RU2368411C1

RU2368411C1 - Method of determining tennis-racket and tennis-ball dynamic behavior

Info

Publication number: RU2368411C1
Application number: RU2008110789/12A
Authority: RU
Inventors: Андрей Янович Минаев (RU); Андрей Янович Минаев
Original assignee: Институт Машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-09-27

Abstract

FIELD: sports.

SUBSTANCE: method of determining tennis-racket and tennis-ball dynamic behavior includes repeated measurements of parametres of racket and ball impact interaction with the help of sensors followed by recording the sensed information. The sensors are located on the string surface of the racket and the ball. At the moment of the racket and ball impact interaction the acceleration of the racket string surface, time of the ball contact with strings and the ball acceleration at the moment of the ball loss of contact with the strings is measured. The acceleration of the string surface is measured directly at the impact area, repeated measurements of parametre of a group of racket and ball models is performed under similar parametres of impacts and similar impact areas.

EFFECT: improved accuracy of tennis-racket and tennis-ball dynamic behavior measurement.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области спортивной техники, в частности к способам определения динамических характеристик спортивного инвентаря, и может быть использовано при изготовлении ракеток и мячей с требуемыми упругоинерционными характеристиками.The invention relates to the field of sports equipment, in particular to methods for determining the dynamic characteristics of sports equipment, and can be used in the manufacture of rackets and balls with the required elastic inertia characteristics.

В настоящее время одним из способов определения динамических характеристик теннисной ракетки является определение силы удара по мячу ракеткой по скорости отскока мяча после удара.Currently, one of the methods for determining the dynamic characteristics of a tennis racket is to determine the force of impact on the ball with the racket by the speed of the ball rebound after the impact.

Данный способ реализован в тренажере для игры в теннис (патент США №4993709 по кл. МКИ А63В 67/10 от 19.02.1991 г.) и включает измерение времени от момента удара ракеткой по мячу до начала столкновения мяча с мишенью, и по известному расстоянию между мишенью и начальному положению мяча до удара определяют скорость полета мяча.This method is implemented in a tennis simulator (US patent No. 4993709, class MKI A63B 67/10 dated 02.19.1991) and includes measuring the time from the moment a racket hits the ball until the ball collides with the target, and according to the known distance between the target and the initial position of the ball before impact determine the speed of the ball.

Недостатком данного способа является относительно низкая точность определения скорости, обусловленная тем, что данный способ не позволяет выполнять удары с одинаковой силой и в одну и ту же зону (центр струнной поверхности) и не учитывается промежуток времени от момента начала нанесения удара по мячу до момента отрыва мяча от струн.The disadvantage of this method is the relatively low accuracy of determining the speed, due to the fact that this method does not allow strikes with the same force and in the same zone (the center of the string surface) and does not take into account the period of time from the moment the ball is struck ball from the strings.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является способ определения динамических характеристик теннисной ракетки, реализованный в устройстве по патенту РФ №2313380 по кл. А63В 51/12 от 27.12.2007 г. и включающий неоднократное измерение параметров взаимодействия ракетки и мяча при помощи датчиков с последующей регистрацией сигналов от датчиков.The closest technical solution for the combination of essential features is a method for determining the dynamic characteristics of a tennis racket, implemented in the device according to the patent of the Russian Federation No. 2313380 in class. A63B 51/12 of 12/27/2007, and including the repeated measurement of the parameters of the interaction of a racket and a ball using sensors, followed by registration of signals from the sensors.

Недостатком данного способа является относительно низкая точность измерения динамических характеристик ракетки и мяча, обусловленная тем, что тензодатчики, расположенные на ободе, регистрируют не упругие свойства струн в момент ударного взаимодействия с мячом, а напряжения, возникающие в конструкции и материале обода, в результате чего сигнал искажается и не является истинным. Кроме того, не учитываются ускорения струнной поверхности в момент ударного взаимодействия теннисной ракетки с мячом, промежуток времени от момента начала нанесения удара по мячу и ускорение мяча в момент отрыва мяча от струнной поверхности.The disadvantage of this method is the relatively low accuracy of measuring the dynamic characteristics of the racket and the ball, due to the fact that the strain gauges located on the rim do not register the elastic properties of the strings at the moment of impact interaction with the ball, but the stresses arising in the structure and material of the rim, resulting in a signal distorted and not true. In addition, the accelerations of the string surface at the time of the impact interaction of the tennis racket with the ball, the time interval from the moment the ball was struck, and the acceleration of the ball when the ball breaks off the string surface are not taken into account.

Данные параметры являются важными, т.к. они характеризует величину силы натяжения струн и давления внутри мяча, что в конечном итоге определяет динамические характеристики ракетки и мяча.These parameters are important because they characterize the magnitude of the string tension force and the pressure inside the ball, which ultimately determines the dynamic characteristics of the racket and ball.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности измерения динамических характеристик теннисной ракетки и мяча.The problem to which the claimed invention is directed, is to increase the accuracy of measuring the dynamic characteristics of a tennis racket and ball.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения динамических характеристик теннисной ракетки и мяча, включающем неоднократное измерение параметров ударного взаимодействия ракетки и мяча при помощи датчиков с последующей регистрацией сигнала от датчиков, датчики размещают на струнной поверхности ракетки и мяче, в момент ударного взаимодействия теннисной ракетки с мячом измеряют ускорение струнной поверхности ракетки и мяча, время контакта мяча со струнами и ускорение мяча в момент отрыва мяча от струн, при этом ускорение струнной поверхности измеряют непосредственно в зоне удара, а неоднократное измерение параметров моделей ракеток и мячей осуществляют при одинаковых параметрах ударов.The problem is solved due to the fact that in the method for determining the dynamic characteristics of a tennis racket and ball, including repeatedly measuring the parameters of the impact interaction of the racket and the ball using sensors with subsequent registration of the signal from the sensors, the sensors are placed on the string surface of the racket and ball, at the time of the impact interaction tennis racquets with a ball measure the acceleration of the string surface of the racquet and the ball, the contact time of the ball with the strings and the acceleration of the ball at the time of separation of the ball from the strings, while Oren strung surface is measured directly in the strike zone, a repeated measurement of the parameters of models of racquets and balls is performed under the same parameters punches.

На фиг.1 представлена осциллограмма записи ускорений струн сетки в момент удара (кривая 1) и ускорения мяча в момент отрыва мяча от сетки (кривая 2) для одной из моделей ракетки и мяча.Figure 1 shows the waveform of recording the accelerations of the strings of the net at the time of impact (curve 1) and the acceleration of the ball at the time of separation of the ball from the net (curve 2) for one of the racket and ball models.

На фиг.2 представлена осциллограмма записи ускорений струн сетки в момент удара (кривая 1) и ускорения мяча в момент отрыва мяча от сетки (кривая 2) для другой модели ракетки и мяча.Figure 2 presents the oscillogram of the recording of accelerations of the strings of the net at the time of impact (curve 1) and the acceleration of the ball at the time of separation of the ball from the net (curve 2) for another model of racket and ball.

Способ определения динамических характеристик теннисной ракетки и мяча осуществляется следующим образом.The method for determining the dynamic characteristics of a tennis racket and ball is as follows.

На стенде, снабженном механизмом для движения теннисной ракетки с возможностью осуществлять одинаковой силы удары и механизмом для точной установки зоны (центра) удара мячом по струнам, осуществляют неоднократное ударное воздействие ракетки по мячу, отнесенных к моделям с определенным натяжением сетки из определенного материала с определенной жесткостью мяча. При этом в процессе удара датчиками фиксируется момент начала взаимодействия струн с мячом, изменение ускорений струн во времени. В момент отрыва мяча от сетки фиксируется длительность нанесения удара по мячу и измеряется максимальное ускорение мяча в этот момент.On the stand, equipped with a mechanism for moving a tennis racket with the ability to carry out the same force of blows and a mechanism for accurately setting the zone (center) of the ball hitting the strings, repeatedly impact the racket on the ball, referred to models with a certain mesh tension of a certain material with a certain stiffness the ball. In this case, in the process of impact, the sensors record the moment of the beginning of the interaction of the strings with the ball, the change in the accelerations of the strings in time. At the moment of separation of the ball from the net, the duration of striking the ball is recorded and the maximum acceleration of the ball at that moment is measured.

Величины ускорений сетки и мяча, а также время нанесения удара по мячу и время отрыва мяча от сетки записываются на осциллограммах (фиг.1 и фиг.2) и анализируются.The values of the accelerations of the net and the ball, as well as the time of striking the ball and the time the ball is torn off the net, are recorded on the oscillograms (Fig. 1 and Fig. 2) and analyzed.

После этого осуществляется неоднократное ударное воздействие струн ракетки и мяча другой модели с другими характеристиками материалов сетки и мяча с записью величин ускорений, аналогичными первой модели (фиг.2).After this, the repeated impact of the strings of the racket and ball of another model is carried out with other characteristics of the materials of the net and the ball with the recording of acceleration values similar to the first model (figure 2).

На представленной осциллограмме (фиг.1) показано изменение ускорений струн от начального момента удара (точка «Н») и в момент отрыва мяча от сетки (точка «М»). По горизонтальной оси показано время в миллисекундах. Анализ сигналов, записанных с датчиков, показывает разницу в ускорениях сеток и мячей различных моделей. Так, ускорение струн, показанных на фиг.1, больше ускорения струн, показанных на фиг.2, что говорит о большем их натяжении, а ускорение мяча на фиг.2 больше ускорения мяча, показанного на фиг.1.On the presented waveform (figure 1) shows the change in the acceleration of the strings from the initial moment of impact (point "H") and at the time of separation of the ball from the net (point "M"). The horizontal axis shows time in milliseconds. An analysis of the signals recorded from the sensors shows the difference in the accelerations of the nets and balls of various models. So, the acceleration of the strings shown in FIG. 1 is greater than the acceleration of the strings shown in FIG. 2, which indicates their greater tension, and the acceleration of the ball in FIG. 2 is greater than the acceleration of the ball shown in FIG. 1.

Использование данного способа определения динамических характеристик теннисной ракетки и мяча позволяет более точно определять динамические характеристики струнной поверхности и мяча, изменение упругости струн и мяча в процессе их использования и вносить рекомендации по применению соответствующих материалов при изготовлении мячей, струн, силы их натяжения на теннисных ракетках.Using this method of determining the dynamic characteristics of a tennis racket and ball allows more accurately determine the dynamic characteristics of the string surface and the ball, changing the elasticity of the strings and the ball in the process of their use and make recommendations on the use of appropriate materials in the manufacture of balls, strings, and their tension on tennis racquets.

Claims

1. A method for determining the dynamic characteristics of a tennis racket and ball, including repeatedly measuring the parameters of the impact interaction of the racket and the ball using sensors, followed by recording a signal from the sensors, characterized in that the sensors are placed on the string surface of the racket and the ball, at the time of the impact interaction of the tennis racket with the ball measures the acceleration of the string surface of the racket and the ball, the contact time of the ball with the strings and the acceleration of the ball at the time of separation of the ball from the strings.

2. The method for determining the dynamic characteristics of a tennis racket and ball according to claim 1, characterized in that the acceleration of the string surface is measured directly in the impact zone.

3. The method for determining the dynamic characteristics of a tennis racket and ball according to claim 1, characterized in that the repeated measurement of the parameters of the models of rackets and balls is carried out with the same parameters of the blows.