专利名称：用于羽毛球的仿真羽毛及羽毛球的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于羽毛球的仿真羽毛，本实用新型还涉及采用这种仿真羽毛制成的羽毛球。
背景技术：
采用人工材料代替天然鹅鸭羽毛来制作羽毛球是产业界和羽毛球运动界的一个理想。因为鹅鸭毛羽毛球的耐打性太差，导致运动员频频换球，并使打球成本大大提高；同时鹅鸭毛羽毛球生产工艺繁杂、材料本身的成本也较高。但是，这种材料替换所隐藏的技术困难决非一般人所能想象。产业界开展相关的研究工作已经超过20年，但到目前为止，还没有任何一种人工材料代替鹅鸭毛制成的羽毛球在综合性能上达到优质鹅鸭毛羽毛球的水平。现有塑料羽毛球的综合性能根本满足不了水平稍好的业余选手的技术要求，更是被专业运动员所遗弃。直到2007年，才开始出现具有实用价值的羽毛球专用仿真羽毛(或称人工羽毛)；到2009年底，才有采用仿真羽毛制成的羽毛球上市。但这种采用仿真羽毛制成的羽毛球仍然存在旋转速度不够、生产工艺复杂或者是超重的问题，还是没有完全达到优质鹅毛球的水准。羽毛球是一项对球品的技术细腻度要求非常高的产品。运动员在长期的练习和比赛中，已经培养出了非常细腻的击打体验。这种击打体验以优质的天然鹅毛球为基础，包括重量、球速、旋转、高远球飞行轨道、放小球的稳定性、搓球翻滚、击球手感、击球声音、落点准确度等等。人工材料羽毛球就是要在这些因素上尽最大可能的接近天然鹅毛球。影响羽毛球综合性能的，共有七大要素重量、重量分布、重心位置、球体支撑强度、正面风阻力(或称轴向风阻力)、绕轴风阻力和抗击打耐力。相应地就产生三大技术难关材料关、结构关和工艺关。这七大要素和三大技术难关的任何一项不能达标，羽毛球就不能被运动员所接受，也就难以在商业上取得成功。因此在考核一种羽毛球新技术是否实用时，要从上述七大要素三大难关进行综合评判。换句话说小小的羽毛球实际上是一个系统工程，包含了多个子系统，各个子系统之间紧密关联，相互影响，任何一个子系统的微小调整都会带动全系统综合性能的改变。从检索到的跨度超过20年的专利说明书来看，绝大部分是针对某一子系统的单独改造，而且大都是基于理论假想的设计，未经实际验证。所以几乎全部都不具有实用性、或者无法实现。也正是这个原因，才历经20余年，截止到2008 年，除了鹅鸭羽毛球和性能有缺陷的塑料羽毛球之外没有任何具实用价值的新型羽毛球出现。其中重量、重量分布和旋转是目前球体材料人工化过程中最难解决的要素。羽毛球对重量的变化非常敏感，其敏感度达到0. 1克数量级，也就是说在一些关键部位，只要 0. 1克的重量改变就会引起羽毛球整体性能的重大变化。而对于单片羽毛来说，对重量的敏感度则达到了 0. 01克，也就是说，每片羽毛如果增加0. 01克，则整球裙部将至少增加0. 15 克，这样的重量改变将严重破坏羽毛球的飞行性能。现有的塑料羽毛球和仿真羽毛的球裙部分大都超重。羽毛球的重心最好落在球头和球体连接部附近。如果裙部太重，重心上移，
3羽毛球极易翻滚，而越靠近羽毛球裙部顶端位置，对超重的敏感度就越大，因为这个位置的力矩最大；如果裙部过轻，重心过于下移，则球头下坠，也影响性能。但从工程技术上来讲， 羽毛球裙部的重量越轻越好，因为在保证羽毛球球体有足够支撑强度的前提下把产品做得更轻是一个高难的技术问题，而掌握了超轻的裙部制造技术后，再进行配重则是很容易解决的。有些人工材料羽毛球为了减重，就把球裙支杆做得很细、球裙做得很薄。重量是达标了，但强度不够了，球也不旋转了。羽毛球是否能稳定旋转是非常关键的。绕轴风阻力就是用来推动羽毛球绕轴旋转的。羽毛球飞行时绕轴旋转不但可以稳定其飞行过程，而且能有效消耗部分飞行动能，在羽毛球被大力扣杀时，有一定的减速作用，使其飞行速度更符合运动的要求。另外，影响羽毛球飞行性能还有一个不被人注意的、细微的、但又很关键的因素 风阻力突变现象——如果球裙支撑杆太软，则羽毛球裙部在被大力击打瞬间会出现剧烈变形，随即又恢复正常，在这一缩一张的过程，风阻力产生剧烈变化，使羽毛球飞行速度产生瞬间突变，运动员也许感觉不到这种速度的变化，但可以明显体会到羽毛球的飞行和标准羽毛球是有区别的——出球感觉会变得怪异、落点会不准确。所以说，人工材料羽毛球的开发永远面临七大要素、三大难关的互相制约，只考虑某一方面的性能是不行的。近年出现的仿真羽毛主要有两种，但实现产业化的只有一种——由两片发泡塑料片材贴合，并将羽梗包裹在里面而制成的仿真羽毛。但这种仿真羽毛制成的羽毛球在性能上离标准天然鹅毛还是有一定差距——其根本的原因就是对重量最为敏感的羽毛头部超重。但如果采用更薄的发泡羽片材料以减轻重量时，又会出现羽片绕轴方向的支撑力不够的问题，从而使羽毛球转速减慢，甚至完全不旋转；而且，采用较薄的发泡材料羽片，羽毛球的耐打度会大幅度降低，当羽片区域受到大力击打时，在羽片头部会立刻出现顺着羽梗分布的裂口。而强度足够、重量更轻的羽片替代材料还没有出现。如果采用更细的羽梗来减轻重量，则羽梗的支撑力又不够了，从而出现上述所说的风阻力突变现象。实际测试表明， 单根仿真羽毛的头部重量(包括羽毛片整体和大约半截羽梗的总重量)超过了 0. 07克，而单根标准羽毛球用鹅鸭羽毛的头部重量一般在0. 05克左右，极少超过0. 06克。就是这微乎其微的0. 01克的超重，使得球裙整体超重了 0. 15克以上，从而在一定程度上影响了羽毛球的飞行性能——主要表现在(1)击球手感偏重；(2)羽毛球击球回头迟滞；(3)放小球时极易翻滚，或者用球拍颠小球时会翻滚。正是上述这些缺陷，使得运动员还是不大愿意采用这种羽毛球——尽管这种羽毛球的综合性能已经远远超越现有的整体球裙塑料羽毛球，并且，其使用寿命可以达到普通鹅鸭羽毛球的2倍以上。如果能在保证基本强度的前提下，找到新的替换材料或更好的结构来解决这0. 01 克的超重问题，无疑就可以制成性能更为优异的仿真羽毛球。解决方向至少有五个；一是从羽梗材料着手；二是从羽片材料着手；三是从羽梗和羽片的连接结构着手；四是从羽片的粘结剂上着手(目前的方案中，粘结剂大约占了羽片总重量的20% 30%左右)；五是从羽片本身的结构上着手。那么，倒底是否真的存在可行的解决方案呢？或者倒底哪种技术方向是可行的呢？显然都没有现成的答案！从2007年5月份在2007100544123号专利说明书中提出这个技术方案并手工制成样品到现在已整整过去四年，本技术方案实用新型人一直没能解决该方案的超重缺陷；从2008年11月19日该专利公开到现在也已经快过去两年半，本领域技术人员也还没能解决这个缺陷——或许，大家还没发现这个缺陷；再从2009 年底，日本某公司正式向市场推出基于该技术方案的仿真羽毛球，到现在又过去了一年半， 仍然还是没能解决这个缺陷。通过和业界人员的交流可以感受到，大家对仿真羽毛球的技术前景是持悲观态度的，自然对其商业前景也并不看好——换句话说，大家普遍认为仿真羽毛球要做到和标准鹅鸭羽毛球同等的性能是不可能的！实用新型人从四年前提出该技术方案并制成样球起就一直偿试各种技术方案来解决这一难题，试验了很多种羽梗材料、羽片材料、羽梗和羽片的连接工艺，并且确实也找到了少数几种材料和工艺可以应用于仿真羽毛球，但羽毛球裙部的微量超重问题还是依旧。终于在一次“以毒攻毒”式的试验中找到了很好的解决方案一方法就是在羽片头部再增强一层薄片材料作为增强层。这种方法从表面上看起来匪夷所思一因为这样做会在本已超重的羽片部位又增强重量。但事实上，在增加了这样一小片增强层以后，羽片的横向支撑刚性会有所增加，羽片本体的发泡材料就可以降低厚度，而降低厚度所产生的减重效益超过了增强层的增重效果，从而在整体上达到了减重的目的。而在本实用新型仿真羽毛球的试打过程中，又发现了这种增强层的另一重要优势一一仿真羽毛的耐打性不降反升。回过头来分析其原因，其实道理很简单。造成这种发泡羽片破坏的主要有两种情况一种情况是羽片被直接击打所造成的破坏。当羽毛片被球拍框击中时，发泡羽片被较硬的羽梗和球拍框急剧压缩，而羽梗又很细，所以这一瞬间的压强非常巨大，羽片就会顺着和羽梗的接触线裂开。第二种情况是在正常的击打过程中，羽梗上部会生产高频率地震颤，这种震颤就会给羽片造成破坏。震颤造成的破坏是累积性的，先从羽片和羽梗的某个接触点开始，继而慢慢扩散，直到羽片完全裂开。再来看发泡羽片，几乎所有的发泡材料都是很脆弱的，用于仿真羽毛的发泡片材也不例外。虽然这种发泡片材具有不错的抗压弹性，但抗拉强度和抗冲击强度是很低的。在羽片材料和羽梗之间增加一片轻质高强的薄片材料后，则各种破坏力就会被这片增强层所分散，从而有效地保护了羽片本体。最好的方案是设置两片增强层，分别保护构成羽片的内外两片发泡片材。当只设置一片增强层时，最好设置在外侧的发泡片材上，因为外侧羽片更容易被打坏。网格状织物也可以用作增强层。但网格状织物在防破坏上效果不如布料或片状材料，特别是防震颤破坏的作用较小。不过，网格状织物在重量上略有优势。因此，究竟选择哪种材料要视综合效果而定。
实用新型内容本实用新型说明书或权利要求书中，在涉及方向或方位描述时，统一遵循以下约定1、在涉及横竖方向时，和羽梗平行的方向为竖向，和羽梗垂直的方向为横向；2、涉及上下方位时球头方向为下，球裙方向为上；本实用新型要解决的技术问题之一是提供一种性能更优异的用于羽毛球的仿真羽毛。本实用新型还要解决的技术问题是提供一种性能更优异的羽毛球。为解决上述技术问题，本实用新型的羽毛球专用仿真羽毛，包括羽片和羽梗，其中羽片又包含两片弹性发泡片材，羽梗的上部被包裹在羽片的基体内，其特征在于在所述的两片弹性发泡片材内侧还至少设置有1个增强层。优选的方案是设置两个增强层，分别保护构成羽片的内外两片弹性发泡片材。也可以设置更多的增强层，比如总共设置4个，左右各2个。出于生产工艺、增强效果和重量因素的综合考虑，一般在羽片的上部位置，局部设置增强层。因为羽片上部三角区部位最容易被打坏。而羽片的破坏点具有应力集中效应， 破坏点一旦出现，就会很快扩大。保护好最易被打坏的上部三角区就在一定程度上保护了整个羽片。在重量允许的前提下，可以把增强层做得和弹性发泡片材一样的大小。当然，也可以把增强层做成是竖向窄条，置于羽梗和弹性发泡片材之间。在长度上可以和羽片一样长，也可以比羽片短。这样的设计虽然保护效果很好，但在生产工艺上会比较麻烦。无纺布是制作这种增强层的最好材料。轻质的涤丝纺布料也是不错的选择。一些轻质网格状织物也可以用来制作这种增强层，特别是一些具有弹性的网格纱，比如尼龙纱。上述设置有增强层的仿真羽毛还可以进一步设置弹性增强丝，用来进一步提升羽片的横向支撑刚性。一般是在羽片基体内植入横向的弹性丝。最好的弹性增强丝是尼龙丝。采用上述用于羽毛球的仿真羽毛就可以制成性能优异的羽毛球。制球方法可以采用和天然羽毛球同样的工艺。为了防止顺序叠压的羽片被打乱，可以在这种羽毛球的球裙位置1道或几道定位线圈。相对于现有羽毛球专用仿真羽毛，本实用新型的仿真羽毛重量更符合标准、强度更好，耐打性很高，在性能上完全达到普通鹅鸭羽毛的水平，接近了优质鹅羽毛。由该仿真羽毛制成的羽毛球具有飞行性能好、击球手感佳、耐打性好等优点，使人工材料羽毛球在综合性能达到了标准鹅鸭毛羽毛球，而在耐打性上则远远好于天然羽毛球。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
图1是一种本实用新型的仿真羽毛结构示意图，包含2片增强层。图2是一种本实用新型的仿真羽毛示意图，设置有竖向的增强层。图3是一种本实用新型的仿真羽毛去除半边羽片后的示意图。图4是另一种仿真羽毛去除半边羽片后的示意图，包含有网格状增强层。
具体实施方式
实施例1如
图1所示，本实用新型的一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片和羽梗12。其中，羽片又包括两片同样大小的弹性发泡片材111和两片稍小的增强层112。弹性发泡片材 111和增强层112按图示顺序相互粘合，并把羽梗12的上半截包裹在它们中间。采用本实施例的仿真羽毛就可以制成本实用新型的羽毛球。制作工艺和传统天然羽毛球基本相同。这种羽毛球包括球头1、人造羽毛2、固定线圈3和羽片定位线圈4。设置羽片定位线圈4的目的是防止按顺序叠压的羽片被打乱。实施例2如图2所示，本实用新型的一种羽毛球专用仿真羽毛，包括羽片11和羽梗12。其中，羽片又包括两片同样大小的弹性发泡片材111和两片稍小的竖向增强层112。增强层112位于两片弹性发泡片材111之间。弹性发泡片材111和增强层112相互粘合，并把羽梗 12的上半截包裹在它们中间。采用本实施例的仿真羽毛就可以制成本实用新型的羽毛球。制作工艺和传统天然羽毛球基本相同。这种羽毛球包括球头1、人造羽毛2、固定线圈3和羽片定位线圈4。设置羽片定位线圈4的目的是防止按顺序叠压的羽片被打乱。实施例3本实用新型的一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片和羽梗12，其中，羽片又包括两片同样大小的弹性发泡片材111和四片稍小的增强层112。图3所示是该仿真羽毛去除半边羽片后的示意图。每片弹性发泡片材111上附着 2片增强层112，两片弹性发泡片材111再相对粘合，并把羽梗12的上半截包裹在中间。采用本实施例的仿真羽毛就可以制成本实用新型的羽毛球。制作工艺和传统天然羽毛球基本相同。这种羽毛球包括球头1、人造羽毛2、固定线圈3和羽片定位线圈4。设置羽片定位线圈4的目的是防止按顺序叠压的羽片被打乱。实施例4本实用新型的一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片和羽梗12，其中，羽片又包括两片同样大小的弹性发泡片材111和两个稍小的增强层112。所述增强层112是由网格状尼龙纱制成的。图4所示是该仿真羽毛去除半边羽片后的示意图。每片弹性发泡片材111 上附着1个网格状增强层112，两片弹性发泡片材111再相对粘合，并把羽梗12的上半截包裹在中间。采用本实施例的仿真羽毛就可以制成本实用新型的羽毛球。制作工艺和传统天然羽毛球基本相同。这种羽毛球包括球头1、人造羽毛2、固定线圈3和羽片定位线圈4。设置羽片定位线圈4的目的是防止按顺序叠压的羽片被打乱。
权利要求1.一种用于羽毛球的仿真羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其中羽片(11)又包含两片弹性发泡片材(111)，羽梗(12)的上部被包裹在羽片(11)的基体内，其特征在于在所述的两片弹性发泡片材(111)内侧还至少设置有1个增强层(112)。
2.如权利要求1所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于在所述的两片弹性发泡片材(111)内侧设置有2个增强层(112)。
3.如权利要求1或2所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于所述增强层(112) 只对弹性发泡片材(111)的局部进行增强，并且所述增强层(11 位于羽片(11)的上部位置。
4.如权利要求1或2所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于所述增强层(112)和弹性发泡片材(111)的大小一样。
5.如权利要求1或2所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于所述增强层(112)是竖向窄条，置于羽梗和弹性发泡片材(111)之间。
6.如权利要求1所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于在所述的两片弹性发泡片材(111)内侧设置有4片增强层(112)。
7.如权利要求1、2或6所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于所述增强层(112) 是由无纺布或涤丝纺布料制成的。
8.如权利要求1、2或6所述的用于羽毛球的仿真羽毛，其特征在于所述增强层(112) 是一种网格状织物。
9.采用如权利要求1、2或6所述的仿真羽毛制成的羽毛球。
10.采用如权利要求7所述的仿真羽毛制成的羽毛球。
专利摘要本实用新型涉及用于羽毛球的仿真羽毛及羽毛球，包括羽片(11)和羽梗(12)，其中羽片(11)又包含两片弹性发泡片材(111)，羽梗(12)的上部被包裹在羽片(11)的基体内，其特征在于在所述的两片弹性发泡片材(111)内侧还至少设置有1片增强层(112)。设置两片增强层(112)可以起到最好的性能提升作用。无纺布是制作这种增强层(112)的最优选材料。本实用新型还涉及由该仿真羽毛制成的羽毛球。
文档编号A63B67/18GK202191665SQ20112022912
公开日2012年4月18日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者刘雪燕 申请人:刘雪燕