[其他]網(wǎng)球拍

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87213828
• 申請日: 1987-09-29
• 公開（公告）號: CN87213828U
• 公開（公告）日: 1988-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬克·L·卡拉塞克
• 申請（專利權(quán)）人: 威爾森運(yùn)動食品公司
• 主分類號: A63B51/00
• 分類號: A63B51/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 趙蓉民

本發(fā)明一般地講是關(guān)于和一個(gè)具有有限彈性的球結(jié)合起來進(jìn)行運(yùn)動的球拍，例如，網(wǎng)球球拍。

在傳統(tǒng)的網(wǎng)球球拍中，拍框和手柄部分的剛度是這樣的，當(dāng)一個(gè)球擊打在由線拉展的拍面上時(shí)，迫使頭框部離開拍的縱軸，這種變形反過來影響反彈球的飛行路線。

任何物體加上負(fù)荷后都將產(chǎn)生一些復(fù)雜的振動。物體的這種復(fù)雜變形可以被簡化成具有變化幅值和變化頻率的無數(shù)單振動模式的迭加。與振動體有關(guān)的特殊頻率、模式和幅值有賴與許多因素。其中即有物體內(nèi)部的剛度和重量分布，又有物體的受約束程度。剛度和重量分布可用兩種方法來控制。一種方法是在物體的某些部分上使用特殊加強(qiáng)材料，這些材料具有更大強(qiáng)度重量比和剛度重量比。另一種控制剛度和重量分布的方法是改變物體截面的幾何形狀，更具有地說是在截面使用固定數(shù)量的材料，同時(shí)改變截面的區(qū)域慣性動量，這樣就改變了剛度與重量之比。提高剛度就提高了振動頻率，同時(shí)卻減小了動態(tài)變形幅度。重量的增長減小了振動頻率和動態(tài)變形幅度。

在此有興趣對兩種特殊約束條件進(jìn)行討論。一種極端情況是自由－自由約束條件，表現(xiàn)為一物體在空間不受約束地振動。這可以在試驗(yàn)室里將物體用彈性帶懸掛在空間并任其自由振動來近似實(shí)現(xiàn)。在自由－自由約束條件下彎曲的一個(gè)單束的振動模形的前兩種可參見圖10。

另一個(gè)極端情況是固定－自由約束條件，在此條件下，物體的一端被緊緊固定在一個(gè)支承固定裝置上，另一端可以自由振動。前三種在固定－自由約束條件下彎曲的一個(gè)單束的前三個(gè)振動模形可參見圖11。值得注意的是圖10中的1和2分別與圖11中模2和3有相似的形狀。對在自由－自由條件下的彎曲物體附加一個(gè)剛性定位將產(chǎn)生一個(gè)附加低頻振動模的激勵(lì)（圖11中模式1）。

在自由－自由約束條件下模式1和2的頻率與“固定－自由”約束條件下的有關(guān)模式的頻率（模式2和3，分別）不同。在其中一種約束條件下的一個(gè)模形的頻率能夠通過下列關(guān)系式近似獲得在另一種約束條件下的模形的頻率。

Freqcf＝Freqff×（Lff／Lcf）²（公式1）

Lcf＝Lff－Lcc

此處

Freqcf＝在“固定－自由”條件下模式的頻率

Freqff＝在“自由－自由”條件下模形的頻率

Lff＝在“自由－自由”條件下的束長

Lcc＝固定在夾具上的束長

Lcf在“固定－自由”條件下的等量束長

由于運(yùn)動中球和拍碰擊，網(wǎng)球拍所表現(xiàn)出的振動特性與以上描述的有關(guān)單束的振動特點(diǎn)相似。在試驗(yàn)室，各種球拍都被做過試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明在“自由－自由”約束條件下，對于傳統(tǒng)網(wǎng)球拍來說，第一種彎曲模式是在100赫茲至170赫茲范圍。在“固定－自由”約束條件下，傳統(tǒng)球拍的第一第二彎曲模式的頻率范圍分別在25至50赫茲和125至210赫茲。在專利號為4，664，380的美國專利文件（德國公開號為OE－OS3434898）中陳述到在“固定－自由”約束條件下球拍的共振頻率為70至200赫茲。

研究結(jié)果表明，在“自由－自由”條件下網(wǎng)球拍的振動比在“固定－自由”條件下的球拍的振動更相似于在運(yùn)動中的網(wǎng)球拍的振動。如果試驗(yàn)中存在“固定－自由”約束條件，公式1就必須用來修改頻率值，使在“固定－自由”條件下的第二彎曲模式與“自由－自由”條件下的第一模式頻率值相似。

已知傳統(tǒng)網(wǎng)球與球拍的撞擊時(shí)間范圍在2至7毫秒，平均為2至3毫秒。在這段時(shí)間內(nèi)，來自球體的力量使球拍首部向后偏斜。在傳統(tǒng)網(wǎng)球拍中，球體在球與球拍撞擊點(diǎn)即球拍開始變形，到球拍剛到達(dá)了最大變形點(diǎn)之間的某個(gè)時(shí)刻離開拍線。結(jié)果，使球的飛行路線受到影響（見圖12），并且能量受到損失，因?yàn)檫@時(shí)球拍還未恢復(fù)到無形變的原形。在原形中，球拍的反彈角為0，球拍首部速度為最大值。

如果球拍偏斜時(shí)球仍停留在球線上不離開，直到球拍恢復(fù)到無形變的原狀，則球的飛行路線將不受影響，并能提高射擊的準(zhǔn)確性。此外，球拍這時(shí)所處的位子使球拍首部達(dá)到最大速度，所以傳送給球的力量就更大，產(chǎn)生更強(qiáng)有力的射擊。改變網(wǎng)球的變形時(shí)間不是解決問題的理想辦法。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)使在運(yùn)動中引起的球拍的主振動模的頻率與網(wǎng)球和球拍的接觸時(shí)間相匹配，球拍才能達(dá)到最佳使用狀態(tài)。進(jìn)一步說，網(wǎng)球拍在“自由－自由”約束條件下的第一彎曲模式的半周期應(yīng)該與網(wǎng)球在拍線上的停留時(shí)間相等。之所以選擇“自由－自由”約束條件下的第一彎曲模式，因?yàn)樗沁\(yùn)動中激起的主振動模式。