羽毛球性能非常优异。

发明内容：

本发明要解决的一个技术问题是提供用于羽毛球的人工羽毛，本发明要解决的另一个技术问题是提供性能优异的人工羽毛球。

为解决上述技术问题，本发明用于羽毛球的人工羽毛包括羽片和羽梗，其特征在于，在所述羽梗的腰部还设置有加强套管。再进一步，上述人工还可以设置2个或2个以上的加强套管。一个位于人工羽毛腰部位置，另一个位于人工羽毛根部位置。上述人工羽毛制成羽毛球时，羽毛球的腰部线圈正好缠绕在人工羽毛腰部的加强套管上。

这种加强套管最适用于由拉挤纤维增强树脂基复合材料棒材制成的羽梗。加强套管可以采用塑胶材料制作。尼龙是制作这种加强套管的最优选材料。可以采用注塑工艺直接在羽梗上制作加强套管。也可以先制成热收缩套管，再套在羽梗上加热收缩即可。

还可以采用一种带状材料缠绕在羽梗上制成加强套管。比如采用涂有胶粘剂的塑料带就可以用来制作这种加强套管。

采用上述本发明的人工羽毛即可制成性能优异的人工羽毛球。

本发明的人工羽毛从根本上解决了羽梗强度和重量之间的矛盾难题，并进一步解决了细小羽梗和球头的连接牢固问题，使羽毛球专用人工羽毛的性能进一步接近并达到天然羽毛的性能，有望达到并超过优质鹅毛的性能水平，而在耐打性上则有所超越。

采用本发明人造羽制成的羽毛球在飞行性能上非常接近于传统鹅鸭毛羽毛球，完全可以应用于正规比赛。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的人工羽毛示意图，设置有2个加强套管，加强套管从中线处被剖开。

图2是本发明的人工羽毛示意图，腰部设置有1个加强套管，

图3是本发明人工羽毛制成的羽毛球示意图。

具体实施方式

实施例1：

本发明的一种人工羽毛，如图1所示，包括羽片11、羽梗12和2个加强套管13。一个位于人工羽毛腰部位置，另一个位于人工羽毛根部位置。

羽梗12由直径为0.7mm的拉挤碳纤维增强树脂基复合材料棒材制成。这样的人工羽毛单片重量大约在0.12克，其中羽片区A的重量大约为0.06克，羽根区B的重量大约为0.06克。所述羽片区A包括羽片本体和羽梗被包裹的上半截。采用15或16根根这种人工羽毛球制成的羽毛球，其综合性能非常优异，耐打性很好，可以用作比赛用球。

采用本发明人工羽毛制作羽毛球可以采用和标准天然羽毛球基本同样的工艺方法。如图3所示，把15或16根根人工羽毛一一插植在球头1上，并在人工羽毛腰部位置设置两道固定线圈2。其中上道固定线圈2正好缠绕在人工羽毛腰部的加强套管13上。下道线圈2正好被人工羽毛的根部加强套管13所卡牢。

实施例2：

本发明的一种人工羽毛，如图2所示，包括羽片11、羽梗12和1个位于人工羽毛腰部位置加强套管13。

Claims (10)

1.一种用于羽毛球的人工羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其特征在于，在所述羽梗(12)的腰部还设置有加强套管(13)。

2.如权利要求1所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于：所述羽梗(12)设置有2个或2个以上的加强套管(13)。

3.如权利要求1或2所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于：所述加强套管(13)是采用塑胶材料制成的。

4.如权利要求3所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于：所述塑胶材料是尼龙。

5.如权利要求3所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于：所述加强套管(13)是一种热收缩套管。

6.如权利要求1或2所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于：所述加强套管(13)是采用一种带状材料缠绕在羽梗(12)上而制成。

7.如权利要求1或2所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于：所述羽片(11)的下部还设置有处长尾。

8.采用如权利要求1、2、4或5所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。

9.采用如权利要求3所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。

10.采用如权利要求6所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。

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