ТЕННИСНАЯ РАКЕТКА
TENNIS RACKET

Изобретение относится к области спорта, а именно к устройствам для игры в теннис.
Известна теннисная ракетка, состоящая из ручки, переходной части и обода с сеткой из струн, выполненной тремя рядами, расположенными под различными углами на различных уровнях (RU 2203713).
Другая теннисная ракетка имеет геометрически правильную сетку, сформированную из струн, переплетенных между собой по две в узлах, расположенных в вершинах треугольников и смежных с ними шестиугольников (US 4184679 и US 6089997).
Такая конструкция сетки имеет хорошие характеристики по жесткости и связанности струн в узлах, однако из-за того, что сетка характеризуется наличием шестиугольников, она должна натягиваться из часто расположенных струн, чтобы не возникали чрезмерно большие ячейки, что не способствует улучшению аэродинамических свойств и созданию сеток с желаемой жесткостью.
Известны теннисные ракетки с сетками, состоящими из трех систем переплетенных струн, в частности, теннисная ракетка по US 323608 имеет общеизвестную сетку с квадратными ячейками с вплетенной диагональной струной в узлы, расположенными в вершинах квадрата. Недостатком такой конструкции является неправильность ячеек - ячейки такой ракетки имеют форму прямоугольных треугольников.
Известны изобретения, в которых третья струна добавляется только на периферии струнной поверхности, а центральная область сформирована сеткой с двумя системами струн, переплетенных под прямым углом (US 971773).
В легкой промышленности используются триаксиальные ткани. В такой ткани две нити утка переплетаются с нитями основы под углом 60 или 45 вместо 90° при традиционном способе выделки ткани. Переплетение этих тканей осуществляется решеткой в форме правильных треугольников.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является сетка теннисной ракетки US 4231575, фиг.3. Сетка этой теннисной ракетки представляет собой переплетение поперечных и двух систем диагональных струн, протянутых симметрично под углом 70-75° к продольным струнам. Струны перекрывают друг друга полностью лишь в т.н. гексагональной плоскости, где они переплетаются по три или по два, в остальном струнная поверхность выполнена переплетением двух систем струн или вовсе без переплетения.
Недостатком такой конструкции является хаотичный порядок переплетения струн в гексагональной области, а также неполное перекрывание струнных рядов.
Задачей изобретения является улучшение жесткости сетки при уменьшении или сохранении натяжения струн, увеличение прочности сетки при сохранении аэродинамических свойств ракетки, продление срока службы струн за счет стабилизации в узлах сетки, а также придание фронту струнной поверхности более грубого характера, позволяющее улучшить фрикционный контакт сетки и мяча и увеличить сцепление сетки с мячом при косых ударах.
Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в теннисной ракетке, включающей рукоятку, переходную часть и обод с сеткой, состоящей из струн, пересеченных в вершинах треугольника по три, достигается пересечением струн под углом 60 градусов в порядке, реализующем в вершинах каждой ячейки, со стороной, равной 16-20 диаметрам струны, различные комбинации струн при общем числе комбинаций, равном 3 или 6. Теннисная ракетка может иметь сетку с тремя комбинациями струн, в которой струны каждого ряда занимают в пересечениях последовательно три положения: вверху, в середине, внизу, повторяющихся через два пересечения.
Теннисная ракетка может иметь сетку с шестью комбинациями струн, в сетке которой струны одного ряда занимают в пересечениях последовательно положение вверху, в середине, внизу, повторяющиеся через два пересечения, а струны остальных рядов проходят пересечения с шестью комбинациями и занимают в них положения в последовательности: в середине, вверху, внизу, вверху, внизу, в середине, повторяющиеся через пять.
Под геометрически правильным порядком переплетения струн сетки мы понимаем такое размещение комбинаций по три струны в узлах решетки, при котором в ней можно выделить некоторый элементарный фрагмент (мотив) с закономерным размещением комбинаций в узлах, по которому можно восстановить всю сетку, прибегая к параллельному переносу. Под комбинацией струн в узле мы понимаем порядок, в котором струны формируют узел-переплетение. Например, комбинация ABC означает, что в данном узле струны ряда А и С находятся между струной ряда В, струна А расположена вверху, а В - внизу.
Вообще говоря, возможно неограниченно большое количество бесконечных сеток с ячейками в форме треугольника и несколько десятков сеток, которые можно сформировать в контуре обода теннисной ракетки. Они имеют свой уникальный мотив, но только небольшое их количество имеет простой мотив. При усложнении мотива неизбежно уменьшается степень вплетения струн, что ухудшает работу сетки. Только небольшое число вариантов правильных сеток реализуют максимально возможную степень вплетения струн, которая может быть выражена степенью изгиба струны в сетке; ее можно количественно оценить по отношению суммы смещений струны на каждом переходе между узлами к расстоянию между крайними узлами. В условиях равномерного натяжения сетки очевидно, что при переходе струны из одного крайнего положения в другое крайнее смещение составляет два диаметра струны, а при переходе из среднего в одно из крайних - диаметр.
Таким образом, заявленные сетки были разработаны с условием:
1. максимума степени изгиба струн. В предлагаемых нами вариантах переплетения сетки общая величина изгиба струн сетки составляет геометрический предел, равный 1,33 величины линейного заполнения сетки.
2. С условием с отсутствия или минимума переходов струны между смежными узлами, в которых они не меняют своего положения.
3. С одинаковой последовательностью положений, занимаемых струнами хотя бы для двух рядов.
Порядок переплетения струн в заявляемых сетках, очевидно, должен быть такой, чтобы в любых трех смежных узлах (относящихся к одной ячейке) струны располагались с различной комбинацией, а общее число комбинаций струн в сетке может быть от трех (минимальное число) до шести (максимальное).
На чертежах представлен общий вид теннисной ракетки, варианты устройства и иллюстрации способа переплетения сетки.
На фиг.1 показана теннисная ракетка, состоящая из рукоятки 1, переходной части 2, обода 3 с отверстиями для удержания сетки 4, образованной при переплетении струн двух диагональных рядов 5 и вертикального ряда 6. Струны переплетаются по три в точках, расположенных в вершинах равностороннего треугольника со стороной 16-20 диаметров струны, в таком порядке, что в каждой из трех смежных точек пересечения струн реализуются различные их комбинации.
На фиг.2а изображен обод со струнами на этапе формирования первого варианта устройства сетки. Здесь показано переплетение двух диагональных рядов, 1 и 2 - пара отверстий в ободе, через которые проложена струна на крайнем участке диагонального ряда и закрепленная в отверстие 1 узлом 3; 4 и 5 - пара отверстий на следующем участке положения, 6 - отверстие, через которое струна входит на первый участок второго диагонального ряда. Струны второго диагонального ряда проходят последовательно над двумя и под третьей струной так, чтобы струны первого ряда проходили последовательно второй ряд, располагаясь два раза под и один раз над ними.
На фиг.2б и представлен первый вариант устройства сетки, натянутой в нижней половине обода, фрагмент сетки по этому же варианту, характеризующийся тремя комбинациями струн в узлах, при которых струны каждого из трех рядов занимают поочередно три положения: верхнее, нижнее, среднее…, как показано на сечение А-А. Цифрами на узлах пронумерованы типы узлов по комбинации струн: 1 - ABC. 2 - BCA. 3 - САВ.
Здесь и далее А, В - струны диагональных рядов, С - струны вертикального ряда (проложены вдоль оси обода), порядок букв соответствует положению струн в узле сверху вниз.
Ниже, на фиг.2в представлен мотив сетки - схема расположения узлов с соответствующими типами комбинаций струн.
На фиг.2г показан вид ракетки сбоку.
На фиг.3а показан второй вариант переплетения на стадии перед натягиванием струн вертикального ряда. Сетка по этому варианту имеет шесть комбинаций струн в узлах, которые обозначены цифрами: 1 - АСВ, 2 - CAB, 3 - АВС, 4 - ВАС, 5 - ВСА, 6 - СВА. Струны вертикального ряда проходят последовательно три типа узлов 1, 2, 3 чередующихся со струнами, проходящими узлы 4, 5, 6 и занимают узлах последовательно положение вверху, в середине, внизу. Струны диагональных рядов проходят узлы с шестью комбинациями струн в последовательности 142536… и 163524… и занимают последовательно среднее, верхнее, нижнее, верхнее, нижнее… положение, как показано на сечении В-В.
На фиг.3б показан мотив сетки по второму варианту.
На фиг.4а изображается обод с натянутыми струнами одного диагонального ряда и с прокладываемыми струнами второго, занимающими поочередно положения все время под и все время над струнами первого ряда.
На фиг.4б показана сетка теннисной ракетки до натяжения струн вертикального ряда, реализующая третий вариант. Сетка характеризуется 4 типами комбинаций струн: 1 - CAB, 2 - ВАС, 3 - СВА, 4 - ABC, со струнами рядов А и В, занимающих положение вверх, между…, которые чередуются со струнами тех же рядов, занимающих положение вниз, между…, и струн ряда С, занимающих всегда положение: внизу, вверху….
На фиг.4в приведен мотив этой сетки.
На фиг.5а изображен обод со струнами на этапе формирования сетки четвертого варианта устройства. Струны второго диагонального ряда проходят последовательно над двумя и под двумя струнами, так, чтобы струны первого ряда проходили последовательно второй ряд, располагаясь два раза под и два раза над ними.
На фиг.5б показана сетка теннисной ракетки с частично натянутыми струнами вертикального ряда, реализующая четвертый вариант. Сетка характеризуется 4 типами комбинаций струн: 1 - CAB, 2 - ABC, 3 - ВАС, 4 - СВА, со струнами рядов А и В,  занимающих положение верх, середина, низ, середина и т.д., и со струнами С, занимающих положение: внизу, вверху и т.д.
Примеры формирования сетки заявленной теннисной ракетки
Заявленные варианты переплетения сеток формируются следующей последовательностью операций. Первым этапом является натягивание одного из двух диагональных рядов сетки. Натяжение струны при этом задается на 10-15% ниже номинального, поскольку после добавления еще двух систем струн оно возрастет примерно на эту же величину. Второй и третий этапы формирования сетки заключаются в прокладывании и натяжении струны второго диагонального и третьего вертикального ряда. Под «прокладыванием» струны здесь подразумевается пропускание свободного конца струны сверху или снизу диагональных струн в определенной простой последовательности: либо сверху, снизу или между струн обоих диагональных рядов (для завершающего этапа). Струны второго ряда натягиваются до напряжения на 5-10% ниже номинального, а вертикального ряда - до номинального значения.
Первый этап формирования сеток общий для всех вариантов (см. фиг.2а).
1. Свободный конец струны пропускается через отверстие в ободе 1 и 2 из крайней пары отверстий первого диагонального ряда, закрепляется узлом 3 в первом отверстии, натягивается со стороны свободного конца, фиксируется в отверстие 2 до момента натяжения или фиксации струны на следующем участке, затем конец струны пропускается через следующую пару отверстий 4 и 5 этого диагонального ряда в обратном направлении; струна натягивается, фиксируется и так далее до заполнения всего диагонального ряда.
По завершении конец струны пропускается в ближайшее отверстие 6 из пары крайних отверстий второго диагонального ряда, затем участки второго диагонального ряда заполняются с последовательным переплетением со струной первого диагонального ряда. По завершении заполнения струной участков второго диагонального ряда свободный конец пропускается через ближайшее из отверстий крайней пары вертикального ряда и аналогично вплетаются струны последнего ряда.
Формирование первого варианта сетки (фиг.2а, 2б)
1…
2 - Заполнение второго диагонального ряда начинается с протягивания струны через одно из пары крайних отверстий этого ряда и пропускания ее последовательно один раз снизу и два раз подряд сверху струн первого д.р., с выводом струны через второе отверстие пары и фиксацией после натяжения. Струна проходит следующий участок в обратном направлении и занимает положения относительно поперечных струн в последовательности:
«низ-вверх-вверх…», если на одной вертикали с первым узлом нового участка находится узел предыдущего участка с положением вплетенной струны «вверху», идущим на этом участке после узла с положением «внизу»;
«вверх-вниз-вверх…», если на аналогичном месте находится узел «вверху» после «вверху»;
«вверх-вверх-вниз…», если… «внизу».
Таким же способом прокладываются все четные струны в ряду.
Третья и каждая нечетная струна прокладывается в следующей последовательности:
«низ-вверх-вверх…», если на одной вертикали с первым узлом нового участка находится узел предыдущего участка с положением струны «вверху», идущий после узла с положением «вверху»;
«вверх-вниз-вверх…», если на аналогичном месте находится узел «внизу»;
«вверх-вверх-вниз…», если… «вверху» после «внизу».
Если на одной вертикали с первым узлом нового участка не существует узла предыдущего участка, то его представляют, мысленно продолжая струны за контур обода.
3. После заполнения второго д.р. струна пропускается через одно из отверстий крайней пары вертикального ряда и прокладывается через узлы на данной вертикали с вплетением в них в последовательности «внизу узла - между струн узла - вверху узла…», начиная с позиции:
«вверху», если начальный и второй узлы по ходу прокладки струны одинаковые по положению диагональных струн;
«между», если одинаковые второй и третий узлы;
«внизу», если одинаковые третий и четвертый узлы.
Свободный конец выводится из второго отверстия, струна натягивается и фиксируется. Следующий и всякий четный участок прокладывается аналогично в обратную сторону в последовательности «вверху-между-внизу…», начиная
с позиции «вверху», если будущий узел смежен с узлом предыдущего участка с позицией «внизу»;
с позиции «между», если будущий узел смежен с узлом с позицией «вверху»;
с позиции «внизу», если будущий узел смежен с узлом с позицией «между».
Третий и всякий нечетный участок прокладывается с вплетением в последовательности «внизу-между-вверху…», начиная
с позиции «вверху», если будущий узел смежен с узлом с позицией «между»;
с позиции «между», если будущий узел смежен с узлом с позицией «внизу»;
с позиции «внизу», если будущий узел смежен с узлом с позицией «вверху».
После заполнения вертикального ряда до середины у первого узла на новом участке появляются два смежных узла из предыдущего участка, в этом случае начинают переплетение в зависимости от положения струны в узле, смежном по струнам первого диагонального ряда для четного вертикального ряда и второго д.р. для нечетного ряда, аналогично изложенному ранее.
Формирование второго варианта сетки (фиг.3а)
1.…
2. Заполнение второго диагонального ряда начинается с протягивания струны через одно из пары крайних отверстий и пропускания ее попеременно сверху/снизу струн первого д.р. с выводом струны через второе отверстие пары и фиксацией после натяжения. Далее струна последовательно прокладывается через следующий участок в той же последовательности, начиная с положения, противоположного положению, занятому в последнем образованном узле на предыдущем участке, если новый и существующий узлы смежные, т.е. составляют сторону одного ромба, и начиная с другого положения, если будущий узел не смежен существующему.
3. Струны вертикального ряда прокладываются через одно из отверстий крайней пары вертикального ряда, узлы на вертикали с вплетением в последовательности «внизу-между-вверху» и второе отверстие; свободный конец выводится, струна натягивается и фиксируется. Следующий и всякий четный участок прокладывается аналогично в обратную сторону в последовательности «вверху-между-внизу», начиная
с позиции «вверху», если будущий узел смежен с узлом с позицией «внизу»;
с позиции «между», если будущий узел смежен с узлом с позицией «вверху»;
с позиции «внизу», если будущий узел смежен с узлом с позицией «между».
Третий и всякий нечетный участок прокладывается с вплетением в последовательности «внизу-между-вверху», начиная
с позиции «вверху», если будущий узел смежен с узлом с позицией «между»;
с позиции «между», если будущий узел смежен с узлом с позицией «внизу»;
с позиции «внизу», если будущий узел смежен с узлом с позицией «вверху».
После заполнения вертикального ряда до середины возникает ситуация, когда у первого узла на новом участке появляются два смежных узла из предыдущего участка, в этом случае начинают переплетение в зависимости от положения струны в узле, смежном по струнам первого диагонального ряда для четного ряда и второму д.р. для нечетного ряда аналогично изложенному ранее.
Формирование третьего варианта сетки (фиг.4а, 4б)
1. …
2. Заполнение второго диагонального ряда начинается с пропускания струны через крайнюю пару отверстий этого ряда по одну сторону от ранее натянутых диагональных струн (сверху или снизу), затем струна натягивается, фиксируется и прокладывается по второму участку уже по другую сторону от струн. Протягивание каждого последующего участка происходит аналогично со сменой положений. После завершения фиксации последней струны из второго ряда свободный конец пропускается в ближайшее отверстие из пары крайних вертикальных.
3. Струна вертикального ряда прокладывается попеременно над/под узлами-переплетениями двух систем диагональных струн, расположенными на данной вертикали. После натягивания и фиксации струна проходит обод в противоположном направлении и вплетается в узлы в таком же порядке, начиная с того же положения, что и в последнем узле предыдущего участка, если первый узел нового участка и последний предыдущего соединяются струной из второго диагонального ряда, или - с противоположного положения, если они соединяются струной из первого диагонального ряда.
Формирование четвертого варианта сетки (фиг.5а, 5б)
1. …
2. Заполнение второго диагонального ряда начинается с протягивания струны через одно из пары крайних отверстий и пропускания ее последовательно два раза подряд снизу и два раза подряд сверху струн первого д.р., с выводом струны через второе отверстие пары и фиксацией после натяжения. Далее струна прокладывается через следующий участок, начиная в следующей последовательности
«вверх-вверх-вниз…», если на одной вертикали с первым узлом нового участка находится узел предыдущего участка с положением струны «вниз», идущим на этом участке после узла с положением «вниз»;
«вверх-вниз-вниз…», если на аналогичном месте находится узел «внизу» после «вверх»;
«вниз-вниз-вверх…», если «вверху» после «вверху»;
«вниз-вверх-вверх…», если «вверху» после «внизу»;
Таким же способом прокладываются все четные струны в ряду.
Третья и каждая нечетная струна прокладывается в следующей последовательности:
«вверх-вверх-вниз…», если на одной вертикали с первым узлом нового участка находится узел предыдущего участка с положением струны «вниз», идущим на этом участке после узла с положением «вниз»;
«вверх-вниз-вниз…», если на аналогичном месте находится узел «вверху» после «внизу»;
«вниз-вниз-вверх…», если «вверху» после «вверху».
«вниз-вверх-вверх…», если «внизу» после «вверху».
Таким же способом прокладываются все четные струны в ряду
Если на одной вертикали с первым узлом нового участка не существует узла предыдущего участка, то его представляют, мысленно продолжая струны за контур обода.
3. Струны вертикального ряда прокладываются попеременно над/под узлами, образованными двумя диагональными рядами струн, расположенными на вертикали первого участка ряда. После натягивания и фиксации струна проходит в противоположном направлении и прокладывается между узлами с таким же чередованием, занимая в первом узле нового ряда обратное положение, что в узле, в котором комбинация струн диагональных систем была такой же до вплетения третьей струны. На фиг.5б видно, что струна на первом и нечетных участках вертикального ряда пропускается над узлом типа 1 и под узлом типа 2, а на втором и на четных участках - под узлом 1 и над узлом 2.
Пример теннисной ракетки
Теннисные ракетки с сеткой из струны (струн) диаметром 1,2 мм, которые переплетаются в вершинах равностороннего треугольника со стороной 22 мм согласно заявленным вариантам. Предлагаемая сетка имеет в 1,5-2 раза большую жесткость, способствует сильным и точным подачам мяча, а также более уверенным отражениям мяча не только центральной областью, но и периферией. Сцепление струн для варианта с тремя и четырьмя комбинациями струн увеличивается на 25%, для варианта с шестью комбинациями струн - на 35% по сравнению с сеткой прототипа. Симметрия расположения узлов с разными комбинациями струн обеспечивает более точное отражение мяча.
Источники информации
http://wwwl.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru/inform_resources/inform_retrieval_system/;
** - http://www.google.ru/patents.