KR101116948B1 - 비틀림 골프채 샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골프채의 헤드부와 그립부을 연결하는 샤프트가 길이방향으로 비틀림으로써, 샤프트 주위의 유동장이 변하여 공기저항과 힘의 섭동에 따른 흔들림을 동시에 감소시켜 비거리를 향상시키고 타격의 정확도가 확보되는 비틀림 골프채 샤프트에 관한 것이다.

골프채, 샤프트, 헤드부, 그립부, 공기저항, 보텍스

Description

비틀림 골프채 샤프트{Twisted golf club shaft}

본 발명은 비틀림 골프채 샤프트에 관한 것으로 샤프트가 길이방향으로 비틀림으로써, 샤프트 주위의 유동장이 변하여 공기저항과 힘의 섭동에 따른 흔들림을 동시에 감소시켜 비거리를 향상시키고 타격의 정확성을 확보할 수 있는 비틀림 골프채 샤프트에 관한 것이다.

골프채(golf club)는 골프공을 타격하는 헤드부와, 골퍼가 손으로 잡고 스윙하는 그립부, 및 상기 헤드부와 그립부를 연결하는 샤프트를 포함한다.

상기 골프채는 골프공을 타격하여, 골퍼가 목표하는 지점으로 골프공을 날려 보내기 위해 사용된다. 상기 골프채의 헤드부와 그립부를 연결하는 샤프트의 형상은 일반적으로 원형 실린더를 사용하였다.

그런데 골프채가 빠른 속도로 스윙할 때, 원형 샤프트에 가해지는 공기저항으로 인한 에너지의 손실은 스윙 속도를 감소시켜 비거리를 감소시킬 뿐 아니라 원형 샤프트 주위의 보텍스 쉐딩(voertex shedding)은 샤프트의 흔들림을 발생시켜 정확한 타격을 방해하였다.

그리하여 골프에서는 티샷에서의 경우와 같이 골프공을 가능한 멀리 보내는 것이 유리하기 때문에, 골프공의 비거리를 증가시키기 위해 골프채에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다. 즉, 종래에는 스윙 시 골프채에 발생되는 공기저항을 감소시켜, 골프공의 비거리를 증가시키고자 하는 노력이 계속적으로 있었다.

그러나, 골프채 샤프트의 길이방향으로 채널을 형성하여 스윙 시에 샤프트 주위에 난류를 발생시켜 공기저항을 감소시키려는 종래의 기술은 공기저항의 감소가 상대적으로 작았으며, 샤프트의 흔들림은 거의 감소되지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 골프채의 헤드부와 그립부을 연결하는 샤프트가 길이방향으로 비틀림으로써, 샤프트 주위의 유동장이 변하여 공기저항과 힘의 섭동에 따른 흔들림을 동시에 감소시켜 비거리를 향상시키고 타격의 정확도가 확보되는 비틀림 골프채 샤프트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 골프채의 헤드부와 그립부을 연결하는 샤프트에 있어서, 상기 샤프트는 길이방향으로 비틀려 있고, 상기 샤프트의 단면은 타원이며, 상기 샤프트에서 Z/d는 3～20이고, Z는 상기 샤프트가 반 바퀴 비틀린 길이이며, d는 상기 샤프트의 단면에서 장축 길이와 단축 길이의 곱의 제곱근인 것을 특징으로 한다.

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본 발명에서는 골프채의 헤드부와 그립부을 연결하는 샤프트가 길이방향으로 비틀림으로써, 샤프트 주위의 유동장이 변하여 공기저항과 힘의 섭동에 따른 흔들림을 동시에 감소시켜 비거리를 향상시키고, 타격의 정확도가 확보되는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비틀림 골프채 샤프트는, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 골프채의 헤드부와 그립부을 연결하는 샤프트가 길이방향으로 비틀린 것을 특징으로 한다.

이때, 샤프트의 단면은 원형을 제외한 타원, 정사각형, 직사각형 등과 같이 길이방향으로 비틀릴 수 있는 형상이라면 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 그러나, 정사각형 또는 직사각형과 같이 단면의 형상이 각진 구조보다는 곡률진 것이 유동 박리(separation)를 막는데도 유리하므로 바람직할 것이다.

도 1b에 나타낸 바와 같이 샤프트의 단면이 타원이고, 샤프트의 단면에서 장축 길이와 단축 길이를 각각 a와 b라고 하며, 샤프트가 반 바퀴 비틀린 길이를 Z라고 하고, d는 장축 길이(a)와 단축 길이(b)의 곱의 제곱근이라고 할 때, 레이놀즈 수 200에서 Z/d의 변화에 따른 수치해석을 수행하였다. 상기 레이놀즈 수 200은 실제 드라이브 샷 할 때의 레이놀즈 수(대략 10000)보다 상당히 작은 값이지만, 본 발명에 따른 비틀림 골프채 샤프트가 공기저항을 감소시키고 동시에 유동에 따른 흔들림을 감소시킬 수 있는지에 대한 충분한 척도가 될 수 있을 것이며, 퍼팅과 같이 굉장한 정확도가 요구되고 스윙의 속도가 낮은 경우에는 본 수치해석이 유용하 게 활용될 수 있을 것이다.

도 2a는 Z/d의 변화에 따른 항력계수를 나타낸 그래프이고, 도 2b는 Z/d의 변화에 따른 양력계수 섭동량을 나타낸 그래프로서, 샤프트의 단면이 원형인 경우와 본 발명에 따른 비틀림 골프채 샤프트에서 비틀림의 정도에 따라 공기저항과 유동에 따른 흔들림을 비교한 것이다.

샤프트의 단면이 원형인 경우보다 비틀림 골프채 샤프트에서 공기저항이 모두 감소하였으며, 비틀림의 정도를 나타내는 Z/d＝5에서 가장 낮은 항력계수를 나타내었다. 또한, 샤프트의 단면이 원형인 경우보다 비틀림 골프채 샤프트에서 유동에 따른 흔들림도 모두 감소하였으며, 비틀림의 정도를 나타내는 Z/d＝5에서 가장 낮은 양력계수 섭동량을 나타내었다. 따라서 Z/d＝5인 비틀림의 정도로 샤프트에 비틀림을 형성하는 것이 가장 바람직할 것이나, 드라이브 샷에서와 같이 레이놀즈 수가 상당히 높은 경우에는 Z/d의 값에도 어느 정도의 변화는 있을 것이다.

도 3a 내지 도 3c는 비틀림의 정도(Z/d＝2, 5, 20)에 따른 비틀림 골프채 샤프트 주위의 순간 유동장을 나타낸 것으로서, 비틀림의 정도에 따른 비틀림 골프채 샤프트 주위의 보텍스 구조의 변화를 분명히 확인할 수 있다.

Z/d＝5(도 3b)인 경우, Z/d＝2(도 3a) 또는 Z/d＝20(도 3c)인 경우에 비하여 2차원 보텍스 구조가 감소하고, 구 주위의 유동에서 나타나는 헤어핀 보텍스(hairpin vortex)와 같은 3차원 보텍스 구조가 뚜렷하게 나타나는 것을 알 수 있다. 이로 인해 비틀림 골프채 샤프트 주위의 유동에서 압력저항이 크게 감소하고, 상하로 보텍스가 떨어져 나가는 현상이 감소함에 따라 양력계수 섭동량도 크게 줄 어든 것이다. 즉, 원형 실린더 주위의 유동에서 나타나는 2차원 보텍스 구조의 변화와 보텍스 쉐딩(vortex shedding)의 약화로 항력계수와 양력계수 섭동량이 동시에 감소하게 됨을 확인할 수 있다.

샤프트의 단면은 타원이고, 샤프트에서 Z/d는 3～20이 되도록 비틀림 정도를 부여하는 것이 골프채의 스윙 시에 공기저항과 힘의 섭동에 따른 흔들림을 감소시키기 위하여 바람직하며, 골프채의 헤드부로부터 그립부까지 샤프트의 단면적이 변하는 경우에는 Z는 샤프트가 반 바퀴 비틀린 길이이고, d는 샤프트의 단면에서 평균 장축 길이와 평균 단축 길이의 곱의 제곱근으로 할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 비틀림 골프채 샤프트를 나타낸 개략도.

도 2a는 비틀림 정도 대 항력계수를 나타낸 그래프.

도 2b는 비틀림 정도 대 양력계수 섭동량을 나타낸 그래프.

도 3a 내지 도 3c는 비틀림 정도에 따른 비틀림 골프채 샤프트 주위의 순간 유동장을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

Z: 샤프트가 반 바퀴 비틀린 길이

a: 샤프트의 단면에서 장축 길이

b: 샤프트의 단면에서 단축 길이

d: 샤프트의 단면에서 장축 길이(a)와 단축 길이(b)의 곱의 제곱근

Claims (3)

1. 골프채의 헤드부와 그립부을 연결하는 샤프트에 있어서,

   상기 샤프트는 길이방향으로 비틀려 있고, 상기 샤프트의 단면은 타원이며,

   상기 샤프트에서 Z/d는 3～20이고,

   Z는 상기 샤프트가 반 바퀴 비틀린 길이이며, d는 상기 샤프트의 단면에서 장축 길이와 단축 길이의 곱의 제곱근인 것을 특징으로 하는 비틀림 골프채 샤프트.
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