【超專業詳細】水阻划船機挑選指南

2024 年 01 月 16 日

萬字詳解原木水阻划船機

內容重點
*水阻划船機原理 #技術精解
*折疊或抽拉式軌道的缺陷 #避免入坑
*原木種類詳解 #專業剖析


本文主要為完全不懂划船機的的同學避坑以及選購划船機指南,兼具科普和文本研究分析之用。主要講解木製水阻划船機(亦稱划船器或陸上賽艇)的三個不同方面:“木製”、“水阻”和“划船機”,分別為“木”,“水”和“船”。

在講解“船”的部分,本文將回答如下問題:
1、划船機的動作如何做;

2、划船機的人體工學設計需要注意哪些重要參數
只想看各類品牌比較與拖拉/折疊機型產生的問題,請按此跳轉  

在講解“水”的部分,本文將回答如下問題:
1、水阻划船機的原理是什麼;

2、划船機的“阻力”大小對應什麼物理量;

3、划船機參數(水箱尺寸、水量、槳葉等)對“阻力”有什麼影響。

 

在講解“木”的部分,本文將回答如下問題:
1、用於製造划船機的常見木材有哪幾種;

2、木材的物理性質包括哪些,不同的木材物理性質有何不同;

3、松木是否能夠滿足划船機的設計需求。

 

1)划船機的緣起--賽艇

賽艇(Rowing)是奧運會傳統比賽項目之一。賽艇是由一名或多名槳手坐在船艇上,背向船艇前進的方向,運用其肌肉力量,通過槳和槳架簡單槓桿作用進行划水,使船艇前進的一項水上運動。

See the source image

賽艇的動作是正坐在船體內,通過滑座前後運動,由腿部最先發力,腰背繃住,將腿部及腰背的力量,傳導到手部,再拉動槳葉,推動賽艇向後運動。

划船機是模擬賽艇運動的一種運動器材,因此也有稱划船機為陸上賽艇的,如下圖所示,其使用方法與賽艇運動完全一致。

一組完整的賽艇動作包括兩個過程,四個階段:

過程一:抓握(Catch)-> 拉槳(Drive)-> 結束(Finish)

A 抓握:

(1)手臂伸直,頭部保持中立位,不要駝背;

(2)上身從髖部開始前傾,下背部保持自然平直;

(3)小腿盡量與地面垂直;

(4)如有需要,可適度抬起腳後跟。

B 拉槳:

(1)腿部發力,蹬踩踏板,接著向後擺動身體,並將手柄拉向上腹部位置向後擠壓肩胛;

(2)手部軌跡幾乎為一條直線;

(3)肩部放鬆。

C 出水:

(1)上身微微後傾;

(2)腿部伸直,手柄在肋骨下方;

(3)手腕平直。

過程二:出水(Finish)-> 拉槳(Drive)-> 抓握(Catch)

D 回槳:伸直手臂→前傾上身→彎曲膝蓋。

 

2)划船機的人體工學

划船機的人體工學參數如下圖所示:

1、坐墊上表面與腳踏頂端處於同一水平線
2、結束(Finish)狀態,手把與坐墊前端處於同一垂直線

3、腳踏與水平面的夾角在45度左右

4、H1: 手把到坐墊的高度

5、H2: 坐墊到腳跟的高度

6、L1: 坐墊在拉槳(Drive)過程中的行程

7、L2: 坐墊在抓握(Catch)狀態到手把的距離

8、L1+L2: 手把在拉槳(Drive)過程中的行程

 

對應賽艇的人體工學包括如下幾個重要參數

我們選取2012年倫敦奧運會所有賽艇項目參賽船艇的尺寸統計如下:

L1+L2

L2

H2

H1

3)各品牌划船機人體工學參數檢測

A、貼牌與原創設計品牌的差別

貼牌:各式貼牌的划船機的外形的相似度很高。以下面五個品牌為例,海德、麥瑞克、MOK、腓特烈、亞歷山大。其產品的正面木板無論形狀還是螺絲位置,幾乎一模一樣。

相對而言,原創設計的划船機品牌(Waterower 、Mobi莫比及其子品牌Xiaomo小莫)正面木板會有自己的設計風格和样式。

之所以產生這樣的現象,其原因就是這些品牌都是在山東德州或浙江金華的代工廠貼牌生產的。

下面是某山東工廠參加2019年體博會的照片,注意其中木製款的兩台,這就是大部分找代工的木製水阻划船機的兩個原型。

這些工廠的內部情況從這些照片中可以得到一些印象。下圖的產品中包括海德、麥瑞克、MOK等品牌的產品。其工廠管理的作坊現狀,大家自行想像。

 

B、自行安裝vs 免安裝

我們首先看一下Mobi莫比與WaterRower的包裝方式:

See the source image See the source image

兩箱包裝,分為划船機主機和軌道,用戶收到兩個包裝之後,需要自類安裝成為成品

See the source image

相對而言,很多品牌划船機都向用戶提供了一箱裝、免安裝的包裝方式。

這樣做的根本原因是由於作坊級生產工藝缺乏質量控制,尺寸公差過大,產品個體標準不統一,以至於不同的主機和軌道無法確保能夠安裝在一起。於是不得不把每一台划船機都完全組裝好,才敢發貨。類比的例子就是IKEA宜家,其標準化程度高,品控嚴格,才敢讓用戶自行安裝,任意選取。
 

C、採折疊或推拉設計的嚴重問題

由於一體式軌道的原木裁切成本與精密度要求較高,且會造成划船機整體包裝過大(2米x 0.5米x 0.5米)造成了運費過高與容易碰損這些額外成本。因此,廠家想出了一個縮減原木成本與減小包裝的辦法——折疊/推拉。

這樣,原木與包裝可以縮小三成左右,大大減少了工廠或者貼牌商的運營成本。但是帶來的缺點顯而易見----連接處的不平整(折疊)或晃動(推拉),這些問題在使用一段時間後就會逐漸產生。一來非常影響用戶體驗,二來影響耐用性(在斷點處的零件損壞率極高)。產生的過多客訴問題甚至讓有些平台將這類商品下架。
另這類收折的步驟較多,反而比無折疊的1秒直立麻煩。就像折疊腳踏車,折過幾次就懶的再折,看似很好但並不實用。

 

本章節將回答如下問題:

1、划船機的阻力到底指什麼?運動的強度是否僅和阻力大小有關?
2、划船機運動的強度和水箱的尺寸有什麼關係?

3、划船機運動的強度和水槳有形狀、尺寸有什麼關係

4、無極變速是什麼原理,所謂“划得越快,阻力越大”是什麼意思

5、水磁雙阻是否是最好的調節阻力方式?

1)運動的強度

我們首先明確幾個物理量的含義:

(1)力(Force):力是力學中的基本概念之一,是使物體改變運動狀態或形變的根本原因。根據牛頓第二定律,力可以表示為:

F=ma

式中F和a為力和加速度;m為該物體的質量。在划船機運動中,人對划船機的作用力體現為拉力F。

(2)功(Work):如果一個物體收到力的作用,在力的方向上發生了一段位移,我們說這個力對物體做了功。

在拉槳(Drive)階段,人對划船機的拉力F與位移L方向一致,

W=LFdl=FL

 

 

(C)功率:功率是指物體在單位時間內所做的功的多少,即功率是描述做功快慢的物理量。功的數量一定,時間越短,功率值就越大。在拉槳(Drive)階段,時間長度為TD,

P=WTD=FLTD

 

2)划船機的物理模型

A、簡化模型

人施加的力為F

划船機系統阻力D,即為重物的重力:

D = mg

在抓握(Catch)時,重物的速度為 v0,高度為0

在出水(Finish)時,重物的速度為v1,高度為L

整個拉槳(Drive)階段,人所做的功為

W=LFdl=FL

重力所做的功為

W=Lmgdl=−mgL

其總和轉換為物體的動能

FL−mgL=12mv12−12mv02
 

B、機械阻力划船機

機械阻力划船機的慣性部件為一個飛輪,質量m,半徑為R。而阻力種類為阻力部件(例如,羊毛氈)對飛輪的摩擦力,其大小與阻力部件對飛輪的壓力有關,通過調節其對飛輪的壓力大小,使用者可以實現對阻力的調節。

LETSPLAY Gym Spin bike Brake Pad/Brake Shoe Imported, Universal Imported  Brake pad for Gym Cycle Indoor Cycle Brake : Amazon.in: Car & Motorbike在划船機運動過程中,拉槳(Drive)階段,人的拉力做正功:

其慣性飛輪(flywheel)的轉動慣量

I=12mR2

整個拉槳(Drive)階段,人所做的功為

W=LFdl=FL

摩擦力做負功,飛輪轉動的角度為∅1:

W=LFdl=D∅1R

二者結合的結果是飛輪轉速增加,動能增大:

FL−D∅R=12I12−12I02

在回槳(Recovery)階段,人不做功,摩擦力做負功,飛輪轉動的角度為∅2:

W=LFdl=D∅2R

其結果是飛輪的轉速降低,動能減少:

−D∅2R=12I02−12I12

 

C、磁阻力划船機

磁阻力划船機的慣性飛輪與機械阻力划船機相類似。而阻力種類為電磁渦流(Eddy Current),其阻力大小D與飛輪轉速成正比。


D、風阻力划船機

風阻力划船機的慣性飛輪與機械阻力和磁阻力划船機相類似。而阻力種類為風阻,其阻力大小D與飛輪轉速的平方2成正比。

 

Flywheel Assembly, Concept2, Model D made Prior to 10/30/06 - Sportsmith

 

E、水阻力划船機

水阻力划船機的慣性飛輪是水箱中的水,通過水槳的旋轉,帶動水箱中的水形成一個“水環”。其阻力大小為水箱內壁對“水環”的摩擦力。

其水環的轉動慣量為:

I=12mR12+R22

其中R1和R2分別為水環的內外半徑。


 

2)水阻的參數

A水量

水的質量多少直接影響水環的轉動慣量,水量越多,轉動慣量越大。

B水桶尺寸

水環的轉動慣量和水環外徑或水桶直徑的平方成正比,而與水桶高度(水量)成正比,因此,一個“扁平”的水桶比一個“瘦高”的水桶的轉動慣量更大。

C水槳

水環的轉動慣量只和水量與水桶形狀有關,與槳葉的多少、形狀、面積均無關係。舉例來說,分別用筷子和勺子攪動杯子裡的水,當水的轉速相同的時候,其動能一致。


 

3)評測中常見的關於水阻的錯誤觀點

A、水磁雙阻

用划船機測試機對麥瑞克水磁划船機進行測試,結果如下:


以20槳頻做為拉力定義的標準。高水位時,磁阻1段阻力與32段阻力相差22N,佔比僅為22/287=7.6%。也就是說通過調節磁阻帶來的變化只能給整體阻力帶來7.6%的變化。

B、槳葉面積越大,阻力越大;通過調整槳葉面積實現阻力調節

水阻划船機在使用的時候,水箱中的水會被槳葉帶動旋轉,在離心力的作用下形成一個水環(中間為空),如下圖所示

See the source image

因此,一旦水旋轉起來之後,只有槳葉位於水箱邊緣的部分可以繼續與水發生作用,而水箱中心的部分完全接觸不到水,也就不起任何作用。這也是為什麼Waterrower的槳葉設計成下面的形狀。

See the source image

而下圖這種所謂可以調節槳葉面積的設計,其內部扇業部分,僅僅在從靜止狀態把水攪動起來的時候能接觸到水,而在水旋轉起來之後幾乎接觸不到水,當然也就沒有太大的作用。

 

另外,划船機的強度和水環的動能有關,也就是水環的轉動慣量和轉速兩者決定。其中,水環的轉動慣量

I=12mR12+R22

只和水量與水桶形狀有關,水量越大,質量越大,其轉動慣量越大。由於轉動慣量和半徑的平方成正比,因此在同等水量下,也就是水環體積固定的情況下,形狀越扁平,半徑越大,其轉動慣量越大。也就是說扁平的水箱比瘦高的水箱轉動慣量更大。

水環的轉速和划船機的傳動比有關,在拉槳行程一定的情況下,水槳能旋轉的圈數越多,其傳動比越大,(類比於自行車的檔位越高),對應水環的轉速也就越高。

上述兩個因素決定了划船機中的水環的動能,也就決定了划船機的強度。而與槳葉的多少、形狀、面積均無關係。剛才也說過,分別用筷子和勺子攪動杯子裡的水,當水的轉速相同的時候,其動能一致。所以,通過改變槳葉面積,並不能實現阻力調節。

 

 

木製划船機指主框架材質為木的划船機,其框架可使用不同種類的木材。

1)WaterRower的木材選擇

木製水阻划船機的發明者WaterRower的產品線如下表所示,其框架使用了5種不同的木材,依照銷售價格從低到高排列依次為:紅橡木、白蠟木、櫻桃木、硬楓木、和胡桃木。

 

產品

木材

價格

紅橡木

US$1,099

白蠟木

US$1,199

A picture containing weapon

Description automatically generated

櫻桃木

US$1,399

Text, whiteboard

Description automatically generated

硬楓木

US$1,599

胡桃木

US$1,599

 

上面的表格可以給我們兩點啟示:

1、WaterRower認為以上5種木材的性能均可以滿足划船機的設計需求

2、WaterRower認為以上5種木材在價格上的排序為:紅橡木< 白蠟木< 櫻桃木< 硬楓木= 胡桃木

2)木材的產地

木材的品質和價格與產地有著密切的聯繫,WaterRower的5種產品均採用產自北美的硬木。請注意,這裡的硬木指闊葉林產出的木材;相對地,軟木指針葉林產出的木材。硬木和軟木的名稱並非硬度之分,而是樹種之分。例如,輕木是一種硬木比大部分軟木還軟,紫杉是一種軟木比大部分硬木還要硬。

北美是全球硬木資源最豐富的地區,也是台灣與大陸木材主要進口國,其林業發展歷史悠久,技術發達,品質好,產品可持續性強。從供應角度看——美國硬木長久以來生產穩定,雖然不停砍伐,但美國的森立覆蓋率一直在提升;從生態角度看——美國硬木是產自可再生的資源,符合FSC認證,保證森林連續性發展經營;從生產角度看——美國硬木供應商信譽好、產品質量穩定,而且有世界上最嚴格的板材等級體系(NHLA規則)。雖然台灣與大陸也有直接進口原木至國內進行切割烘乾的產商,但是對比來看,在板材的切割,分級,烘乾,包裝的各個環節北美產商的設備更為先進,形成瞭如下的產品質量優勢:

(1)板面更平整;

(2)木材烘乾後含水率控制在6%-10%(國內標準為12%-15%),很少產生變形或開裂;

(3)木材分級過程自動化,分級結果更穩定。

See the source image

 

3)木材種類

(A)硬楓木

英文名:Hard Maple
拉丁名:Acer saccharum

產地:北美

其他常用名稱:
Sugar Maple, Rock Maple, Black Maple

Hard maple (Acer saccharum) See the source image

北美硬楓,是一種非常抗寒冷的樹種,雖然北美硬楓可以在美國各地的闊葉混交林中生長,但更偏向於更北部的州。該物種與世界各地的其他楓樹完全不同。北美硬楓通常生長在有多種土壤的茂密林地中,採伐北美硬楓只能在秋季和進行。

See the source image See the source image

據北美森林庫存分析(FIA)數據顯示,北美硬楓生長量是9.537億立方米,占美國闊葉木蓄積總量的6.6%。

北美硬楓木的氣孔與射線非常小,表面處理後效果極好,紋理細膩清晰,手感細膩,這是許多木材不具備的特徵。同時,北美硬楓木具有良好的強度屬性,具有高耐磨和磨損以及良好的蒸汽彎曲性能。硬楓可以很容易打磨、染色和拋光到一個非常精細和光滑的程度,可以產生良好的造型。因此,它是地板的首選品種,包括運動地板(NBA球場地板)、保齡球館球道和工作檯面。

(B)白蠟木

英文名:White Ash
拉丁名:Fraxinus americana

產地:北美

See the source image See the source image

北美白蠟,主要生長在美國東部——從紐約州北部至墨西哥灣南部各州之間的混合闊葉林中。北美白蠟廣泛生長在高山、平原及沿海地區,由於緯度、氣候和土壤條件的複雜多樣,北美白蠟的亞種眾多。

See the source image See the source image

據北美森林庫存分析(FIA)數據顯示,北美白蠟蓄積量為6.57億立方米,占美國闊葉木蓄積總量的4.5%。北美白蠟是全球出口量第四大的美國闊葉木樹種。

白蠟木加工性能良好,可通過染色和拋光處理來獲得優良的表面。乾燥尚算容易,且降等極輕微,很少有性能變化。白蠟木沒有芯材抗腐力,芯材對防腐處理劑有中等抗滲透力,邊材具滲透力。天然生成具有很強的耐腐朽功能,因此擁有較長的使用壽命,即使用於衛生間這種潮濕的空間之中,白蠟木家具的壽命也比普通家具長許多。

白蠟木家具的木材,在抗壓方面的功能優勢明顯,且白蠟木的密度較高,所以表面的潤滑度也是十分好的,因此白蠟木也是許多高端沙發優先選擇的材料。不管是採用螺絲仍是鐵釘固定,都十分穩固。

(C)白橡木

英文名:White Oak
拉丁名:Quercus alba

產地:北美

See the source image See the source image

北美白橡,廣泛分佈在美國東部大部分地區的闊葉混交林中,約占美國闊葉木資源的33%。北美白橡樹很高,有的生長在高山,有的生長在低地,因生長環境不同而存在著比較明顯的差異。相對紅橡樹而言,其葉子較窄,突出部呈圓形,秋天會變成棕色。

See the source image See the source image

據北美森林庫存分析(FIA)數據顯示,北美白橡生長量是22.6億立方米,占美國闊葉木蓄積總量的15.5%。

美國白橡木應用廣泛,包括航運和造船、地板、建築木工、外部木工、鐵路臥舖和木材橋樑。由於其強度和抗衰變,它也是高檔家具、室內木製品和鑲板的優質木材。由於其不可滲透性,木材適合存放葡萄酒和烈酒等液體的桶和木桶。

(D)紅橡木

英文名:Red Oak
拉丁名:Quercus rubra

產地:北美

其他常用名稱:
Northern Red Oak, Southern Red Oak

See the source image

 

北美紅橡,廣泛分佈在美國東部大部分地區的闊葉混交林中。與白橡樹類似,北美紅橡樹葉很高,分佈也十分廣泛,因生長環境不同而產生的差異性也很大。北美紅橡被認為對美國國內和出口消費具有高度的可持續性,並且作為北美最大的物種組,北美紅橡比北美白橡更加豐富。相對白橡樹而言,紅橡樹葉子較寬,突出部呈尖形,秋天會變成亮色。

See the source image See the source image

據北美森林庫存分析(FIA)數據顯示,北美紅橡生長量是26.2億立方米,占美國闊葉木蓄積總量的18%。

北美紅橡木是美國最豐產的硬木木材之一,這不僅是指它的生長資源,而且還指它的鋸材和單板的生產。因此,它是最為廣泛容易獲得的樹種木材之一,也是整個硬木生產中最重要的部分,同時亦是美國人公認並喜愛的橡木品種的完美典型。

(E)櫻桃木

英文名:Black Cherry
拉丁名:Prunus serotina

產地:北美

See the source image See the source image

 

北美櫻桃,主要生長在賓夕法尼亞州、紐約州、弗吉尼亞州和西弗吉尼亞州的闊葉混交林中。北美櫻桃與世界其他地方種植的櫻桃不同,它是一個獨立的闊葉木物種。北美櫻桃的成熟時間比其他硬木短。

See the source image See the source image

據北美森林庫存分析(FIA)數據顯示,北美櫻桃蓄積量為4.236億立方米,占美國闊葉木蓄積總量的2.9%。北美櫻桃每年增長量1030萬立方米,收穫量為每年490萬立方米。

櫻桃木因其顏色和老化過程而在木工和家具愛好者中享有盛名。它開始時是淺粉色,隨著時間的推移逐漸變暗,變成富有光澤的紅色色調。因北美櫻桃木細膩的材質,高貴的裝飾效果以及舒適的手感,近年來逐步獲得消費者的青睞,被廣泛應用於家具及箱櫃製造、高級細木工製品、櫥櫃、裝飾線條、鑲板、地板、門、船艇內部裝飾、樂器、車製品和雕刻品。櫻桃木高雅的紅色調使這種樹種在許多高檔的應用中顯得頗為時尚。

現在市場上很多櫻桃木都是用樺木冒充的,樺木因為和櫻桃木紋理相似,而常常被誤認為櫻桃木。另一個被經常拿來仿冒櫻桃木的樺木科材種就是北美赤楊木,赤楊木常用作北美櫻桃木的替代品,最主要的原因是製成家具後,外形和效果與北美櫻桃木非常相似。

但北美櫻桃木與之相比在性能上要更為優秀,除了在硬度上要明顯優於樺木和赤楊木,還在抗壓性、抗彎性、抗震性以及光澤性上優於這兩種木材。

(F)胡桃木

英文名:Black Walnut
拉丁名:Juglans nigra

產地:北美

Black Walnut (Juglans nigra) See the source image

 

北美胡桃,集中生長在美國東部、中部各州的闊葉混交林和農場中,從德克薩斯州蔓延到東部沿海地區。北美胡桃是少數種植以及自然產生和再生的硬木樹種之一。北美胡桃長得相對高大筆直,很少有較低的分支。

據北美森林庫存分析(FIA)數據顯示,北美胡桃生長量是1.378億立方米,占美國闊葉木蓄積總量的0.9%。

北美胡桃木呈淺黑褐色帶紫色,弦切面為美麗的大拋物線花紋。用來做家具不僅成型效果好,而且表面光澤飽和色彩豐富且飽滿。北美胡桃木被認定是芯材極耐腐的木材,它是即使在容易產生腐蝕的環境中仍能耐腐的木材之一。主要用途包括家具、櫥櫃、建築內裝飾、高級細木工製品、門、地板等。

即便在主產地美國,黑胡桃木也是非常奢侈的木材,而國內市場上充斥很多叫胡桃木的木材,加上各種定語前綴的,比如什麼南美胡桃木、秋木胡桃、金絲胡桃、卡斯拉、欖仁木等等,都不是所謂的黑胡桃木。

(G)櫸木

英文名:European Beech
拉丁名:Fagus sylvatica

產地:歐洲

See the source image

兩岸市場上的櫸木通常指歐洲山毛櫸,其分佈範圍從瑞典和挪威南部到意大利中部,向西到法國、英格蘭南部、葡萄牙北部、西班牙中部,往東到土耳其東北部,幾乎覆蓋整個歐洲。 

See the source image See the source image

歐洲山毛櫸和橡木同屬於植物分類學中的殼斗科(Fagaceae),歐洲山毛櫸屬於水青岡屬(Fagus L.)而橡木屬於櫟屬(Quercus L.)。正是猶豫櫸木和橡木在生物學意義上更接近,所以具有類似的物理特性,但櫸木的紋理不如橡木明顯,也是因為這個原因導致櫸木會比橡木市場認可程度稍低。

(H)松木

英文名:Radiata Pine
拉丁名:Pinus radiata

產地:南美/新西蘭

Radiata Pine (Pinus radiata)See the source image

我們常說的松木,指的其實是用“松科”植物做的木材。國內常用的松木包括三大類:輻射松、樟子鬆、和芬蘭松。我們下面著重介紹輻射松(別稱新西蘭鬆或智利松)。

輻射松不是新西蘭的鄉土樹種,它原產於美國加州的一些海島上。 19世紀由移民攜帶種子傳到南太平洋的島國新西蘭。新西蘭輻射鬆的拉丁名為Pinus radiata,英文名是Radiata pine。英文Radiata有輻射、放射的意思,因此它中文名稱作“輻射松”。另一個英文名是Monterey pine,因它原生長在美國加州Monterey島上而得名。輻射鬆在澳大利亞、西班牙、南非、智利、巴西等國都得到了成功發展,尤其智利,發展輻射鬆成效顯著。

See the source image See the source image

輻射松木材為中密度、結構均勻、收縮效率平均、穩定性強的優質軟材。除了製造家具之外,輻射松最大的用途是用於建房。分佈在新西蘭城鄉漂亮舒適的住房,大多是用輻射松材建造,使用壽命可達百年以上。輻射松木材還可用於大型建築,如新西蘭皇家研究院林業研究所(SCION)的主樓就是輻射松材木結構建築。既然輻射鬆的強度都可以用於建造房屋,作為划船機的框架使用可以說是綽綽有餘了。

See the source image See the source image See the source image See the source image

 

4)木材的物理特性

(A)氣乾密度(比重)

密度的定義是指單位體積內材料的重量,例如,1立方厘米木材的重量為多少克。乾燥的木材能從周圍的空氣中吸收水分,潮濕的木材也能在乾燥的空氣中失去水分。由於木材的含水量會影響到木材的密度,為了在比較不同木材密度的時候有一個統一標準,通常取木材含水量在12%時的密度,該密度也稱為木材的氣乾密度。為了數據表示的方便,定義木材的比重(Specific Weight)為木材的氣乾密度與水的密度的比值。該數值通常小於1。

 

上面的圖表給出了不同木材的比重,數據來源於美國農業部林業發展報告。木材的比重從小到大排序依次為:

櫻桃木< 松木< 胡桃木< 白蠟木< 紅橡木< 硬楓木< 白橡木< 櫸木

值得注意的是,櫻桃木的密度和松木類似,甚至小於松木。而WaterRower選擇櫻桃木作為木製划船機的框架材料說明了櫻桃木的密度是足以滿足划船機設計需求的。因此,與之類似的松木的密度也是足夠滿足划船機的設計需求的。

(B)硬度

對木材來說,現在比較廣泛的硬度測試方法是詹氏測試法,其通過測量把一顆0.444英寸(11.28毫米)直徑的鋼珠壓到測試樣本木材,直到鋼珠的一半沒入到木材中所需的壓力來決定木材的硬度,所需壓力越大,則木材硬度越大。硬度越大的木材一般加工難度越大,而越硬的木頭就越沒那麼容易被劃花。

 

上面的圖表給出了不同木材的硬度,數據來源於美國農業部林業發展報告。木材的比重從小到大排序依次為:

松木< 櫻桃木<胡桃木< 紅橡木< 白蠟木< 白橡木< 硬楓木< 櫸木

松木、櫻桃木和胡桃木相對較軟,容易加工也容易劃傷;紅橡木、白橡木、和白蠟木硬度適中;而硬楓木和櫸木硬度最高,最難劃傷也最難加工。

 

(C)斷裂模量(modulus of rupture, MOR)

斷裂模量也稱抗彎強度,是在彎曲試驗中,木材彎曲斷裂前最大的纖維應力,單位是MPa。一般視作為木材的整體強度的一個重要參數。這個數值越大,木材的抗彎曲能力越強。

 

根據美國農業部林業發展報告的數據,斷裂模量的排序為:

松木< 櫻桃木< 紅橡木< 胡桃木< 白橡木< 白蠟木< 硬楓木< 櫸木

值得注意的是,松木和櫻桃木的斷裂模量類似,遠小於其他幾種木材。而WaterRower選擇櫻桃木作為木製划船機的框架材料說明了櫻桃木的強度是足以滿足划船機設計需求的。因此,與之類似的松木的強度也是足夠滿足划船機的設計需求的。

(D)穩定性

乾燥的木材能從周圍的空氣中吸收水分,潮濕的木材也能在乾燥的空氣中失去水分。木材隨濕度變化出現濕漲乾縮的現象稱之為形變,而木材形變的程度就是木材的穩定性。穩定性高的木材在濕度變化時尺寸變化小,開裂變形機率低;反之,穩定性低的木材在濕度變化時尺寸變化大,開裂變形機率高。

Radial, Tangential, and Volumetric Shrinkage

根據美國農業部林業發展報告的數據,穩定性的排序為:

櫸木< 白橡木< 硬楓木< 紅橡木< 白蠟木< 胡桃木< 櫻桃木< 松木

松木、櫻桃木穩定性最好,不容易變形開裂;胡桃木、白蠟木和紅橡木穩定性適中;硬楓木和白橡木穩定性較差;而櫸木穩定性最差,極易變形開裂。

 

5)各品牌划船機的木材選擇

     

小莫

Promax

紅橡木/松木

莫比

經典

白蠟木

麥瑞克

950

紅橡木/櫻桃木/胡桃木

海德

 

紅橡木/橡膠木/松木

MOK

M16p

櫻桃木/紅橡木/櫸木

野小獸

R40s

櫸木

 

 

6)各品牌划船機評測中的問題

我們先看看其他評測是怎麼說的:

(1)https://zhuanlan.zhihu.com/p/449266899

作者:長腿小姑娘

比較標準:密度/硬度

白橡木>櫸木>紅橡木>白蠟木>橡膠木>胡桃木>櫻桃木>松木

(2)https://zhuanlan.zhihu.com/p/269085019

作者:暴走的丸子

比較標準:密度

結論:櫸木>紅橡木(橡木)>白蠟木>橡膠木>松木

(3)https://zhuanlan.zhihu.com/p/338233373

作者:木森測評

比較標準:價格

結論:胡桃木>白蠟木>櫸木≈橡木>橡膠木>松木

(4)http://zhuanlan.zhihu.com/p/390796809

比較標準:價格

結論:櫻桃木/黑胡桃>櫸木/橡木>白蠟木>松木

 

評測(1)(2)中僅僅使用密度和硬度作為划船機框架木材選擇的標準並不可取,木材的其他參數(斷裂模量和穩定性)相對而言更為重要:斷裂模型直接影響划船機的承重能力;而穩定性影響划船機的木框架在不同濕度條件下是否變形開裂。

評測(3)(4)中使用價格作為划船機框架木材選擇的標準並不可取。因為木材價格收市場供需,關稅等多個因素影響。而且,在WaterRower的角度來看,價格排序是: 紅橡木< 白蠟木< 櫻桃木< 硬楓木= 胡桃木,與市場的排序也並不完全一致。