[发明专利]羽毛球专用人工羽毛和羽毛球

说明书

技术领域

本发明涉及一种羽毛球专用人工羽毛和羽毛球。

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。从公开的资料可以查到上世纪60年代就有相关人工羽毛球的专利申请，比如于昭和36.10.12（1961年10月12日）公布的昭36-19067。稍晚些，上世纪80年代就有独立式人工羽毛的专利申请，比如于昭和57.11.1（1982年11月1日）公布的昭57-177782等。产业界开展相关的研究工作已经超过50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毛羽毛球的水平。现有整体球裙的尼龙羽毛球（也叫塑料羽毛球）虽然耐打性超好，但其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用于羽毛球的人工羽毛（简称人工羽毛）；到2010年初，才有采用人工羽毛制成的羽毛球上市。但这种采用人工羽毛制成的羽毛球仍然存在超重和旋转速度不够的问题，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、高远球飞行稳定性、放小球的稳定性、搓球翻滚、击球手感、击球回头反应速度、击球声音、落点准确度、耐打性等等。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。

羽毛球的使用条件是极其严酷的，需要承受常人难以想象的冲击力。羽毛球的击球速度是目前所有球类运动中最快的，国际羽联承认的速度记录是332公里/小时，由中国运动员傅海峰创造。而在非正式的比赛中，则有超过400公里/小时的速度记录出现。业余爱好者也可以打出200公里以上的时速。相对而言，网球的速度记录是澳大利亚人格罗斯创造的263公里/小时。棒球的速度则很难超过200公里/小时。而从击发来球再回头加速到最高速，往往只要千分之几秒，这个过程，羽毛球要承受几十个G甚至上百个G的加速度。相比较而言，航空航天火箭的加速度一般都在20个G以下，载人航天火箭的加速度则一般在10个G以内。在同等速度和加速度条件下，喇叭型球比圆球形球所承受的风阻力会更大；而羽毛球的悬臂形羽毛部要能承受如此高的加速度和风阻力，其结构强度要求决非常人所能想象。天然鹅毛羽梗具有天然的内部泡孔结构，重量轻强度好，其比强度（同等重量条件下的机械强度）超过了目前几乎所有人工材料。也正是这个原因，羽毛球的仿真工程历经几十年而未能成功。

影响羽毛球综合性能的，至少有七大要素：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，相互制约、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50余年，截止到2007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、重量分布和球体强度之间的矛盾是目前球体材料人工化过程中最难解决的要素。

一个标准天然羽毛球包括16根羽毛，一般整球重量在4.74克到5.40克之间，这种重量范围并非是允许误差的概念，而是在不同的海拔高度或不同的大气压下有不同的重量要求。重心大约落在球头和球体的连接部分附近。其中：单根毛片的重量在0.13克以下，优质鹅毛的单根重量在0.10克左右。16根羽毛的总重最好控制在2.00克以下，其中构成风阻球裙部的羽片区（包括羽梗上部）总重量一般要控制在1.1克之内，最好在0.90～1.0克之间。球裙部分的重量超标时，羽毛球的飞行性能就会快速下降。