專利名稱：用于羽毛球的人工羽毛及羽毛球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于羽毛球的人工羽毛，本發(fā)明還涉及由該人工羽毛制成的羽毛球。
背景技術(shù)：
采用人工材料代替天然鵝鴨羽毛來(lái)制作羽毛球是產(chǎn)業(yè)界和羽毛球運(yùn)動(dòng)界的一個(gè)理想。因?yàn)轾Z鴨毛羽毛球的耐打性太差，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員頻頻換球，并使打球成本大大提高；同時(shí)鵝鴨毛羽毛球生產(chǎn)工藝繁雜、材料本身的成本也較高。但是，這種材料替換所隱藏的技術(shù)困難決非一般人所能想象。產(chǎn)業(yè)界開(kāi)展相關(guān)的研究工作已經(jīng)超過(guò)20年，但到目前為止，還沒(méi)有任何一種人工材料代替鵝鴨毛制成的羽毛球在綜合性能上達(dá)到優(yōu)質(zhì)鵝鴨毛羽毛球的水平。現(xiàn)有塑料羽毛球的綜合性能根本滿足不了水平稍好的業(yè)余選手的技術(shù)要求，更是被專業(yè)運(yùn)動(dòng)員所遺棄。直到2007年，才開(kāi)始出現(xiàn)具有實(shí)用價(jià)值的羽毛球?qū)Ｓ萌斯び鹈?或稱 人工羽毛)；到2009年底，才有采用人工羽毛制成的羽毛球上市。但這種采用人工羽毛制成的羽毛球仍然存在旋轉(zhuǎn)速度不夠、生產(chǎn)工藝復(fù)雜或者是超重的問(wèn)題，還是沒(méi)有完全達(dá)到優(yōu)質(zhì)鵝毛球的水準(zhǔn)。羽毛球是一項(xiàng)對(duì)球品的技術(shù)細(xì)膩度要求非常高的產(chǎn)品。運(yùn)動(dòng)員在長(zhǎng)期的練習(xí)和比賽中，已經(jīng)培養(yǎng)出了非常細(xì)膩的擊打體驗(yàn)。這種擊打體驗(yàn)以優(yōu)質(zhì)的天然鵝毛球?yàn)榛A(chǔ)，包括重量、球速、旋轉(zhuǎn)、高遠(yuǎn)球飛行軌道、放小球的穩(wěn)定性、搓球翻滾、擊球手感、擊球聲音、落點(diǎn)準(zhǔn)確度等等。人工材料羽毛球就是要在這些因素上盡最大可能的接近優(yōu)質(zhì)天然鵝毛球。影響羽毛球綜合性能的，至少有以下七大要素重量、重量分布、重心位置、球體支撐強(qiáng)度、正面風(fēng)阻力(或稱軸向風(fēng)阻力)、繞軸風(fēng)阻力和抗擊打耐力。相應(yīng)地就產(chǎn)生三大技術(shù)難關(guān)材料關(guān)、結(jié)構(gòu)關(guān)和工藝關(guān)。這七大要素和三大技術(shù)難關(guān)的任何一項(xiàng)不能達(dá)標(biāo)，羽毛球就不能被運(yùn)動(dòng)員所接受，也就難以在商業(yè)上取得成功。因此在考核一種羽毛球新技術(shù)是否實(shí)用時(shí)，要從上述七大要素三大難關(guān)進(jìn)行綜合評(píng)判。換句話說(shuō)小小的羽毛球?qū)嶋H上是一個(gè)系統(tǒng)工程，包含了多個(gè)子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)之間緊密關(guān)聯(lián)，相互影響，任何一個(gè)子系統(tǒng)的微小調(diào)整都會(huì)帶動(dòng)全系統(tǒng)綜合性能的改變。從檢索到的跨度超過(guò)20年的專利說(shuō)明書(shū)來(lái)看，絕大部分是針對(duì)某一子系統(tǒng)的單獨(dú)改造，而且大都是基于理論假想的設(shè)計(jì)，未經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證。所以幾乎全部都不具有實(shí)用性、或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)。也正是這個(gè)原因，才歷經(jīng)20余年，截止到2007年，除了鵝鴨羽毛球和性能有缺陷的塑料羽毛球之外沒(méi)有任何具實(shí)用價(jià)值的新型羽毛球出現(xiàn)。其中重量、重量分布和旋轉(zhuǎn)是目前球體材料人工化過(guò)程中最難解決的要素?，F(xiàn)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頭和球體連接部附近。如果裙部太重，重心上移，羽毛球極易翻滾，而越靠近羽毛球裙部頂端位置，對(duì)超重的敏感度就越大，因?yàn)檫@個(gè)位置的力矩最大；如果裙部過(guò)輕，重心過(guò)于下移，則球頭下墜，也影響性能。羽毛球?qū)χ亓康淖兓浅Ｃ舾校涿舾卸冗_(dá)到O. I克數(shù)量級(jí)，也就是說(shuō)在一些關(guān)鍵部位，只要O. I克的重量改變就會(huì)引起羽毛球整體性能的重大變化。而對(duì)于單片羽毛的來(lái)說(shuō)，對(duì)重量的敏感度則達(dá)到了 O. Ol克，也就是說(shuō)，每片羽毛如果增加O. 01克，則整球裙部將至少增加O. 15克，這樣的重量改變將嚴(yán)重破壞羽毛球的飛行性能。而羽毛對(duì)重量的敏感區(qū)又可以進(jìn)一步分為兩個(gè)區(qū)域羽片區(qū)(圖I中的A區(qū))和羽根區(qū)(圖I中的B區(qū))，羽片區(qū)包括了羽片本體和羽梗的上半截(和羽片本體接觸部分)；羽根區(qū)就是羽梗的下半截。羽片區(qū)是整個(gè)羽毛球中對(duì)重量要求最為苛刻的區(qū)域。從工程技術(shù)上來(lái)講，羽毛球裙部(一般由十幾片羽片構(gòu)成)的重量越輕越好，因?yàn)樵诒ＷC羽毛球球體有足夠支撐強(qiáng)度的前提下把產(chǎn)品做得更輕是一個(gè)高難的技術(shù)問(wèn)題，而掌握了超輕的裙部制造技術(shù)后，再進(jìn)行配重則是很容易解決的。要減輕羽片區(qū)的重量可以分別從羽片本體和羽梗上半截著手。有些人工材料羽毛球?yàn)榱藴p重，就把球裙支桿(或羽梗)做得很細(xì)、球裙(或羽片)做得很薄。重量是達(dá)標(biāo)了，但強(qiáng)度不夠了。一般羽毛球用標(biāo)準(zhǔn)鵝鴨羽毛的單根重量在O. 09g O. 12g之間，其中羽片區(qū)大約在O. 05克，如果羽片區(qū)超過(guò)O. 07克，就會(huì)影響整球性能，除非采用15根羽毛制球。而即便采用15根羽毛制球，羽片區(qū)的重量也不能超過(guò)O. 075克一整個(gè)球裙重量最好不超過(guò)I. 10克。羽毛球是否能穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)是非常關(guān)鍵的。繞軸風(fēng)阻力就是用來(lái)推動(dòng)羽毛球繞軸旋轉(zhuǎn)的。羽毛球飛行時(shí)繞軸旋轉(zhuǎn)不但可以穩(wěn)定其飛行過(guò)程，而且能有效消耗部分飛行動(dòng)能，在羽毛球被大力扣殺時(shí)，有一定的減速作用，使其飛行速度更符合運(yùn)動(dòng)的要求。
歸結(jié)到一點(diǎn)人工材料羽毛球的真正核心就是球裙部分的重量問(wèn)題，只要球裙的 重量問(wèn)題解決了，其它問(wèn)題就有了解決的基礎(chǔ)。具體到人工羽毛上就是解決羽片區(qū)部分的 重量問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，在保證強(qiáng)度的前提下，對(duì)羽片部分每一豪克的減重都是寶貴的。另外，影響羽毛球飛行性能還有一個(gè)不被人注意的、細(xì)微的、但又很關(guān)鍵的因素風(fēng)阻力突變現(xiàn)象一如果球裙支撐桿太軟，則羽毛球裙部在被大力擊打瞬間會(huì)出現(xiàn)劇烈變形，隨即又恢復(fù)正常，在這一縮一張的過(guò)程，風(fēng)阻力產(chǎn)生劇烈變化，使羽毛球飛行速度產(chǎn)生瞬間突變，運(yùn)動(dòng)員也許不能直接感覺(jué)到這種速度的變化，但可以明顯體會(huì)到羽毛球的飛行和標(biāo)準(zhǔn)羽毛球是有區(qū)別的一出球感覺(jué)會(huì)變得怪異、落點(diǎn)會(huì)不準(zhǔn)確。所以說(shuō)，人工材料羽毛球的開(kāi)發(fā)永遠(yuǎn)面臨七大要素、三大難關(guān)的互相制約，只考慮某一方面的性能是不行的。目前已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的人工羽毛的羽梗有兩種，一種是已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的特種尼龍制羽梗；另一種是尚處于試驗(yàn)階段的采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料棒材制作的羽梗，必要時(shí)還會(huì)在其外邊包覆塑膠外包層，就是所謂的皮包芯結(jié)構(gòu)的羽梗，2009年9月16日公開(kāi)的200810034704專利說(shuō)明書(shū)對(duì)這種羽梗有詳細(xì)介紹。但上述兩種人工羽毛都有各自的缺陷。特種尼龍制成的羽梗存在超重問(wèn)題。目前實(shí)際應(yīng)用的特種尼龍羽梗單根重量達(dá)到了 O. 12克以上，再加上羽片就超過(guò)了 O. 15克，所以不得不采用15根羽毛制球(標(biāo)準(zhǔn)為16根)。但如管降低重量，則其強(qiáng)度又不夠了。盡管采用15根羽毛制球，但球裙部分還是略有超重量一這種羽毛球的球裙大約重I. 10克一從而在一定程度上影響了羽毛球的飛行性能——主要表現(xiàn)在(I)擊球手感偏重；(2)羽毛球擊球回頭遲滯；(3)放小球時(shí)極易翻滾，或者用球拍顛小球時(shí)會(huì)翻滾。正是上述這些缺陷，使得運(yùn)動(dòng)員還是不大愿意采用這種羽毛球一盡管這種羽毛球的綜合性能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)有的整體球裙塑料羽毛球，并且，其使用壽命可以達(dá)到普通鵝鴨羽毛球的2倍以上。
采用纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料棒材制成的羽?；旧峡朔酥亓亢蛷?qiáng)度的矛盾性一一也就是說(shuō)這種羽梗重量很輕，同時(shí)強(qiáng)度很好，在綜合性能上比特種尼龍羽梗好的多。但這種羽梗也有其固有的缺點(diǎn)。具體表現(xiàn)在一、由于這種超輕超強(qiáng)的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料棒材只能采用拉擠工藝制作，所以無(wú)法做成一定的錐度——采用磨削方式可以制成一頭大一頭小的錐度形狀，但會(huì)嚴(yán)重降低其強(qiáng)度。因此，這種棒材就不能做得太粗。太粗的話，不但羽毛的羽片區(qū)會(huì)超重，而且羽桿會(huì)因剛性太好反而會(huì)使彈性下降，從而容易被打斷。二、更重要的是，纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料棒材很難兼顧剛性和韌性。也就是說(shuō)，當(dāng)采用稍粗的棒材時(shí)，剛性很好，但韌性略顯欠缺，導(dǎo)致羽梗被直接擊打時(shí)，容易斷。反之，當(dāng)采用稍細(xì)的棒材時(shí)，則韌性較好，但剛性卻不夠了，導(dǎo)致羽毛球出現(xiàn)風(fēng)阻力突變現(xiàn)象，嚴(yán)重影響飛行性能。羽梗受到直接擊打時(shí)，有兩個(gè)點(diǎn)是最容易斷裂的，一點(diǎn)在羽梗和球頭的聯(lián)接處；另一點(diǎn)在上道線圈和羽梗交接處。在受到側(cè)面的直接擊打時(shí)，這兩點(diǎn)承受著巨大的剪切力。如果沒(méi)有很好的韌性和彈性，羽梗的這兩點(diǎn)很容易斷裂。 當(dāng)在羽梗根部和腰部各設(shè)置一個(gè)加強(qiáng)套管時(shí)，可以分散作用在球頭聯(lián)接點(diǎn)處和腰部線圈部位羽梗上的剪切力，從而又提升其耐擊打能力。而根部的加強(qiáng)管則可以同時(shí)提高羽梗的支撐剛性。那么，在羽梗根部和腰部設(shè)置加強(qiáng)套管后會(huì)會(huì)帶來(lái)超重問(wèn)題呢？畢竟羽毛球?qū)χ亓繉?shí)在太敏感了。經(jīng)過(guò)大量樣品試制和測(cè)試，當(dāng)采用外徑為O. 7至I. Omm之間的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料棒材時(shí)，就可以采用這種方式來(lái)解決加粗問(wèn)題，而且不會(huì)超重。比如，長(zhǎng)度為
7.5mm外徑O. 8mm的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料棒材，單根重量約為O. 06克，加強(qiáng)套管重量控制在O. 03克以內(nèi)，再加上羽片，單根羽毛重量可以控制在O. 12克以下，完全符合高性能羽毛球用羽毛的重量標(biāo)準(zhǔn)。而這時(shí)候的各項(xiàng)機(jī)械強(qiáng)度都是很好的。同時(shí)本發(fā)明的技術(shù)方案還帶來(lái)一個(gè)預(yù)料之外的好處羽毛球腰部線圈會(huì)更加牢固，在沒(méi)有加強(qiáng)套管時(shí)，如果沒(méi)有合適的膠水，羽毛球的下道腰部線圈容易下滑，有了加強(qiáng)套管這個(gè)問(wèn)題就不存在了。試打表明，由這種人工羽毛制成的羽毛球性能非常優(yōu)異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供用于羽毛球的人工羽毛，本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供性能優(yōu)異的人工羽毛球。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明用于羽毛球的人工羽毛包括羽片和羽梗，其特征在于，在所述羽梗的腰部還設(shè)置有加強(qiáng)套管。再進(jìn)一步，上述人工還可以設(shè)置2個(gè)或2個(gè)以上的加強(qiáng)套管。一個(gè)位于人工羽毛腰部位置，另一個(gè)位于人工羽毛根部位置。上述人工羽毛制成羽毛球時(shí)，羽毛球的腰部線圈正好纏繞在人工羽毛腰部的加強(qiáng)套管上。這種加強(qiáng)套管最適用于由拉擠纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料棒材制成的羽梗。加強(qiáng)套管可以采用塑膠材料制作。尼龍是制作這種加強(qiáng)套管的最優(yōu)選材料?？梢圆捎米⑺芄に囍苯釉谟鸸Ｉ现谱骷訌?qiáng)套管。也可以先制成熱收縮套管，再套在羽梗上加熱收縮即可。還可以采用一種帶狀材料纏繞在羽梗上制成加強(qiáng)套管。比如采用涂有膠粘劑的塑料帶就可以用來(lái)制作這種加強(qiáng)套管。采用上述本發(fā)明的人工羽毛即可制成性能優(yōu)異的人工羽毛球。本發(fā)明的人工羽毛從根本上解決了羽梗強(qiáng)度和重量之間的矛盾難題，并進(jìn)一步解決了細(xì)小羽梗和球頭的連接牢固問(wèn)題，使羽毛球?qū)Ｓ萌斯び鹈男阅苓M(jìn)一步接近并達(dá)到天然羽毛的性能，有望達(dá)到并超過(guò)優(yōu)質(zhì)鵝毛的性能水平，而在耐打性上則有所超越。采用本發(fā)明人造羽制成的羽毛球在飛行性能上非常接近于傳統(tǒng)鵝鴨毛羽毛球，完全可以應(yīng)用于正規(guī)比賽。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I是本發(fā)明的人工羽毛示意圖，設(shè)置有2個(gè)加強(qiáng)套管，加強(qiáng)套管從中線處被剖 開(kāi)。圖2是本發(fā)明的人工羽毛示意圖，腰部設(shè)置有I個(gè)加強(qiáng)套管，圖3是本發(fā)明人工羽毛制成的羽毛球示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :本發(fā)明的一種人工羽毛，如圖I所示，包括羽片11、羽梗12和2個(gè)加強(qiáng)套管13。一個(gè)位于人工羽毛腰部位置，另一個(gè)位于人工羽毛根部位置。羽梗12由直徑為O. 7mm的拉擠碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料棒材制成。這樣的人工羽毛單片重量大約在O. 12克，其中羽片區(qū)A的重量大約為O. 06克，羽根區(qū)B的重量大約為O. 06克。所述羽片區(qū)A包括羽片本體和羽梗被包裹的上半截。采用15或16根根這種人工羽毛球制成的羽毛球，其綜合性能非常優(yōu)異，耐打性很好，可以用作比賽用球。采用本發(fā)明人工羽毛制作羽毛球可以采用和標(biāo)準(zhǔn)天然羽毛球基本同樣的工藝方法。如圖3所示，把15或16根根人工羽毛一一插植在球頭I上，并在人工羽毛腰部位置設(shè)置兩道固定線圈2。其中上道固定線圈2正好纏繞在人工羽毛腰部的加強(qiáng)套管13上。下道線圈2正好被人工羽毛的根部加強(qiáng)套管13所卡牢。實(shí)施例2 本發(fā)明的一種人工羽毛，如圖2所示，包括羽片11、羽梗12和I個(gè)位于人工羽毛腰部位置加強(qiáng)套管13。
權(quán)利要求
1.一種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)的腰部還設(shè)置有加強(qiáng)套管(13)。
2.如權(quán)利要求I所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述羽梗(12)設(shè)置有2個(gè)或2個(gè)以上的加強(qiáng)套管(13)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述加強(qiáng)套管(13)是采用塑膠材料制成的。
4.如權(quán)利要求3所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述塑膠材料是尼龍。
5.如權(quán)利要求3所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述加強(qiáng)套管(13)是一種熱收縮套管。
6.如權(quán)利要求I或2所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述加強(qiáng)套管(13)是采用一種帶狀材料纏繞在羽梗(12)上而制成?！?br> 7.如權(quán)利要求I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)的下部還設(shè)置有處長(zhǎng)尾。
8.采用如權(quán)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.采用如權(quán)利要求3所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。
10.采用如權(quán)利要求6所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。
全文摘要
本發(fā)明的羽毛球?qū)Ｓ萌斯び鹈?，包括羽?11)和羽梗(12)，其特征在于，在所述羽梗(12)的腰部還設(shè)置有加強(qiáng)套管(13)。更優(yōu)選的方案是，這種人工羽毛設(shè)置有2個(gè)加強(qiáng)套管(13)，一個(gè)位于人工羽毛腰部位置，另一個(gè)位于人工羽毛根部位置。這種加強(qiáng)套管(13)最適用于由拉擠纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料棒材制成的羽梗(12)。加強(qiáng)套管(13)可以采用塑膠材料制作。尼龍是制作這種加強(qiáng)套管(13)的最優(yōu)選材料?？梢圆捎米⑺芄に囍苯釉谟鸸Ｉ现谱骷訌?qiáng)套管(13)。也可以先制成熱收縮套管，再套在羽梗上加熱收縮即可。本發(fā)明還涉及由該人工羽毛制成的羽毛球。
文檔編號(hào)A63B67/18GK102908768SQ20111022513
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月31日
發(fā)明者劉雪燕 申請(qǐng)人:劉雪燕