一顆羽毛球有幾支羽毛?從專利資料庫認識小戴手中「魔球」的演變

一顆羽毛球有幾支羽毛?從專利資料庫認識小戴手中「魔球」的演變

我們想讓你知道的是

由於羽毛十分昂貴,製造與處理過程非常繁複。

文:林殷如(專利師、群帆有限公司總經理)

奧運男雙羽球冠軍賽的最後一顆球,抓住了全台灣所有人的目光,隨著鷹眼畫面的回放,那個壓線IN的畫面深深刻畫在所有台灣人的心裡。2021年8月《科技報導》〈疫情下消失的人工線審,讓電子線審的時代提前到來了嗎?〉一文,筆者曾經提及,鷹眼回放畫面是電腦模擬合成出的畫面,並非真實的拍攝畫面。談完鷹眼系統,這次來談談麟洋配,以及球后戴姿穎手上可以千變萬化的那顆魔球——羽毛球的技術演變。

羽毛球的結構,主要可分為球頭與羽毛兩個部分。球頭呈半圓柱體,主要是以軟木製成,外圍再以一層薄皮包覆,軟木的好壞往往影響著羽毛球的彈性。羽毛通常使用鵝毛或鴨毛,鵝的生長周期較長,因此鵝毛的毛桿較為堅硬、耐用度較佳,鵝毛製成的羽毛球售價也因此較鴨毛製成的羽毛球高。由於天然羽毛製成的羽毛球售價高,且羽毛略有耗損即會影響飛行軌跡,必須立刻更換新球,因此各羽毛球大廠均把研發減少羽毛耗損的塑膠羽球視為研發的重點。

你是否有仔細數過一顆羽毛球有幾支羽毛呢?目前使用的標準羽毛球均由16支羽毛組成,在研發階段,為了維持球的平衡與對稱,業界曾經嘗試過2n支羽毛,八支羽毛因為彼此間隔太大,產生的空氣阻力不足、無法造成足夠的自轉,而遭到放棄,而32支羽毛則因重量太重而不適合飛行,因此16支羽毛成了現今被視為標準的最佳選擇。

欲了解技術發展的歷史,查詢專利資料庫是絕佳的方式。接下來讓我們從專利資料找出羽毛球技術的發展脈絡吧!幸運的話,我們還可以挖掘出羽毛球廠商目前尚未上市的技術呢!

一開始的羽毛球造型,比較像毽球?

相傳羽毛球運動起源於亞洲,而後傳到英國,一場在英國伯明頓莊園舉行的公開表演,讓許多人對這項運動有更多的了解,後來人們便以該場表演的莊園名稱「伯明頓」(Badminton)來稱呼這項運動,而此項運動中所使用的球稱為shuttlecock。在中文裡,這項運動稱為羽毛球,所使用的球同樣也稱為羽毛球。以下所稱的羽毛球均是指此項運動使用的球。

我們可以由1880年申請的專利案(US227884)得知,羽毛球一開始的造型比較像是毽球,有一個大的球頭,數支羽毛插設於球頭的中心點。

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Photo Credit: 科學月刊

而在1934年申請的專利案(US2025325)中所揭露的羽毛球,外型已與目前大家所使用的羽毛球相近,有以軟木製成的半圓柱體球頭,因所使用的羽毛長短不一,故利用長羽毛與短羽毛深淺交錯插設,長羽毛插設入軟木深處,短羽毛插設入軟木淺處,手工調整讓每支羽毛顯露於外的長度相等,並調整深入的角度,讓全部的羽毛形成平衡且對稱的結構。值得一提的是,由當時公開的圖式看來,那時候的發明家還沒想到16支羽毛將是羽毛球的最佳組合。

為了解決量產的問題,1935年申請的專利案(US2093301)中所揭露的羽毛球,已開始篩選使用相同長度的16支羽毛間隔插設入軟木球頭,但因挑選羽毛與軟木的技術未臻成熟,每顆羽毛球插設好羽毛後重量均不同,介於10∼15公克間(順帶一提,現在標準羽毛球的重量為4.74公克∼5.50公克間,當時的球好重啊!),因此為了將重量標準化,會於軟木球頭的中央開設一小口,塞入一適當重量的鉛塊,再設置蓋子將該小口蓋住,藉以讓每顆羽毛球的重量一致。

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Photo Credit: 科學月刊

羽毛太貴?就用塑膠取代真實的羽毛吧!

由於羽毛十分昂貴,製造與處理過程非常繁複。以鵝毛為例,一隻鵝的左右翼加起來約20支羽毛,左翼與右翼的羽毛因毛片走向不同,不可混合使用,即使是同一隻鵝的同一翼羽毛也有不同的長度與重量,就像人類的指頭每根大小長度均不相同。因此,要製成一顆平衡與對稱度甚佳的羽毛球,往往需要很多鵝毛才可能達成。再加上羽毛非常容易於擊球過程損傷,羽毛只有稍有耗損,球的飛行軌跡就會失去平衡,此時就必須更換新球,因此也有人把羽毛球稱為貴族運動。考慮到成本,發明家於是把腦筋動到不使用天然羽毛的羽毛球。

因此在1938年申請的專利案(US2163236)不僅揭露使用塑膠材質製成羽毛,也同時使用塑膠材質製成球頭,羽毛的走向、形狀、長度、重量,完全不是問題,軟木的重量問題也一併解決。與其說是羽毛,倒不如說是像極風扇扇葉造型的翅片,為了增加氣流的流動,翅片呈現螺旋狀,且中間開設有數個孔洞,完全跳脫大家腦中所想的羽毛球的型態。

另外在1946年申請的專利案(US2556029)則是指定使用尼龍材質製成羽毛造型的「羽毛」,並且揭露了以不同角度插設多支羽毛的方法。

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Photo Credit: 科學月刊

塑膠料羽毛球雖有快速製造、成本低、不易耗損、不隨溫溼度產生劇烈變化的優點,但飛行時不像天然羽毛球有著天然的飛行軌跡,且飛行時轉速明顯較低,因此目前頂級比賽依舊採用天然羽毛製成的羽毛球。但塑膠羽毛球的技術日新月異,許多羽毛球高手已開始接受練習時使用手感及飛行軌跡與天然羽毛球非常相近的塑膠羽毛球,藉以保護荷包。

上述舉例說明的專利案均已年代久遠,由於專利權最多僅有20年,因此上述提及的專利均已無專利權,任何人都可使用相同的技術。但羽毛球此項運動目前依舊盛行,羽毛球這顆球的技術至今仍持續研發與申請專利中。欲了解最新技術的發展,查詢專利資料庫是絕佳的方式。

塑膠羽毛球轉速不佳?用結構組件克服


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