CC BY
13эволюция МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАМЫ ТЕННИСНОЙ РАКЕТКИ
УДК/UDC 796.002.3
Поступила в редакцию 30.10.2020 г.
Доктор физкультуры и спорта В. Коронас1
Доктор физического воспитания и спорта Д.И. Тохэнян2
1Частный колледж Апостолос Павлос, Салоники, Греция 2Трансильванский университет, Брашов, Румыния
EVOLUTiON OF MATERIAL FÜR TENNIS RACKET FRAME MANUFACTURE
Tennis coach, Doctor of Physical Education and Sports V. Koronas1 Lecturer, Doctor of Physical Education and Sports D.I. Tohänean2
1Apostolos Pavlos Private College, Thessaloniki, Greece 2Transilvania University of Brasov, Romania
Информация для связи с автором: b.koronas@yahoo.gr
Аннотация
Цель исследования - провести анализ эволюции материалов, используемых для изготовления теннисных ракеток в историческом аспекте. Методика и организация исследования. В ходе исследования изучены библиографические источники, посвященные области пластмасс, композитов и конкретным патентам в конструкции этих спортивных объектов, а также те, которые относятся к междисциплинарным областям, последние представляют интерес для тех, кто предпочитает тренировку производительности в теннисе. В связи с этим осуществлен доступ к различным международным базам данных (Web of Science, Scopus, Springer Link, DOAJ и Google Scholar). Также изучены различные документальные фильмы и интервью с несколькими производителями, видеоресурсы, которые касаются технологического процесса изготовления теннисных ракеток, чтобы максимально завершить концептуальную область нашей темы исследования. Результаты исследования и выводы. Теннисные ракетки развивались за более чем шесть веков истории этого вида спорта, причем эта эволюция в значительной степени обусловлена материалами, из которых они были изготовлены. Начиная с дерева, затем алюминия и заканчивая композитными материалами различных типов, можно отметить, что каждый материал или их комбинация, в силу определенных характеристик, повлияли на саму игру в теннис (методика обучения, возможности технических процедур, подготовка к конкурсу). Подчеркивается качество композитных материалов, используемых на современном этапе, по сравнению с теми, которые использовались в прошлом (дерево и металл). Также отмечен высокий прогресс композитов за последние 40 лет. Благодаря особым свойствам этих материалов теннисные ракетки становятся все более легкими, но с более высокой ударопрочностью и уменьшением вибраций, испытываемых практикующим.
Ключевые слова: эволюция, теннисные ракетки, материалы, композит.
Abstract
This paper presents the materials used and the changes that have occurred over time, in terms of making tennis rackets. Scientific advances in the field have also marked the evolution of the game of tennis, the type and characteristics of materials used in this direction, determining adaptations and improvements of the general style of play, specific possibilities for technical sports procedures and last but not least an increase in sports performance. The quality of the composite materials used at the current stage in relation to those used in the past (wood and metal) is highlighted. It also reveals the remarkable progress of the last 40 years of composites. The special properties of these materials have made tennis rackets more and more light, but with a higher impact resistance and a reduction of the vibrations felt by the practitioner. This has led to greater comfort and increased lightness in their use in sports. The current technology involves the use of carbon fiber in combination with various types of resins, the resistance being given by the optimization of the angles at which these fibers are arranged.
Keywords: evolution, tennis rackets, materials, composite.
□
и
ra у
г.
ч—
. О OJ
■ -О
с га
О (U .с Н
Введение. Спорт с ракеткой - это вид спорта, требующий для тренировок орудия, называемого ракеткой. Это приспособление или инструмент, в зависимости от рассматриваемого вида спорта, может иметь разные характеристики: размеры, конструкционный материал, натяжение и т. д. [11]. Эти орудия характеризуются тем, что они состоят из трех четко разграниченных частей: ручки (область, через которую практикующий держит ракетку), шейки (промежуточная область ракетки, обычно длинная) и головки (область удара мячом) [8].
Теннис - вид спорта, который принадлежит к семейству видов спорта с мячом, и хотя его современное происхожде-
ние относится к концу прошлого века, его предшественники намного старше [4, 13]. В теннисе, как и в большинстве сфер жизни, со временем вносятся определенные улучшения и изменения. Логично, что теннисные ракетки также эволюционировали на протяжении более чем шестивековой истории этого вида спорта.
«Теннис - это бокс, это жестокий вид спорта, один против другого, это бокс без контакта» [3]. Андре Агасси был прав; удары приходят и дают о себе знать. Для приема и удара, выбора траектории, силы и скорости мяча требуется всего лишь одно вытягивание руки и живой инструмент, называемый
70
http://www.teoriya.ru
№5^ 2021 Май | May
ракеткой. Концептуально простой инструмент: есть ткацкий станок, к которому прикреплена пластина из перекрещенных струн и ручка. Вот и все. Тем не менее ракетка на протяжении почти 150 лет своего технологического развития не только имела решающее значение для производительности и психологической составляющей теннисиста, но также смогла переопределить стиль тенниса [1].
Цель исследования - провести анализ эволюции материалов, используемых для изготовления теннисных ракеток в историческом аспекте.
Методика и организация исследования. В ходе исследования изучены библиографические источники, посвященные области пластмасс, композитов и конкретным патентам в конструкции этих спортивных объектов, а также те, которые относятся к междисциплинарным областям, последние представляют интерес для тех, кто предпочитает тренировку производительности в теннисе. В связи с этим был осуществлен доступ к различным международным базам данных (Web of Science, Scopus, Springer Link, DOAJ и Google Scholar). Также просмотрены различные документальные фильмы и интервью с несколькими производителями, видеоресурсы, которые касаются технологического процесса изготовления теннисных ракеток, чтобы максимально завершить концептуальную область нашей темы исследования.
Результаты исследования и их обсуждение. В начале 20-го века материалом, из которого изготавливались каркас и шейка, было красное дерево. В середине 20-го века были внесены изменения. Материалы становятся более важными и производство отделяется от деталей. Таким образом, в обрамлении будут использованы древесина ореха, ясеня, падуба и дуба. Эти легкие породы дерева помогли снизить вес ракетки. Стремились улучшить сцепление, поэтому были выбраны клен, кедр и береза [1].
Помимо дерева, все ракетки имели поперечный металлический гвоздь для большей прочности в центре теннисной ракетки (см. таблицу) [2].
До 1930 г. проектировались только закрытые ракетки. Затем бренд Coq Sportif запускает свои легендарные модели с тремя полосами в открытой сердцевине. Этот дизайн скоро будет заменен открытой сердцевиной без центральной полосы. В 1940-1950-х гг. произошел переход от кустарного к промышленному производству с использованием дерева и ламината [9].
В 1950-х гг. теннис полностью утвердился как вид спорта. Появляются такие важные турниры и соревнования, как Уимблдон и US OPEN. Таким образом, в связи с энтузиазмом, вызванным этими турнирами и их победителями, новые теннисные ракетки крупных брендов названы в честь победителей чемпионата. В качестве примера можно привести случаи Джека Крамера или Панчо Гонсалеса для моделей ракет от Wilson and Spalding [15].
Изменения в материалах, используемых в ракетках, не происходили до 1960-х гг., когда технологии начали набирать обороты. Новые материалы были использованы в конструкции ракеток, и началось их быстрое развитие [1].
Самые популярные материалы от самой высокой до самой низкой жесткости:
Дерево: С самого начала тенниса дерево было преобладающим материалом в конструкции ракеток. Многие рамы были сделаны из деревянных листов, и благодаря порам в древесине они поглощали удары и вибрации ракетки, делая ее менее опасной для руки. Дерево - это натуральный материал, поэтому его структура во многом зависит от условий произрастания. Таким образом, использовались листы из ясеня, бука, клена, березы, ореха и красного дерева [7].
В 1967 г были представлены алюминиевые (битубуляр-ные) и стальные ракетки. Алюминиевые рамы были жестче, легче деревянных, обеспечивали больший контроль. Комбинация этих двух материалов привела к созданию ракеток, обладающих большей прочностью и долговечностью, но лишенных способности поглощать вибрации. Стоимость изготовления и вес были невысокими, средняя жесткость и простота в обработке. Они больше подходят для игроков, которым нужна гибкость в своей ракетке и которым не хватает точности и мощности [9].
Керамика: это относительно современное волокно из семейства керамических, очень жесткое и с превосходными свойствами по снижению вибрации. Его недостатком является то, что оно слишком тяжелое и очень дорого в производстве [11].
Стекловолокно: возникло в начале 70-х гг. Это основной продукт в промышленности из-за своей прочности и низкой стоимости. Конструкторы разработали первую композицию ракеток, сочетая их с алюминием. Оно несколько тяжелое, но обладает отличной ударопрочностью. Это идеальное дополнение к графиту. Само по себе оно никогда не могло бы составить основу, так как было бы слишком гибким [7].
Графит: графит используется в раме ракеток, поскольку это идеальное волокно для придания жесткости и обычно сочетается с другими волокнами. Это соединение выровненных углеродных молекулярных цепей, которое дает очень жесткое и легкое волокно. Графит придает твердость пластическим смолам, с которыми он смешан. Когда ракетка сделана только из смолы и графита, говорят, что она на 100 % состоит из графита, хотя 40 %% - из смолы. Если добавляются другие материалы, то речь идет о соединениях [3, 12].
Композиты: основа этих материалов обычно состоит из графита и стекловолокна, а иногда и других материалов, таких как титан и кевлар, смешанных с пластиковой смолой. Жесткость и стоимость композиционных материалов варьируются в зависимости от точной смеси материалов [3].
Бор: его получают путем осаждения элементов бора на вольфрамовые нити в условиях высокой температуры. В результате получается очень жесткое волокно, но слишком дорогое. Обычно его используют в качестве местного армирования и в очень небольших количествах [11].
Кевлар: волокно средней жесткости, очень легкое, устойчивое к ударам и обладающее свойствами снижения вибрации. Поэтому его используют в качестве армирующего элемента в критических точках каркасной конструкции [3].
Титан: металл, используемый в рамках ракеток, дает хорошее соотношение жесткости к весу, это комбинация сверхпрочных титановых волокон и сверхлегких графитовых волокон. Твердость зависит от ориентации волокон. Первое, что
Эволюция материалов, используемых для изготовления теннисных ракеток
Период времени (годы) Материалы, используемые при производстве теннисных ракеток
1920-1940 Дерево (красное дерево, орех, ясень, дуб и др.)
1940-1970 Дерево (в несколько слоев)
1970-1990 Металл (сталь и особенно двухтрубный алюминий)
1990-2010 Композиционные материалы: стекловолокно, углерод, графит, кевлар, керамика, бор
2010-2020 Композиционные материалы: графит в сочетании с кевларом
№5 • 2021 Май | May
http://www.teoriya.ru
□
и
га у
г.
ч—
. о
0J
■ -О С га
О (U .с Н
нужно знать, - не титан сделал эти ракетки такими легкими и управляемыми. Графит в 2,7 раза легче титана и в 2,8 раза жестче [5, 10].
С 1990 по 2010 гг. теннисные ракетки изготавливались из комбинации 80 % графита и 20 % кевлара [14, 15], и на текущем этапе исследования в этой области были сосредоточены на надежности, но также и более низкие затраты привели к появлению теннисных ракеток, содержащих углеродные волокна в сочетании с различными типами смол. Эта комбинация материалов обеспечивает превосходную прочность новым типам ракеток, если соблюдаются определенные углы размещения материалов компонентов [12]. Тип материала и влияние метода обучения теннису сегодня
Эволюция строительных материалов для ракеток вывела теннис на новый уровень спорта. Как все могут видеть, теннис стал более конкурентоспособным, с новыми, более сильными и быстрыми ударами. Это связано с тем, что эволюция строительных материалов позволила тренерам использовать различные типы ракеток (с точки зрения размера, материала и веса), чтобы сделать обучение более доступным, специализированным, конкретным и более эффективным. Международная федерация тенниса (ITF) считает это идеальным методом обучения. ITF называет это «Играй и оставайся» и наравне с другими предлагаемыми параметрами использует подходящие теннисные ракетки в зависимости от возраста, телосложения и навыков ученика. Метод обучения «Играй и оставайся» более эффективен, доступен и быстр, чем классический метод обучения [6]. На сегодняшний день этот метод обучения не мог бы применяться без развития оборудования.
Таким образом, эволюция ракеток теперь предлагает спортсмену возможность выбрать индивидуальную ракетку исходя из его собственного стиля и финансовых возможностей. Существуют ракетки для сильных плоских ударов, для вращательных ударов, для лучшего контроля мяча, ракетки с распределением веса по головке, рукоятке или центру.
Выводы. Теннисные ракетки развивались за более чем шесть веков истории этого вида спорта, причем эта эволюция в значительной степени обусловлена материалами, из которых они были изготовлены. Начиная с дерева, затем алюминия и заканчивая композитными материалами различных типов, можно отметить, что каждый материал или их комбинация, в силу определенных характеристик, повлияли на саму игру в теннис (методика обучения, возможности технических процедур, подготовка к конкурсу). Отмечается высокий прогресс композитов за последние 40 лет. Благодаря особым свойствам этих материалов теннисные ракетки становятся все более легкими, но с более высокой ударопроч-ностью и уменьшением вибраций, испытываемых практикующим. Это привело к большему комфорту и большей легкости их использования в спорте. Современная технология предполагает использование углеродного волокна в сочетании с различными типами смол, причем сопротивление достигается за счет оптимизации углов, под которыми эти волокна расположены.
Литература
1. Аллен Т. Сравнение конечно-элементной модели теннисной ракетки с экспериментальными данными. Спортивная инженерия / Т. Аллен, С. Хааке, С. Гудвилл. - 2009. - Т. 12. - № 2. - С. 87-98.
2. Аллен Т. Рекомендации по измерению параметров теннисных ракеток / Т. Аллен, Р. Грант, М. Салливан и др. // Труды Междисциплинарного института цифровых публикаций, Квинсленд, Австралия, 26-29 марта 2018 г. - С. 263.
3. Иванчевич Т.Т. Смена парадигмы для тенниса будущего: искусство физиологии, биомеханики и психологии тенниса / Т.Т. Иванчевич, Б. Йованович, С. Йованович и др. // Springer Science & Business Media, Берлин, 2010. - С. 20-50.
4. Карбонель Мартинес Х.А. История и эволюция ракетного спорта. Спорт с внедрением / Х.А. Карбонель Мартинес. - Университет Аликанте, 2014 г. - С. 10-23.
5. Как делают теннисную ракетку HEAD - за кулисами в Кеннель-бахе, Австрия. Доступно по адресу: https://www.youtube.com/ watch?v=n62fqfBUulY (дата обращения 18.05.2020).
6. Ковач М.С. Движение для тенниса: важность боковых тренировок / М.С. Ковач // Сила и кондиционирование. - 2009. - Т. 31. Вып. 4. - С. 77-85.
7. Коронас В. Влияние программы «Играй и оставайся» на обучение навыкам игры в теннис и успеваемость учащихся начальной школы / В. Коронас. - Национальный архив кандидатских диссертаций, 2012.
8. Кросс Р. Мужские теннисные одиночные игры турнира Большого шлема 1991-2009 годов обслуживают скорости и другие связанные данные / Р. Кросс, Г. Поллард // Обзор тренерской и спортивной науки. - 2009. - Т. 16. - Вып. 49. - С. 8-10.
9. Кросс Р. Настройка теннисной ракетки путем добавления грузов / Р. Кросс // Спортивная инженерия. - 2001. - Т. 4. - Вып. 1. -С. 1-14.
10. Ракетка: перчатка теннисиста. Доступно по адресу: https://www. technogym.com/vn/newsroom/rackets-tennis-history/ (дата обращения 23.05.2020).
11. Роговски И. Взаимосвязь между координацией мышц и массой ракетки во время удара справа в теннисе / И. Роговски, Т. Крево, А. Фокон и др. // Европейский журнал прикладной физиологии. -2009. - Т 107. - Вып. 3. - С. 289-298.
12. Чем композитные теннисные ракетки лучше старых деревянных? Доступно по адресу: How-and-why-are-composite-tennis-racquets-better-than-the-old-w Wooden-ones (дата обращения 20.05.2020).
13. Чидамбарам П.К. Производство, испытания полимерного нано-композита и анализ каркаса теннисной ракетки / П.К. Чидамба-рам, Р. Рамакришанан // Международный журнал инженерии и технологических инноваций. - 2014. - Т. 4. - Вып. 1. - С. 59-67.
References
Allen T., Haake S., Goodwill S. Comparison of a finite element model of a tennis racket to experimental data. Sports engineering, 2009, vol. 12, No. 2. p. 87-98.
Allen T., Grant R., Sullivan M., Taraborrelli L., Choppin S., Spurr J., Haake S. Recommendations for measuring tennis racket parameters. Multidisciplinary Digital Publishing Institute Proceedings, Queensland, Australia, 26-29 March 2018, p. 263. Carbonell Martínez J.A., Historia y evolución de los deportes de pala y raqueta. Deportes con Implemento, Universidad de Alicante, 20l4, p. 10-23.
Chadefaux D., Rao G., Le Carrou J.L., Berton E., Vigouroux L. The effects of player grip on the dynamic behavior of a tennis racket. Journal of sports sciences, 2017, vol. 35, No. 12, p. 1155-1164. Chidambaram P.K., Ramakrishanan R. Manufacturing, testing of polymer nanocomposite and analysis of tennis racket frame. International Journal of Engineering and Technology Innovation, 2014, vol. 4, No. 1, p. 59-67.
Cross R., Pollard G. Grand Slam men's singles tennis 1991-2009 serve speeds and other related data. Coaching & Sport Science Review, 2009, vol. 16, No. 49, p. 8-10.
Cross R. Customizing a tennis racket by adding weights. Sports Engineering, 2001, vol. 4, No. 1, p. 1-14.
How a HEAD Tennis Racquet is Made - Behind the scenes in Kennelbach, Austria. Available at: https://www.youtube.com/ watch?v=n62fqfBUuIY (accessed 18.05. 2020). How and why are composite tennis racquets better than the old wooden ones? Available at: https://www.quora.com/How-and-why-are-composite-tennis-racquets-better-than-the-old-wooden-ones (accessed 20.05. 2020).
Ivancevic T.T., Jovanovic B., Jovanovic S., Djukic M., Djukic N., Luk-man A. Paradigm shift for future tennis: the art of tennis physiology, biomechanics and psychology, Springer Science & Business Media, Berlin, 2010, p. 20-50.
Koronas V. The effect of the program "Play and Stay" on learning tennis skills and the rate of success on primary school pupils. National Archive of PhD Theses, 2012. 12. Kovacs M.S. Movement for tennis: The importance of lateral training. Strength & Conditioning Journal, 2009, vol. 31, No. 4, p. 77-85. Rogowski I., Creveaux T., Faucon A., Rota S., Champely S., Guillot A., Hautier C. Relationship between muscle coordination and racket mass during forehand drive in tennis. European journal of applied physiology, 2009, vol. 107, No. 3, pp. 289-298.
14. Chadefaux D., Rao G., Le Carrou J.L., Berton E., Vigouroux L. The effects of player grip on the dynamic behavior of a tennis racket. Journal of sports sciences, 2017, vol. 35, No. 12, pp. 1155-1164.
15. Wilson ProStaff Original 6.0. Доступно по адресу: https:// en.m.wikipedia.org/wiki/Wilson_ProStaff_0riginal_6.0 (дата обращения: 19.05.2020).
9.
10
11
13
http://www.teoriya.ru
№5^ 2021 Май | May
