为什么高尔夫球要做成表面是凹凸不平,而不是光滑的?
这主要是为了增加高尔夫球再打出以后的飞行距离。有研究发现一颗表面光滑的高尔夫球在全力将其击打出去以后,与一颗表面有凹陷的高尔夫球相比较来说,飞行距离只是表面有凹陷的高尔夫球的一半。这也是为什么人们要将高尔夫球设计成表面凹陷而不是光滑的样子,主要是为了提高高尔夫球在飞行时候的距离。
当高尔夫球被设计成表面有小凹陷的时候,在飞行的时候这些小凹陷的周围就会形成一些细小的漩涡。而随着这些漩涡的形成,高尔夫球其表面的一些流体分子就会被这种漩涡所吸引。这就使得高尔夫球在飞行过程当中边界层的分离点会往后推一些。这个时候在高尔夫球后方所形成的一个大漩涡区与光滑的高尔夫球相比较来说就要小上很多,因此就使得高尔夫球在飞行的过程中所受到的阻力就会大大减少。
除了这个作用以外,高尔夫球表面的凹陷也会为高尔夫球提供一些上升力,因为一个表面不光滑的回旋球它就会像飞机的机翼一般。在飞行的时候,下方的压强要高于上发的压强,从而导致球能够上升一段距离。正是由于这个上升的推力,才导致高尔夫球在击打以后能够飞行的更远。所以说高尔夫球的设计并不是为了图一个好看。不是说表面光滑的,看上去没有什么高大上的样子,而设计成凹陷型才能够体现出高尔夫球自身是上层社会人所玩的项目。
之所以这样做是有一定的科学道理的。当然,即便是设计成这样,想要打好高尔夫球还是需要长时间的练习,同时你还要有精良的设备以及个人的天赋。当然这些所要花费的金钱也是一笔不菲的数目,对于平常家庭来讲,高尔夫球与我们可能是无缘的。
高尔夫球表面凹凸不平其实就是为了让高尔夫球可以飞得更远,阻力更小。其实高尔夫球刚开始设计的时候并不是凹凸不平的,只不过在慢慢的发展的过程中人们发现,似乎凹凸不平的形状更加有利于球的飞行,所以就慢慢的进行了修改。
最初的高尔夫球其实是用羽毛制造的,在这种球的外面会用牛皮缝合,但是后来人们发现这种球在击打的时候力量似乎不够,所以到了后期就出现了胶球。胶球虽然比羽毛球更有力量,但是在击打球的时候由于力量太大,经常会在胶球上面留下划痕或者坑坑洼洼的斑点。
刚开始人们本来觉得这样的球不耐打,但是后来却发现胶球上面有了这些凹凸不平的痕迹以后,似乎击球以后可以飞行的距离会更远。这种独特的设计就被发现了优点,于是在更新换代的时候就出现了这种凹凸不平的球,这种球比较容易控制,而且飞行距离也更远,逐渐就被人所接受了。
后来有科学家发现,其实在高尔夫球上面添加这些凹凸不平的痕迹以后,在击打的时候就会发生湍流现象,就相当于给高尔夫球安装了一个湍流发生器。这种东西经常会使用在汽车上面,有的航天器上面也有使用。当击打高尔夫球的时候,这些凹凸不平的坑就会对球体中间产生一定的扰动,那么高尔夫球就没有办法保持稳定。
在这个过程中就形成了湍流,就是一种没有规则的脉动,横向飞行的时候就会产生一种动能的转换,因此动力更强,飞行的距离就会更远。
而且高尔夫球在飞行的过程中由于分离点往后移动,那么受到的阻力也会减少,所以这样的球更适合用来比赛。
在高尔夫球上做出很多凹坑,当高尔夫球上在空气中高速运动时,表面的凹坑就会扰动附近的空气,在球的前半部也形成涡流,就减小了前后的压强差,也就减小了压差阻力。与光滑的球比较,有凹坑的球在空气中运动时,固然是增大了摩擦阻力,但却大大减小了压差阻力,综合考虑,有凹坑的球受到的阻力要小得多,更利于球的飞行。
高尔夫球在空气中高速运动时,除受到空气的摩擦阻力外,更主要的是还要受到一个压差阻力。高尔夫球穿过空气,相当于空气分别从高尔夫球周围绕过,同时高尔夫带动其表面粘附的空气运动。当达到一定速度时,空气就出现混乱运动,在球的后半部出现速度很大的涡流。而在高尔夫球的前端空气在分离时,有一个静止的空气区。根据伯努利原理,流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。这样,高尔夫球前端的空气压强大于后部压强,两侧形成一个压强差。于是,产生向后的压力差,就是压差阻力。并且,这个压力差很大,对高尔夫球的影响较明显。
高尔夫球上的凹坑高尔夫球上有300 多个凹洞,每个洞的平均深度约为0.025 厘米。事实上,高尔夫球表面有意制造了许多凹洞,这是动力空气学研究的成果。这些凹洞的存在,正是为了减少空气的阻力,并增加球的升力,从而让高尔夫球飞得更远。
球的飞行轨迹不仅受到自身重力的影响,还会受到来着空气的阻力因此,如何降低空气阻力便成为关键。高尔夫球手在击球时,每个球都获得一种向后的旋转力,这与这些凹痕密切相关,好像在球的下方形成一个厚的气枕一样。一颗高尔夫球被打出后会高速地飞行,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,空气在球的后方会形成一股扰动的尾流,它影响着阻力的大小。球上的凹洞可以减少气流方向的变化,使后方的气流更平滑,从而减小尾流的范围。由此大概能减少20%的阻力。
在球的回旋过程中,一个带有凹洞的球会通过偏折气流从而获得近一倍的升力。凹洞减少了飞行中的阻力,又提供了额外的升力,因此带来更良好的空气动力性能。球于是可以飞得更远、更高也更准。另外,高尔夫规则也有规定,高尔夫球的形状不能被随意更改。
为了找出最佳发射条件,高尔夫产业的工程师和科学家对球杆和球之间的撞击进行了深入的研究。撞击通常只维持1/2000秒,它决定了球的速度、发射角以及球体的自旋速度。接着,球的飞行轨迹会受到重力以及空气动力学的影响。因此,空气动力学的最佳化设计便成为让高尔夫球飞得远的关键。
空气对于任何在其中运动的物体,包括高尔夫球,都会施加作用力。把你的手伸出行驶中的车外,可以很容易地说明这个现象。空气动力学家把这个力分成两部分:升力及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反,而升力的作用方向则朝上。高尔夫球表面的小凹坑可以减少空气的阻力,增加球的升力。
一颗高速飞行的高尔夫球,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,球的后方会有一个紊流尾流区,在此区域气流起伏扰动,导致后方的压力较低。尾流的范围会影响阻力的大小。通常说来,尾流范围越小,球体后方的压力就越大,空气对球的阻力就越小。小凹坑可使空气形成一层紧贴球表面的薄薄的紊流边界层,使得平滑的气流顺着球形多往后走一些,从而减小尾流的范围。因此,有凹坑的球所受的阻力大约只有平滑圆球的一半。
小凹坑也会影响高尔夫球的升力。一个表面不平滑的回旋球,会像飞机机翼般偏折气流以产生升力。球的自旋可使球下方的气压比上方高,这种不平衡可以产生往上的推力。高尔夫球的自旋大约提供了一半的升力。另外一半则是来自小凹坑,它可以提供最佳的升力。
大多数的高尔夫球有300~500个小凹坑,每个坑的平均深度约为0.025厘米。阻力及升力对凹坑的深度很敏感:即使只有0.0025厘米这么小的差异,也可以对轨迹和飞行距离造成很大的影响。小凹坑通常是圆形的,但其他的形状也可以有极佳的空气动力性能,例如某些公司生产的高尔夫球采用的是六角形。
什么是高尔夫球场?
——世上本没有高尔夫球场,在上面玩球的人多了,就成了球场了。
同其他设计学科一样,高尔夫最早也没有什么设计师,在最初期,只是对于使用功能的需求,逐渐地形成了一定规范要求,有了一些固定的模式。
然而随着要求标准的提高,人们的追求已经不满足于仅仅是基本使用功能时,更多的附加的东西被提出来,更多的含义被赋予,于是设计师的职业就逐渐形成。
高尔夫球场顾名思义是高尔夫运动使用的场地。打高尔夫,简单来说就是从某个指定的起点,用专用的球具,将球最终打到一个指定的终点——这样的终点是一个直径大约11厘米的球洞。这样算打完一条球道。
然后,由18个这样的起点终点就构成了一轮比赛,也就是18条球道组成一个标准高尔夫球场。
——为什么是18这个数字,原因众说纷纭,不过早在几百年前的苏格兰就固定下来前9+后9=18洞为一个标准球场是公认的。
但这18条道的构成以及组合形式是多种多样的***这一点使得高尔夫不同于其他球类运动***,通常有4个五杆洞,4个三杆洞,10个四杆洞,通过穿插搭配,从而构成标准杆72杆。
***很多人误会72杆才是标准,实际根据用地大小,70、71、73、74都可以视为标准球场。而有的球场日常经营标准杆定为72杆,而职业比赛时定为71杆,一般是把某条短的五杆洞定为四杆洞。***
现代高尔夫球场的模式起始于苏格兰海滨links球场。这种links风格主要特征是:沙地、海风、多灌木而没树,同时也形成球道的最基本组合元素:发球台、沙坑、短草区、长草区、果岭。
数百年间,随着球场向内陆迁移,球场所处的自然环境发生变化。因地制宜,球场也呈现出多样性。单以自然环境定义球场风格就有:海滨、山地、森林、沙漠、公园、溼地。
但是无论什么风格球场,在苏格兰形成的高尔夫最主要的元素:发球台、沙坑、短草区、长草区、果岭,这些总是必不可少,只不过在此基础上增加了水塘,或者树木等常见元素。
设计师的工作就是要把这些元素合理调动、布置,形成一条条球道,再由这些球道构建一个有吸引力的球场。
说到这里依然似乎很简单,“不就是排出18条道么?”,“谁都能画啊!”
如今,人们已经认可了建筑设计师,或室内设计师是专业领域的专业人士,包括人们认可道路都要有专门的设计师,而不再是“走的人多了就成路了”。
其实高尔夫设计师在自己的领域的工作性质和这些设计师是一样的。
很多人甚至所有人都可以勾画一个房子的图纸,比如农民兄弟的“三间大瓦房”。但不是每个人都可称为建筑师。
同样,也许任何人都能画出18条道,但不是每个人都可以称为球场设计师。
所有的设计想法最终成为实物,是需要一套完备的图纸来支援的。
一名真正的室内设计师的工作,会包括对空间、功能、材料、水暖电管线等很多问题的处理和解决。
同样,高尔夫设计在一份合理的路线布置图之后,会有详细战略设计、造型设计、给排水系统设计,以及果岭、沙坑、发球台的细部设计,还有水塘、景观的细部设计,等等。
这些单项分支只有在称职的设计师总体控制下,才能做到相互支撑,相互补充,使最初的路线图成为一座符合要求的、合理的球场。
并且,只有真正合格的设计师,才能做到尽量利用原始资源,创作一个“属于这块地”的设计作品,以使球场更具自己的特点,使球场的建设成本更合理,使球场的生命力更长久。
最重要的,只有真正的设计师,才有可能设计出供人们体味高尔夫运动魅力的“球场”,而不是冠以高尔夫名份的“公园”。
高尔夫球场设计发生发展的过程
1 天然球场阶段
大多数高尔夫设计师都认为大自然是球场设计的始祖,因为高尔夫球场林克斯风格首先是在苏格兰东海岸边沙丘地上开始的,这些地方完全不用人工修饰,形成了天然的运动场。难怪球场设计师都称林克斯球场时大自然或上帝的馈赠品。
随着高尔夫运动的不断发展,当时苏格兰王室的提倡和参与,打球的人数激增,海岸沙丘地形用做球场的活动场所越来越多,随着高尔夫球技战术和高尔夫规则不断改进,原始状态的沙丘地与高尔夫竞技本身变得不相适应,进行适当设计和建造就变得日益重要。因此,由天然球场阶段走向人工设计的球场就成为必然。
2 球场设计的萌芽阶段
19世纪初,高尔夫球场设计的萌芽已现。由于各种因素,尤其是原始沙丘地本身的某些状态已经成为当时高尔夫经济发展的桎梏,许多人,尤其是职业球员都提出改造天然球场以适应高尔夫运动的发展。此事改造意识虽有,但仅仅限于某些局部或利用标桩简单的规划,或者寻找与运动相匹配的特殊地形,很少或根本谈不上真正的高尔夫设计和建造。
1850年左右,一批具有高尔夫专业知识的职业球员进入球场建筑设计领域才开始了真正意义上的高尔夫球场设计和建造。从事设计的地区主要在苏格兰海岸沙丘地,当时的设计原则是:低成本、低预算、尽量保持原有的地形地貌。
由于高尔夫运动不断普及和享周围国家扩散,高尔夫的发展与场地的不匹配矛盾日益激化,由此导致了人们对场地缺陷的思考,一些高水平的球员逐渐进入到设计领域。特别是十九世纪中叶,即1860年英国公开赛的创办,引发了职业运动员的产生,并由此形成了职业的球场设计人员。到19世纪末期,已经产生了在当代具有重大影响的设计师。
3 高尔夫球场设计的成熟阶段
19世纪以后至20世纪70年代是高尔夫球场设计理论不断实践、不断总结和趋于完善的年代,高尔夫球场设计的五大理论(惩罚型、战略型、英雄型、快速型、目标型)都是在这一时期前后提出的。这些设计理论在球场设计方面发挥了重要的推动作用。但是,其中个别理论如惩罚型设计由于其偏激的`设计思想在20世纪中期就已经不多见了。在1890-1910年间,一些才华横溢的人通过采用严谨的科学态度和方法对老球场设计方面进行了细致的分析。其中,最具有代表性的人物为Alister Mackenzie。他仔细对老球场进行了设计细节方面的研究并详细绘制了老球场的平面设计图。这样的设计图使人们更易理解其设计艺术的精妙之处。
4老球场风格复兴阶段
从20世纪70年代到21世纪初的20多年间,出于对所谓现代风格的反感,在高尔夫设计界出现了重新检讨设计理论并试图唤起战略型球场的楷模安德鲁斯老球场风格的复兴高潮。
5 生态文明阶段
由于全球化的生态问题和生态文明的发展,现阶段的高尔夫球场设计愈发关注球场的生态效益。
总体说来,高尔夫球场设计是一门高度艺术化的学问。它不尽具有很强的功能性,而且包含人类的精神力量在内,是精神与物质二者结合的产物。
高尔夫球场距今有600多年的历史了,高尔夫球场的设计历史只有200多年。从最初的天然球场到粗糙的设计,至惩罚型、战略型、英雄型及快速型出现,甚至近代提出的目标型高尔夫球场设计无不揭示高尔夫球场设计的艰难和曲折。高尔夫球场设计理论和实践证明:高尔夫球场的设计历史是从事于这个领域的各方面专业人士共同创造的结果。