新规则女子标枪的气动力特性与投掷技术

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1、新规则女子标枪的气动力特性与投掷技术摘要对3支新规则女子标枪进行气动力风洞试验，通过试验发现新规则女枪的升阻比有所减小，在相同攻角下低头力矩较大，从而使标枪的飞行性能有所下降。但这些变化使标枪裁判工作的客观性和准确性大大增加了。文中还对改进女子标枪的投掷技术进行了分析并提出了建议。国际田联规定，自1999年4月1日起，将在所有正式田径比赛中使用新规则女子标枪（以下简称新枪），表1是新、旧规则（1988年规则）女子标枪的规格。由于标枪是一个细长体，标枪重心位置的变化对标枪飞行时的气动力产生影响，并最终影响标枪的飞行远度。为了了解标枪重心位置的变化对标枪飞行时的气动力参数的影

2、响和新枪的性能，有必要对新枪的气动力特性进行深入的研究，以指导运动训练的实践。表1新旧标枪的规格单位：cm,g全长重心至枪尖距离比赛重量枪身最大直径旧标枪新标枪220〜230220〜2309592605〜625600表2六分量应变天平的量程和静校精度单位：分量轴向力法向力侧向力滚动力矩偏航力矩俯仰力矩量程精度%207050151研究方法在收到1998年国际田径竞赛规则后，我们及时与国内生产标枪的厂家联系，在各厂家的大力支持下，我们获得了3支符合1999年国际田径比赛规则规定的女子标枪，对女子标枪进行了有关参数的测试，并于1998年10月在航天部701所FD-09低速风洞进

3、行了标枪的气动力风洞试验，试验使用的是六分量应变天平，试验风速为24m/s和26m/s,试验攻角范围为-30°〜40°，间隔5°。查阅了近年来国际、国内公开发表的有关掷标枪技术的论文与资料收集了有关数据，并据此对投掷新枪的技术进行了初步分析。2分析与讨论从表3中可见，3个厂家制造的新规则女子标枪均符合1999年国际田联比赛规则的规定，标枪重心距离标枪尖的最大距离均小于92cm,且相互之间的差异较小，但值得注意的是，3支标枪的重量有一定差距，运动员在选择标枪时应使用重量较轻的标枪。表3新规则女子标枪的部分几何参数单位：mm，g标枪全长重心至枪尖距离重心相对位置重量飞鹿皇冠天

4、成222422192215916915914%%%新枪的升阻比（升力与阻力的比值）有较大差异，旧标枪的升阻比值较大，最大可达到，而新女枪只能达到2左右。与旧枪相比，新枪的升阻比有较显著的下降。新标枪升阻比下降的原因是由于自1988年以来，国际田径比赛规则经过数次变化，现在新规则女子标枪的尾部较1988年规则的旧标枪有较大增粗，导致阻力上升的缘故。由于升阻比上升，将使新规则标枪的飞行性能有所下降，在相同的出手速度和其它飞行初始条件下，新标枪的飞行远度将会有所下降。标枪飞行时，由于空气动力的合力作用点（压力中心）并不一定与标枪重心位置重合，因而会产生一个使标枪围绕其质心横轴旋

5、转的力矩，由于这一力矩会使标枪在飞行时产生俯仰运动，因而称其为俯仰力矩。当俯仰力矩系数为正时，力矩的方向向上，其作用使标枪在飞行时抬头。当俯仰力矩系数为负值时，力矩的方向向下，其作用使标枪在飞行时低头。为了进一步分析俯仰力矩与攻角的关系可将其变换为无量纲的系数。从图2中可见，新、旧飞鹿牌女子标枪的俯仰力矩系数有很大差异。在0°〜5°的攻角内，新旧标枪的俯仰力矩系数的值均较小，因而对标枪飞行时的俯仰作用的影响也较小。当攻角增至10°以后，旧枪的俯仰力矩系数的数值有所变化，但幅度较小，而新枪的俯仰力矩系数的值却有显著变化，表现为出现一个较大的低头力矩。这一变化对标枪飞行远度的

6、影响是当标枪以较大攻角飞行时，会有一个较大的低头力矩使标枪在飞行时过早低头而降低飞行远度，见表4。表4新枪对不同水平女子标枪运动员成绩的影响原来成绩30m40m50m60m70m预计下降幅度0〜1%2%〜3%3%〜4%4%〜5%5%〜6%根据目前对标枪技术的研宄，影响掷标枪成绩的因素有标枪飞行的初始条件，标枪的几何物理参数和天气因素。当后两者的因素确定时，运动员掷标枪的技术影响着标枪飞行的初始条件，从而决定了运动员的投掷成绩。通过实践和研究证明，对标枪飞行远度起决定作用的因素是标枪的初速度。在其它条件不变的情况下，标枪的初速度每增加lm/s，飞行远度大约增加5m。由于目前

7、尚没有对新规则女子标枪进行计算机模拟计算，我们根据男子标枪的有关数据和对新女枪的实际试投成绩情况，对新女枪的飞行远度做了一个初步估计，见表4。由于标枪的初速度对远度的影响是第一位的，而新枪的‘滑翔’性能有所下降，因此要提高运动员的成绩，首先应提高运动员的出手速度即标枪的初速度。根据图4，可以进一步分析提高出手速度的有效途径：如加强专项力量训练、改善运动神经-肌肉系统的协调，提高快速鞭打能力；根据运动员的实际情况，进行提高助跑速度的训练；改善助跑与用力的衔接，减小助跑速度的损失。这些措施均可有效地提高标枪的出手速度。为了改进助跑