專利名稱：用于排球扣球訓練裝置的多噴管氣噴式發(fā)球器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及球類運動的體育器械，特別是用來提高排
球技術中的用于排球扣球訓練裝置的多噴管氣噴式發(fā)球器。
背景技術：
對于排球運動員的專業(yè)訓練，除了常規(guī)技術之外，還應
該有針對性地引入科技手段，以彌補人工訓練的不足。為此，各式各樣
的輔助排球運動員的器材應運而生。
2006年11月15日中華人民共和國國家知識產(chǎn)權局公開了一種由合 肥工業(yè)大學申請的發(fā)明專利一一排球運動員簡易訓練器(公開號為 CN1861232A)。這種排球運動員簡易訓練器的特征是設置低位發(fā)球平臺 和可調(diào)式發(fā)球架；發(fā)球平臺的底部設有萬向腳輪，并有高度可調(diào)的定位 架，發(fā)球器設置在發(fā)球平臺上；可調(diào)式發(fā)球架為固定設置在發(fā)球平臺上 的一對平行的立柱，以立柱為導桿，其上設置可通過縱向絲桿調(diào)整高度 的移動架，在移動架的外側(cè)，呈懸臂式設置傾角可調(diào)的扣球擋板，扣球 擋板位于發(fā)球器的球道上。該裝置使用方便、靈活，并能綜合模擬排球 比賽中運動員的扣球、攔網(wǎng)與發(fā)球動作。
但是以上所述的這種訓練器是運用高速排球撞擊扣球擋板的方式以 形成扣球效果，因為排球撞擊扣球擋板時排球與擋板之間不可避免的存 在有摩擦力，這就決定了利用現(xiàn)有常規(guī)手段的排球發(fā)球器發(fā)射出來的高 速排球，在其撞擊到擋板并反彈后會不可避免地產(chǎn)生由下向上的滾動效
果，并且其轉(zhuǎn)動速度僅與扣球擋板的角度和排球自身球速相關，無法得 到人為控制。而對于由真實運動員扣球，排球的轉(zhuǎn)動狀態(tài)是多樣的。所以以往訓練器的這種固定轉(zhuǎn)動效應必然會大大降低訓練器模.擬運動員扣 球行為的真實性，以至于直接影響到對于運動員訓練的效果
發(fā)明內(nèi)容
為避免現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提出了用于 排球扣球訓練裝置的多噴管氣噴式發(fā)球器，該發(fā)球器結構簡單，使用方
便，不僅可以發(fā)射高速飛行的排球，而且可以有效控制排球的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。 發(fā)射排球前計算機可以根據(jù)扣球擋板所處的角度在控制排球轉(zhuǎn)動狀態(tài)的 同時，提供給排球一個由上向下的轉(zhuǎn)動提前量，該轉(zhuǎn)動提前量與排球撞 擊扣球擋板時產(chǎn)生的由下向上的固有轉(zhuǎn)動效果相抵消，留下教練員所需 要的排球轉(zhuǎn)動狀態(tài)，使得從扣球擋板反彈后的排球能夠更加真實地模擬 排球運動員的扣球行為。
本發(fā)明的技術方案是用于排球扣球訓練裝置的多噴管氣噴式發(fā)球 器，包括設置在扣球訓練器底座上的發(fā)球器、空壓機和定位架，扣球訓 練器底座的下面設有萬向腳輪，定位架為固定設置在底座上的 一對平行 支柱，以支柱為導桿，其上安裝有可通過縱向絲桿進行高度調(diào)整的移動 架，在移動架的外側(cè)，呈懸臂式設置傾角可調(diào)的扣球擋板，發(fā)球擋板位
于發(fā)球器的球道上，特別是
發(fā)球器設有箱體，箱體中設有一塊隔板將箱體分為上下兩層結構， 在箱體的上平面中心線位置上設有漏斗狀的進球口，進球口的下方置有 半圓管狀的下球槽，下球槽的上端正對進球口的位置，并通過上端支架 固定于隔板上，下球槽的下端面對噴管座并通過下端支架固定于箱體底 座上，下球槽位于進球口和噴管座之間，并呈現(xiàn)30度-45度的傾角以 方便從進球口進入的排球準確的滾落到噴管座上，噴管座的下端使用螺 栓固定在氣缸的拉桿上，再將氣缸通過螺釘固定于箱體底座上，噴管座的兩側(cè)對稱位置動配合連接有一對直立放置的導向桿，導向桿的下端通
過螺釘固定在箱體底座上，導向桿的上端通過螺釘固定在隔板上；
噴管座上呈"十字形"對稱直立安裝有5個噴管，處于中心位置的 噴管略短于對稱分布于其周圍的4個噴管，且中心噴管與其周圍4個噴 管之間的距離小于排球半徑，5個噴管共同組合形成一個與排球球面相 符的凹面，使得5個噴管在與排球緊密貼合的同時，起到對于排球的定 位作用，5個噴管都由儲氣罐進行供氣，并由安裝于每個噴管下端的高 速電磁閥控制噴管的噴氣時間，噴氣時間的長短造成排球底部5個著力 點受力時間的不同，使得排球獲得需要的速度和轉(zhuǎn)動狀態(tài)；
噴管座的正上方設有發(fā)射簡，發(fā)射簡的下端通過螺栓固定于隔板上， 發(fā)射筒上端穿過箱體的上平面，箱體底座上固定有一個儲氣罐，儲氣罐 的一面設有儲氣罐進氣口用于與空壓機的供氣管進行管路連接，儲氣罐 的另外一面對稱設有7個儲氣罐出氣口， 7個儲氣罐出氣口分別與5個 高速電磁閥和氣缸的2個進氣管進行管路連接；
在計算機的指令下，氣缸驅(qū)動噴管座連同噴管座中的排球沿著導向 桿向上運動進入發(fā)射簡中，完成發(fā)射簡底部裝填排球動作，5個高速電 磁閥根據(jù)需要分別于不同時刻打開和關閉，使得儲氣罐中的高壓氣體通 過5個噴管噴射出來，高壓氣體推動排球從發(fā)射簡中射出并撞擊到定位 架上的扣球擋板上，之后排球反彈形成本發(fā)明所要模擬的扣球動作。
本發(fā)明的有益效果是
現(xiàn)有技術中的訓練器是運用高速排球撞擊扣球擋板的方式以形成扣 球效果，現(xiàn)有常規(guī)手段的排球發(fā)球器發(fā)射出來的高速排球，在其撞擊到 擋板并反彈后會不可避免地產(chǎn)生由下向上的滾動效果，并且其轉(zhuǎn)動速度僅與扣球擋板的角度和排球本身球速相關，無法得到人為控制。而對于
真實運動員的扣球，排球的轉(zhuǎn)動狀態(tài)是多樣的。所以以往訓練器的這種 固定轉(zhuǎn)動效應必然會大大降低訓練器模擬運動員扣球行為的真實性，以 至于直接影響到對于運動員訓練的效果。
本發(fā)明中的用于排球扣球訓練裝置的多噴管氣噴式發(fā)球器結構是 發(fā)球器設有箱體，箱體由隔板分為上下兩層，箱體的上平面設有進球口， 進球口的下方設有下球槽，下球槽的上端對準進球口位置，下端穿越隔 板并對準位于隔板下方的噴管座位置，這樣能夠使得從進球口放入的排 球可以沿著下球槽滾入噴管座中，噴管座中設有5個呈"十字形"對稱 分布的噴管，每個噴管都由安裝在其上的高速電磁閥控制通斷，噴管座 的下端固定在氣缸的拉桿上，噴管座的正上方設有發(fā)球簡，所有噴管及 氣缸均由安裝在隔板下方的儲氣罐進行供氣，準備發(fā)球時，氣缸驅(qū)動噴 管座及處于其中的排球向上運動進入發(fā)射簡，完成發(fā)射簡底部裝填排球 動作，之后計算機通過控制每個電磁閥的通斷來控制對應噴管的噴氣時 間，在噴射氣體的作用下排球以所需的轉(zhuǎn)動狀態(tài)和速度從發(fā)射簡中射出。 基于這種結構的發(fā)球器具有以下優(yōu)點
其一，本發(fā)明的結構使用噴管座中5個呈"十字形"對稱分布的噴
管分別對排球底部的五個著力點噴氣來對排球進行加速，這樣就可以通 過控制噴管噴氣時間來控制排球著力點的受力時間，使得該發(fā)球器具有 同時控制排球球速和轉(zhuǎn)動狀態(tài)的功能。運用本發(fā)球器可以控制排球轉(zhuǎn)動 狀態(tài)的特點，在排球撞擊扣球擋板前通過發(fā)球器提供給排球一個轉(zhuǎn)動提 前量，該提前量可以與排球撞擊扣球擋板時因摩擦力所產(chǎn)生的固有轉(zhuǎn)動 效應進行相互抵消，從而使得從扣球擋板反彈后的排球具有多樣并且可控的轉(zhuǎn)動效果，這大大增強了排球扣球訓練器模擬運動員扣球行為的真
實性；
其二，本發(fā)明所涉及的發(fā)球器釆用發(fā)射簡底部填裝排球的方式，這 樣可以通過簡單的結構實現(xiàn)排球的自動連續(xù)填裝和發(fā)射，使得操作更加 簡便。


圖1為本發(fā)明提出的發(fā)球器19的全剖示意圖。
圖2為本發(fā)明提出的發(fā)球器19側(cè)面的局部剖示圖。
圖3為本發(fā)明提出的噴管座10及安裝在其上的噴管9的立體示意圖。
圖4為本發(fā)明發(fā)球器19發(fā)射出的排球撞擊扣球擋板23的原理分析圖。
圖5為本發(fā)明提出的發(fā)球器19在扣球訓練器中的安裝示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。 圖1為本發(fā)明提出的發(fā)球器19的全剖示意圖；圖2為本發(fā)明提出的 發(fā)球器19側(cè)面的局部剖示圖。其中l(wèi)是進球口； 2是下球槽；3是上 端支架；4是下端支架；5是發(fā)射簡；6是箱體；7是隔板；8是導向桿; 9是噴管；IO是噴管座；ll是高速電磁閥；12是氣缸；13是儲氣罐； 14是箱體底座；15是儲氣罐出氣口； 16是儲氣罐進氣口。
整個發(fā)球過程由放置排球、裝填排球至發(fā)射簡和發(fā)射排球三個步驟 組成首先將待發(fā)射的排球依次從進球口 1中放入并沿著下球槽2向下滾
動，當滾至下球槽2的底端時因受到噴管座10的阻擋排球停止?jié)L動并儲 存在下球槽2中；
當準備裝填排球至發(fā)射筒5時，噴管座10在氣缸12的驅(qū)動下向下 運動至最低點，此時下球槽2最下端的排球所受到的阻擋消失，從而在 重力的作用下滾落到噴管座10中，在噴管座10中呈"十字形"對稱安 裝有五個噴管9，處于中心位置的噴管9較其周圍對稱分布的四個噴管9 略短，這樣五個噴管9共同組合形成一個凹面，正好托住從下球槽2中 滾落到噴管座10中的排球，緊接著氣缸12驅(qū)動噴管座10和其上的排球 向上運動至最高點，這樣噴管座IO和其上的發(fā)射簡5組合形成一個底部 封閉的簡狀容器，此時噴管座10中的排球完成裝填過程并隨時可以發(fā) 射；
當需要發(fā)射排球時，計算機20根據(jù)球速和轉(zhuǎn)動狀態(tài)的要求計算出五 個噴管9的噴氣時間，并通過計算機指令控制相應的高速電磁閥11分別 執(zhí)行打開和關閉的動作，由于五個噴管9分別對排球底部中心點和其周 圍對稱分布的四點進行噴氣，噴管9噴氣時間的長短造成了排球底部五 個受力點受力時間的不同，進而達到計算機20控制排球的球速和轉(zhuǎn)動狀 態(tài)的目的，最終具有所需轉(zhuǎn)動狀態(tài)和球速的排球從發(fā)射筒5中發(fā)射出來。
圖3為本發(fā)明提出的噴管座10及安裝在其上的噴管9的立體示意 圖。如圖所示，五個噴管9在噴管座10中呈"十字形"分布，位于中心 位置的噴管9略短于其周圍的四根噴管9,發(fā)射排球時，計算機20通過 控制安裝在噴管下端的高速電磁閥11的通斷來控制噴管9的噴氣時間， 噴氣時間的長短造成排球底部五個著力點受力時間的不同，進而使得排球在底部五個推力的作用下獲得需要的速度和轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
圖4為本發(fā)明發(fā)球器19發(fā)射出的排球撞擊扣球擋板23的原理分析 圖。如圖所示，高速排球在撞擊到扣球擋板23上時存在一個滑動摩擦力
。該摩擦力可以向球心分解為 一個通過球心的力/。(0和轉(zhuǎn)矩M。(,)。 在該轉(zhuǎn)矩的作用下排球必然產(chǎn)生一個順時針方向的轉(zhuǎn)動角速度，并且該 角速度的大小與排球的球速和擋板的角度以及排球和擋板的材料有關。
為了消除因扣球原理所造成的固有轉(zhuǎn)動效應，在發(fā)射排球前，計算 機20根據(jù)扣球擋板23的角度和所需球速計算出排球因摩擦力所產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)動角速度的大小，之后計算機20據(jù)此將一個大小相等方向相反的轉(zhuǎn)動 提前量疊在排球扣球后的轉(zhuǎn)動狀態(tài)上，此后計算機20控制發(fā)球器將排球 發(fā)射到扣球擋板上，這時排球的轉(zhuǎn)動提前量與固有轉(zhuǎn)動效應相互抵消， 排球以所需轉(zhuǎn)動狀態(tài)和速度向下反彈形成扣球，這就是本發(fā)球器能夠克 服固有轉(zhuǎn)動效應，模擬運動員真實扣球動作的具體原因。
圖5為本發(fā)明提出的發(fā)球器19在扣球訓練器中的安裝示意圖。其中 17是扣球訓練器底座；18是空壓機；19是發(fā)球器；20是計算機；21是 定位架；22是絲桿；23是扣球擋板；24是移動架。
在扣球訓練器底座17上安裝有空壓機18、發(fā)球器19、計算機20 和定位架21，定位架21為固定設置在扣球訓練器底座17上的一對平行 支柱，以支柱為導桿，其上安裝有可通過縱向絲桿22調(diào)整高度的移動架 24,移動架24的外側(cè)，呈懸臂式設置傾角可調(diào)的扣球擋板23,扣球擋 板23位于發(fā)球器19的球道上，發(fā)球器19使用空壓機18進行供氣，用 以執(zhí)行各種需要的發(fā)球動作。
權利要求
1、一種用于排球扣球訓練器的多噴管氣噴式發(fā)球器，包括設置在扣球訓練器底座(17)上的發(fā)球器(19)、空壓機(18)、計算機(20)和定位架(21)，所述扣球訓練器底座(17)的下面設有萬向腳輪，所述定位架(21)為固定設置在扣球訓練器底座(17)上的一對平行支柱，以支柱為導桿，其上安裝有可通過縱向絲桿(22)進行高度調(diào)整的移動架(24)，在所述移動架(24)的外側(cè)，呈懸臂式設置傾角可調(diào)的扣球擋板(23)，所述發(fā)球擋板(23)位于發(fā)球器(19)的球道上，其特征在于所述發(fā)球器(19)設有箱體(6)，所述箱體(6)中設有一塊隔板(7)將箱體分為上下兩層結構，在箱體(6)的上平面中心線位置上設有漏斗狀的進球口(1)，進球口(1)的下方置有半圓管狀的下球槽(2)，下球槽(2)的上端正對進球口(1)的位置，并通過上端支架(3)固定于隔板(7)上，下球槽(2)的下端面對噴管座(10)并通過下端支架(4)固定于箱體底座(14)上，所述下球槽(2)位于進球口(1)和噴管座(10)之間，下球槽(2)呈現(xiàn)30度～45度的傾角以方便從進球口(1)進入的排球準確的滾落到噴管座(10)上，所述噴管座(10)的下端使用螺栓固定在氣缸(12)的拉桿上，再將氣缸(12)通過螺釘固定于箱體底座(14)上，所述噴管座(10)的兩側(cè)對稱位置動配合連接有一對直立放置的導向桿(8)，所述導向桿(8)的下端通過螺釘固定在箱體底座(14)上，導向桿(8)的上端通過螺釘固定在隔板(7)上；所述噴管座(10)上呈“十字形”對稱直立安裝有5個噴管(9)，處于中心位置的噴管(9)略短于對稱分布于其周圍的4個噴管(9)，且所述中心噴管(9)與其周圍4個噴管(9)之間的距離小于排球半徑，5個噴管(9)共同組合形成一個與排球球面相符的凹面，使得5個噴管(9)在與排球緊密貼合的同時，起到對于排球的定位作用，所述5個噴管(9)都由儲氣罐(13)進行供氣，并由安裝于每個噴管(9)下端的高速電磁閥(11)控制噴管(9)的噴氣時間，噴氣時間的長短造成排球底部5個著力點受力時間的不同，進而使得排球獲得需要的速度和轉(zhuǎn)動狀態(tài)；所述噴管座(10)的正上方設有發(fā)射筒(5)，所述發(fā)射筒(5)下端通過螺栓固定于隔板(7)上，所述發(fā)射筒(5)上端穿過箱體(6)的上平面，所述箱體底座(14)上固定有一個儲氣罐(13)，所述儲氣罐(13)的一面設有儲氣罐進氣口(16)用于與空壓機(18)的供氣管進行管路連接，所述儲氣罐(13)的另外一面對稱設有多個儲氣罐出氣口(15)，所述多個儲氣罐出氣口(15)分別與多個高速電磁閥(11)和氣缸(12)的進氣管進行管路連接；在計算機(20)的指令下，所述氣缸(12)驅(qū)動噴管座(10)連同噴管座(10)中的排球沿著導向桿(8)向上運動進入發(fā)射筒(5)中，完成發(fā)射筒(5)底部裝填排球動作，所述5個高速電磁閥(11)根據(jù)需要分別于不同時刻打開和關閉，使得儲氣罐(13)中的高壓氣體通過5個噴管(9)噴射出來，高壓氣體推動排球從發(fā)射筒(5)中射出并撞擊到定位架(21)上的扣球擋板(23)上，之后排球反彈形成本發(fā)明所要模擬的扣球動作。
2、根據(jù)權利要求1所述的一種用于排球扣球訓練器的多噴管氣噴式發(fā)球器，其特征是所述儲氣罐(13)的一面設有儲氣罐進氣口 (16) 用于與空壓機(18)的供氣管進行管路連接，所述儲氣罐(13)的另外 一面對稱設有7個儲氣罐出氣口 (15),所述7個儲氣罐出氣口 (15)分 別與5個高速電磁閥(11)和氣缸(12)的兩個進氣管進行管路連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于排球扣球訓練裝置的多噴管氣噴式發(fā)球器，包括設置在底座上的發(fā)球器，下球槽的一端正對進球口位置，并通過上端固定架固定于隔板上，下球槽的另外一端面對噴管座，噴管座的兩側(cè)對稱動配合連接有一對直立放置的導向桿，在噴管座上呈“十字形”對稱分布有五個噴管，每個噴管均在各自的下端安裝有高速電磁閥，在噴管座的上方設有發(fā)射筒，箱體底座上固定的儲氣罐一面設有進氣口用于與空壓機的供氣口進行管路連接，儲氣罐的另一面對稱設有7個出氣口分別與5個快速電磁氣閥和氣缸進行管路連接。本發(fā)明結構設計合理，為排球訓練提供高速飛行的排球，在訓練器扣球擋板任意角度下，控制發(fā)球時機以及排球經(jīng)由扣球擋板扣球后的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
文檔編號A63B69/40GK101574579SQ20081002510
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權日2008年5月6日
發(fā)明者孫玉蘋, 宋全軍, 曹會彬, 旻 朱, 李振飛, 沈煌煥, 王以俊, 葛運建 申請人:中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院