Tło

Gra w tenisa sięga oficjalnie do 1873 roku, kiedy to pierwsza książka z zasadami została opublikowana przez majora Waltera Cloptona Wingfielda z północnej Walii. Ale tenis ma przodków w grach w piłkę rozgrywanych ręką, które rozwinęły się w Europie przed renesansem. W gry te grano najpierw gołymi rękami, później w rękawicach, a następnie z rękami owiniętymi liną. Później wprowadzono drewniany kij, a pierwsze rakietki pojawiły się w XV wieku. Te wczesne rakiety były mniejsze niż współczesne rakiety tenisowe i były naciągane w różnych wzorach. Kiedy zasady gry w tenisa zostały ujednolicone przez Wingfielda i jego następców, określono kształt i wielkość kortu, a także rodzaj piłki, która mogła być używana. Nie było jednak żadnych zasad regulujących rozmiar rakiety, jej kształt lub skład materiału.

Do 1965 roku, wszystkie profesjonalne rakiety tenisowe były wykonane z drewna. Stalowa rakieta tenisowa została opatentowana w 1965 roku przez francuskiego gracza Rene Lacoste, a w 1968 roku firma Spalding wprowadziła na rynek pierwsze rakiety aluminiowe. Te metalowe rakiety stopniowo zdobywały popularność. To, co umożliwiły rakiety metalowe, to zmiana konstrukcji pozwalająca na szerszą główkę. Drewniane rakiety nie mogły być wykonane szersze lub dłuższe w głowie bez powodowania problemów z ciągnienia: jeśli głowa była zbyt szeroka, napięcie sznurka stało się zbyt duże, a rakieta nie gra dobrze. Ale większa wytrzymałość metalowych ram może pomieścić większe napięcie sznurka. Ponadgabarytowe rakieta aluminium opracowany przez Howard Head w połowie 1970 roku był początkowo wyśmiewany przez profesjonalistów, ale amatorzy szybko odkryli, że mogą uderzyć lepiej z nim. Główny obszar uderzenia, lub tak zwany „sweet spot”, został podwojony w wielkości w nowych, większych rakiet, a więc dla większości ludzi, to było łatwiejsze w użyciu. Większe rakiety stały się standardem na wszystkich poziomach gry do początku lat 80-tych.

Międzynarodowa Federacja Tenisa ostatecznie przyjęła zasady określające dopuszczalne rakiety tenisowe w 1981 roku. Federacja zakazała rakiety wprowadzonej w 1977 roku, która wykorzystywała innowacyjną technikę naciągania. Gracze używający rakiet typu „spaghetti string” dokonywali ogromnych przewrotów nad wysoko notowanymi przeciwnikami i już po pięciu miesiącach rakiety te nie były dopuszczone do profesjonalnej gry. Pierwsze przepisy dotyczące rakiet pozwalały na to, aby rakieta i struny były wykonane z dowolnych materiałów i nie ograniczały rozmiaru, wagi czy kształtu. Struny były wymagane do przeplatania lub być związane w punktach krzyżowych co najmniej ćwierć cala (0,64 cm) i nie więcej niż pół cala (1,3 cm) od siebie. Żadne dodatki nie były dozwolone, które mogłyby zmienić lot piłki, a rozkład masy wzdłuż osi podłużnej rakiety nie może się zmienić w grze. Później maksymalna długość rakiet została ograniczona do 32 cali (81 cm). Zostało to ponownie zmodyfikowane w styczniu 1997 roku, zmniejszając długość do 29 in (74 cm).

Przeciętna rakieta jest teraz około 28 in (71 cm) długości, i waży od 10-14 oz (284-397 g). Nie było wiele ostatnich innowacji w technologii rakiet, z których nie wszystkie złapał na z graczy. Jeden producent sprzedaje sześciokątną rakietę, podczas gdy inni robią rakiety z bardzo szerokimi ciałami. Rakieta wykonana z nowego materiału – włókna grafitowe wzmocnione termoplastycznego polimeru viscoelastic – został zaprojektowany, aby mieć zmienną elastyczność, w zależności od tego, jak mocno piłka jest uderzony. W projekcie mającym na celu złagodzenie łokcia tenisisty zastosowano małe łożyska ołowiane zamknięte w plastikowych komorach wewnątrz ramy główki. Ruch łożysk podczas łączenia się rakiety z piłką ma amortyzować drgania, które mogą powodować ból ramienia gracza. Ale najbardziej powszechne rakiety są obecnie wykonane z aluminium lub z kompozytu grafitu, włókna szklanego i innych materiałów.

Surowce

Rakiety aluminiowe są zazwyczaj wykonane z jednego z kilku stopów. Jeden popularny stop zawiera 2% krzemu, jak również ślady magnezu, miedzi i chromu. Inny szeroko stosowany stop zawiera 10% cynku, magnezu, miedzi i chromu. Stop cynku jest twardszy, ale bardziej kruchy, natomiast stop krzemu jest łatwiejszy w obróbce. Rakiety kompozytowe mogą zawierać wiele różnych materiałów. Zazwyczaj składają się one z warstwy różnych warstw wokół pustego rdzenia lub rdzenia z pianki poliuretanowej. Typowe warstwy rakiety kompozytowej to włókno szklane, grafit i bor lub kevlar. Inne materiały mogą być również użyte, takie jak włókna ceramiczne dla zwiększenia wytrzymałości.

Inne materiały znalezione w rakietach tenisowych to nylon, jelito lub syntetyczne jelito dla strun oraz skóra lub materiał syntetyczny dla uchwytu. Nylon jest prawdopodobnie najbardziej powszechnym materiałem na struny, a tylko kilku profesjonalistów nadal używa jelit, które są wykonane ze skręconych jelit krowy lub owcy. Syntetyczne jelito jest wykonane z nylonu, który został skręcony, aby osiągnąć taki sam efekt jak naturalne jelito. Stare drewniane rakiety zazwyczaj miały skórzaną rączkę, ale nowoczesne rakiety zazwyczaj używają skóropodobnych zamienników, takich jak winyl. Rakiety mogą mieć również plastikowe części, takie jak jarzmo u podstawy głowy i nakładka na dole uchwytu.

Proces produkcyjny

Większość rakiet sprzedawanych w Stanach Zjednoczonych są masowo produkowane w jednej z kilku dużych fabryk w Japonii lub gdzie indziej w Azji. Więc niezależnie od marki, są szanse, że rakieta została wykonana przez jedną z metod opisanych poniżej. Rakiety z nietypowymi cechami mogą być wyjątkami. Ponadto, top of the line rackets są często sprzedawane unstrung, a kupujący ma go strun do jego lub jej specyfikacji w pro shop. Więc w tym przypadku, krok strunowania w fabryce zostałby pominięty.

Rakieta aluminiowa

• 1 Formowanie ramy. Istnieją dwie metody formowania aluminiowych rakietek. Aluminium może być topiony i zmuszony przez matrycę w kształcie ramy rakiety. Lub metal może być najpierw stopiony i wytłoczony w rurkę, a następnie rurka przeciągnięta przez matrycę.
• 2 Wiercenie i szlifowanie. Szorstka rakieta jest następnie umieszczony w wiertarce, a otwory są wiercone dla jarzma – gardła kawałek, który trzyma dolną struny na bokach dla strun, a u podstawy kija. Wiertarka używa wielu wrzecion, z których każde trzyma wiertło w pozycji dla każdego otworu na struny. Rakieta jest trzymana w miejscu poziomo w środku maszyny. Wiertła są następnie aktywowane, a wszystkie otwory są wiercone jednocześnie. Ramy są następnie umieszczane w szlifierce, aby wygładzić ostre krawędzie pozostałe po wierceniu.
• 3 Odpuszczanie. Na tym etapie, rakiety są odpuszczane, czyli poddawane działaniu ciepła i szybkiego chłodzenia. Proces ten utwardza aluminium, dając rakiecie dodatkową wytrzymałość. Rakiety są umieszczone na tacy w piekarniku i podgrzewane do białego gorąca. Następnie taca jest wyjmowana z pieca, a rakietki zanurzane są w wodzie. Po odpuszczaniu, rakietki mogą być również anodowane. Są one zanurzone w łagodnym roztworze kwasu siarkowego, a prąd elektryczny jest przepuszczany przez kąpiel. Zabieg ten zmienia powierzchnię aluminium i nadaje rakietkom błyszczące wykończenie.
• 4 Stringing. Pasek grommet jest umieszczony w rowku wokół krawędzi głowy. Elastyczna listwa, zazwyczaj z tworzywa sztucznego, została nawiercona tak, aby jej otwory pasowały do otworów na struny w główce ramy. Następnie jarzmo jest montowane w podstawie główki rakietki. Teraz rakieta jest gotowa do naciągania. Każda rakieta jest naciągana indywidualnie przez pracownika siedzącego przy maszynie naciągowej. Pracownik najpierw zaciska rakietę w maszynie, która utrzymuje ją w pozycji poziomej. Pracownik przepycha sznurki przez otwory za pomocą potężnego nawlekacza zamontowanego na ruchomym drążku nad rakietką. Struny wzdłużne są najpierw przewlekane, następnie
  

  struny poprzeczne są przewlekane, a napięcie jest regulowane.

• 5 Wykończenie. Aby zakończyć rakietę, pracownik przecina koniec uchwytu i wstawia nakładkę zwaną butt cap. Następnie pracownik owija mocną podwójną taśmę klejącą wokół uchwytu, a następnie winylową taśmę chwytną. Po tym, struny mogą być nadrukowane z logo, a rama może być wytłoczona z kalkomanią. Inspektorzy sprawdzają rakietę pod kątem rys i marsów, i upewniają się, że jest zgodna z rozmiarami i wagą specyfikacji. Rakiety mogą następnie przejść przez końcowy etap czyszczenia. Następnie pracownicy umieszczają je w pokrowcach ochronnych, rakiety są pakowane, a na końcu wysyłane do magazynu w celu dystrybucji.

Rakieta kompozytowa

• 6 Formowanie ramy. Rakiety kompozytowe są wykonane z warstw różnych materiałów, zwykle grafitu i włókna szklanego, i być może innych warstw zawierających bor, kevlar, lub materiał podobny do włókna szklanego, który zawiera cząstki ceramiczne. Producent rakiet zaczyna od złożenia warstw jako płaskiej kanapki. Kanapka jest następnie cięta na paski, a paski zwijane wokół pustej, elastycznej rurki. Zawinięta rura jest następnie umieszczana w formie w kształcie rakiety. Rurka rozciąga się przez całą długość rakiety i jest podłączona do pompy. Następnie forma jest podgrzewana, a powietrze pompowane do rurki. Ciśnienie powietrza w rurze, wraz z ciepłem, spaja warstwy kanapki. Alternatywnie, pusta rura może być wypełniona pianką poliuretanową. Pianka rozszerza się w miarę ogrzewania formy, konsolidując materiały.
• 7 Wiercenie i uszczelnianie. Robotnicy uwalniają rakietki z form i przenoszą je do obszaru kontroli, gdzie usuwane są wszystkie wadliwe. Koniec ramy jest odcinany, a następnie rakietki są umieszczane w wiertarce i wiercone są otwory na struny, jak wyżej. Po nawierceniu, rakietki są szczotkowane powłoką polimerową i umieszczane w suszarce. Czynność ta jest powtarzana kilkakrotnie, a następnie rakietki są szlifowane. Przed ostatecznym pokryciem, nakładana jest naklejka z nazwą marki.
• 8 Nawlekanie i wykańczanie. Kolejne kroki są takie same jak w przypadku poprzednio opisanej rakietki aluminiowej. Pasek grommet i jarzmo są mocowane w odpowiednich rowkach, a pracownicy nawlekają rakietki po jednym na raz na maszyny do nawlekania. Logo lub nazwa marki może być sitodrukiem na sznurkach. Pracownicy zakładają zaślepkę, następnie nawijają taśmę dwustronną i taśmę chwytną wokół uchwytu. Następnie rakietki są czyszczone, kontrolowane, pakowane i wysyłane do magazynu.

Kontrola jakości

Inspektorzy sprawdzają rakiety w wielu punktach procesu produkcyjnego. Kiedy ramy są po raz pierwszy podjęte z form, są one kontrolowane wizualnie. Wadliwe rakiety są oddzielone od siebie, a przechodzące rakiety mogą być zgrubnie oceniane pod względem jakości. Aluminiowe rakiety są poddawane testom wytrzymałościowym w celu określenia

czy ramy są odpowiedniej twardości. Kompozytowe rakiety są również testowane pod kątem sztywności. Inspektorzy ważą oba typy rakiet, zazwyczaj przed i po naciągnięciu, aby upewnić się, że spełniają one wymagania specyfikacji. Sprawdzają również balans, ponieważ jest to niezwykle ważne dla tego, jak dobrze rakieta gra. To nie powinno być zbyt ciężkie na głowę lub w rękojeści, ale równowagi blisko punktu środkowego (choć niektóre modele są zaprojektowane tak, aby być celowo głowy ciężki). Sprawdzane są otwory na przelotki. Jeśli nie są one gładkie lub równe, wpływa to na napięcie strun, a struny mogą pękać na nierównych krawędziach. Oględzinom poddawane są również detale wykończenia. Butt cap powinien być dobrze dopasowany, a nadruk na ramie i strunach powinien być równy i wyraźny. Rączka powinna być gładko nawinięta i nie powinno być na niej żadnych rys ani zadrapań. Niektóre rakiety mogą być testowane podczas gry, szczególnie jeśli jest to nowy projekt.

Przyszłość

Nauka o rakietach tenisowych jest zaskakująco złożona – nie chodzi o proces produkcyjny, ale o fizykę wibracji strun i ram, gdy piłka łączy się z rakietą. Rakiety są obecnie projektowane przez naukowców laboratoryjnych, którzy wykorzystują matematykę do obliczania efektów wagi, rozmiaru i zmian materiałowych. Ponieważ zasady rządzące dopuszczalnymi rakietami są bardzo szerokie, innowatorzy mają dużo swobody. Nowe rakietki powstają również przy użyciu komputerowo wspomaganego projektowania (CAD) i komputerowo wspomaganego wytwarzania (CAM), co pozwala na precyzyjne obliczenia sztywności materiału i środka ciężkości. Ponieważ rakieta tenisowa jest tak zaawansowana naukowo, z pewnością będą powstawać nowe modele o ekscentrycznych cechach. Dzisiejszy trend jest w kierunku lżejszych, większych rakiet, a te są wykonalne dzięki zaawansowanej inżynierii materiałowej.

.