CN102989149A - 羽毛球专用人工羽毛和羽毛球 - 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，所述羽梗(12)的横截面是“T”字型的。优选的方案是，羽梗(12)的上部横截面呈“T”字型，过渡到羽梗(12)下半部横截面变为“十”字型。本发明还涉及由上述人工羽毛制成的羽毛球。

Description

羽毛球专用人工羽毛和羽毛球

技术领域

本发明涉及羽毛球专用人工羽毛，本发明还涉及采用这种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羽毛头部超重、羽片易开裂等问题，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：羽片区和羽根区，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。

目前已经实现产业化的人工羽毛是采用特种尼龙来制羽梗。但这种特种尼龙制成的羽梗仍然存在超重问题。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)。但如果降低重量，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。

为了在尽量降低重量的条件下得到最佳的刚性表现，这种尼龙羽梗主体部分的横截面采用“十”字型结构设计；为防止超重，羽梗顶端约15mm长度的范围则采用扁平的“丨”字型设计，尺寸大约在0.5mm×1.0mm。为了保证球裙部分的抗变形能力，羽梗顶端的扁平面和羽片平面成垂直结合——这样，在制成羽毛球时，虽然羽片在左右方向上易变形，但在内外方向上基本有足够的抗变形力，而左右方向的变形又通过球裙定位线圈和左右邻的羽片相互支撑而得以化解。上述的设计方案基本上保证了羽梗的刚性支撑度。但是，只有0.5mm厚度的羽梗顶端压在羽片平面上，在受到大力击打时，羽片平面所承受的瞬间压强是十分巨大的，很容易被“切”破——压力主要来自羽毛球外侧。因此，不得不加厚泡沫状的羽片材料以提高承受力。实际应用中的外侧羽片厚度达到约1.0mm。而这种厚度的提高是以人工羽毛羽片区的超重为代价的。但羽片区的超重正是导致羽毛球性能下降的最根本原因。因此，如果有一种方案可以在减少羽片厚度的前提下又不会降低其总体强度的话，则可以大大提高羽毛球的性能水平。本发明的方案正是为解决这个问题而设计。

本发明的具体方案是：将羽梗顶端一定长度范围的横截面设计成“T”字型。相当于在现有的“丨”字型主筋上增加一个加强筋，同时须适当减少主筋的宽度。有了这种“T”字型的设计后，人工羽毛的外侧羽片就可以降低厚度——实际测试中，可以采用厚度只0.5mm的发泡羽片。这样的设计，虽然羽梗会有一定量的增重，但羽片却有更可观的减重效果，两者相抵，总体还是减重的。同时，这种设计方案还带来额外的好处：羽梗顶端的刚性强度提高了不少，而且是左右向和内外向的强度同时得以提升。

那么，如果只是把现有设计方案中的羽梗主体的“十”字截面延伸到羽梗顶端是否也有这样的效果呢？答案是否定的。原因就在于：“十”字截面并不会提高羽梗和羽片平面的压强接触面积，而“T”字型截面则可以。作用在羽片平面上的最大压力来自羽毛球外侧，而内侧则小得多，所以也就无需设计成超重更大的“工”字型截面。

发明内容：

本发明要解决的问题之一在于提供一种羽毛球专用人工羽毛，本发明要解决的另一个技术问题是提供由上述人工羽毛制成的羽毛球。

为解决上述技术问题，本发明的羽毛球专用人工羽毛包括羽片和羽梗，其特征在于，所述羽梗的横截面是“T”字型的。这种“T”字型截面可以贯通羽梗的整个长度范围，也可以只在羽梗顶端局部。

为解决上述技术问题，本发明的羽毛球专用人工羽毛包括羽片和羽梗，其特征在于，所述羽梗上端一部分的横截面是“T”字型的。此时，羽梗另外部分的横截面可以是“十”字型的。

采用上述羽毛球专用人工羽毛就可以制成稳定性和耐打性俱佳的羽毛球。

相比现有技术，由本发明的人工羽毛制成的羽毛球，有以下两大进步：一是重量更轻、重量分布更加合理，羽毛球性能更接近于优质鹅毛球；二是羽片的抗击打强度更好，羽毛球的耐打性得以提升。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明人工羽毛示意图。

图2是图1所示人工羽毛A-A处的横截面示意图。

图3是图1所示人工羽毛B-B处的横截面示意图。

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。

其中羽梗12的上部横截面采用“T”字型设计。图2所示是图1中人工羽毛A-A处的横截面示意图。到羽片下端位置附近，横截面由“T”字型逐渐过渡到“十”字型。图3所示是图1中人工羽毛B-B处的横截面示意图。

Claims (4)

1.一种羽毛球专用人工羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其特征在于，所述羽梗(12)的横截面是“T”字型的。

2.一种羽毛球专用人工羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其特征在于，所述羽梗(12)上端一部分的横截面是“T”字型的。

3.如权利要求2所述的羽毛球专用人工羽毛，其特征在于，所述羽梗(12)另外部分的横截面是“十”字型的。

4.采用如权利要求1、2或3所述的羽毛球专用人工羽毛制成的羽毛球。

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