CN114558306A - 一种泳池中的悬浮水球 - Google Patents

Abstract

一种泳池中的悬浮水球，是在类似普通平底泳池特点的体验式平底泳池里面，并按悬浮于一定水位要求，而制作的悬浮水球。这是根据图钉减压原理、外形结构和水球受力情况、平衡因素等要求，而选择和改制的点点系列水球。参与者头戴减压泳帽，身穿减压长袖、长裤泳装，赤脚或穿轮滑鞋。在体验式泳池中，以直立状态进行，有一定趣味性和观赏性的水上呼吸，水下打球运动。一种泳池中的悬浮水球，主要用于以下三种运动之中：(1)一个人对准泳池四面的瓷砖壁打球(在允许的体验型泳池里)。(2)单打(面对面的2个直立人)或双打(面对面的4个直立人)。(3)轮滑曲棍球的比赛用球(10个直立人，5比5)。

Description

一种泳池中的悬浮水球

技术领域

本申请的发明是涉及一种泳池中的悬浮水球，属于“人类生活必须”娱乐产品领域的方法类发明专利的技术方案(图3)。

背景技术

羽毛球运动(或排球运动)，是一项非常受人喜欢的体育运动。简而言之，是这样一个运动状态：

运动者甲和运动者乙，两两相距4-5米左右，都以直立面对面的状态，两人都是双脚稍微分开,分别站立于地面某一位置，一手持羽毛球的球拍(或空手去打一个排球)，面对一个中间的小球，在空中打来打去。

一种泳池中的悬浮水球，就是把这一项地面的体育运动，由地面改为在体验式平底泳池里面进行的，水上健身运动的用球(图8)。

(1)泳池水深，是参与者胸部左右的水位

一位(或若干位)身穿减压增速功能的泳装(图7)，且合适进入泳池的普通人作为参与者，站立在体验式平底泳池(类似普通平底泳池的特点)里面，泳池的水深是在静止且直立状态下，站立泳池里的参与者，其胸部左右的水位 (因为我们的参与者在水上呼吸要比水下呼吸时间长，运动也更灵活)，这样可以实现水上呼吸，水下打球的效果。

(2)悬浮水球的水位

在静止状态下，完全处于水平面以下某个合适的位置，且不会下沉的大小合适的一个悬浮水球(图3)，作为站立泳池里人的运动之水球。即合适的普通人，站在水中来回进行发(击)球的打球类的水上健身娱乐运动的悬浮水球。

因为水的密度与空气密度之比773.395205(倍)之缘故①②。所以同样款式和大小的球(如儿童水球)，在空中用力发球一次，此球前进的最远水平距离。具体的说，假如可以前进3-5米，但是我们的实验者，用同样的力气和发球手型，在水中用手发球一次，结果此球最远前进的水平距离，不能超过0.5-0.7l 米左右。

为了提高泳池中打球者的运动兴趣和水上观察者(家长或其他观众)参与指导的热情度，我们以方便打球为原则，在水下与直立人顺势顺手的合适的位置，放下一个悬浮水球，且也可使站在泳池上面观众席位置的不下水的观众，看得清楚悬浮球，以及其运动的大致过程。

根据以上，水下参与者和水上观众的具体要求，本设计主要讨论两个方面的问题，一是小球的外形结构、外径和重力的大小以及重心位置；二是增加球棒(或空手)一次用力，推打悬浮球的力量和灵活度的其他辅助方法，如穿上减压泳装后，被球棒(或空手)一次用力推打后，冲刺的最快速度和最远距离有，明显的增大。

如果水下参与者嫌麻烦，喜欢继续穿戴传统普通泳装，也可以的。

总之根据图钉减压原理、外形结构和水球受力情况、平衡因素等要求，而选择和改制的点点系列水球。

参与者头戴减压泳帽，身穿减压长袖、长裤泳装，赤脚或穿轮滑鞋。在体验式泳池中，以直立状态进行，有一定趣味性和观赏性的水上呼吸，水下打球运动。

一种泳池中的悬浮水球，在泳池里的水上健身活动中，主要有以下三个种运动方式：

(1)一个人对准泳池四面的瓷砖壁进行打球的健身运动(在允许的体验型泳池里)。

(2)单打(2个直立人面对面)或双打(4个直立人)的健身运动。

(3)10人下水，5比5的，即适用于用正在申请中的水下轮滑曲棍球的健身竞技运动的用球(专利申请号2021113847764)。

另，本设计中的固定之体验式平底泳池(类似普通平底泳池特点的)，还在申请之中，目前还没有最后确定。

参考电子文献

①搜狗百科：空气密度

②阿凡提网：水的密度是1000kg/m3表示的物理意义是什么

③搜狗问问：一个图钉帽的面积是0.8cm2，图顶尖的面积是5×10-4cm2

④设栈网：人在没有任何设备的情况下，最深能潜水多少米？

⑤搜狗问问：普通人一般不借助任何工具的话，大概能潜水10米左右。

⑥百度知道:一个人平躺在床上，他对床面的压强最接近于多少帕？

⑦搜狗搜索：一个人不管是站立还是行走，对地面的压力等于人自身的重力。小明的质量为500N，他的每只脚与地面接触的面积为0.00125m2，则他站立时单脚或者双脚着地，脚对地面的压强为多少帕？

发明内容

众所周知，固态物体在液体中会以漂浮、悬浮和下沉三种状态的其中之一的状态呈现。其中悬浮状态是指，固态的物体全面浸没在水平面以下，且在静止状态下，处于水平面以下某个位置，既不升上去也不沉下去的静止状态。

一种泳池中的悬浮水球，就是根据图钉的减压原理③，刺海参(图1)和洗碗神器手心带小刺手套的外形(图2)，即有弹性的圆锥或圆台或圆锥形小刺的外形结构特点，而设计的。

一种泳池中的悬浮水球，其外形结构、重心位置、外径和重力的大小、以及减压泳装(包括减压泳帽)的穿着后，打球的辅助作用，都是影响水球前进速度，也就是离开原点远近的主要因素；这些主要因素，即是制作悬浮水球的依据。具体简述如下，

一、水球外形结构

根据图钉的减压原理③，刺海参(图1)和洗碗神器手心带小刺手套的外形，我们确定，一种泳池中的悬浮水球外形结构是，有减压加速效果的按一定排列方式的点点系列之水球。理由如下：

(1)密度与空气密度之比

一般情况下，空气密度约为1.293g/dm³①，，而水的密度约为1000g/dm³②。所以，水的密度与空气密度之比773.395205(倍)

1000：1.293＝773.395205

因为水的密度与空气密度之比773.395205(倍)，密度越大，物体前进过程中受到的迎面阻力就越大，从而前进的速度就越慢，直至停止。换言之，用同样的推打力，去作用于同一个小球。那么，推打的一只水平面以下一定水位的悬浮水球时的前进速度和离开原点的距离，明显的远远小于在空气里面的。

(2)图钉原理

P2/p1＝8×108Pa/5×105Pa＝1600(倍)

即，图钉尖对墙的压强P2与手对图钉帽的压强p1之比是1600(倍)③由此得出：

当我们伸出一个手指，且用1个单位的压强施加于图钉帽，通过图钉的尖端，由于尖端面积比图钉帽减少很多，所以竟然由起始的1个单位的压强变成 1600个单位的压强，并施加于墙壁。

(3)带小刺(或点点)的外表面

为了减少水中运动小球的迎面阻力，根据以上原理，本设计采用带小刺(圆锥、圆台或圆柱形)外表面的而设计的水球。即用图钉减压原理，外形类似刺海参、洗碗刺手套的外形特点而选择和改制的，点点系列有弹性的悬浮水球。

理由是：我们在泳池里进行了水下实验比较，结果，点点系列的儿童水球，与光滑的同样款式外径的儿童水球相比较：

实验者在泳池里面，用同样的推球前进的力量，一次发球后，悬浮水球离开的最远原来位置距离和冲刺速度，都明显大于外表面光滑的水球，之前进的距离。

虽然圆锥小刺外形的点点水球，在水里前进的速度要超过，圆台或圆柱形小刺的点点水球(同样情况下，不同外形的水球，在水下前进速度。由快到慢的顺序：圆锥＞圆台＞圆柱)。但圆台或圆柱形小刺的点点水球，在来来回回运动中，不容易划破球棒外表面，所以有弹性的圆台或圆柱形小刺的点点水球作为悬浮水球的外表面，要比圆锥小刺外形的点点水球更安全，更适合在大众参与的体育健身活动中的运用。

所以，本设计的水下之悬浮水球，也可根据具体情况和需要，去调整悬浮球的外形结构、总体质量和密度等参数，但减压增速的原理是一样的。

二、悬浮水球的制作原理

(一)大小合适带小刺的水球

本设计的点点系列有弹性的悬浮水球，外径不能太大。如外径太大，就会加重手臂、手腕打击水球的力度，甚至产生在水里推不动小球(前进)的不良结果。

水球太小，站在泳池上面的观众，看不清楚水面以，下一定深度的悬浮水球的运动过程，所以，也会影响不下水的观众之参与热情。

我们曾在一样深浅的1.2米平底泳池里面，进行了试验。这次试验中的用球最佳方案为，外径12厘米的点点系列的，一定密度的改制密度后的点点系列的儿童水球，其悬浮于水下10至20厘米的位置。

(二)质量和重心

(1)一个人直立状态的压强P2，与平躺状态的压强P1之比约为238(倍) P2/p1＝240000/1008.40336＝238(倍)⑥⑦。同理，说明直立人和平躺的人，对同一水平面的压强明显的不同。

潜水员的负重大小与潜水的深浅有关系④⑤。同理，说明悬浮水球的密度越大，下潜位置越深。

(2)本设计的悬浮水球，在水中整体和各部分，影响其悬浮于水面以下水位深浅和状态的因素，主要是其原倾斜角度(方向)、外形结构特征、质量大小、重心位置，受力情况等。

以上说明，从平衡角度来说。物体的整体或者部分，与动态时受到外部压力和合力；静态时的下降位置，与外形特征、质量大小，和重心位置等情况都有关系。

(3)调整质量、密度和重心

根据以上质量、密度和重心的原理和特点，进行调整水球密度的大小，以期达到直立人站立水池中，顺手顺势的打球位置，悬浮水球，大概在水平面以下 10至20厘米左右的水位(图3)。具体调整水球密度的方法和制作如下简述：

首先，准备把一个(或若干个)干海绵储存在完好的塑料袋里面，用较细的缝衣线把塑料袋口抓紧，不让外面的水浸湿干燥的海绵，这样做是为了保证干燥海绵的密度小于水的密度(图4)。如果海绵被水浸湿了，那么，密度就增加了，就会破坏原来的水位。其次还要加上一个或若干个密度大于水的密度负重，如水晶切面球等(图6)。

接着，在选中的水球外表面划开一道10厘米左右的口子，并在口子两边各打小孔6至8个(就像皮带或鞋帮上面的直径为5-6毫米的小孔)，把干海绵储密封于塑料袋之内和小负重塞，如，水晶切面球(图6)一起轻轻的塞进水球里面，然后让泳池里面的水也轻轻的进入，直至水球呈现饱满状态，最后用一定粗细的线把两边的小孔，类似系鞋带一样，用细带子稍微收紧一下，打个活结，线的结头塞进口子里面，结束制作(图3、图4)。

进入水下以下的悬浮水球的一道口子没有完全封住，所以小球内外的泳池水，可根据其受力情况，自由的进进出出。

我们曾在上海某游泳池进行了水下实验，试验结果，1.71米的直立状态的实验者站在泳池里面，且穿上这种有减压增速功能的泳装(包括泳帽)，在水深 1.2米的平底泳池里进行，水上呼吸，水下打球的试验。

结果，实验者一次打悬浮水球(水下面20厘米左右的悬浮球)最好记录为 1.25米。

总之，一种悬浮状态的水球，外形是点点系列的儿童水球，内含一定比例的干燥的海面和小负重和泳池水的大小合适的悬浮水球(图3、图4)，而非漂浮在水上的漂浮球(图5)。

三、减压作用的泳装

减压作用的泳装，具体内容请见正在申请的专利，一种能减压增速的泳装(专利申请号2022101540849)(图7、图8)。

为了增加直立人站在泳池里面移步的前进速度，和击打一次水球后的推进力，本实验要求水下的参与者，最好穿上由普通泳装改制的减压泳装，以起到一定的减压加速的辅助作用。通过我们泳池的水下实验，得出试验结果为：穿上减压泳装(长袖和长裤)与传统的裸露上身，下身穿游泳短裤的状态相比，手臂在水中打一次水球以后，具有明显的增加移步的前进速度和打球推进力作用。

总之，参与者在体验式泳池(类似普通游泳池的特点)里面，穿上这款减压增速功能的泳装，即头戴减压泳帽，身穿减压长袖、长裤的各式泳装，双脚赤脚或穿双排轮滑鞋，作为在水中来回进行发(击)球的打球类的水上健身娱乐运动之用球(图8)。

适用人群

这是一款适用于大众化竞技和娱乐的，可进入普通泳池且能识水性的，有一定年龄，如大于8岁的大众男女老少人士，并在固定的新奇体验式泳池里面进行的水上健身、娱乐、竞技运动，而使用的一款悬浮水球。

附图说明

本专利说明书附图共八张：

图1刺海参实体图

图2减压洗碗小刺实体图

图3悬浮水球实体图(一)

图4悬浮水球实体图(二)

图5漂浮水球实体图

图6水晶切面球实体图

图7减压连体泳装正面实体图

图8水中推击悬浮水球示意图

具体实施方式

理论依据：

①搜狗百科：空气密度

空气密度是指在一定的温度和压力下，单位体积空气所具有的质量就是空气密度。在标准条件下(0℃，1个标准大气压(1atm))，空气密度约为1.293Kg/m³。②阿凡提网：水的密度是1000kg/m3表示的物理意义是什么

解答：水的密度是1.0×103kg/m3，它表示的物理意义是：体积是1m3的水的质量是1.0×103kg.密度及其特性

1000：1.293＝773.395205

所以，水的密度与空气密度之比773.395205(倍)。

③搜狗问问：一个图钉帽的面积是0.8cm2，图顶尖的面积是5×10-4cm2 一个图钉帽的面积是0.8cm2，图顶尖的面积是5×10-4cm2，人手指对钉帽的压力是40N，手对图钉帽的压强和图顶尖对墙壁的压强各是多少Pa？图钉尖对墙壁的压强P2与手对图钉帽的压强p1之比。

已知：F＝40N，S1＝0.8cm2＝8×10-5m2，S2＝5×10-4cm2＝5×10-8m2

求：手对图钉帽的压强p1＝？图钉尖对墙的压强p2＝？

解：

图钉尖对墙的压强P2与手对图钉帽的压强p1之比是1600(倍)

P2/p1＝8×108Pa/5×105Pa＝1600(倍)

(1)手对图钉帽的压强：

(2)因固体能够传递压力，

所以，墙壁受到的压力为F＝40N，

图钉尖对墙的压强：

所以，手对图钉帽的压强为5×105Pa，图钉尖对墙的压强为8×108Pa.

(3)图钉尖对墙的压强P2与手对图钉帽的压强p1之比

P2/p1＝8×108Pa/5×105Pa＝1600(倍)

由(3)得出：

当我们伸出一个手指，且用1个单位的压强施加于图钉帽，通过图钉的尖端，由于尖端面积比图钉帽减少很多，所以竟然由起始的1个单位的压强变成 1600个单位的压强，并施加于墙壁。

④设栈网：人在没有任何设备的情况下，最深能潜水多少米？

普通人最深能潜水五六米。

⑤搜狗问问：普通人一般不借助任何工具的话，大概能潜水10米左右。

负重30公斤，正常人能否潜水？

那要看30公斤的重物是什么？密度太大不利于换气，密度太小不利于下潜。

以上说明同样悬浮状态，假设人的体积和外形结构变化忽略不计，也就是在人是排开水的体积不变的情况下向，在一定的安全范围之内增加，人所带的负重越大，可以潜水的水位也越深。

⑥百度知道:一个人平躺在床上，他对床面的压强最接近于多少帕？

一个人平躺在床上，他对床面的压强P1最接近于1008.40336pa。

假设一个人在地上的质量60kg，躺在床上，与床面的接触面宽度为0.35m，长度为1.7m。所以，压力F＝G＝600N，接触面积S＝0.35*1.7m^2＝0.595m^2则 P1＝F/S＝600/0.595＝1008.40336pa。

⑦搜狗搜索：一个人不管是站立还是行走，对地面的压力等于人自身的重力。小明的质量为500N，他的每只脚与地面接触的面积为0.00125m2，则他站立时单脚或者双脚着地，脚对地面的压强为多少帕？

假设一个600N的站立的人，他的每只脚与地面接触的面积为0.00125m2，二只脚与地面接触的面积为0.0025m2，则他直立状态下，双脚着地对地面的压强为P2＝F/2S＝600÷0.0025＝40000(Pa)。

P2＝F/S＝600/0.0025＝240000pa

综上所述，一个人直立状态的压强P2，与平躺状态的压强P1之比约为238(倍) P2/p1＝240000/1008.40336＝238(倍)

综上所述，本设计的悬浮水球，在水中的整体和各部分，都是影响其所处的水位深浅和状态的因素，即其原倾斜角度(方向)、外形结构特征、质量大小、重心位置，受力情况等主要的因素。

Claims (5)

1.一种泳池中的悬浮水球，用于类似普通平底游泳池特点的体验式平底泳池里面，并按悬浮于一定水位的要求，而制作的悬浮水球。参与者头戴减压泳帽，身穿减压长袖、长裤泳装，双脚为赤脚或穿轮滑鞋的状态。在体验式泳池中以直立状态进行，有一定趣味性和观赏性的水上呼吸，水下打球运动之悬浮水球。

2.根据权利要求书1所述的一种泳池中的悬浮水球，其是根据图钉的减压原理、刺海参和洗碗神器手心带小刺手套的外形结构、平衡因素等结构特点和水中悬浮水球受力情况，而选择和改制的。即一种有弹性的圆锥或圆台或圆柱形小刺的外形结构特点，而选择和改制的点点系列水球的悬浮水球。

虽然圆锥小刺外形的点点水球，在水里前进的速度要超过，圆台或圆柱形小刺的点点水球。但圆台或圆柱形小刺的点点水球，在来来回回运动中，不容易划破球棒外表面，所以有弹性的圆台或圆柱形小刺的点点水球作为悬浮水球的外表面，要比圆锥小刺外形的点点水球更安全，更适合在大众参与的体育健身活动中的运用。

3.根据权利要求书1所述的一种泳池中的悬浮水球，是一只大小合适且有减压提速功能，外形是点点系列的水球，其内部包括(1)一定比例，密度小于水的若干块干燥海绵(2)一定比例，密度大于水的若干个小负重(3)一定比例的泳池水。

4.根据权利要求书1所述的一种泳池中的悬浮水球，为了增加打球的趣味性和观赏性；增加直立人站在平底泳池里，移步的前进速度和增大用球棒(或空手)，达到推打一次水球后的增加推进力的辅助目的，要求运动者，尽量在穿上减压泳装后，再进行各项相应活动之用球。

5.根据权利要求书1所述的一种泳池中的悬浮水球，主要用于以下三种运动之中：

(1)一个人直立某个位置，然后水上呼吸，水下持球棒，对准泳池四面的瓷砖壁进行打球的健身运动(在允许的体验型泳池里)。

(2)单打(面对面的2个直立人)或双打(面对面的4个直立人)的健身运动。

(3)轮滑曲棍球的比赛用球(10人直立人，5比5)的健身竞技运动。

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