[发明专利]具有应用表面粗糙的空气动力学服装及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求享有2009年6月24日提交的名称为“具有应用表面粗糙的空气动力学服装及其制造方法(Aerodynamic Garment with Applied Surface Roughness and Method of Manufacture)”的美国61/220,184号临时专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及一种用于改善运动成绩(athletic performance)的空气动力学服装(aerodynamic garment)，如全身套装(full-body suit)，以及该运动服装的制造方法。更具体地，该空气动力学服装具有应用于服装关键位置的表面粗糙(surface roughness)，以便更加有效地优化穿着该服装的运动员周围的空气流动，由此减小该运动员身上的阻力。

背景技术

空气动力学服装，如紧身衬衫、裤子(pants)以及全身套装，作为一种改善运动成绩的方式正日渐流行。一般而言，这些服装通过减小作用在穿着该服装的运动员身上的空气动力学阻力来改善运动成绩。当如空气这样的流体在对象周围流动时形成漩涡时产生阻力。之前尝试解决阻力的问题已经聚焦于用于形成运动服装的材料的选择，以使穿着该服装的运动员参加运动时身上的阻力降至最低。这些服装总体上已经在两方面对减小阻力起到作用。首先，已经将服装设计为紧身的并且设计为运动员的身体的迎风贴边部分(wind-facing portions)呈现平滑、无褶皱的织物表面。第二，已经用特定的织物制做服装，该织物提供一种因以常规速度与风最佳接触的而公知的特定表面织构(surface texture)，当穿着该织物制做的服装时，运动员将被移动。这两种方法中，服装上的阻力基于设计该服装的织物的选择。

工程师和设计者在用于特定体育运动的空气动力学服装的最佳表面织构的量化和选择的努力所获得的成功有限。例如，在已经公开的题目为“运动服装的空气动力学特性(Aerodynamic Characteristics of Sports Apparel)”的博士学位论文(作者：伦纳德·W·布朗利(Leonard W.Brownlie)，西蒙弗雷泽大学，1993年4月14日，人体运动学系，所公开的内容以参考引用的方式结合于此)中，博士生伦纳德·W·布朗利记录了他完成的测试以确定当在风洞中覆盖圆筒时，各种弹力面料(stretch fabric)的阻力降低效果，其中每一种弹力面料具有不同的表面织构。

布朗利先生得出的结论是“一些弹力面料的表面粗糙特性允许对这些织物减小形成于各种运动尝试中的强加于人身上的阻力(的利用”(摘要第iii页)。然而，他的测试局限于来自商业的、现成的(off-the-shelf)运动服装，而没有给出更多在确定如何选择用于特定体育运动的最佳表面织构方面的指导。

最近，发明人已经试图量化在特定体育运动中用于选择具有提供最佳空气动力学阻力减小的表面粗糙的织物的系统。例如，麦克唐纳(MacDonald)等人的美国6,438,755号专利文件，所公开的内容以参考引用的方式结合于此，该发明人教导了确定和优化运动员身体的区位(section)的雷诺数(Reynolds number)，这建立在期望的体育运动中该区位的尺寸和途经该区位的空气的速度的基础上。基于每个区位的经计算的雷诺数，然后为每个身体区位选择具有不同表面粗糙的不同织物(fabrics)。结果是以连接在一起的不同织物生产的运动服装，其中每种不同的织物安置在套装的最佳位置，从而优化穿着该服装的运动员的总体运动成绩。

尽管麦克唐纳等人在空气动力学服装设计方面提供了一种重大的改进，但仍需要多种将被固定在一起的不同织物，这增加了生产成本并且取决于所选择的织物，可能降低穿着者的舒适等等。此外，根据麦克唐纳等人的生产空气动力学服装的方法是基于织物的选择，其中织物的选择主要基于它们特有的阻力系数，而不取决于是否挑选的织物具有其它令人满意的特征，例如拉伸特性、弹性、透气性等。因此，尽管根据麦克唐纳等人的文章生产的服装是空气动力学良好的，但最终的服装可能没有使舒适、热力学、排汗管理(perspiration management)、重量和整件服装的其它舒适和/或性能特征最优化。

发明内容