专利名称：用于排球扣球训练装置的多喷管气喷式发球器的制作方法
技术领域：
本发明涉及球类运动的体育器械，特别是用来提高排
球技术中的用于排球扣球训练装置的多喷管气喷式发球器。
背景技术：
对于排球运动员的专业训练，除了常规技术之外，还应
该有针对性地引入科技手段，以弥补人工训练的不足。为此，各式各样
的辅助排球运动员的器材应运而生。
2006年11月15日中华人民共和国国家知识产权局公开了一种由合 肥工业大学申请的发明专利一一排球运动员简易训练器(公开号为 CN1861232A)。这种排球运动员简易训练器的特征是设置低位发球平台 和可调式发球架；发球平台的底部设有万向脚轮，并有高度可调的定位 架，发球器设置在发球平台上；可调式发球架为固定设置在发球平台上 的一对平行的立柱，以立柱为导杆，其上设置可通过纵向丝杆调整高度 的移动架，在移动架的外侧，呈悬臂式设置倾角可调的扣球挡板，扣球 挡板位于发球器的球道上。该装置使用方便、灵活，并能综合模拟排球 比赛中运动员的扣球、拦网与发球动作。
但是以上所述的这种训练器是运用高速排球撞击扣球挡板的方式以 形成扣球效果，因为排球撞击扣球挡板时排球与挡板之间不可避免的存 在有摩擦力，这就决定了利用现有常规手段的排球发球器发射出来的高 速排球，在其撞击到挡板并反弹后会不可避免地产生由下向上的滚动效
果，并且其转动速度仅与扣球挡板的角度和排球自身球速相关，无法得 到人为控制。而对于由真实运动员扣球，排球的转动状态是多样的。所以以往训练器的这种固定转动效应必然会大大降低训练器模.拟运动员扣 球行为的真实性，以至于直接影响到对于运动员训练的效果
发明内容
为避免现有技术的不足，本发明的目的是提出了用于 排球扣球训练装置的多喷管气喷式发球器，该发球器结构简单，使用方
便，不仅可以发射高速飞行的排球，而且可以有效控制排球的转动状态。 发射排球前计算机可以根据扣球挡板所处的角度在控制排球转动状态的 同时，提供给排球一个由上向下的转动提前量，该转动提前量与排球撞 击扣球挡板时产生的由下向上的固有转动效果相抵消，留下教练员所需 要的排球转动状态，使得从扣球挡板反弹后的排球能够更加真实地模拟 排球运动员的扣球行为。
本发明的技术方案是用于排球扣球训练装置的多喷管气喷式发球 器，包括设置在扣球训练器底座上的发球器、空压机和定位架，扣球训 练器底座的下面设有万向脚轮，定位架为固定设置在底座上的 一对平行 支柱，以支柱为导杆，其上安装有可通过纵向丝杆进行高度调整的移动 架，在移动架的外侧，呈悬臂式设置倾角可调的扣球挡板，发球挡板位
于发球器的球道上，特别是
发球器设有箱体，箱体中设有一块隔板将箱体分为上下两层结构， 在箱体的上平面中心线位置上设有漏斗状的进球口，进球口的下方置有 半圆管状的下球槽，下球槽的上端正对进球口的位置，并通过上端支架 固定于隔板上，下球槽的下端面对喷管座并通过下端支架固定于箱体底 座上，下球槽位于进球口和喷管座之间，并呈现30度-45度的倾角以 方便从进球口进入的排球准确的滚落到喷管座上，喷管座的下端使用螺 栓固定在气缸的拉杆上，再将气缸通过螺钉固定于箱体底座上，喷管座的两侧对称位置动配合连接有一对直立放置的导向杆，导向杆的下端通
过螺钉固定在箱体底座上，导向杆的上端通过螺钉固定在隔板上；
喷管座上呈"十字形"对称直立安装有5个喷管，处于中心位置的 喷管略短于对称分布于其周围的4个喷管，且中心喷管与其周围4个喷 管之间的距离小于排球半径，5个喷管共同组合形成一个与排球球面相 符的凹面，使得5个喷管在与排球紧密贴合的同时，起到对于排球的定 位作用，5个喷管都由储气罐进行供气，并由安装于每个喷管下端的高 速电磁阀控制喷管的喷气时间，喷气时间的长短造成排球底部5个着力 点受力时间的不同，使得排球获得需要的速度和转动状态；
喷管座的正上方设有发射简，发射简的下端通过螺栓固定于隔板上， 发射筒上端穿过箱体的上平面，箱体底座上固定有一个储气罐，储气罐 的一面设有储气罐进气口用于与空压机的供气管进行管路连接，储气罐 的另外一面对称设有7个储气罐出气口， 7个储气罐出气口分别与5个 高速电磁阀和气缸的2个进气管进行管路连接；
在计算机的指令下，气缸驱动喷管座连同喷管座中的排球沿着导向 杆向上运动进入发射简中，完成发射简底部装填排球动作，5个高速电 磁阀根据需要分别于不同时刻打开和关闭，使得储气罐中的高压气体通 过5个喷管喷射出来，高压气体推动排球从发射简中射出并撞击到定位 架上的扣球挡板上，之后排球反弹形成本发明所要模拟的扣球动作。
本发明的有益效果是
现有技术中的训练器是运用高速排球撞击扣球挡板的方式以形成扣 球效果，现有常规手段的排球发球器发射出来的高速排球，在其撞击到 挡板并反弹后会不可避免地产生由下向上的滚动效果，并且其转动速度仅与扣球挡板的角度和排球本身球速相关，无法得到人为控制。而对于
真实运动员的扣球，排球的转动状态是多样的。所以以往训练器的这种 固定转动效应必然会大大降低训练器模拟运动员扣球行为的真实性，以 至于直接影响到对于运动员训练的效果。
本发明中的用于排球扣球训练装置的多喷管气喷式发球器结构是 发球器设有箱体，箱体由隔板分为上下两层，箱体的上平面设有进球口， 进球口的下方设有下球槽，下球槽的上端对准进球口位置，下端穿越隔 板并对准位于隔板下方的喷管座位置，这样能够使得从进球口放入的排 球可以沿着下球槽滚入喷管座中，喷管座中设有5个呈"十字形"对称 分布的喷管，每个喷管都由安装在其上的高速电磁阀控制通断，喷管座 的下端固定在气缸的拉杆上，喷管座的正上方设有发球简，所有喷管及 气缸均由安装在隔板下方的储气罐进行供气，准备发球时，气缸驱动喷 管座及处于其中的排球向上运动进入发射简，完成发射简底部装填排球 动作，之后计算机通过控制每个电磁阀的通断来控制对应喷管的喷气时 间，在喷射气体的作用下排球以所需的转动状态和速度从发射简中射出。 基于这种结构的发球器具有以下优点
其一，本发明的结构使用喷管座中5个呈"十字形"对称分布的喷
管分别对排球底部的五个着力点喷气来对排球进行加速，这样就可以通 过控制喷管喷气时间来控制排球着力点的受力时间，使得该发球器具有 同时控制排球球速和转动状态的功能。运用本发球器可以控制排球转动 状态的特点，在排球撞击扣球挡板前通过发球器提供给排球一个转动提 前量，该提前量可以与排球撞击扣球挡板时因摩擦力所产生的固有转动 效应进行相互抵消，从而使得从扣球挡板反弹后的排球具有多样并且可控的转动效果，这大大增强了排球扣球训练器模拟运动员扣球行为的真
实性；
其二，本发明所涉及的发球器釆用发射简底部填装排球的方式，这 样可以通过简单的结构实现排球的自动连续填装和发射，使得操作更加 简便。
图1为本发明提出的发球器19的全剖示意图。
图2为本发明提出的发球器19侧面的局部剖示图。
图3为本发明提出的喷管座10及安装在其上的喷管9的立体示意图。
图4为本发明发球器19发射出的排球撞击扣球挡板23的原理分析图。
图5为本发明提出的发球器19在扣球训练器中的安装示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。 图1为本发明提出的发球器19的全剖示意图；图2为本发明提出的 发球器19侧面的局部剖示图。其中l是进球口； 2是下球槽；3是上 端支架；4是下端支架；5是发射简；6是箱体；7是隔板；8是导向杆; 9是喷管；IO是喷管座；ll是高速电磁阀；12是气缸；13是储气罐； 14是箱体底座；15是储气罐出气口； 16是储气罐进气口。
整个发球过程由放置排球、装填排球至发射简和发射排球三个步骤 组成首先将待发射的排球依次从进球口 1中放入并沿着下球槽2向下滚
动，当滚至下球槽2的底端时因受到喷管座10的阻挡排球停止滚动并储 存在下球槽2中；
当准备装填排球至发射筒5时，喷管座10在气缸12的驱动下向下 运动至最低点，此时下球槽2最下端的排球所受到的阻挡消失，从而在 重力的作用下滚落到喷管座10中，在喷管座10中呈"十字形"对称安 装有五个喷管9，处于中心位置的喷管9较其周围对称分布的四个喷管9 略短，这样五个喷管9共同组合形成一个凹面，正好托住从下球槽2中 滚落到喷管座10中的排球，紧接着气缸12驱动喷管座10和其上的排球 向上运动至最高点，这样喷管座IO和其上的发射简5组合形成一个底部 封闭的简状容器，此时喷管座10中的排球完成装填过程并随时可以发 射；
当需要发射排球时，计算机20根据球速和转动状态的要求计算出五 个喷管9的喷气时间，并通过计算机指令控制相应的高速电磁阀11分别 执行打开和关闭的动作，由于五个喷管9分别对排球底部中心点和其周 围对称分布的四点进行喷气，喷管9喷气时间的长短造成了排球底部五 个受力点受力时间的不同，进而达到计算机20控制排球的球速和转动状 态的目的，最终具有所需转动状态和球速的排球从发射筒5中发射出来。
图3为本发明提出的喷管座10及安装在其上的喷管9的立体示意 图。如图所示，五个喷管9在喷管座10中呈"十字形"分布，位于中心 位置的喷管9略短于其周围的四根喷管9,发射排球时，计算机20通过 控制安装在喷管下端的高速电磁阀11的通断来控制喷管9的喷气时间， 喷气时间的长短造成排球底部五个着力点受力时间的不同，进而使得排球在底部五个推力的作用下获得需要的速度和转动状态。
图4为本发明发球器19发射出的排球撞击扣球挡板23的原理分析 图。如图所示，高速排球在撞击到扣球挡板23上时存在一个滑动摩擦力
。该摩擦力可以向球心分解为 一个通过球心的力/。(0和转矩M。(,)。 在该转矩的作用下排球必然产生一个顺时针方向的转动角速度，并且该 角速度的大小与排球的球速和挡板的角度以及排球和挡板的材料有关。
为了消除因扣球原理所造成的固有转动效应，在发射排球前，计算 机20根据扣球挡板23的角度和所需球速计算出排球因摩擦力所产生的 转动角速度的大小，之后计算机20据此将一个大小相等方向相反的转动 提前量叠在排球扣球后的转动状态上，此后计算机20控制发球器将排球 发射到扣球挡板上，这时排球的转动提前量与固有转动效应相互抵消， 排球以所需转动状态和速度向下反弹形成扣球，这就是本发球器能够克 服固有转动效应，模拟运动员真实扣球动作的具体原因。
图5为本发明提出的发球器19在扣球训练器中的安装示意图。其中 17是扣球训练器底座；18是空压机；19是发球器；20是计算机；21是 定位架；22是丝杆；23是扣球挡板；24是移动架。
在扣球训练器底座17上安装有空压机18、发球器19、计算机20 和定位架21，定位架21为固定设置在扣球训练器底座17上的一对平行 支柱，以支柱为导杆，其上安装有可通过纵向丝杆22调整高度的移动架 24,移动架24的外侧，呈悬臂式设置倾角可调的扣球挡板23,扣球挡 板23位于发球器19的球道上，发球器19使用空压机18进行供气，用 以执行各种需要的发球动作。
权利要求
1、一种用于排球扣球训练器的多喷管气喷式发球器，包括设置在扣球训练器底座(17)上的发球器(19)、空压机(18)、计算机(20)和定位架(21)，所述扣球训练器底座(17)的下面设有万向脚轮，所述定位架(21)为固定设置在扣球训练器底座(17)上的一对平行支柱，以支柱为导杆，其上安装有可通过纵向丝杆(22)进行高度调整的移动架(24)，在所述移动架(24)的外侧，呈悬臂式设置倾角可调的扣球挡板(23)，所述发球挡板(23)位于发球器(19)的球道上，其特征在于所述发球器(19)设有箱体(6)，所述箱体(6)中设有一块隔板(7)将箱体分为上下两层结构，在箱体(6)的上平面中心线位置上设有漏斗状的进球口(1)，进球口(1)的下方置有半圆管状的下球槽(2)，下球槽(2)的上端正对进球口(1)的位置，并通过上端支架(3)固定于隔板(7)上，下球槽(2)的下端面对喷管座(10)并通过下端支架(4)固定于箱体底座(14)上，所述下球槽(2)位于进球口(1)和喷管座(10)之间，下球槽(2)呈现30度～45度的倾角以方便从进球口(1)进入的排球准确的滚落到喷管座(10)上，所述喷管座(10)的下端使用螺栓固定在气缸(12)的拉杆上，再将气缸(12)通过螺钉固定于箱体底座(14)上，所述喷管座(10)的两侧对称位置动配合连接有一对直立放置的导向杆(8)，所述导向杆(8)的下端通过螺钉固定在箱体底座(14)上，导向杆(8)的上端通过螺钉固定在隔板(7)上；所述喷管座(10)上呈“十字形”对称直立安装有5个喷管(9)，处于中心位置的喷管(9)略短于对称分布于其周围的4个喷管(9)，且所述中心喷管(9)与其周围4个喷管(9)之间的距离小于排球半径，5个喷管(9)共同组合形成一个与排球球面相符的凹面，使得5个喷管(9)在与排球紧密贴合的同时，起到对于排球的定位作用，所述5个喷管(9)都由储气罐(13)进行供气，并由安装于每个喷管(9)下端的高速电磁阀(11)控制喷管(9)的喷气时间，喷气时间的长短造成排球底部5个着力点受力时间的不同，进而使得排球获得需要的速度和转动状态；所述喷管座(10)的正上方设有发射筒(5)，所述发射筒(5)下端通过螺栓固定于隔板(7)上，所述发射筒(5)上端穿过箱体(6)的上平面，所述箱体底座(14)上固定有一个储气罐(13)，所述储气罐(13)的一面设有储气罐进气口(16)用于与空压机(18)的供气管进行管路连接，所述储气罐(13)的另外一面对称设有多个储气罐出气口(15)，所述多个储气罐出气口(15)分别与多个高速电磁阀(11)和气缸(12)的进气管进行管路连接；在计算机(20)的指令下，所述气缸(12)驱动喷管座(10)连同喷管座(10)中的排球沿着导向杆(8)向上运动进入发射筒(5)中，完成发射筒(5)底部装填排球动作，所述5个高速电磁阀(11)根据需要分别于不同时刻打开和关闭，使得储气罐(13)中的高压气体通过5个喷管(9)喷射出来，高压气体推动排球从发射筒(5)中射出并撞击到定位架(21)上的扣球挡板(23)上，之后排球反弹形成本发明所要模拟的扣球动作。
2、根据权利要求1所述的一种用于排球扣球训练器的多喷管气喷式发球器，其特征是所述储气罐(13)的一面设有储气罐进气口 (16) 用于与空压机(18)的供气管进行管路连接，所述储气罐(13)的另外 一面对称设有7个储气罐出气口 (15),所述7个储气罐出气口 (15)分 别与5个高速电磁阀(11)和气缸(12)的两个进气管进行管路连接。
全文摘要
本发明公开了用于排球扣球训练装置的多喷管气喷式发球器，包括设置在底座上的发球器，下球槽的一端正对进球口位置，并通过上端固定架固定于隔板上，下球槽的另外一端面对喷管座，喷管座的两侧对称动配合连接有一对直立放置的导向杆，在喷管座上呈“十字形”对称分布有五个喷管，每个喷管均在各自的下端安装有高速电磁阀，在喷管座的上方设有发射筒，箱体底座上固定的储气罐一面设有进气口用于与空压机的供气口进行管路连接，储气罐的另一面对称设有7个出气口分别与5个快速电磁气阀和气缸进行管路连接。本发明结构设计合理，为排球训练提供高速飞行的排球，在训练器扣球挡板任意角度下，控制发球时机以及排球经由扣球挡板扣球后的旋转状态。
文档编号A63B69/40GK101574579SQ20081002510
公开日2009年11月11日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者孙玉苹, 宋全军, 曹会彬, 旻 朱, 李振飞, 沈煌焕, 王以俊, 葛运建 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院