CN103566557A - 用于羽毛球的仿真羽毛和羽毛球 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，羽梗(12)的上部被包裹在羽片(11)的基体内，其特征在于：在羽梗(12)上部还设置有由发泡片材制成的竖向长条形缓冲覆盖物(112)，所述缓冲覆盖物(112)用来减缓羽梗(12)和羽片(11)间的相互作用力，从而保护羽片(11)不会在羽梗接触线(114)处轻易被打裂，同时，在羽片(11)基体内还设置有轻质网状物制成的增强网(113)，用于提升羽片(11)两翼的耐拉扯破坏性、耐撕裂性和刚性支撑回弹性。弹性发泡片材是制作这种缓冲覆盖物(112)的最佳材料。本发明还涉及由上述仿真羽毛制成的羽毛球。

Description

用于羽毛球的仿真羽毛和羽毛球

技术领域

本发明涉及一种用于羽毛球的仿真羽毛，本发明还涉及采用这种仿真羽毛制成的羽毛球。

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。从公开的资料可以查到上世纪60年代就有相关仿真羽毛球的专利申请，比如于昭和36.10.12(1961年10月12日)公布的昭36-19067。稍晚些，上世纪80年代就有独立式仿真羽毛的专利申请，比如于昭和57.11.1(1982年11月1日)公布的昭57-177782等。产业界开展相关的研究工作已经超过50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毛羽毛球的水平。现有整体球裙的尼龙羽毛球(也叫塑料羽毛球)虽然耐打性超好，但其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用于羽毛球的仿真羽毛(简称仿真羽毛)；到2010年初，才有采用仿真羽毛制成的羽毛球上市。但这种采用仿真羽毛制成的羽毛球仍然存在超重和旋转速度不够的问题，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、高远球飞行稳定性、放小球的稳定性、搓球翻滚、击球手感、击球回头反应速度、击球声音、落点准确度、耐打性等等。人工材料羽毛球就是要在这些因素上尽最大可能的接近天然鹅毛球。

羽毛球的作业工况是极其严酷的，需要承受常人难以想象的冲击力。羽毛球的击球速度是目前所有球类运动中最快的，国际羽联承认的速度记录是332公里/小时，由中国运动员傅海峰创造。而在非正式的比赛中，则有超过400公里/小时的速度记录出现。业余爱好者也可以打出200公里以上的时速。相对而言，网球的速度记录是澳大利亚人格罗斯创造的263公里/小时。棒球的速度则很难超过200公里/小时。而从击发来球再回头加速到最高速，往往只要千分之几秒，这个过程，羽毛球要承受几十个G甚至上百个G的加速度。相比较而言，航空航天火箭的加速度一般都在20个G以下，载人航天火箭的加速度则一般在10个G以内。在同等速度和加速度条件下，喇叭型球比圆球形球所承受的风阻力会更大；而羽毛球的悬臂形羽毛部要能承受如此高的加速度和风阻力，其结构强度要求决非常人所能想象。天然鹅毛羽梗具有天然的内部泡孔结构，重量轻强度好，其比强度(同等重量条件下的机械强度)超过了目前几乎所有人工材料。也正是这个原因，羽毛球的仿真工程历经几十年而未能成功。

一个标准天然羽毛球包括16根羽毛，一般整球重量在4.74克到5.40克之间，这种重量范围并非是允许误差的概念，而是在不同的海拔高度或不同的大气压下有不同的重量要求。重心大约落在球头和球体的连接部分附近。其中：单根毛片的重量在0.13克以下，优质鹅毛的单根重量在0.10克左右。16根羽毛的总重最好控制在2.00克以下，其中构成风阻球裙部的羽片区(包括羽梗上部)总重量一般要控制在1.1克之内，最好在0.90～1.0克之间。球裙部分的重量超标时，羽毛球的飞行性能就会快速下降。现有市售仿真羽毛球的羽片由两片发泡片材相对贴合而成，并把羽梗上部包裹在羽片基体内。单根仿真羽毛重量超过0.15克，比标准鹅鸭羽毛重很多，所以只能采用15根羽毛制球。发泡羽片总厚度超过1.5mm，有的达到1.6mm。尽管只有15根羽毛，该仿真羽毛球的球裙部分总重量也超过了1.20克。一般来说，球裙部分超过1.10克后，羽毛球的飞行性能就大为下降。就是这微乎其微的0.10克到0.20克的超重，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出现难以控制的翻滚现象；(4)高远球路线发飘。正是上述这些缺陷，使得运动员不大愿意采用这种仿真羽毛球——尽管其综合性能已经远远超越现有的整体球裙塑料羽毛球，其耐打性也超越了普通鸭毛球，基本和优质鹅毛球相当。

影响羽毛球综合性能的，至少有七大要素：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，相互制约、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50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、重量分布和球体强度之间的矛盾是目前球体材料人工化过程中最难解决的要素。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。而对于单片羽毛的羽片区来说，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。现有的塑料羽毛球和仿真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，对超重就越敏，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。但从工程技术上来讲，羽毛球裙部的重量越轻越好，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。有些人工材料羽毛球为了减重，就把球裙支杆做得很细、球裙做得很薄。重量是达标了，但强度不够了，球也不旋转了。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。

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，运动员也许感觉不到这种速度的变化，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。

就球体强度来讲，总是存在刚性强度、韧性和重量之间的极难调和的矛盾——这由材料本身的性质所决定，在绝大多数情况下，当一种材料的刚性强度提升时，相应的韧性就会下降，材料会变脆而不耐冲击。比如针对羽梗材料，提升其刚性时，则相应韧性下降，重量增加，导致容易被打断和超重。如果采用更细的羽梗来减轻重量，则羽梗的支撑力又不够了，从而出现上述所说的风阻力突变现象。同样，对羽片来说，羽片两翼需要较好的支撑刚性。当增加羽片厚度时，可以提升两翼支撑刚性和耐打性，但会超重，从而导致羽毛球性能急剧下降。反之，当降低厚度来减重时，则羽片两翼支撑刚性和耐打性又不够了，而羽片两翼支撑刚性太低又会严重影响羽毛球的飞行性能。针对现有的仿真羽毛羽片，在不改变厚度的情况下，还可以采用提高其发泡倍率的方法来减重，但这同样会导致羽片两翼支撑刚性和耐打性双双下降。现有的仿真羽毛羽梗在刚性强度上还达不到天然鹅鸭羽毛羽梗的水平，而重量则要比天然鹅鸭羽毛羽梗略重。现有的仿真羽毛羽片重量比天然鹅鸭羽毛的羽丝更重的多。而强度足够、重量更轻的羽片替代材料还没有出现。可以说，在仿真羽毛特别是羽片区的重量问题上，每取得一毫克的减重都是难能可贵的。

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。更重要而困难的是，人工羽毛球的任何构件都不是简单的工程结构件，而是在需要承受得住高速高冲击的同时，又要能够满足上述击打体验的功能件——包括重量、重量分布、重心位置、球速、旋转、高远球飞行轨道、高远球飞行稳定性、放小球的稳定性、搓球翻滚、击球手感、击球声音、击球回头反应速度、落点准确度、耐打性等十多个功能要素。而这些功能要素和结构之间的关联又大都是隐性的。因此对于人工羽毛球的任何结构改进都不能也无法简单地以静态的或宏观的机械支撑结构或机械联动关系去评判。

如果能在保证基本强度的前提下，找到新的替换材料或更好的结构来解决这0.10克到0.20克的超重问题，无疑就可以制成性能更为优异的仿真羽毛球。解决路线至少有五个：一是从羽梗材料着手；二是从羽片材料着手；三是从羽梗和羽片的连接结构着手；四是从羽片的粘结剂上着手(目前的方案中，粘结剂大约占了羽片总重量的20％～30％左右)；五是从羽片本身的结构上着手。那么，倒底是否真的存在可行的解决方案呢？或者倒底哪种技术方向是可行的呢？显然都没有现成的答案！从2007年5月份在2007100544123号专利说明书中提出这个技术方案并手工制成样品到现在已整整过去五年，该技术方案开发者虽然在这个技术难题上取得一定的进展，但仍然没能从根本上解决这一超重缺陷；从2008年11月19日该专利公开到现在也已经过去三年半，本领域技术人员也还没能解决这个缺陷；再从2010年初，日本某公司正式向市场推出基于该技术方案的仿真羽毛球，到现在又过去了二年半，仍然还是没能解决这个缺陷。

由于羽片部分对仿真羽毛的影响最为敏感，因此，很多技术人员把研究重点放在羽片区的材料或结构改善上。

最简单的方法是直接降低羽片的厚度或者提升羽片发泡片的发泡倍率，但都会带来耐打性的相应下降。这个方法就要看产品性能的取舍了——如果希望突出性能，则会牺牲耐打性，反之，如果突出耐打性，则会牺牲性能。总之要想取得性能和耐打性的双重提升是难之又难。

在某公司申请的2009801531378这一专利说明书中，技术人员提出设置加强构件来提升羽片强度的方法。但该公司的市售产品中只在羽片上设置了两条很细的横线，其它方案都没有得以实施。而两条横线虽然对羽片两翼的耐打性有略微的提升(提升幅度极为有限)，但仍然无法解决羽片在羽梗接触线上的开裂问题。该说明书中的其它加强构件方案同样不能解决羽片在羽梗接触线上的开裂问题，反而会使超重更突出。因此，该产品只好采用较厚的羽片以求得满足基本要求的耐打性——如前所述该产品的羽片总厚度超过1.5mm，且超重严重，在外观上也让人有粗笨之感，缺少灵动性。

在2010102914894这一专利说明书中提到了采用在两片材之间设置格网的技术方案。该说明书认为这样设置格网可以提升两片材之间的粘合强度。实际上，格网对两片材间的粘合强度不但不能提升，反而会造成微量的下降。

在201120229122X这一专利说明书中，技术人员也提出了设置片状增强层的技术方案来提升羽片强度的方法，从而可以适当降低羽片的厚度(和2009801531378的技术方案类似)。其中还提到采用网状物来制作增强层。但实际试验表明，这些普通片状增强层对提升羽片两翼的耐打性有一定效果，但对于解决羽片在羽梗接触线上的开裂问题仍然没有办法。在该说明书中，对网状物的作用描述是笼统而容易出现误导的——该说明书在背景技术最后一段中描述“网格状织物在防破坏上效果不如布料或片状材料，特别是防震颤破坏的作用较小。不过，网格状织物在重量上略有优势”。现在看来，这一结论并不准确，却在事实了误导本发明开发者很长一段时间。

在2011204327527这一专利说明书中，也对网状物在仿真羽毛上的应用持否定态度。该说明书在背景技术部分最后一段总结：“选用网格状织物作为增强层时，虽然可以适当降低羽片的厚度，来取得重量上的减重效果，但其提升的有限增强作用却不足以补偿羽片厚度降低所造成的强度下降，在总体上反而会使羽片的耐打性下降。因此，网格状织物用作增强层从性能上来讲是得不偿失的。由于羽毛球专用仿真羽毛各个系统功能间的相互关联或相互制约，使得网格状织物用作增强层并不能带来实际的性能提升，不具实用性。”。

由于网状物(或叫格网)的上述误导或偏见，加上网状物本身确实对提升羽片在羽梗接触线处的开裂问题几乎没有任何效果，而且还会造成羽片区的重量增加，所以这种技术方案一直没法得到应用。所以说，网状物在仿真羽毛增强上的适用性总是存在诸多误解和实际困难，并不能对本发明的协同应用方案产生正面的启示作用。

在2010102914894这一专利说明书中，详细分析了造成羽片在羽梗接触线处开裂的作用机理，为解决这一问题奠定了理论基础。造成这种发泡羽片在羽梗接触线处开裂的根本原因在于两种情况：一种情况是羽片被直接击打所造成的破坏。当羽毛片被球拍框击中时，发泡羽片被较硬的羽梗和球拍框急剧压缩，而羽梗又很细，所以这一瞬间的压强非常巨大，羽片就会顺着和羽梗的接触线裂开。第二种情况是在正常的击打过程中，羽梗上部会生产高频率地震颤，这种震颤就会给羽片造成破坏。震颤造成的破坏是累积性的，先从羽片和羽梗的某个接触点开始，继而慢慢扩散，直到羽片完全裂开。从实际测试的情况来看，震颤破坏是造成羽片从羽梗接触线处开裂的最主要原因。当采用薄片增强层或网格增强层时，震颤力会穿透增强层而直达发泡层，导致发泡层沿接触线开裂。此时，如果采用某种可以缓减震颤的材料或结构不就可以解决这一问题了吗？事实证明，窄条形发泡片或其它类似蓬松物可以有效缓解这种高频震颤。方法就是把窄条形发泡片覆盖在羽梗上，使羽梗上部不和羽片本体直接接触。但是窄条形发泡片的宽度又不能太宽，太宽又会失去效果。一般情况下，窄条形发泡片的两边刚刚超过羽梗本身的宽度时是最好的。这种窄条形发泡片或其它类似蓬松物可以称为缓冲片。

采用上述缓冲片技术方案后，就可以降低羽片本体的厚度。比如，现有市售仿真羽毛球的羽片总厚度超过了1.5mm，有的达到1.6mm，而且羽片发泡倍率较低。而采用缓冲片后，可以把羽片总厚度下降到1.3mm左右，同时发泡倍率也略有提升，而羽梗接触线处仍然不易开裂。不过，15根羽毛的羽片区总重量(包括部分羽梗)还是接近了1.20克。该产品在耐打性上和目前不加缓冲片的市售产品基本相当，在重量指标上略有提升。但在综合性能上和标准羽毛球仍然有距离。进一步的试验发现，如果采用上述缓冲片并进一步降低羽片厚度的技术方案，仿真羽毛羽片两翼的支撑刚性却被大大削弱，相邻间的羽片很容易贴合在一起，导致羽毛球绕轴转速下降，甚至完全不旋转，这对羽毛球的性能来说是不能容忍的；同时，仿真羽毛的耐打性也会下降。可以说，现有的仿真羽毛已经把减重或耐打性的潜力挖掘到了极致，似乎再也没有更多的余量可以压缩。

由于仿真羽毛对重量的苛刻要求，开发人员在仿真羽毛的减重工程上一直都在想方设法地做“减法”，希望减少某种东西以求得减重效益。大量的“减法”试验并没能取得更大的突破，“减法”路线似乎走到了尽头。万般无奈之下，本发明开发人员决定再试试“加法”，其中之一就是采用增强片配合缓冲片的协同技术方案。在前期的基本试验中，超重问题如影而至，而且更加严重，还会造成羽片两片材间的粘合强度下降，容易前后裂开，在综合效果上往往比单纯增强羽片厚度的方案还要差。不管是采用前述所介绍的无纺布、轻质胶带还是涤丝纺，都是如此。涤丝纺布料一般都超过25克/m²，而无纺布(含一定量胶水)和轻质胶带在低于20克/m²，强度很差。最后采用原本以为比较轻而增强效果不好的网状物，却赫然出现两个意外：一是网状物对羽片的增强效果并不比无纺布和轻质胶带差；二是，网状物的重量并不象人们想象的那么轻。这基本上推翻了201120229122X说明书中的说法。比如我们日常最易接触到的网状物就是蚊帐，而蚊帐用网纱的克重上都在30克/m²左右。常见儿童服装的内衬网纱也基本上接近20克/m²。一般来说，如果要在羽片内衬网状物，其克重不能超过15克/m²，否则会严重影响羽毛球总体性能，最好在10克/m²以下。本领域技术人员在日常生活和工作中，较少有机会接触到这种超轻的网状物。而且，问题还在于：即便找到了这种超轻网状物，羽片还要降低厚度来减重以补偿网状物的重量增量，此时羽片两翼的支撑刚性不是又不够了吗？总之，仿真羽毛的技术改进，牵一发而动全身，需要全系统的统一协调。由于困难重重，对羽片的增强减重研究一度陷入停滞，开发人员又把研究重点转移到其它构件上来。

在极偶然的情况下，本发明开发人员获得了一种超轻的网状物。于是采用较薄的弹性发泡片材作羽片，采用稍厚的弹性发泡片材做缓冲片，采用这种超轻网状物做增强片协同缓冲片。试验结果完全出乎意料，这种协同方案不但综合耐打性非常好、重量也满足要求，最关键的是羽片两翼的“支撑刚性”远远超出预期。对于这种超薄偏软的羽片体来说，开发人员原先预计羽片两翼的支撑刚性一定会很差，导致羽毛球旋转出问题。但事实并非如此。在对比含网状物和不含网状物的仿真羽毛球后，终于发现：原来，仿真羽毛的羽片支撑问题并不单纯是羽片两翼的支撑刚性问题，还涉及到羽片两翼的弹性恢复问题。在没加网状物的情况下，羽片两翼经多次变形后，就很难恢复平直，导致相邻两片羽片互相紧贴。而加了网状物后，羽片两翼由于网状物的“拉紧”作用，总是能快速回弹，保持平直。在发现这一点后，就会进一步看到这恰恰和天然鹅鸭羽毛羽丝的特性是相似的。现在再来观察天然鹅鸭羽毛的羽丝，我们就会注意到，这种羽丝本身的支撑力并不是很强，但其回弹性很好，变形后总能快速回弹恢复，使羽片两翼总是保持平直，直到被完全打散。

那么上述采用超轻网状物来配合缓冲片的协同应用技术方案，究竟会对羽片的重量有怎样的影响呢？现有市售仿真羽毛球羽片的超重是较严重的，如果增加上述结构件所引起的重量增加超过了羽片厚度下降所带来的减重效益，则单纯在重量上来看是不利的，继而会影响羽毛球的整体性能，而且还使得仿真羽毛的生产效率大大下降，这样就得不偿失了。实际测试表明，采用超轻网状物来配合缓冲片的协同方案制成的仿真羽毛羽片在重量指标上是非常优异的，如表1所示。2#和3#产品中发泡片的发泡倍率比市售产品的略高，因此同等厚度发泡片的重量会更轻。如果不设置增强构件，发泡率越高则耐打性会较低。而依据本发明方案采用缓冲片和增强片的协同方案后，厚度更薄发泡倍率更高的羽片的耐打性仍然是非常出色的，而总重量则比现在市售产品下降了0.10克。因为有了缓冲片和增强网的保护，羽片总体的减重潜力一下变得很大，比如羽片还可以进一步降低厚度、发泡片还可以进一步提高发泡倍率、还可以开发专用的网孔更大更轻的增强网等等。

表1：15片羽片综合数据

可见，采用超轻质网状物来配合缓冲片的技术方案，不但可以提升羽片的综合耐打性，而且可以使羽片在总体上做得更轻，其对减薄的羽片两翼的刚性回弹能力的提升则是完全出乎意料的。另外，羽片厚度降低到1.0mm以后在外观上也更加接近于天然羽毛球。一般鹅鸭毛的羽片厚度(靠近羽梗处)都在0.8mm～1.0mm之间。

羽片最容易在顶端三角区处被打破，加上重量的考虑，一般认为这种轻质网状物只要覆盖顶端三角区就可以了。但这种轻质网状物还承担着提升羽片两翼刚性回弹性的重任，因此，其覆盖区就不能太小。一般来说，轻质网状物至少要覆盖羽片面积的一半以上，效果者会比较好，最好是覆盖羽片面积的三分之二以上。

经过对上述各种仿真羽毛球的大量试打并分析总结后，羽片破裂的基本规律终于渐渐清晰起来：在未加任何防护的情况下，羽片总是先在羽梗接触线处出现小裂口，继而这种裂口不断累积扩大，最后会在羽片顶部三角区的外边缘出现破裂，继而破裂区向中心区扩展。而上述两种破坏方式的作用机理是不同的，出现的时间顺序基本固定。羽片在羽梗接触线处的破坏主要是由于羽梗震颤所造成的；而羽片顶部三角区的外边缘出现破裂，则是由于飞行时高速气流的“撕扯”和羽片间的相互摩擦所造成，有点类似于旗子在风中飘卷时的情形。

在此之前，人们仅仅只是注意到羽片又被打破了，至于从哪里先破的，是怎么破的，则很少去关注和分析。在这种情况下，当采用各种单独的增强措施时，一发现综合耐打性还是不好或者超重，就基本认定这种增强措施不适用，于是放弃了，转而又去寻找别的方法。所以往往仍然单纯地以调整羽片厚度或以设置尽量少并且小的增强构件来应对。而这些方法均很难取得耐打性和减重的双重增益，羽毛球的综合性能始终难以突破，而且，在此之前，人们还没有意识到羽毛球性能还涉及刚性回弹问题。开发人员经常会想：也许在羽片的增强和减重上已经走到顶了，再也不能往前推进了，还是把重点放在别的构件上吧，比如转到羽梗上想办法，比如使用更少的胶水，再比如采用热压合的方法代替胶水以减重。但这些方法同样是困难重重，没那么容易。也有开发人员把研究重点放在羽梗的增强和减重上，他们所遭遇的问题其实是相同的——总体强度和重量的制约矛盾难以调和。当他们遭遇挫折以后，就会冒出同样的念头：也许在羽梗的增强和减重上已经走到顶了，再也不能往前推进了，还是把重点放在别的构件上吧。总而言之，在任何技术方案取得突破之前，在上述给出的增强减重五个解决路线中，究竟哪个路线存在解决方案这一方向性问题本身就是不明确的。

网状物对羽片两翼的增强作用比无纺布或胶带等轻薄材料还要好。这一点和我们的常规认识是相悖的：因为观察上述各种材料，我们会发现，网状物比无纺布和胶带更容易被拉扯变形甚至扯散。但当这些材料被两片具有粘性的发泡片材夹在中间后，情况出现了逆转——夹了网状物的羽片比夹了无纺布或胶带的羽片在总体上更耐拉扯、更耐撕裂。这可能和材料的裂口应力集中有关，无纺布和胶带基体上出现裂口后，很容易出现应力集中问题，导致裂口迅速扩大，而网状物则不存在这个问题。事后分析来看，网状物对羽片的保护机理可能是这样的：羽片基体夹了网状物后，羽片就相当于被分割成了多个小区块，而各个小区块的边缘则有网状物的网丝固定保护，所以就不大容易破裂。

胶带和涤丝纺布料的克重一般都比较重，用于增强层，特别是大面积增强层是绝难克服超重问题的。而无纺布则比较特殊，这种材料可以做到15克以下，但此时，其耐拉扯耐撕裂强度比较低。并且，采用无纺布做增强层时还需要在材料表面涂上适量胶粘剂，否则，构成羽片的两片发泡片材很容易前后开裂。在这种情况下，超重问题又突显出来。而网状物则不存在这个问题，因为构成羽片的前后两片发泡片材可以透过网状物的网眼而互相贴合。

下面再梳理一下仿真羽毛羽片增强、减重工程的基本历程，以方便理解本发明的技术方案：

1、初始产品以较厚的发泡羽片来取得较好的耐打性，但以牺牲性能为代价；

2、偿试各种薄片材料增强片的方式来增强，但都解决不了羽片在羽梗接触线处的破裂问题，反而带来更严重的超重。在这一阶段，发现网状物比其它薄片材料的增强效果更差。这是因为，网状物在耐震颤破坏效果上确实没什么效果，比其它薄片材料要差得多。而震颤破坏是羽片最先出现的破坏形式。事实上，这一阶段人们还没有弄清羽片的震颤破坏机理，更不知道羽片破坏的多种形式及先后顺序。

3、采用缓冲片解决羽片在羽梗接触线处的破坏问题，并发现羽片震颤破坏机理。使性能和减重的综合水平上了一个台阶，但离优质天然羽毛球仍有距离。这一阶段，人们还不清楚羽片的总体破坏机理是多重的，也没注意到羽片两翼除刚性支撑问题外还涉及刚性回弹恢复问题，同时，对网状物在羽片增强上的适用性仍然存有误解和偏见。

4、突破惯性思维，采用增加网和缓冲片的协同方案，取得了羽片增强、减重和刚性回弹能力提升的三重增效。额外增强构件却能带来减重效益，降低羽片厚度或提高发泡倍率却能带来增强效果，这些都是平常思维无法推理也无法预料的，更不是显而易见的。但一旦点破，却又显得如此简单。总之，探究未知领域，经常只是相隔一层纸而已，没有掌握时，总觉的遥不可及，一旦点破，其实伸手可探。

发明内容

本发明说明书或权利要求书中，在涉及方向或方位描述时，统一遵循以下约定：1、在涉及横竖方向时，和羽梗平行的方向为竖向，和羽梗垂直的方向为横向；2、涉及上下方位时，羽片方向为上，羽梗方向为下，或者球裙方向为上，球头方向为下。

本发明要解决的技术问题之一是提供一种性能更优异的用于羽毛球的仿真羽毛。本发明还要解决的技术问题是提供一种性能更优异的羽毛球。

为解决上述技术问题，本发明的用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片和羽梗，羽梗的上部被包裹在羽片的基体内，其特征在于：在羽梗上部还设置有发泡片材制成的竖向长条形的缓冲覆盖物，同时，在羽片基体内还设置有轻质网状物制成的增强网。所述缓冲覆盖物用来减缓羽梗和羽片间的相互作用力，从而保护羽片不会在羽梗接触线处轻易被打裂；所述增强网用于提升羽片两翼的耐拉扯破坏性、耐撕裂性和刚性支撑回弹性。

所述羽梗接触线是指羽片和羽梗重叠的长条形区域，羽片最容易在这种长条形区域的中心线处开裂。现有仿真羽毛羽梗的上部厚度往往只有零点几毫米，因此这样的长条形区域也基本上接近于一条线，所以本发明说明书把这条线状区域称为羽梗接触线。

所述增强网占据所述羽片本体面积的二分之一以上。所述增强网最好占据所述羽片本体面积的三分之二以上。用于增强网的轻质网状物的克重一般不超过15g/m²，最好是小于或等于10g/m²。

制作所述缓冲覆盖物的最佳材料为弹性发泡片材。

一般情况下，竖向长条形缓冲覆盖物的两边刚刚超过羽梗本身的宽度时，所起到的缓冲作用效果是最好的。基于目前仿真羽毛羽梗的实际尺寸情况，这种竖向长条形缓冲覆盖物的平均宽度最好是在1.0mm至2.5mm之间。这种宽度的缩小不仅具有降低重量的意义，还能使缓冲覆盖物所产生的缓冲增强作用更加突出——原因在于，越窄的缓冲覆盖物，其本身就越不容易遭到源自羽梗的震颤破坏。竖向长条形缓冲覆盖物可以做的较短，只在羽片上端部设置，也可以做得和羽片本体一样长，甚至超过羽片本体的长度。一般情况下，出于重量和缓冲效果的双重考虑，缓冲覆盖物的长度在8～20mm之间较为合适，以10mm～15mm之间为最佳。

羽片本体由前后两片弹性发泡片材包裹在羽梗上部而形成。羽片本体两翼的总厚度最好在1.1mm以下，特别是在1.0mm以下。否则会导致人工羽毛的羽片区整体超重，从而影响羽毛球的整体性能。

可以在羽梗前后各设置一片缓冲覆盖物，分别保护构成羽片的两片弹性发泡片材。也就是说，在羽梗上部可以设置2个缓冲覆盖物。由轻质网状物制成的增强网只要一层就可以了，当然，如果重量条件允许，也可以做两层，甚至更多层。

只要工艺和重量都允许，其它类型的蓬松材料也可以用来制作缓冲覆盖物，比如无定形的发泡材料、棉絮等。表述为：一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片和羽梗，羽梗的上部被包裹在羽片的基体内，其特征在于：羽梗上部还包含有蓬松材料制成的缓冲覆盖物，所述缓冲覆盖物用来减缓羽梗和羽片之间的相互作用力，从而保护羽片不会在羽梗接触线处轻易被打裂，同时，在羽片基体内还设置有轻质网状物制成的增强网，用于提升羽片两翼的耐拉扯破坏性、耐撕裂性和刚性支撑回弹性。

本发明权利要求书和说明书中所述的长条形状并不一定是规整的长方形。这种长条形状既可以是周边平整的长条，也可以是两边呈波浪形或其它形状的不规整长条。甚至刻意在长条两边加上几条毛翅，也具有同样的效果，因此也仍然属于本发明的保护范围。

采用上述用于羽毛球的仿真羽毛就可以制成性能优异的羽毛球。制球方法可以采用和天然羽毛球同样的工艺。为了防止顺序叠压的羽片被打乱，可以在这种羽毛球的球裙位置1道或几道定位线圈。

相对于现有用于羽毛球的仿真羽毛，本发明的仿真羽毛重量更符合标准、强度更好，耐打性很高，羽片的变形回弹能力更接近于天然羽毛，在性能上完全达到普通鹅鸭羽毛的水平，接近了优质鹅羽毛。由该仿真羽毛制成的羽毛球具有飞行性能好、击球手感佳、耐打性好等优点，使人工材料羽毛球在综合性能进一步接近了优质鹅毛羽毛球，而在耐打性上则远远好于天然羽毛球。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是一种本发明的仿真羽毛结构示意图。

图2是一种本发明的仿真羽毛示正面意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，本发明的一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片11和羽梗12。其中，羽片由两片同样大小的厚度为0.5mm的弹性发泡片材相对贴合而成，将羽梗12的上部包裹在羽片11基体内。在羽梗12上部和羽片之间设置有两片由弹性发泡片材制成的长条形缓冲覆盖物112。该缓冲覆盖物112宽度1.5mm，长度10mm。所述缓冲覆盖物112用来减缓羽梗12和羽片11间的相互作用力，从而保护羽片11不会在羽梗接触线114处轻易被打裂。在羽片11基体内还设置有轻质网状物制成的增强网113，用于提升羽片11两翼的耐拉扯破坏性、耐撕裂性和刚性支撑回弹性。轻质网状物的克重为10g/m²。图2中没有标示出增强网。

图2中的羽梗接触线114是指羽片11和羽梗12重叠的长条形区域，羽片11最容易在这种长条形区域的中心线处开裂。现有仿真羽毛羽梗12的上部厚度往往只有零点几毫米，因此这样的长条形区域也基本上接近于一条线，所以本发明说明书把这条线状区域称为羽梗接触线114。

采用本实施例的仿真羽毛就可以制成本发明的羽毛球。制作工艺和传统天然羽毛球基本相同。这种羽毛球包括球头、仿真羽毛、固定线圈和羽片定位线圈。设置羽片定位线圈的目的是防止按顺序叠压的羽片被打乱。

Claims (10)

1.一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，羽梗(12)的上部被包裹在羽片(11)的基体内，其特征在于：在羽梗(12)上部还设置有发泡片材制成的竖向长条形的缓冲覆盖物(112)，同时，在羽片(11)基体内还设置有轻质网状物制成的增强网(113)。

2.如权利要求1所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于：所述增强网(113)由克重不超过15g/m²网状物制成。

3.如权利要求1或2所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于：所述增强网(113)占据所述羽片(11)本体面积的三分之二以上。

4.如权利要求1所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于：所述缓冲覆盖物(112)是由弹性发泡片材制成的。

5.如权利要求1、2、3或4所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于：所述缓冲覆盖物(112)的平均宽度在1.0mm至2.5mm之间。

6.如权利要求1、2、3或4所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于：所述缓冲覆盖物(112)的长度在8mm至20mm之间。

7.如权利要求1、2、3或4所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于：所述羽片(11)是由两片弹性发泡片材相对贴合而成，并且羽片(11)两翼的总厚度小于1.1mm。

8.如权利要求7所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于：所述羽片(11)两翼的总厚度小于或等于1.0mm。

9.一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，羽梗(12)的上部被包裹在羽片(11)的基体内，其特征在于：羽梗(12)上部还包含有蓬松材料制成的缓冲覆盖物(112)，所述缓冲覆盖物(112)用来减缓羽梗(12)和羽片(11)之间的相互作用力，从而保护羽片(11)不会在羽梗接触线(114)处轻易被打裂，同时，在羽片(11)基体内还设置有轻质网状物制成的增强网(113)，用于提升羽片(11)两翼的耐拉扯破坏性、耐撕裂性和刚性支撑回弹性。

10.一种羽毛球，包括仿真羽毛，其特征在于：所述仿真羽毛采用的是如权利要求1至6中任一项所述的用于羽毛球的仿真羽毛。

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