Soupis typických aplikací kompozitních materiálů z uhlíkových vláken v badmintonových sportech

Aug 15, 2024

Zanechat vzkaz

Badminton se poprvé objevil jako ukázkový sport na olympijských hrách v Mnichově v roce 1972; v roce 1988 se znovu objevil jako ukázkový sport na olympijských hrách v Soulu; na olympijských hrách v Barceloně v roce 1992 se badminton oficiálně stal olympijskou událostí a konaly se první soutěže dvouhry a čtyřhry mužů a žen. Smíšená čtyřhra byla přidána na olympijských hrách v Atlantě 1996. Badminton na vozíku debutoval na olympijských hrách v Tokiu v roce 2021.

Historie vývoje kompozitních materiálů z uhlíkových vláken v badmintonu

Nejstarší badmintonové rakety byly vyrobeny z masivního dřeva a po technologickém vývoji tenisových raket přešly na laminované dřevěné materiály. Od 60. let 20. století začaly badmintonové rakety zahrnovat hliník nebo ocel, přičemž hliník se primárně používal pro hlavu rakety a ocel pro hřídel.

Vzhledem k vysokému namáhání kloubu mezi hlavou a hřídelí během hry byla tato oblast náchylná k prasknutí. V roce 1968 Yonex představil koncepci T-kloubů, spojující hlavu s hřídelí vložením třetího prvku ve tvaru písmene T, vyrobeného z vysokopevnostní oceli. V roce 1978 Yonex vyrobil první badmintonové rakety z uhlíkových vláken v Japonsku: Carbonex 8 B-8500B1, vážící méně než 100 gramů (obrázek 1). Od té doby většina konkurenčních badmintonových raket používá kompozitní materiály z uhlíkových vláken, zatímco levnější rekreační rakety stále používají hliník a ocel.
 

1

Obrázek 1: První badmintonová raketa z uhlíkových vláken se zrodila v roce 1978

Výrobní metoda badmintonových raket z uhlíkových vláken (CFRP) je podobná jako u tenisových raket, ale má také významné rozdíly. Dřík je dutý, vyrobený podobně jako kostra tenisové rakety, je však rovný s mnohem menším průřezem (kruhový); hlava není dutá, ale pevná, protože je vyrobena ze složeného a stlačeného prepregu z uhlíkových vláken, který se poté zakryje ve formě; následně jsou hlava a (předtvrzený) dřík spojeny CFRP T-spojem, zasunutím dvou horizontálních hrotů do konců složeného prepregu a vertikálního hrotu do dutého dříku, který je následně vytvrzen v plíseň.

Nejnovější vývoj v badmintonových raketách s použitím kompozitních materiálů z uhlíkových vláken

Badmintonové rakety se liší různými vlastnostmi: flexibilita, váha a bod rovnováhy, od těžkých na hlavu až po lehké. Kompozitní materiály z uhlíkových vláken mohou optimalizovat tyto vlastnosti změnou typu použitých vláken (od vysoce pevných až po ultravysokomodulové uhlíkové vlákno), orientace vláken a vrstvení. Úpravou formy lze také optimalizovat průřez hlavy pro zvýšení odolnosti proti vysokému tahu a snížení aerodynamického odporu. Nejznámějšími výrobci jsou Yonex, Victor, Carlton, FZ Forza, Dunlop, Li Ning.

Výkon badmintonových raket lze dále optimalizovat smícháním různých typů vláknitých materiálů (obrázek 2), jako je například „Nanoflare 800 Pro“ od Yonexu, který obsahuje vysoce tuhá uhlíková vlákna Toray M40X a polyetylenová vlákna s ultra vysokou molekulovou hmotností (pro zlepšení tlumení nárazů). Hlavy Yonex Carbonex8000 používají směs kompozitních materiálů z uhlíkových vláken s titanovou síťovinou nebo uhlíkovými nanotrubičkami pro dosažení stabilnějšího zásahu.
 

2

Obrázek 2: Zlepšení výkonu rakety smícháním CFRP s jinými materiály

Kromě toho se CFRP používá v badmintonu mimo raketu, jako je například míček CarbonSonic společnosti Victor, který používá pěnové peří vyztužené CFRP (obrázek 3) ke snížení hmotnosti a zlepšení odolnosti.

3

Obrázek 3: Péřová pera vyztužená CFRP

Od představení badmintonu na paralympiádě v Tokiu v roce 2021 používají sportovci na invalidním vozíku (obrázek 4) i stojící sportovci (obrázek 5) v soutěži rakety z uhlíkových vláken. Zejména pro sportovce na invalidním vozíku je konstrukce invalidního vozíku složitá, se svařovanými hliníkovými nebo hořčíkovými trubkami používanými jako základní konstrukce kol, ale kola a sedadlo někdy používají kompozitní materiály z uhlíkových vláken ke snížení hmotnosti a tím ke zlepšení mobility.
 

4

Obrázek 4: Badmintonové rakety a invalidní vozíky používané v paralympijském badmintonovém sportu, které obsahují CFRP
 

5

Obrázek 5: Stojící sportovci účastnící se badmintonu na paralympiádě