專利名稱：懸浮式排球扣球裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及的是排球運動訓練器械。
技術(shù)背景
對于排球運動員的專業(yè)訓練，除了常規(guī)訓練技術(shù)之外，還應該大力引入科技手段， 以彌補人工訓練的不足。有效的利用科技器械，不但可以有效減少輔助人力的工作量而且也可以使運動員的訓練水平得到有效提高。但是，己有的排球扣球訓練器往往是將球固定在某一裝置上，如中國專利CN200920104074. 4中公開了一種將排球固定的一種方法，專利中提到是將事先與墻固定好的橡膠棒插入到排球內(nèi)部，并且用膠粘結(jié)連接以期使排球穩(wěn)定的固定在某一高度。此設計方法雖然使得排球的不穩(wěn)定性問題得到了解決，可是同樣也產(chǎn)生了使得排球運動員在扣球后無法看到球的運動狀態(tài)及落地點的問題，導致運動員無法根據(jù)反饋信息來改進和提高扣球技術(shù)；或是裝置控制球的穩(wěn)定性差，如專利號為86208003中有人設計將排球與一根懸掛的繩子相連接，通過繩子上的吸盤來吸住球從而達到控制球的高度，但由于繩子本身的柔韌特性使得排球很難達到平衡穩(wěn)定的狀態(tài)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單能達到訓練排球運動員目的的懸浮式排球扣球裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明懸浮式排球扣球裝置，其特征是包括電動機、裝置外殼、裝置底座、氣體傳輸管道、排氣管道、吸氣管端口，電動機安裝在裝置外殼里，氣體傳輸管道和排氣管道分別連接裝置外殼并與電動機的位置相對應，電動機上安裝風扇葉片，吸氣管端口位于氣體傳輸管道的一端，裝置外殼安裝在裝置底座上。
本發(fā)明還可以包括
1、還包括速度傳感器、控制端、存儲器、輸入設備、輸出設備，速度傳感器安裝在吸氣管端口處，速度傳感器、輸入設備、輸出設備、存儲器連接控制端。
2、還包括旋鈕，旋鈕連接吸氣管端口并調(diào)節(jié)吸氣管端口半徑的大小。
3、所述的裝置底座上安裝萬向腳輪。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于本發(fā)明適用于運動員進行排球扣球技術(shù)訓練，尤其適用于運動員反復練習同一高度的排球扣球擊球點技術(shù)，有利于提高專業(yè)運動員的扣球技術(shù)水平。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的流體動力泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的氣體流速控制的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述
結(jié)合圖1 3，為避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種使排球懸浮的扣球裝置。該裝置針對運動員扣球訓練中某一高度擊球點技術(shù)訓練的需要而設計，常規(guī)排球運動員扣球訓練的高度為(2. 8 3. 6m)，因此本發(fā)明設計調(diào)節(jié)排球懸浮距離地面的高度范圍為 (2. 6 4. Om)。本發(fā)明設計的實現(xiàn)方法主要是通過裝置中動力泵葉輪的轉(zhuǎn)動使裝置內(nèi)外產(chǎn)生氣體壓強差從而對排球產(chǎn)生吸力，并且使裝置對排球產(chǎn)生的吸力與排球自身重力達到平衡從而控制排球懸浮在一定高度。在本發(fā)明設計中動力泵葉輪以固定50n/s的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)使裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強差，并且通過調(diào)節(jié)吸氣管端口直徑的大小控制端口風速大小從而控制排球懸浮的高度。本發(fā)明設計為運動員訓練某一特定高度排球扣球的技術(shù)提供了方便， 以期達到提高運動員扣球技術(shù)的目的。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強差的流體動力泵， 通過控制吸氣管端口直徑的大小實現(xiàn)對吸氣管端口風速的調(diào)節(jié)，從而使排球承受具有懸浮在某一特定高度的支撐力的吸力。
概括來說，本發(fā)明有三大結(jié)構(gòu)特點真空動力泵結(jié)構(gòu)、伸縮性的吸氣管端口直徑和風速控制結(jié)構(gòu)。
所述流體動力泵是根據(jù)真空抽風機原理，當氣泵轉(zhuǎn)動時，會將空氣沿著排氣管道一直推到排氣口。當空氣被向前推動時，風扇前方的粒子密度會增加，空氣壓力也相應增加，而風扇后方的空氣密度會減小。氣泵后方的壓力低于真空泵外部的壓力，即外部環(huán)境大氣壓。從而在真空泵內(nèi)部產(chǎn)生吸力，即部分真空。因此流體動力泵外部的空氣就自動通過進氣口進入吸氣管，從而對位于吸氣管正下方的排球產(chǎn)生吸力，并通過泵內(nèi)外連續(xù)穩(wěn)定的氣體流動使排球所受的力穩(wěn)定同時達到使排球懸浮的目的。
本發(fā)明的理論依據(jù)是真空泵原理和氣體紊流射流結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)真空泵原理有v Q1〔=「 其中&指每秒鐘葉輪流量，Ssqrt指與真空泵相連接的氣體傳輸管道的吸氣管一⑴；端口的面積，并且有A是吸氣管端口的半徑，則有= ^r02 (2) ； Vm為所求的外部氣體向泵中流動的速度，即端口風速。Ql=^wHlb 其中1代表動力泵內(nèi)葉輪的葉片長度為W/ 50. lm, b代表葉片寬度0. 05m ；w代表葉輪旋轉(zhuǎn)角速度，且有w = 2 π nl (4)，其中η代表葉輪轉(zhuǎn)速，在本設計中取固定轉(zhuǎn)速為50n/s。經(jīng)計算得Gl1 = 0. 123m3/s ；再將Gl1代入(1)式則可17 IV 0.4545求得端口氣體流速。再由公式G/C = ^wr +Q 294 求得排球懸浮距離s處的氣體流W/，速；式中紊流系數(shù)a = 0. 08，吸氣管端口半徑= 0. 05m且可變，排球距離吸氣管端口的距離s = 0. 5m亦可變；而排球所需支撐力F=P gv2Jir2(6)；式中r = 0. 105m為排球半徑， 經(jīng)計算得出F彡Gball = 2. 646N，則排球懸浮在距離s處。
所述伸縮性吸氣管端口的原理如下本設計中吸氣管端口要與使得排球距離地面高度變化范圍在 4. Om)之間，通過控制裝置內(nèi)外的壓強差對排球產(chǎn)生吸力使排球懸浮。本發(fā)明設計方法中的技術(shù)方案提到使電動機以固定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)吸氣管端口直4徑的大小從而控制端口風速，達到控制排球懸浮的目的。本發(fā)明中端口直徑的伸縮范圍在 (6. 0 10. Ocm)，即半徑變化范圍為(3. 0 5. Ocm)；經(jīng)公式計算得可調(diào)節(jié)排球與吸氣管端口之間的距離為(0. 5 1. Om)。且本發(fā)明中在氣體傳輸管道外側(cè)刻有距離刻度，以地面為起點刻度范圍在(2. 5 4. Om)之間，以方便運動員直觀的看到排球與地面之間的距離。
所述風速控制結(jié)構(gòu)原理如下風速控制結(jié)構(gòu)主要由速度傳感器、信號輸入線、控制器以及信號輸出線等部分組成。
在介紹風速控制結(jié)構(gòu)工作原理之前，首先要了解控制器結(jié)構(gòu)設計原理。控制部分主要由存儲器、微處理器、液晶屏幕及數(shù)字鍵盤等四部分組成。其中存儲器主要儲存的數(shù)據(jù)為理論計算得出的吸氣管端口直徑及與其相對應的排球懸浮所在位置與吸氣管端口之間的距離；微處理器主要是接收由速度傳感器發(fā)來的電信號并與存儲器中的相對應速度的信號進行比較，并將比較結(jié)果顯示在液晶屏幕上，后通過設置在氣體傳輸管道上的調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)端口直徑大小。數(shù)字鍵盤通過外接線與存儲器連接，安裝在液晶屏幕的下方，用于輸入排球與地面之間的距離數(shù)據(jù)，便于訓練員手動操作。
本發(fā)明中速度傳感器通過膠粘使其固定在吸氣管端口，其作用是用于測得吸氣管端口的風速，并將風速信號轉(zhuǎn)換成電信號再通過與控制器相連接的信號輸入線輸送到控制器。而控制器收到信號后，首先將其與存儲器中事先存好的數(shù)據(jù)對比，如果誤差大于士2%， 則控制器需要對采集到的信號進行分析并處理，將分析結(jié)果顯示在液晶屏幕上，再手動調(diào)節(jié)旋鈕達到控制排球高度的目的，此時一個指令動作周期結(jié)束；這時仍需要由速度傳感器測得端口風速，如果吸氣管端口速度已經(jīng)達到使排球懸浮本次訓練高度的目的，則停止調(diào)節(jié)，保持現(xiàn)在的狀態(tài)即可；若仍無法滿足排球懸浮高度，則需重復以上步驟直到達到此次排球扣球訓練的高度。
本發(fā)明包括速度傳感器1、吸氣管端口 2、氣體傳輸管道3、塑料保護罩4、進氣口 5、 電動機6、排氣口 7、控制器8、裝置外殼9、裝置底座10、萬向腳輪11、風扇葉片12、排氣管道 13、液晶屏幕14、數(shù)字鍵盤15、信號輸入線16、微處理器17、存儲器18、旋鈕19、信號輸出線 20、電源插座21。當整個裝置電源21接通時，通過安裝在氣體傳輸管道3上的數(shù)字鍵盤15 輸入排球與吸氣管端口的距離，并且設定好電動機6轉(zhuǎn)速為50n/s，此時可通過設置在吸氣管端口的速度傳感器1測得氣體流速，并將模擬信號轉(zhuǎn)換成電信號通過輸入信號線16送到控制器端8，控制端8收到信號后，對傳感器1發(fā)來的信號進行分析，如果由速度傳感器1反饋的電信號信息與事先在存儲器18中相對應距離的風速數(shù)據(jù)比較誤差大于士2%，則將其結(jié)果已誤差的結(jié)果顯示在液晶屏幕14上，并指導訓練員調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)吸氣管端口直徑的大小，如此一次調(diào)節(jié)氣體流速過程結(jié)束；之后再由速度傳感器1測得吸氣管端口 2風速， 如果滿足預期排球懸浮位置則保持此風速不變；如果仍未達到訓練要求，則需循環(huán)上述動作，直到風速能夠使排球懸浮達到此次扣球訓練高度。
結(jié)合圖2和圖3，流體動力泵主要由電動機6和風扇葉片12兩部分，當電源21接通時，電動機6以預先設定好的轉(zhuǎn)速50n/s轉(zhuǎn)動帶動葉片12轉(zhuǎn)動，由于帶動氣體流動造成動力泵內(nèi)部部分真空，可以使得外部氣體通過進氣口 5進入，并且通過排氣管道13使氣體從排氣口 7排出裝置，使動力泵內(nèi)部壓強穩(wěn)定，從而使得吸氣管端口風速達到穩(wěn)定。在未調(diào)節(jié)吸氣管端口直徑之前，即端口半徑為A = 0. 05m，此時排球懸浮在距離吸氣管端口 s = 0. 5m處，即排球距離地面高度為3. 8m，且這一數(shù)據(jù)也可以通過直接觀察氣體傳輸管道上的刻度值也可得到。在本設計中，吸氣管端口直徑的大小與排球距離吸氣管端口的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表
表1.端口直徑與排球距離端口的關(guān)系表端口直徑(m) 0.05 0.045 0.04 0.035 0.03
-排球與端口距離(m) 0.504 0.60 0.713 0.820 1.036
由表中我們可以得出端口直徑的大小與排球距離端口的遠近成反比例關(guān)系。端口直徑越小，由于真空動力泵轉(zhuǎn)速是固定的，因此端口風速流量是固定的，則由關(guān)系式 ^ Q1t =^知，吸氣管端口風速越大，則對同一距離的排球產(chǎn)生的吸力就更大，因此要使排球^sqrt懸浮則會使排球與吸氣管端口之間的距離越遠。
權(quán)利要求
1.懸浮式排球扣球裝置，其特征是包括電動機、裝置外殼、裝置底座、氣體傳輸管道、 排氣管道、吸氣管端口，電動機安裝在裝置外殼里，氣體傳輸管道和排氣管道分別連接裝置外殼并與電動機的位置相對應，電動機上安裝風扇葉片，吸氣管端口位于氣體傳輸管道的一端，裝置外殼安裝在裝置底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是還包括速度傳感器、控制端、存儲器、輸入設備、輸出設備，速度傳感器安裝在吸氣管端口處，速度傳感器、輸入設備、 輸出設備、存儲器連接控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是還包括旋鈕，旋鈕連接吸氣管端口并調(diào)節(jié)吸氣管端口半徑的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是所述的裝置底座上安裝萬向腳輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是所述的裝置底座上安裝萬向腳輪。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供懸浮式排球扣球裝置，包括電動機、裝置外殼、裝置底座、氣體傳輸管道、排氣管道、吸氣管端口，電動機安裝在裝置外殼里，氣體傳輸管道和排氣管道分別連接裝置外殼并與電動機的位置相對應，電動機上安裝風扇葉片，吸氣管端口位于氣體傳輸管道的一端，裝置外殼安裝在裝置底座上。本發(fā)明適用于運動員進行排球扣球技術(shù)訓練，尤其適用于運動員反復練習同一高度的排球扣球擊球點技術(shù)，有利于提高專業(yè)運動員的扣球技術(shù)水平。
文檔編號A63B69/00GK102527011SQ20121004305
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者馮秋, 姜弢, 張建中, 李尚濱, 柏林, 王沂, 董宇, 趙培禹 申請人:哈爾濱工程大學