專利名稱：懸浮式排球扣球裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是排球運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練器械。
背景技術(shù)：
對于排球運(yùn)動(dòng)員的專業(yè)訓(xùn)練，除了常規(guī)訓(xùn)練技術(shù)之外，還應(yīng)該大力引入科技手段，以彌補(bǔ)人工訓(xùn)練的不足。有效的利用科技器械，不但可以有效減少輔助人力的工作量而且 在某一裝置上，如中國專利CN200920104074. 4中公開了一種將排球固定的一種方法，專利中提到是將事先與墻固定好的橡膠棒插入到排球內(nèi)部，并且用膠粘結(jié)連接以期使排球穩(wěn)定的固定在某一高度。此設(shè)計(jì)方法雖然使得排球的不穩(wěn)定性問題得到了解決，可是同樣也產(chǎn)生了使得排球運(yùn)動(dòng)員在扣球后無法看到球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及落地點(diǎn)的問題，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員無法根據(jù)反饋信息來改進(jìn)和提高扣球技術(shù)；或是裝置控制球的穩(wěn)定性差，如專利號為86208003中有人設(shè)計(jì)將排球與一根懸掛的繩子相連接，通過繩子上的吸盤來吸住球從而達(dá)到控制球的高度，但由于繩子本身的柔韌特性使得排球很難達(dá)到平衡穩(wěn)定的狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單能達(dá)到訓(xùn)練排球運(yùn)動(dòng)員目的的懸浮式排球扣球裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型懸浮式排球扣球裝置，其特征是包括電動(dòng)機(jī)、裝置外殼、裝置底座、氣體傳輸管道、排氣管道、吸氣管端口，電動(dòng)機(jī)安裝在裝置外殼里，氣體傳輸管道和排氣管道分別連接裝置外殼并與電動(dòng)機(jī)的位置相對應(yīng)，電動(dòng)機(jī)上安裝風(fēng)扇葉片，吸氣管端口位于氣體傳輸管道的一端，裝置外殼安裝在裝置底座上。本實(shí)用新型還可以包括I、還包括速度傳感器、控制端、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備，速度傳感器安裝在吸氣管端口處，速度傳感器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器連接控制端。2、還包括旋鈕，旋鈕連接吸氣管端口并調(diào)節(jié)吸氣管端口半徑的大小。3、所述的裝置底座上安裝萬向腳輪。本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于本實(shí)用新型適用于運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行排球扣球技術(shù)訓(xùn)練，尤其適用于運(yùn)動(dòng)員反復(fù)練習(xí)同一高度的排球扣球擊球點(diǎn)技術(shù)，有利于提高專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的扣球技術(shù)水平。
圖I為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的流體動(dòng)力泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的氣體流速控制的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 3，為避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了一種使排球懸浮的扣球裝置。該裝置針對運(yùn)動(dòng)員扣球訓(xùn)練中某一高度擊球點(diǎn)技術(shù)訓(xùn)練的需要而設(shè)計(jì)，常規(guī)排球運(yùn)動(dòng)員扣球訓(xùn)練的高度為(2. 8 3. 6m)，因此本實(shí)用新型設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)排球懸浮距離地面的高度范圍為(2. 6 4. Om)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法主要是通過裝置中動(dòng)力泵葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使裝置內(nèi)外產(chǎn)生氣體壓強(qiáng)差從而對排球產(chǎn)生吸力，并且使裝置對排球產(chǎn)生的吸力與排球自身重力達(dá)到平衡從而控制排球懸浮在一定高度。在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中動(dòng)力泵葉輪以固定50n/S的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)使裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差，并且通過調(diào)節(jié)吸氣管端口直徑的大小控制端口風(fēng)速大小從而控制排球懸浮的高度。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)為運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練某一特定高度排球扣球的技術(shù)提供了方便，以期達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)員扣球技術(shù)的目的。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差的流體動(dòng)力泵，通過控制吸氣管端口直徑的大小實(shí)現(xiàn)對吸氣管端口風(fēng)速的調(diào)節(jié)，從而使排球承受具有懸浮在某一特定高度的支撐力的吸力。概括來說，本實(shí)用新型有三大結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真空動(dòng)力泵結(jié)構(gòu)、伸縮性的吸氣管端口直徑和風(fēng)速控制結(jié)構(gòu)。所述流體動(dòng)力泵是根據(jù)真空抽風(fēng)機(jī)原理，當(dāng)氣泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)將空氣沿著排氣管道一直推到排氣口。當(dāng)空氣被向前推動(dòng)時(shí)，風(fēng)扇前方的粒子密度會(huì)增加，空氣壓力也相應(yīng)增力口，而風(fēng)扇后方的空氣密度會(huì)減小。氣泵后方的壓力低于真空泵外部的壓力，即外部環(huán)境大氣壓。從而在真空泵內(nèi)部產(chǎn)生吸力，即部分真空。因此流體動(dòng)力泵外部的空氣就自動(dòng)通過進(jìn)氣口進(jìn)入吸氣管，從而對位于吸氣管正下方的排球產(chǎn)生吸力，并通過泵內(nèi)外連續(xù)穩(wěn)定的氣體流動(dòng)使排球所受的力穩(wěn)定同時(shí)達(dá)到使排球懸浮的目的。本實(shí)用新型的理論依據(jù)是真空泵原理和氣體紊流射流結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)真空泵原理
v Q1
有C其中Q1指每秒鐘葉輪流量，Ssqrt指與真空泵相連接的氣體傳輸管道的吸氣
—(I)；
管端口的面積，并且有A是吸氣管端口的半徑，則有= ^r20 (2) ; Vni為所求的外部氣體向泵中流動(dòng)的速度，即端口風(fēng)速。Qi七I*2兀Ib⑶.其中I代表動(dòng)力泵內(nèi)葉輪的葉片長度為
0.lm，b代表葉片寬度0. 05m 代表葉輪旋轉(zhuǎn)角速度，且有w = 2 nl (4)，其中n代表葉輪轉(zhuǎn)速，在本設(shè)計(jì)中取固定轉(zhuǎn)速為50n/s。經(jīng)計(jì)算得Q1 = 0. 123m3/s ;再將Q1代入(I)式則可
T, /T, 0.4545
求得端口氣體流速。再由公式廠2/匕=似斤+0294 求得排球懸浮距離s處的氣體流
W/，
速；式中紊流系數(shù)a = 0. 08，吸氣管端口半徑A = 0. 05m且可變，排球距離吸氣管端口的距離s = 0. 5m亦可變；而排球所需支撐力F= P gv2 r2 (6);式中r = 0. 105m為排球半徑，經(jīng)計(jì)算得出F彡Gball = 2. 646N，則排球懸浮在距離s處。所述伸縮性吸氣管端口的原理如下本設(shè)計(jì)中吸氣管端口要與使得排球距離地面高度變化范圍在(2.6 4. Om)之間，通過控制裝置內(nèi)外的壓強(qiáng)差對排球產(chǎn)生吸力使排球懸浮。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方法中的技術(shù)方案提到使電動(dòng)機(jī)以固定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)吸氣管端口直徑的大小從而控制端口風(fēng)速，達(dá)到控制排球懸浮的目的。本實(shí)用新型中端口直徑的伸縮范圍在(6. O 10. Ocm)，即半徑變化范圍為(3. 0 5. Ocm);經(jīng)公式計(jì)算得可調(diào)節(jié)排球與吸氣管端口之間的距離為(0. 5 I. Om)。且本實(shí)用新型中在氣體傳輸管道外側(cè)刻有距離刻度，以地面為起點(diǎn)刻度范圍在(2. 5 4. Om)之間，以方便運(yùn)動(dòng)員直觀的看到排球與地面之間的距離。所述風(fēng)速控制結(jié)構(gòu)原理如下風(fēng)速控制結(jié)構(gòu)主要由速度傳感器、信號輸入線、控制器以及信號 輸出線等部分組成。在介紹風(fēng)速控制結(jié)構(gòu)工作原理之前，首先要了解控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理?？刂撇糠种饕纱鎯?chǔ)器、微處理器、液晶屏幕及數(shù)字鍵盤等四部分組成。其中存儲(chǔ)器主要儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)為理論計(jì)算得出的吸氣管端口直徑及與其相對應(yīng)的排球懸浮所在位置與吸氣管端口之間的距離；微處理器主要是接收由速度傳感器發(fā)來的電信號并與存儲(chǔ)器中的相對應(yīng)速度的信號進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果顯示在液晶屏幕上，后通過設(shè)置在氣體傳輸管道上的調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)端口直徑大小。數(shù)字鍵盤通過外接線與存儲(chǔ)器連接，安裝在液晶屏幕的下方，用于輸入排球與地面之間的距離數(shù)據(jù)，便于訓(xùn)練員手動(dòng)操作。本實(shí)用新型中速度傳感器通過膠粘使其固定在吸氣管端口，其作用是用于測得吸氣管端口的風(fēng)速，并將風(fēng)速信號轉(zhuǎn)換成電信號再通過與控制器相連接的信號輸入線輸送到控制器。而控制器收到信號后，首先將其與存儲(chǔ)器中事先存好的數(shù)據(jù)對比，如果誤差大于±2%，則控制器需要對采集到的信號進(jìn)行分析并處理，將分析結(jié)果顯示在液晶屏幕上，再手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕達(dá)到控制排球高度的目的，此時(shí)一個(gè)指令動(dòng)作周期結(jié)束；這時(shí)仍需要由速度傳感器測得端口風(fēng)速，如果吸氣管端口速度已經(jīng)達(dá)到使排球懸浮本次訓(xùn)練高度的目的，則停止調(diào)節(jié)，保持現(xiàn)在的狀態(tài)即可；若仍無法滿足排球懸浮高度，則需重復(fù)以上步驟直到達(dá)到此次排球扣球訓(xùn)練的高度。本實(shí)用新型包括速度傳感器I、吸氣管端口 2、氣體傳輸管道3、塑料保護(hù)罩4、進(jìn)氣口 5、電動(dòng)機(jī)6、排氣口 7、控制器8、裝置外殼9、裝置底座10、萬向腳輪11、風(fēng)扇葉片12、排氣管道13、液晶屏幕14、數(shù)字鍵盤15、信號輸入線16、微處理器17、存儲(chǔ)器18、旋鈕19、信號輸出線20、電源插座21。當(dāng)整個(gè)裝置電源21接通時(shí)，通過安裝在氣體傳輸管道3上的數(shù)字鍵盤15輸入排球與吸氣管端口的距離，并且設(shè)定好電動(dòng)機(jī)6轉(zhuǎn)速為50n/s，此時(shí)可通過設(shè)置在吸氣管端口的速度傳感器I測得氣體流速，并將模擬信號轉(zhuǎn)換成電信號通過輸入信號線16送到控制器端8，控制端8收到信號后，對傳感器I發(fā)來的信號進(jìn)行分析，如果由速度傳感器I反饋的電信號信息與事先在存儲(chǔ)器18中相對應(yīng)距離的風(fēng)速數(shù)據(jù)比較誤差大于±2%，則將其結(jié)果已誤差的結(jié)果顯示在液晶屏幕14上，并指導(dǎo)訓(xùn)練員調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)吸氣管端口直徑的大小，如此一次調(diào)節(jié)氣體流速過程結(jié)束；之后再由速度傳感器I測得吸氣管端口 2風(fēng)速，如果滿足預(yù)期排球懸浮位置則保持此風(fēng)速不變；如果仍未達(dá)到訓(xùn)練要求，則需循環(huán)上述動(dòng)作，直到風(fēng)速能夠使排球懸浮達(dá)到此次扣球訓(xùn)練高度。結(jié)合圖2和圖3，流體動(dòng)力泵主要由電動(dòng)機(jī)6和風(fēng)扇葉片12兩部分，當(dāng)電源21接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)6以預(yù)先設(shè)定好的轉(zhuǎn)速50n/s轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)葉片12轉(zhuǎn)動(dòng)，由于帶動(dòng)氣體流動(dòng)造成動(dòng)力泵內(nèi)部部分真空，可以使得外部氣體通過進(jìn)氣口 5進(jìn)入，并且通過排氣管道13使氣體從排氣口 7排出裝置，使動(dòng)力泵內(nèi)部壓強(qiáng)穩(wěn)定，從而使得吸氣管端口風(fēng)速達(dá)到穩(wěn)定。在未調(diào)節(jié)吸氣管端口直徑之前，即端口半徑為A = 0. 05m，此時(shí)排球懸浮在距離吸氣管端口 S =
0.5m處，即排球距離地面高度為3. Sm，且這一數(shù)據(jù)也可以通過直接觀察氣體傳輸管道上的刻度值也可得到。在本設(shè)計(jì)中，吸氣管端口直徑的大小與排球距離吸氣管端口的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表表I.端口直徑與排球距離端口的關(guān)系表
端□直徑(m) 0.05 0.045 0.04 0.035 0.03-
排球與端口距離(m) 0.504 0.60 0.713 0.820 1.036由表中我們可以得出端口直徑的大小與排球距離端口的遠(yuǎn)近成反比例關(guān)系。端口直徑越小，由于真空動(dòng)力泵轉(zhuǎn)速是固定的，因此端口風(fēng)速流量是固定的，則由關(guān)系式
C 知，吸氣管端口風(fēng)速越大，則對同一距離的排球產(chǎn)生的吸力就更大，因此要使排球
^sqrt
懸浮則會(huì)使排球與吸氣管端口之間的距離越遠(yuǎn)。
權(quán)利要求1.懸浮式排球扣球裝置，其特征是包括電動(dòng)機(jī)、裝置外殼、裝置底座、氣體傳輸管道、排氣管道、吸氣管端口，電動(dòng)機(jī)安裝在裝置外殼里，氣體傳輸管道和排氣管道分別連接裝置外殼并與電動(dòng)機(jī)的位置相對應(yīng)，電動(dòng)機(jī)上安裝風(fēng)扇葉片，吸氣管端口位于氣體傳輸管道的一端，裝置外殼安裝在裝置底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是還包括速度傳感器、控制端、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備，速度傳感器安裝在吸氣管端口處，速度傳感器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器連接控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是還包括旋鈕，旋鈕連接吸氣管端口并調(diào)節(jié)吸氣管端口半徑的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是所述的裝置底座上安裝萬向腳輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮式排球扣球裝置，其特征是所述的裝置底座上安裝萬向腳輪。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供懸浮式排球扣球裝置，包括電動(dòng)機(jī)、裝置外殼、裝置底座、氣體傳輸管道、排氣管道、吸氣管端口，電動(dòng)機(jī)安裝在裝置外殼里，氣體傳輸管道和排氣管道分別連接裝置外殼并與電動(dòng)機(jī)的位置相對應(yīng)，電動(dòng)機(jī)上安裝風(fēng)扇葉片，吸氣管端口位于氣體傳輸管道的一端，裝置外殼安裝在裝置底座上。本實(shí)用新型適用于運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行排球扣球技術(shù)訓(xùn)練，尤其適用于運(yùn)動(dòng)員反復(fù)練習(xí)同一高度的排球扣球擊球點(diǎn)技術(shù)，有利于提高專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的扣球技術(shù)水平。
文檔編號A63B69/00GK202446765SQ201220061719
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者馮秋, 姜弢, 張建中, 李尚濱, 柏林, 王沂, 董宇, 趙培禹 申請人:哈爾濱工程大學(xué)