宋子航

摘 要 文章設(shè)計(jì)了一種新型可拆卸網(wǎng)球拍，包括球拍主體與球拍網(wǎng)，球拍網(wǎng)與球拍主體的環(huán)圈通過(guò)卡扣連接；球拍網(wǎng)的邊緣處均勻設(shè)置有錐體狀的橡膠塞，球拍主體的環(huán)圈上設(shè)有與所述橡膠塞相對(duì)應(yīng)的錐體狀凹槽，橡膠塞位于所述凹槽內(nèi)；球拍網(wǎng)包括線邊框，球拍線經(jīng)緯交叉排列固定在所述線邊框上；球拍主體還包括球拍手柄與球拍框，球拍手柄與球拍框采用一體化設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型的球拍網(wǎng)與球拍主體通過(guò)卡扣連接，球拍網(wǎng)是可拆卸的，在球拍網(wǎng)損壞時(shí)只需更換球拍網(wǎng)即可，無(wú)需更換球拍，節(jié)約了精力和金錢。

關(guān)鍵詞 網(wǎng)球拍；可拆卸；一體化

中圖分類號(hào) G8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）230-0140-02

網(wǎng)球是世界第二大球類運(yùn)動(dòng)[ 1 ]，受到很多人喜愛?，F(xiàn)代網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)在法國(guó)出現(xiàn)萌芽，當(dāng)時(shí)受眾面還比較狹窄。隨后在英國(guó)得到了充分的繼承和發(fā)展，19世紀(jì)真正意義上的現(xiàn)代網(wǎng)球誕生了，伯明翰建立了一整套完善的規(guī)則制度。現(xiàn)代網(wǎng)球傳入美國(guó)后，受到大量美國(guó)民眾的喜愛，發(fā)展日臻成熟?，F(xiàn)在已經(jīng)成為了盛行全世界的體育運(yùn)動(dòng)[ 2 ]。網(wǎng)球有單打和雙打兩種比較常見形式，規(guī)則簡(jiǎn)要概括來(lái)說(shuō)就是玩家分列于網(wǎng)球場(chǎng)的兩側(cè)，使用網(wǎng)球拍來(lái)?yè)舸蚓W(wǎng)球落到對(duì)方的場(chǎng)地，盡量使對(duì)方無(wú)法接到網(wǎng)球。目前廣受關(guān)注的網(wǎng)球比賽是網(wǎng)球四大滿貫賽事，吸引來(lái)自世界各國(guó)優(yōu)秀的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員參加。

在日常的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，隨著使用次數(shù)的逐漸增加，網(wǎng)球拍會(huì)受到嚴(yán)重的損害，網(wǎng)球愛好者需要花很多的錢和精力來(lái)維護(hù)或更換網(wǎng)球拍。其實(shí)許多時(shí)候只是球網(wǎng)受損，主體部分仍然完好。但是球網(wǎng)的維修很不方便，長(zhǎng)時(shí)間的維修還會(huì)耽誤使用。出于成本的考慮，也沒必要更換網(wǎng)球拍，因此有必要設(shè)計(jì)一種方便拆卸的網(wǎng)球拍。

1 網(wǎng)球拍結(jié)構(gòu)與材料的發(fā)展

在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，網(wǎng)球拍扮演著至關(guān)重要的角色。人們通過(guò)球拍來(lái)與網(wǎng)球接觸，利用球拍來(lái)?yè)舸蚓W(wǎng)球，改變網(wǎng)球的運(yùn)動(dòng)方向。因此網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展中又蘊(yùn)含著網(wǎng)球拍的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)的不斷進(jìn)步。

最早的網(wǎng)球球拍是16世紀(jì)時(shí)意大利人發(fā)明的羊皮紙球拍[ 3 ]，正處于網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的初始階段，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)還沒有被廣泛推廣[ 4 ]。羊皮紙?jiān)诋?dāng)時(shí)的實(shí)際生產(chǎn)生活中很常見，而且具有較強(qiáng)的彈性，可用來(lái)?yè)舸蚓W(wǎng)球，因此人們因地制宜，設(shè)計(jì)了羊皮紙球拍，既節(jié)約了成本，又體驗(yàn)到了運(yùn)動(dòng)的樂趣，可以說(shuō)是一種非常平民化的設(shè)計(jì)。17世紀(jì)，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)隨著國(guó)際間的貿(mào)易傳入英國(guó)，英國(guó)人對(duì)網(wǎng)球拍的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了現(xiàn)在廣泛使用的羊腸線球拍。作為網(wǎng)球拍與網(wǎng)球直接接觸的部位，羊腸線的韌性要明顯強(qiáng)于較為單薄的羊皮紙，這項(xiàng)巧妙的設(shè)計(jì)大幅提高了網(wǎng)球拍的使用壽命，也更能夠吸引更多的網(wǎng)球愛好者投入這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)。1874年，真正意義上的木質(zhì)球拍由英國(guó)人沃爾特發(fā)明。相比金屬材料來(lái)說(shuō)，木材密度低，揮拍比較輕便，直到碳纖維材料發(fā)明出現(xiàn)之前，一直被廣泛使用。進(jìn)入20世紀(jì)后，人們發(fā)明了比木料更輕巧、強(qiáng)度更高的復(fù)合碳纖維材料，并將其應(yīng)用于制造網(wǎng)球拍，球拍網(wǎng)也多用新發(fā)明的塑料材料來(lái)制造。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，更多復(fù)合材料、納米材料也用于制造球拍，網(wǎng)球線也逐步采用各種人工合成材料。當(dāng)新材料被用于網(wǎng)球拍的制作時(shí)，不僅豐富了網(wǎng)球愛好者的體驗(yàn)，也推動(dòng)著網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)不斷發(fā)展。

但是在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，網(wǎng)球拍的結(jié)構(gòu)仍然比較單一，還是球拍網(wǎng)與球拍主體的簡(jiǎn)單組合，球拍網(wǎng)固定在球拍上。一般情況下，只有球拍網(wǎng)會(huì)損壞，而主體部分依然完好，球拍網(wǎng)的拆卸和維修十分不便，仍存在改進(jìn)的空間，網(wǎng)球愛好者需要花很多的錢財(cái)和精力來(lái)維護(hù)或更換網(wǎng)球拍。

2 新型網(wǎng)球拍的總體設(shè)計(jì)

考慮到現(xiàn)有網(wǎng)球拍的不足，作者設(shè)計(jì)了一種新型可拆卸網(wǎng)球拍，可以對(duì)球拍網(wǎng)進(jìn)行自由拆卸，這樣能夠方便對(duì)球拍網(wǎng)進(jìn)行更換。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。本球拍采用整體設(shè)計(jì)，主要的結(jié)構(gòu)組件包括球拍主體與球拍網(wǎng)。球拍網(wǎng)與球拍主體的環(huán)圈通過(guò)卡扣連接，球拍網(wǎng)的邊緣處均勻設(shè)置有錐體狀的橡膠塞，球拍主體的環(huán)圈上設(shè)有與橡膠塞相對(duì)應(yīng)的錐體狀凹槽，橡膠塞位于凹槽內(nèi)。錐體狀的橡膠塞的形狀為外大內(nèi)小，從而實(shí)現(xiàn)固定，防止在使用時(shí)脫落，而且能夠承受一定幅度的揮拍力與振動(dòng)。

球拍網(wǎng)包括線邊框和球拍線兩部分，球拍線經(jīng)緯交叉排列固定在線邊框上。要實(shí)現(xiàn)較好的擊球效果，球拍線的直徑應(yīng)控制在0.1mm～1mm之間。

球拍主體還包括球拍手柄與球拍框，球拍手柄與球拍框一體成型。球拍主體采用塑膠材質(zhì)。球拍手柄上還附著有可以增加摩擦力的摩擦機(jī)構(gòu)，方便使用時(shí)手能夠抓牢，即便手上有汗液也不會(huì)輕易脫落，也能夠防止揮拍時(shí)用力過(guò)猛，球拍飛出傷人。經(jīng)過(guò)在各種摩擦材料之間對(duì)比分析，采用膠紙來(lái)制作摩擦機(jī)構(gòu)。既能夠節(jié)省成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能。相對(duì)于普通的球拍，我們還適當(dāng)加長(zhǎng)了球拍手柄的長(zhǎng)度，加長(zhǎng)后的球拍可以為使用者提供更加方便的擊球體驗(yàn)，增大了揮球時(shí)施加給網(wǎng)球的力矩，提高了網(wǎng)球飛行時(shí)的角速度，能夠更好地發(fā)揮出自己的球技。

同時(shí)，在設(shè)計(jì)上我們還加大了球拍頭部的寬度，這樣可以提高球拍的容錯(cuò)性。本球拍的目標(biāo)人群主要是新手和業(yè)余玩家，因此提高接到球的幾率顯得很有必要，有利于加強(qiáng)他們學(xué)習(xí)網(wǎng)球的積極性和自信心，即便是沒有擊打到網(wǎng)球的中心也能夠完成擊球動(dòng)作，大大地減小失誤率。提高頭寬從提高橫向距離和縱向距離兩方面來(lái)著手，讓玩家能夠更加放心大膽地?fù)羟?，?xùn)練他們的快速反應(yīng)能力，提高他們的擊球力度。

球拍的材料選用高張力碳纖維材質(zhì)，提高了球拍的硬度和強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)了球拍本身的使用壽命。高張力碳纖維的硬度系數(shù)為8，而普通碳纖維的硬度系數(shù)僅為3，通過(guò)材料上的改進(jìn)，減小了球拍上能量的損耗，讓網(wǎng)球飛出時(shí)可以具有更大的動(dòng)量。這種材料的密度比較適當(dāng)，比普通的碳纖維要稍大一點(diǎn)。在權(quán)衡網(wǎng)球拍質(zhì)量的問(wèn)題上，作者進(jìn)行了一些深入的思考。由于受眾主要為業(yè)余玩家，他們不需要特別靈活的操縱感，安全性和穩(wěn)定性應(yīng)該是第一位的，需要培養(yǎng)網(wǎng)球的“球感”，在此基礎(chǔ)上才能有快速的提升，因此質(zhì)量設(shè)計(jì)需要稍重一些。這樣可以減輕對(duì)手部和肩部的沖擊，防止使用者因用力過(guò)猛出現(xiàn)扭傷，也降低了球拍甩出發(fā)生傷人事故的幾率。

還需要考慮的一個(gè)因素是球拍框和手柄的質(zhì)量分配問(wèn)題。描述該問(wèn)題的一個(gè)方法就是確定所謂“平衡點(diǎn)”的位置，根據(jù)平衡點(diǎn)的位置得到了一個(gè)描述平衡程度的值，可以稱之為平衡值，這個(gè)值等于拍柄到平衡點(diǎn)長(zhǎng)度與拍柄到球拍中心點(diǎn)的長(zhǎng)度之差與規(guī)定值（0.35）之比（上述長(zhǎng)度單位都為毫米）。重頭球拍[ 5 ]相對(duì)于輕頭球拍來(lái)說(shuō)使用時(shí)會(huì)感覺力量更充足一些，主要是由于揮動(dòng)拍時(shí)需要更大的動(dòng)量才能將球擊出，從而也能夠?yàn)榫W(wǎng)球的飛行提供更大的動(dòng)量，但不便于操縱。重頭球拍的設(shè)計(jì)常見于早期的木質(zhì)球拍，隨著時(shí)間的推移，手柄所占質(zhì)量比重逐漸增大。我們這里就取目前市面上球拍的一個(gè)平均值300。這樣能夠保證球拍的操縱性，讓玩家更加輕松地?fù)羟颉?/p>

3 結(jié)論與展望

由于本網(wǎng)球拍的球拍網(wǎng)與球拍主體是通過(guò)卡扣連接的，因此球拍網(wǎng)可以通過(guò)解開卡扣方便地進(jìn)行拆卸，在球拍網(wǎng)損壞時(shí)只需更換球拍網(wǎng)即可，無(wú)需更換球拍，可以節(jié)省精力和金錢，提升網(wǎng)球愛好者的娛樂體驗(yàn)。當(dāng)然這種網(wǎng)球拍的設(shè)計(jì)仍處于比較初步的階段，批產(chǎn)可能還有很大的距離，還需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的通用化設(shè)計(jì)和深入的成本計(jì)算，這是進(jìn)一步的工作。希望通過(guò)網(wǎng)球設(shè)備的不斷改進(jìn)，提高網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的受歡迎程度，吸引越來(lái)越多的網(wǎng)球愛好者投身到網(wǎng)球這項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)與娛樂性的運(yùn)動(dòng)中來(lái)，也希望我國(guó)的網(wǎng)球界能夠涌現(xiàn)出越來(lái)越多的人才。

參考文獻(xiàn)

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