Пластиковый волан для бадминтона. Особенности и сравнение

Бадминтон - один из самых популярных видов спорта в мире, особенно популярен он в странах Азии: в Китае, Корее, Японии, Малайзии. В Европе последние несколько десятилетий этот вид спорта набирает все большую и большую популярность, в лидеры мирового бадминтона стали попадать такие европейские страны как: Англия, Дания, Германия. Основной снаряд для игры в бадминтон - волан. Перьевой волан фактически является эталоном, но он достаточно дорогой и быстро теряет свои свойства в процессе игры т.к. перья «пушатся», обламываются, поэтому производители стремятся заменить его на более прочный, долговечный и доступный пластиковый волан. В России, среди любителей бадминтона, наибольшей популярностью пользуются пластиковые воланы Yonex Mavis 350, но недавно на Российском рынке так же появились пластиковые воланы других именитых брендов Li-Ning, Forza и новый тип воланов от компании Victor.
В данной публикации мы приводим, известные нам, конструктивные особенности для того, что бы составить объективное мнение о полетных качествах, прочности и других параметрах воланов, объяснить почему игроки выбирают тот или иной волан для своей игры, а так же оценить степень приближённости к перьевому волану. По возможности, мы указываем источники, которые были использованы авторами статьи.
Сравнивая воланы мы используем те же критерии, которые предложены для оценки сертификации перьевых воланов, а именно время разворота, траектория полета и долговечность, кроме этого рассмотрим и опишем используемые материалы и структуру юбки волана, и особенности каждого из них.

Для большинства пластиковых воланов существует отличная от перьевых воланов классификация скорости по цвету окаймляющей головку волана ленты (красная, синяя и зеленая). Стандартом де-факто принята сегментация скоростей пластиковых воланов по цвету ленточки, обрамляющей верхнюю часть пробки волана:
Зеленые – Медленная скорость; для игры при высоких температурах 22-33 гард. С
Синие – Средняя скорость; для игры при средних температурах 12 – 23 град. С
Красные – Быстрые скорость; для игры при холодных температурах 0 – 13 град С.¹

Из-за несоответствия траекторий полетов перьевых и пластиковых воланов не существует точного соответствия скорости перьевого и пластикового волана, но мы приведем «усредненное» экспертное мнение спортсменов, для лучшего понимания связи перьевого и пластикового волана.

Зеленый – Медленные – аналог 75 скорости* перьевого волана (*75 скорость перьевого волана достаточно редко встречается в наших широтах)
Синий – Средние – аналог 77 скорости перьевого волана
Красный – Быстрые – аналог 79 скорости!

Полет волана в основном описывается двумя величинами коэффициентом сопротивления CD и числом Рейнольдса характеризующем ламинарность (прямолинейное течении газа или жидкости) или турбулентность (течение с завихрениями). Согласно выводам публикации Flight trajectory simulation of badminton shuttlecocks² в ScieceDirect перьевой и пластиковый волан имеют приблизительно одинаковый коэффициент сопротивления – около 0,6 при скоростях ниже 60 км/ч, но при скорости больше 80 км/ч коэффициент сопротивления у перьевого волана значительно выше в сравнении с пластиковым воланом. Во вторых пластиковый волан значительно больше подвержен деформации при высоких скоростях в сравнении с перьевым воланом что еще больше снижает аэродинамическое сопротивление пластикового волана. Конечный отрезок траектории полета перьевого волана намного более крутой из-за значительно большего сопротивления (торможения) на высоких скоростях.

Рис1. Полученные траектории перьевого (вверху) и пластикового (внизу) волана в результате разработанной в статье модели полета воланов.

Для лучшего понимания важности элементов дизайна волана приведем результаты еще одного исследования о вкладе в результирующий коэффициент сопротивления отдельных частей волана. Авторы статьи «Подход к моделированию турбулентностей в компьютерной симуляции перьевого волана»³ предложили следующее деление перьевого волана на части.

Рис 2. a) Base – База (головка волана); Rachis – Стержень/Ребро (Рахис); Skirt – Юбка; b) Вид снизу с указанием γ угла Флюгера; c) Построение компьютерной модели на основе 3D сканирования пера с сечением стержня/ребра по A-A; d) модель перьевого волана с зарытым пространством стрежней

В статье показано влияние различных частей волана на результирующий коэффициент сопротивления. Как видно из рисунка 3 наибольший вклад как и следовало ожидать в сопротивление воздуха волану дает «флюгер» (верхняя часть юбки волана), но стоит отметить весьма интересный факт что наличие решётки из стрежней перьев (Open Rachis) дает больший эффект торможения всего волана, чем при использовании волана с закрытым пространством стержней (Closed Rachis - см часть d) рисунка 2). Эффект наглядно показан в группе Total Рисунка 3, где сплошные черный и серый столбики соответствуют обычному волану с открытой решеткой стержней, а штрихованные серый и светло-серый столбики соответствуют волану с закрытым пространством стержней.

Иными словами если юбка волана заполняет все пространство от головки до краев то волан летит быстрее.

Рис 3. Измеренное влияние частей волана на вклад в коэффициент сопротивления при Re=90,000 (число Рейнольдса)

Что нам это дает в понимании того, какой пластиковый волан будет ближе по полету к перьевому?
Мне кажется напрашивается вот такой ответ:

1. Форма и размеры флюгеров (верхней части юбки), а так же угол γ во многом определяющие скорость вращения волана, должны быть «максимально» приближены к перьевому волану.
2. Решетка из стрежней и связующие стрежни кольца должны так же максимально повторять форму и размеры обвязки перьевого волана, т.к. в более зарытая решетка стрежней значительно снижает сопротивление волана потоку воздуха, следовательно увеличивает скорость полета волана. Иными словами чем меньше открытое пространство от головки волана до плетения юбки, тем быстрее летит волан.
3. Материал юбки должен быть достаточно упругим для повторения характеристик перьевого волана на сжатие юбки. При смешах и далеко-высоких ударах соударения ракетки и волана происходит не по головке волана, а по всей боковой поверхности волана, юбке и головке волана.
4. Желательно сохранить центр тяжести волана и расположенным максимально близко к центру тяжести перьевого волана.
5. Пластиковый волан должен выгодно отличаться по прочности и соответствовать перьевому по стабильности полета, контролю и звуку удара.

Mavis 2000 (950 руб/6шт SGD18,5)

Разработан для максимально приближенной к перьевому волану практики (тренировкам) и проведения турниров среди клубных игроков.
Хоть траектория полета этого волана отличается от полета перьевого волана, но разработчики постарались приблизить время полета волана Mavis 2000 к времени полета лучших перьевых воланов.

Дизайн

Состоящая из одной нейлоновой части юбка, с флюгерами повторяющими форму обреза перьев перьевого волана. В юбке отчетливо видны: Два кольцами обвязки как и на всех перьевых воланах. Верхнее кольцо расширено и максимально прямое для придания юбки жесткости, и противодействию неравномерному сжатию.
Мало заметные элементы в виде треугольников делят воздушный поток для правильного прохождения его вдоль имитации пера. Верхняя часть флюгера повторяет рисунок наложения перьев натурального волана, эти части в большей степени отвечают за создание стабильного вращения и обеспечивают сопротивление близкое к перьевому волану.
Концы флюгера удлинены для лучшей стабилизации полета.
Юбка выполнена из жесткого пластика, что позволяет волану быстрее восстанавливать форму, в сравнении с «мягким» пластиком, после сильных ударов или при срезках.
Цвет юбки – Белый, Насыщенно-Желтый

Рис 4. Волан Mavis 2000 в разрезе

Головка волана выполнена из двухслойной натуральной пробки. Она обтянута синтетическим материалом, покрашенным в белый цвет. Краска нам показалась достаточно цепкой, способствующей лучшему управлению при ударе.
Хочется отметить, что материалы головки волана соответствуют образцам, использованных при изготовлении лучших перьевых воланов.
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий); Быстрая (Красный)

Преимущества:

Полет максимально приближенный к перьевому волану. Подходит для использования в залах. Рекомендован для проведения клубных соревнований.
Самый быстрый разворот после соударения с ракеткой среди пластиковых воланов Yonex.
Отличная сопротивляемость к сжатию при сильных ударах, восстановление с минимальными деформациями после сжатия. Хороший звук.
Устойчивость пробки к ударам, она не крошиться, краска обивки не осыпается.

Недостатки:

Меньшая в сравнении с другими пластиковыми воланами «живучесть» из-за наличия двух связующих колец (меньше площадь самой юбки), тоньше связующие элементы несущих ребер (rachis) волана.
Прокручивание пробки из-за конструктивных особенностей.
При разрыве флюгеров край юбки может цепляться разорванными ячейками за сетку с противоположной стороны и складываться при смешах.

Mavis 600 (~930 руб/6шт SGD17.5)⁴

На наш взгляд этот волан попытка получить большую прочность («живучесть«) для волана с полетом близким к полету перьевому волану. Волан, по звуку удара, хуже чем волан из более твердого пластика (Mavis 2000), меньше похож на звук перьевого волана из-за более простого рисунка.

Дизайн

Юбка волна имеет упрощенный, в сравнении с Mavis 2000, дизайн флюгеров, но при этом два кольца обвязки стержней. Оба кольца имеют сложную аэродинамическую форму придающие волану лучшие полетные характеристики и большую прочность. Верхняя часть флюгера имеет небольшой вылет от общей конструкции юбки - это позволяет меньше ломаться юбке даже при сильных ударах и все же конструкция чуть менее устойчива к сжатию, чем Mavis 2000 и больше подвержена деформации.

Рис 5. Волан Mavis 600 в разрезе

Цвет юбки – Белый, Желтый Головка волана выполнена из двуслойной натуральной пробки, обтянутой синтетическим материалом.
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий); Быстрая (Красный)

Преимущества:

Полет хорошо приближенный к перьевому волану. Улучшенная «живучесть» волана из-за более простого дизайна флюгеров юбки и специальной формы колец обвязки. Неплохие полетные характеристики при игре на открытом воздухе.

Недостатки:

Более долгий разворот и стабилизация полета из-за упрощения дизайна флюгеров юбки.
Меньшая в сравнении с более дешевыми пластиковыми воланами «живучесть» из-за уменьшенной площади юбки.
Волан иногда «теряет голову» - головка начинает прокручиваться.
Звук при ударе заментно хуже чем у воланов из более твердого пластика

Mavis 500 (~880 руб SGD 16,5)

Волан Mavis 500 отличается от своего «старшего брата» более простой конфигурацией юбки, для еще большей долговечности волана. Самый младший из моделей воланов который предназначен для игры в зале. Возможно использован пластик с меньшей плотностью для сохранения веса и баланса волана.

Дизайн

Площадь юбки волана увеличена для повышения прочности второе кольцо почти объединено с сеткой флюгеров. При этом наличие треугольного плетения создает дополнительную турбулентность способствующую увеличению скорости разворота и стабилизации полета в сравнении с «однокольцовыми» воланами (Mavis 370, 350).
Цвет юбки – Белый, Желтый
Головка волана выполнена из двуслойной натуральной пробки, обтянутой синтетическим материалом
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий); Быстрая (Красный)

Преимущества:

Полет хоть и значительно отличается от траектории перьевого волана, но за счет второго кольца сохраняется сравнительно высокая скорость разворота и стабилизации полета. Рисунок и структура юбки волана, ее сравнительно большая прочность, позволяет нам назвать этот волан так же и «уличным».

Недостатки:

Более долгий разворот и стабилизация полета из-за упрощения дизайна флюгеров юбки.
Траектория полета достаточно сильно отличается как при далеко-высоких так и при защитных ударах.
Волан иногда «теряет голову» - головка начинает прокручиваться.
Время не стоит на месте и технологии уходят вперед, Волан был выпущен достаточно давно.

Mavis 370 (~880 руб SGD 16,5)

Тренировочный волан Mavis 370 для начинающих бадминтонистов и любителей. Модель пошла еще дальше по пути упрощения юбки. Это первый волан в модельном ряде Yonex с одним кольцом объединения стержней юбки. Большинство любителей называют его лучшим выбором для игры на улице. Мы полагаем, что для воланов этой и всех более низких серий используется менее плотный пластик, при этом соответственно необходимому для баланса весу увеличивается площадь (и объем) юбки волана. Мягкий пластик более долговечен.

Дизайн

В дизайне этого волана как мне кажется сквозит идея максимальной прочности. Максимальная площадь юбки, повышение прочности нижней части за счет слияния части паутины плетения в сплошной слой (см рис. 6) и вдобавок второе кольцо объединено с сеткой флюгеров.

Рис. 6 Дизайн волана Mavis 370

Цвет юбки – Белый, Желтый
Головка волана выполнена из двуслойной натуральной пробки, обтянутой синтетическим материалом.
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий); Быстрая (Красный)

Преимущества:

Увеличена прочность волана. Волан подходит для любителей начинающих зачастую попадающих по юбке волана в процессе игры.
Благодаря конструкции юбки одни из лучших показателей при игре на улице.

Недостатки:

Более долгий разворот и стабилизация полета из-за упрощения дизайна флюгеров юбки.
Траектория полета еще сильнее отличается от «пера» как при далеко-высоких так и при защитных ударах.
Волан иногда «теряет голову» - головка начинает прокручиваться.

Mavis 350 (890 руб SGD 16,5)

Самый популярный в России волан Mavis 350 можно назвать универсальным (компромиссным) для игры в зале и игры на улице. Средние показатели прочности и не плохие качества полета волана делают его воланом как для начинающих так и для продолжающих. Волан рекомендован для тренировок начинающих и любителей. В волане скорее всего используется пластик с меньшей плотностью, чем у Mavis серий 2000 и 500.

Дизайн

Компромисс между траекторией полета скоростью разворота и стабилизацией был, как мне кажется достигнут за счет увеличения площади юбки при этом паутина плетения флюгеров не содержит больших утолщений как наследство второго кольца связывающего стержни. Утолщенное первое кольцо связи стержней имеет скошенную форму для придания большей прочности волану при смэшах и срезках.

Рис 7. Волан Mavis 350 в разрезе

Цвет юбки – Белый, Желтый
Головка волана выполнена из двуслойной натуральной пробки, обтянутой синтетическим материалом
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий); Быстрая (Красный)

Преимущества:

Прочность волана. Улучшена траектория полета волана и время стабилизации при не большом снижении прочности. Волан подходит как для любителей так и для начинающих игроков.

Недостатки:

Из-за использования всего одного кольца и юбка волана быстрее деформируется (получает форму овала), тк плетение не достаточно прочно для сопротивления деформации смешами.
Траектория полета достаточно сильно отличается как при далеко-высоких так и при защитных ударах.
Волан иногда «теряет голову» - головка начинает прокручиваться.

Mavis 300 (~875 руб SGD 16,5)

В России этому популярному во многих странах (например это самый популярный пластиковый волан в Англии – по состоянию на 2017 год) волану Mavis 300 любители предпочитают Mavis 350. Тем не менее это волан с самой простой, но все еще имеющий волнистую поверхность юбкой. Волан подходит для тренировок любителей и начинающих. По словам экспертов имеет немного более «мягкий» отскок, характерный для воланов выполненных из менее плотного пластика (Mavis 370, 350, 300 и ниже)

Дизайн

Простой дизайн юбки волана унаследован еще со времен когда в России самыми популярными пластиковыми воланами были воланы Habiht и Star немецкого производителя Shvalbe. Одно кольцо связывающая ребра и увеличенная как следствие площадь юбки.

Рис 8. Волан Mavis 300 в разрезе

Цвет юбки – Белый, Желтый
Головка волана выполнена из двуслойной натуральной пробки, обтянутой синтетическим материалом
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий); Быстрая (Красный)

Преимущества:

Хорошая прочность волана. Распространенность волана во всем мире среди начинающих и любителей. Волан подходит как для любителей так и для начинающих игроков.

Недостатки:

Простой дизайн юбки скорее всего приводят к тому что время стабилизации полета у этого хуже чем большинства вышеописанных воланов. Одного кольца и юбка волана быстрее деформируется из-за недостаточной жесткости юбки.
Одно кольцо достаточно быстро рвётся.
Траектория полета весьма сильно отличается как при далеко-высоких так и при защитных ударах от перьевых воланов.
Волан иногда «теряет голову» - головка начинает прокручиваться.

Mavis 10 (~416 руб SGD 8)

Волан для начинающих играть в бадминтон на улице с полиуретановой головкой и упрощенным рисунком юбки. Дает представление начинающим о том каким весом волана играют в бадминтон через сетку.

Дизайн

Простой дизайн юбки волана имитирующий перья перьевого волана.
Головка волана выполнена из пенистого полиуретана.
Скорость волана отмечена цветом принта.
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий)

Преимущества:

Недорогой волан для игры на улице для тех, кто хочет познакомиться с тем, что такое бадминтон через сетку.

Недостатки:

Сильно большие отличия от стандартных траекторий воланов для спортивного бадминтона.
Отскок волана с искусственной пробкой сильно отличается от перьевого и не в лучшую сторону.

Mavis 7

Этот волан нам не удалось достать для тестирования. Материал будет дополняться по мере получения информации

Li-Ning Mark X800 (600 руб)

Разработан для тренировки продвинутых любителей и проведения турниров. Выполненный из пластика высокой плотности волан максимально точно воспроизводит траекторию перьевого волана, кроме того близок по звуку к звуку перьевого волана. С нашей точки зрения звук характеризует скорость отскока волана от ракетки при ударе. Наивысшая скорость отскока наблюдается у перьевых воланов.

Дизайн

Юбка волна на первый взгляд имеет более простой в сравнении с Yonex Mavis 2000 или Forza NS-7 дизайн флюгеров. В ней используется два кольца обвязки ребер-стрежней, при этом перед плетением сетки флюгеров для прочности и улучшения вращения сделаны треугольные вставки. Стержни (ребра жесткости) юбки имеют сложное сечение для большей придания большей жесткости юбки.
Нижняя часть юбки представляет собой ровные окружности, что так же увеличивает жесткость юбки. Верхняя часть юбки (флюгеры) сделаны рифлением с небольшим углом относительно стержня (ребра) жесткости. Воздушный поток проходящий при полете вдоль флюгера создает «правильную» скорость вращения.
Юбка выполнена из жесткого пластика, что повышает «живучесть волана» и прибавляет жёсткости всей юбке волана обеспечивая лучший отскок и устойчивость при смэшах и срезках.

Рис 9. Волан Li Ning Mark X800 в разрезе

Цвет юбки – Белый, насыщенно-Желтый Головка волана выполнена из двуслойной натуральной пробки. Она обтянута синтетическим материалом. Краска, на наш взгляд, даже более «цепкая», чем у Yonex Mavis 2000, что, как мы отмечали, улучшает управляемость волана при ударе.
Материалы головки волана соответствуют образцам, использованных при изготовлении лучших перьевых воланов.
Стержни (ребра) юбки слегка «запрессованы» в пробку, из-за чего головка воланов Li Ning Mark X800 не прокручивается.
Доступные скорости: Медленная(Зеленый); Средняя (Синий); Быстрая (Красный)

Преимущества:

Самый доступный волан с полетом максимально приближенным к перьевому волану. Неплохая стойкость волана из-за традиционного дизайна флюгеров юбки и элементов усиления юбки, а так же из за увеличенной толщины элементов. Быстрый разворот и стабилизация полета из-за использования пластика высокой плотности. Волан не теряет форму даже после серии смешей.
Хороший звук, из-за более жесткого пластика или из-за расположения элементов конструкции.
Устойчивость пробки к ударам, она не крошиться, краска на материале которым она обтянута не осыпается.
Из-за запрессовки волан «не теряет головы».

Недостатки:

Необходимость делать более тонкими элементы плетения сетки и использование более плотного пластика для улучшения полетных свойств делают волан менее «долговечным» в сравнении с воланами из менее плотного пластика.

Forza NS-7 (830 руб)

Этот весьма интересный волан не так давно появился на российском рынке. Его пластиковая юбка волана наиболее точно воспроизводит форму перьевого волана.
Волан предназначен для продвинутых любителей и проведения клубных турниров.

Дизайн

Форма флюгеров юбки максимально подражает настоящему перу. Правда есть ощущение, что такая сложная форм является причиной слишком мягкой юбки. Попробуйте сравнить ощущения от сжатия юбки перьевого и пластикового воланов, сразу заметите насколько тяжелее сдавить перьевой волан. Эту жесткость перьевого волана пытаются компенсировать увеличением плотности используемого в юбке пластика. Два кольца делают этот волан внешне еще больше похожим на перьевой.

Цвет юбки – Белый, Желтый
Головка волана выполнена из выполнена из полимера, но, возможно, со вторым слоем натуральной пробки, обтянутым синтетическим материалом.
Доступные скорости: Средняя (Синий);

Преимущества:

Хороший звук при сильных ударах. Быстрый разворот и стабилизация полета из-за уникальной формы волана. Волан, который ближе всего из нейлоновых к перьевому волану при игре на сетке.

Недостатки:

Сложная форма и жесткий пластик юбки скорее всего является причиной сравнительно небольшой долговечности и относительной дороговизны волана. Надпись на ленточке раздражает(субъективное мнение) Но из – за неоднородности цвета ленточки.

Victor Carbosonic CS No.1, No.2 (2000/1750 руб)

Волан, для которого пришлось создать новую категорию воланов- «Синтетический». Вызвавший много споров и обсуждений, волан Victor Carbosonic – это волан, который стоит попробовать хотя бы раз, если вы привыкли играть «пером», что бы составить свое собственное мнение. Первый в мире «карбоновый волан» - попытка преодолеть различия между искусственными и натуральными воланами. По нашему мнению он занимает то самое место посередине между перьевыми и пластиковыми воланам.
Волан предназначен для всех кто хочет его попробовать :)
Разработчикам пока еще не удалось поместить центр тяжести волана в точку где он находится у перьевого волана, поэтому волан на сетке все еще «болтает» подобно пластиковым воланам, но все же этот волан – большой шаг в сторону спасения уток от бадминтонного уничтожения.

Дизайн

Карбоновые стержни ребра служат основанием к которым крепятся полимерные перья формой точно воспроизводящие перья натурального волана.
Два кольца переплетения жгутом делают этот волан практически неотличимым от перьевого

Цвет юбки – Белый.
Головка волана CS No.1 выполнена из 3-х слойной синтетической и натуральной пробки, головка волана CS No.2 2-х слойная, выполнена из искусственной и клеёной пробки, обтянуты оба синтетическим материалом.
Доступные скорости: Средняя (Синий);

Преимущества:

Полет волана, ощущения от удара максимально близки к перьевому волану. Скорость разворота практически догоняет перьевой волан.

Недостатки:

Высокая цена. Стабильность полета еще не такая высокая как у перьевого волана. Отклонение от прямой траектории. Из-за несовершенства синтетических материалов большая скорость вращения волана, при более сильных, либо резаных ударах волан создает поток, который «неожиданно» отклоняет его в сторону. Центр тяжести волана все еще смещен относительно перьевого волана, и пока скорость разворота волана оставляет желать лучшего.

Сводная Таблица характеристик пластиковых воланов

Сноски и ссылки на материалы:

1 http://www.yonex.com/products/badminton/shuttlecocks/nylon-shuttlecocks/mavis-350?ProductTab=Technologies

2 https://www.researchgate.net/publication/251716847_Flight_trajectory_simulation_of_badminton_shuttlecocks

3 https://www.researchgate.net/publication/328967323_Comparison_of_turbulence_modelling_approaches_in_simulation_of_a_feather_shuttle_a_porous_conical_bluff_body#pf

4 Цены на воланы, которые не продаются в России, взяты с сайта крупнейшего дистрибьютора Yonex в мире Sunrise т.к. в этом случае модели правильно позиционированы друг относительно друга и для удобства пересчитаны в рубли

Другие ссылки

Which is the best Nylon Plastic shuttlecock for Badminton?
Китайские воланы, не совсем удачный клон известного бренда