專利名稱：用于羽毛球的人工羽毛及羽毛球的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于羽毛球的人工羽毛，本實用新型還涉及由該人工羽毛制成的羽毛球。
背景技術：
采用人工材料代替天然鵝鴨羽毛來制作羽毛球是產業界和羽毛球運動界的一個理想。因為鵝鴨毛羽毛球的耐打性太差，導致運動員頻頻換球，并使打球成本大大提高；同時鵝鴨毛羽毛球生產工藝繁雜、材料本身的成本也較高。但是，這種材料替換所隱藏的技術困難決非一般人所能想象。產業界開展相關的研究工作已經超過20年，但到目前為止，還沒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到優質鵝鴨毛羽毛球的水平。現有塑料羽毛球的綜合性能根本滿足不了水平稍好的業余選手的技術要求，更是被專業運動員所遺棄。直到2007年，才開始出現具有實用價值的羽毛球專用人工羽毛(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速度不夠、生產工藝復雜或者是超重的問題，還是沒有完全達到優質鵝毛球的水準。羽毛球是一項對球品的技術細膩度要求非常高的產品。運動員在長期的練習和比賽中，已經培養出了非常細膩的擊打體驗。這種擊打體驗以優質的天然鵝毛球為基礎，包括重量、球速、旋轉、高遠球飛行軌道、放小球的穩定性、搓球翻滾、擊球手感、擊球聲音、落點準確度等等。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質天然鵝毛球。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、球體支撐強度、正面風阻力(或稱軸向風阻力)、繞軸風阻力和抗擊打耐力。相應地就產生三大技術難關材料關、結構關和工藝關。這七大要素和三大技術難關的任何一項不能達標，羽毛球就不能被運動員所接受，也就難以在商業上取得成功。因此在考核一種羽毛球新技術是否實用時，要從上述七大要素三大難關進行綜合評判。換句話說小小的羽毛球實際上是一個系統工程，包含了多個子系統，各個子系統之間緊密關聯，相互影響，任何一個子系統的微小調整都會帶動全系統綜合性能的改變。從檢索到的跨度超過20年的專利說明書來看， 絕大部分是針對某一子系統的單獨改造，而且大都是基于理論假想的設計，未經實際驗證。 所以幾乎全部都不具有實用性、或者無法實現。也正是這個原因，才歷經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有任何具實用價值的新型羽毛球出現。其中重量、重量分布和旋轉是目前球體材料人工化過程中最難解決的要素。現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，對超重的敏感度就越大，因為這個位置的力矩最大；如果裙部過輕，重心過于下移，則球頭下墜，也影響性能。羽毛球對重量的變化非常敏感，其敏感度達到0. 1克數量級，也就是說在一些關鍵部位，只要0. 1克的重量改變就會引起羽毛球整體性能的重大變化。而對于單片羽毛的來說，對重量的敏感度則達到了 0. 01克，也就是說，每片羽毛如果增加0. 01克，則整球裙部將至少增加0. 15克，這樣的重量改變將嚴重破壞羽毛球的飛行性能。而羽毛對重量的敏感區又可以進一步分為兩個區域羽片區(
圖1中的A區)和羽根區(
圖1中的B區)，羽片區包括了羽片本體和羽梗的上半截(和羽片本體接觸部分)；羽根區就是羽梗的下半截。羽片區是整個羽毛球中對重量要求最為苛刻的區域。從工程技術上來講，羽毛球裙部(一般由十幾片羽片構成)的重量越輕越好，因為在保證羽毛球球體有足夠支撐強度的前提下把產品做得更輕是一個高難的技術問題，而掌握了超輕的裙部制造技術后，再進行配重則是很容易解決的。要減輕羽片區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為了減重，就把球裙支桿(或羽梗)做得很細、球裙(或羽片)做得很薄。重量是達標了，但強度不夠了。一般羽毛球用標準鵝鴨羽毛的單根重量在0.09g 0. 12g之間，其中羽片區大約在0. 05克，如果羽片區超過0. 07克，就會影響整球性能，除非采用15根羽毛制球。而即便采用15根羽毛制球，羽片區的重量也不能超過0.075克——整個球裙重量最好不超過1. 10克。羽毛球是否能穩定旋轉是非常關鍵的。繞軸風阻力就是用來推動羽毛球繞軸旋轉的。羽毛球飛行時繞軸旋轉不但可以穩定其飛行過程，而且能有效消耗部分飛行動能，在羽毛球被大力扣殺時，有一定的減速作用，使其飛行速度更符合運動的要求。歸結到一點人工材料羽毛球的真正核心就是球裙部分的重量問題，只要球裙的重量問題解決了，其它問題就有了解決的基礎。具體到人工羽毛上就是解決羽片區部分的重量問題。可以說，在保證強度的前提下，對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不被人注意的、細微的、但又很關鍵的因素 風阻力突變現象——如果球裙支撐桿太軟，則羽毛球裙部在被大力擊打瞬間會出現劇烈變形，隨即又恢復正常，在這一縮一張的過程，風阻力產生劇烈變化，使羽毛球飛行速度產生瞬間突變，運動員也許不能直接感覺到這種速度的變化，但可以明顯體會到羽毛球的飛行和標準羽毛球是有區別的——出球感覺會變得怪異、落點會不準確。所以說，人工材料羽毛球的開發永遠面臨七大要素、三大難關的互相制約，只考慮某一方面的性能是不行的。目前已經實際應用的人工羽毛的羽梗有兩種，一種是已經產業化的特種尼龍制羽梗；另一種是尚處于試驗階段的采用纖維增強復合材料棒材制作的羽梗，必要時還會在其外邊包覆塑膠外包層，就是所謂的皮包芯結構的羽梗，2009年9月16日公開的 200810034704專利說明書對這種羽梗有詳細介紹。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題。目前實際應用的特種尼龍羽梗單根重量達到了 0. 12克以上，再加上羽片就超過了 0. 15克，所以不得不采用15根羽毛制球(標準為16 根)。但如管降低重量，則其強度又不夠了。盡管采用15根羽毛制球，但球裙部分還是略有超重量——這種羽毛球的球裙大約重1. 10克——從而在一定程度上影響了羽毛球的飛行性能——主要表現在(1)擊球手感偏重；(2)羽毛球擊球回頭遲滯；(3)放小球時極易翻滾，或者用球拍顛小球時會翻滾。正是上述這些缺陷，使得運動員還是不大愿意采用這種羽毛球——盡管這種羽毛球的綜合性能已經遠遠超越現有的整體球裙塑料羽毛球，并且，其使用壽命可以達到普通鵝鴨羽毛球的2倍以上。[0013]采用纖維增強樹脂復合材料棒材制成的羽梗完全克服了重量和強度的矛盾性一一也就是說這種羽梗重量很輕，同時強度很好，在綜合性能上比特種尼龍羽梗好的多。 但由于工藝的限制，這種羽梗也有其固有的缺點。由于這種超輕超強的纖維增強樹脂復合材料棒材只能采用拉擠工藝制作，所以無法做成一定的錐度——采用磨削方式可以制成一頭大一頭小的錐度形狀，但會嚴重降低其強度。因此，這種棒材就不能做得太粗，不然羽毛的羽片區就會超重。在這種情況下，只能對這種人工羽毛的羽根區進行單獨加粗，這就是本實用新型的技術基礎——在人工羽毛的羽桿根部另外設置一個加粗套管。那么，在羽梗根部設置加粗套管后會會帶來超重問題呢？畢竟羽毛球對重量實在太敏感了。經過大量樣品試制和測試，當采用外徑為0. 7至1. Omm之間的纖維增強樹脂復合材料棒材時，就可以采用這種方式來解決加粗問題，而且不會超重。比如，長度為7. 5mm 外徑0. 8mm的碳纖維增強復合材料棒材，單根重量約為0. 06克，加粗套管重量控制在0. 03 克以內，再加上羽片，單根羽毛重量可以控制在0. 12克以下，完全符合高性能羽毛球用羽毛的重量標準。而這時候的各項機械強度都是很好的。同時本實用新型的技術方案還帶來兩個預料之外的好處一是羽梗根部的抗沖擊強度大大提高，從而使羽毛球的耐打性又有了進一步改善；二是羽毛球腰部線圈會更加牢固，在沒有加粗套管時，如果沒有合適的膠水，羽毛球的下道腰部線圈容易下滑，有了加粗套管這個問題就不存在了。試打表明，由這種人工羽毛制成的羽毛球性能非常優異。
實用新型內容本實用新型要解決的一個技術問題是提供用于羽毛球的人工羽毛，本實用新型要解決的另一個技術問題是提供性能優異的人工羽毛球。為解決上述技術問題，本實用新型用于羽毛球的人工羽毛包括羽片和羽梗，其特征在于，在所述羽梗的根部還設置有加粗套管。這種加粗套管最適用于由拉擠纖維增強樹脂基復合材料棒材制成的羽梗。加粗套管可以采用塑膠材料制作。尼龍是制作這種加粗套管的最優選材料。可以采用注塑工藝直接在羽梗上制作加粗套管。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粗套管。比如采用涂有膠粘劑的塑料帶就可以用來制作這種加粗套管。采用上述本實用新型的人工羽毛即可制成性能優異的人工羽毛球。本實用新型的人工羽毛從根本上解決了羽梗強度和重量之間的矛盾難題，并進一步解決了細小羽梗和球頭的連接牢固問題，使羽毛球專用人工羽毛的性能進一步接近并達到天然羽毛的性能，有望達到并超過優質鵝毛的性能水平，而在耐打性上則有所超越。采用本實用新型人造羽制成的羽毛球在飛行性能上非常接近于傳統鵝鴨毛羽毛球，完全可以應用于正規比賽。
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
圖1是本實用新型人工羽毛示意圖，包含一個加粗套管，加粗套管從中線處被剖開。圖2是本實用新型人工羽毛制成的羽毛球示意圖。
具體實施方式
實施例1 本實用新型的一種人工羽毛，如
圖1所示，包括羽片11、羽梗12和加粗套管13。羽梗12由直徑為8mm的拉擠碳纖維增強樹脂基復合材料棒材制成。這樣的人工羽毛單片重量大約在0. 12克，其中羽片區A的重量大約為0. 06克，羽根區B的重量大約為 0.06克。所述羽片區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，其綜合性能非常優異，耐打性很好，可以用作比賽用球。采用本實用新型人工羽毛制作羽毛球可以采用和標準天然羽毛球同樣的工藝方法，如圖2所示，把15或16根根人工羽毛一一插植在球頭1上，并在人工羽毛腰部位置設置兩道固定線圈2，其中下道線圈2正好被加粗套管13所卡牢。上道線圈2可以和羽片本體的延長尾相連接以增強其牢固度。
權利要求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)的根部還設置有加粗套管(13)。
2.如權利要求1所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述羽梗(12)是由拉擠纖維增強樹脂基復合材料棒材制成的。
3.如權利要求1或2所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述加粗套管(13) 是采用塑膠材料制成的。
4.如權利要求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，其特征在于所述加粗套管(13)是一種熱收縮套管。
6.如權利要求1或2所述的用于羽毛球的人工羽毛，其特征在于所述加粗套管(13) 是采用一種帶狀材料纏繞在羽梗(1 上而制成。
7.采用如權利要求1、2、4或5所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。
8.采用如權利要求3所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。
9.采用如權利要求6所述的用于羽毛球的人工羽毛制成的羽毛球。
專利摘要本實用新型的羽毛球專用人工羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其特征在于，在所述羽梗(12)的根部還設置有加粗套管(13)。這種加粗套管(13)最適用于由拉擠纖維增強樹脂基復合材料棒材制成的羽梗(12)。加粗套管(13)可以采用塑膠材料制作。尼龍是制作這種加粗套管(13)的最優選材料。可以采用注塑工藝直接在羽梗上制作加粗套管(13)。也可以先制成熱收縮套管，再套在羽梗上加熱收縮即可。本實用新型還涉及由該人工羽毛制成的羽毛球。
文檔編號A63B67/18GK202052302SQ20112019544
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月1日 優先權日2011年6月1日
發明者劉雪燕 申請人:劉雪燕