1. Varsien valmistusmenetelmät
a) Teräsvarret
Siinä missä grafiittivarret esiteltiin 1970-luvulla, teräsvarsia valmistettiin jo 1920 luvulla. Valmistusprosessi menee suunnilleen niin, että korkeasti seostettu teräsnauha muovataan putken muotoon jonka jälkeen sauma hitsataan. Putken halkaisija on suurempi tässä vaiheessa kuin lopullisen varren, koska lopullinen seinämän paksuus ja varren halkaisija syntyy vasta veto-/venytysvaiheessa, joka suoritetaan 6-8 kertaa ennen kuin saavutetaan varren lopulliset mitat. Sen jälkeen puristustyökaluilla muovataan varsi kartioksi, mahdollisesti askelittain kapenevaksi, paitsi esim. Project X –varret valmistetaan ilman askelia. Lopuksi varsi tarvittaessa suoristetaan ja päällystetään nikkelillä ja kromilla korroosiota vastaan.
b) Grafiittivarret
Grafiitti- nimestään huolimatta nämä varret valmistetaan tyypillisesti hiilikuituvahvisteisesta polymeereistä (CFRP). Perinteisesti varsi on joko liuskoista laminoitu (Sheet-laminated) tai säikeistä kierretty (Filament-wounded). Säikeistä kierretyn varren etuna on ainakin se, että siinä ei synny saumoja varteen samoin kuin liuskoista laminoiduissa. Epoksi on siinä kiinnitysaineena. Saumat aiheuttavat epäjohdonmukaisuuksia (spine) varren mekaanisiin ominaisuuksiin, esimerkiksi jäykkyyteen . Filament-wound menetelmä mahdollistaa monipuolisemman varren konstruktion ja on kalliimpi menetelmä.
2. Varsien geometria
Varsien mitoista yleensä vain paino, pituus, tip- ja butt pään halkaisijat on ilmoitettu valmistajien taholta. Seinämän paksuus kussakin kohdassa vartta ja kartion mittoja ei ole juurikaan saatavilla. Yleensä varren tip-pää on 0,355 tai 0,350 tuumaa grafiittivarsissa ja 0,355 tai 0,370 tuumaa teräsvarsissa. Varsia valmistetaan kahdella tip-muodolla, joko kartio (taper tip) tai suora (parallel tip). Teoriassa taper-tip vartta ei voi asentaa parallel-lapaan eikä päinvastoin. Taper-tip varsia ei voi trimmata tip-päästään ja siksi se rajoittaa mailan fittausta jossain määrin. Butt-pään halkaisja on yleensä 0,580 – 0,600 tuumaa.
Muihin varren mittoihin liittyen, Huntley (2007) analysoi 33 garfiittivartta ja tuloksena oli se, että seinämän paksuus asettui välille 0,7 – 1,1 mm. Jotkut varret oli tehty tasaisella seinämän paksuudella läpi varren (paitsi tip- ja butt päiden vahvistukset), toisissa varsissa seinämän paksuus oheni tasaisesti tipistä butt-päähän mentäessä. Toleranssi seinämän paksuuden vaihtelussa oli 10 -90 micrometriä. Seinämän paksuudella varren eri kohdissa on vaikutusta varren tasapainopisteeseen (balance point)
3. Varren pituuden määritelmä
Valmiin mailan pituus on relevantimpi tekijä kuin pelkän varren pituus, varren pituus määräytyy sen mukaan, mikä mailan pituus on sopiva pelaajalle ja millainen on lavan hosel (putki lavasssa johon varsi asetetaan). Sääntöjen mukaan maksimi pituus kaikille mailoille, paitsi putteri, on 48 tuumaa.
Mailan pituuden määritelmä:
4. Varren taipumispisteen paikka (Bend point position)
Määritelmä missä varren Bend point sijaitsee voidaan ilmaista; Varsi kiinnitetään butt-päästään puristimeen ja asetetaan paino sen tip-päähän. Bend point on siinä kohtaa vartta missä taipumisen säde on pienin. Varsi ei taivu täydellisen kaaren mukaisesti, koska sen poikkileikkaus muuttuu pitkin vartta sen pituussuuntaan liikuttaessa.
Varren halkaisija muuttuu asteittain pienemmäksi butt-päästä tip-päähän mentäessä samalla kuin seinämän paksuus kasvaa. Tämä aiheuttaa sen että jäykkyys pienenee asteittain kohti tip-päätä mentäessä, koska varren seinämän paksuuden kasvaminen ei täysin kompensoi halkaisijan pienenemistä. Golf-termein puhutaan low-, mid- ja high -kick point varsista. Eli missä kohtaa vartta taipumispiste sijaitsee mitattaessa sen paikka tip-päästä tai sen sijainti tip-päästä suhteessa koko mailapituuteen, joka on usein välillä 48% – 56%.
5 . Varren yleinen jäykkyys
Ensinnäkin, varsien jäykkyyksiä ei ole mitenkään standardisoitu. Markkinointia varten varsien jäykkyyksiä kuvaamaan on luotu yleisesti käytössä oleva LARSX –järjestelmä (Ladies, Amateurs, Regular, Stiff, X-stiff), jota ei siis mitenkään ole standardisoitu, vaan yhden valmistajan ”Stiff” -varsi voi kokonaisjäykkyydeltään vastata toisen valmistajan ”Regular” –vartta jne. Tässä järjestelmässä kuvataan varren keskiarvojäykkyyttä varren päiden välillä, eli se ei määrittele absoluuttista jäykkyyttä yhdessäkään tietyssä kohdassa vartta. Keskiarvojäykkyys voidaan mitata esimerkiksi taajuusanalysaattorilla, jolloin tulokseksi saadaan varren värähtelytaajuus CPM (cycles per minute).
Toinen yleinen jäykkyyksiä kuvaava järjestelmä 4.0 – 4.5 – 5.0 – 5.5 – 6.0 – 6.5 – 7.0 on FM recision/Brunswick/Royal Precision (sama yhtiö) kehittämä ja Riffle/Project X –varsissa käytetty järjestelmä, jossa on määritelty pelaajan swingin nopeus suhteessa tarvittavaan varren jäykkyyteen.
Näiden kahden järjestelmän ja rinnalle valmistajat ovat luoneet myös yksinkertaisen jäykkyysprofiili –mallin, eli varren Butt-, Mid- ja Tip- jäykkyydet. Tässä jaetaan varsi kolmeen yhtä suureen (Miyazaki neljään) osaan ja mitataan kunkin osan keskiarvojäykkyys suhteessa sen muiden osien keskiarvojäykkyyksiin. Tällä tavoin pyritään kuvaamaan tiettyjä varren ominaisuuksia, kuten pallon lentorataan ja kierteisiin vaikuttavia (low/mid/high launch – low/mid/high spin) sanomalla esimerkiksi, että varsi on jäykkä tai pehmeä –tippinen. Kuten myöhemmin huomataan, asia ei välttämättä ole aivan näin yksinkertainen.
Miayzaki on kehittänyt oman 4-numeroisen järjestelmänsa , jossa kuvataan jäykkyyksiä varren neljässä eri osassa ja jossa ensimmäinen numero kuvaa varren jäykkyyttä grippipäässä ja siitä kohti toista varren päätä (butt, mid-butt, mid- tip, tip) ja jokainen numero voi olla välillä 0-9 alla olevan taulukon mukaisesti, jossa sitä verrataan LARSX-järjestelmään. Tässä pitää muistaa, että nämä ovat suhteellisia jäykkyyksiä varren eri osisssa, käytännössä tip- pää ei olla koskaan absoluuttisesti butt – päätä jäykempi, vaikka Miyazakin koodissa tip-numero voikin olla isompi kuin butt-numero.
Miyazaki- menetelmä
Näillä jäykkyysprofiili -järjestelmillä pyritään kuvamaan sitä, millä kohtaa vartta (bend point tai kick point) tapahtuu sen merkittävin eteenpäin taipuminen siinä vaiheessa kun varsi palautuu backswingin alussa ladatusta jännityksestä osuma-alueella (release). Sanotaan. että mitä ylempänä vartta tämä alue on, sitä enemmän se tuottaa matalampaa lyöntikaarta ja mitä alempana se on varressa, sitä nostavampi varsi on. Mutta nämäkään asiat eivät välttämättä todellisuudessa mene aivan näin.
Varelle ilmoitetaan myös sen taspainopiste (Balance point). Sillä tarkoitetaan sitä varren kohtaa pituussunnassa missä varsi on tasapainossa. Se mitataan useimmiten varren tip-päästä (cm tai inch). Balance point voidaan asettaa haluttuun kohtaan varressa siirtämällä varressa olevaa sen omaa massaa ylemmäs tai alemmas vartta. Siten voidaan tehdä esimerkiksi maila, jossa on painavampi lapa tai pidempi varsi ilman että swingipaino nousee liian suureksi. Nykyisillä valmistusmenetelmillä voidaan varren massaa asettaa varren eri kohtiin epätasaisesti säätelemällä sen seinämän paksuutta eri kohdissa vartta. Voidaan tehdä esimerkiksi rautasetin mailoihin varret, joissa pidemmissä raudoissa on kevyemmät varret kuin lyhyemmissä, mutta silti swingipaino pysyy kaikissa mailoissa samana (esim DG AMT)
6. Varren taivutusjäykkyys (Bending stiffness) ja EI-jäykkyys (Rigidity)
Taivutusjäykkyys mitataan siten, että varsi kiinnitetään grippipäästään ja sen tip-päähän asetetaan tietty kuorma [N] jonka jälkeen taipuma [m] mitataan ja yksikkönä on N/m.
Varsissa olevat saumat voivat aiheuttaa epäyhdenmukaisuutta varren jäykkyydessä, riippuen missä saumakohta on suhteessa mittaussuuntaan. Joidenkin arvioiden mukaan tästä johtuva ero varren jäykkyydessä voi olla 0-3%. Tästä syystä on syytä asentaa varret kaikkiin mailoihin siten, että varsien saumat asetetaan samaan suuntaan suhteessa lyöntisuuntaan (Spine alignment).
Huntley (2006) on tutkinut, että keskimäärin L,T ja S varsien taivutusjäykkyys (1 metri kiinnityspisteestä tip-päähän) ; 135-140 N/m, 154-162 N/m ja 168-173 N/m.
EI-jäykkyys taas mitataan asettamalla tietty kuorma varteen tiettyyn kohtaan sen pituussunnassa ja samalla varsi lepää kahden tukipisteen varassa. Taipuma mitataan ja yksiköksi tulee Nm2.
Kun halutaan profiloida varsi tarkemmin sen suhteen, mikä on sen absoluuttinen jäykkyys kussakin kohdassa vartta sen pituusakselinsa suhteen, niin voidaan käyttää EI- mittausmenetelmää ja mittalaitetta (kuva 1). Siinä varsi voidaan mitata vaikka kymmenestä eri kohdasta ja luoda kunkin varren kohdan taipumien perusteella EI-taipumiskäyrä. Varsi laitetaan siinä kahden tukipisteen päälle, jotka ovat esim. 20 cm päässä toisistaan ja sen jälkeen kohdistetaan tietty voima tiettyyn kohtaan vartta ja mitataan varren taipuma kustakin kohdasta johon voima on asetettu. Tuloksena saadaan varren jäykkyys kussakin kohdassa vartta lujuusopin laskukaavan avulla:
EI=FL^3/48s
E= Kimmokerroin (teräs n. 20680 Kn/cm^2)
I = Poikkipinnan hitausmomentti (cm^4)
F=Kuormittava voima
L=Tukipisteiden välimatka
s=Taipuma
Saadaan siis tuotettua käyrä, joka kuvaa varren jäykkyyttä sen päästä päähän tietyn välimatkoin mitattuna. Yksikkönä EI-jäykkyydelle on Kn cm^2.
Kuva 1. Fingolf – EI-Machine
Kuvassa 2. on esimerkki EI-jäykyysprofiilista Project X 6.0 varrelle, siinä on mukana vertailuprofiili True Temper DG S300 varresta. Vaakasuora akseli esittää vartta sen grippipäästä (700 mm) tip-päähän (100 mm) ja käyrä osoittaa pystyakselilla varren kunkin kohdan vastaavan EI-jäykkyysarvon Kn cm^2. Sinänsä pystyakselin absoluuttisilla arvoilla ei ole suurta merkitystä, käytännössä käyriä voidaan parhaiten käyttää eri varsien vertailuun. Arvo riippuu mittaustavasta, eli käytetystä painosta ja tukipisteiden etäisyydestä mittalaitteessa. Mitattuja varsia löytyy www.fingolf.fi/blogi.
Kuva 2.
7. Varren kokonaisvaltainen värähtelytaajuus taivutuksessa (CPM)
Varren taivutusjäykkyyttä voidaan mitata myös taajuusanalysaattorilla ja tuloksena on sen värähtelytaajuus CPM (cycles per minute). Varsi kiinnitetään sen grippipäästä mittalaitteen puristimeen (clamp) ja näpäytetään sormilla kevyesti heilumaan edestakaisin. Laite mittaa sen jälkeen kuinka monta kertaa minuutissa värähtely tapahtuu. Mitä jäykempi varsi, sitä suurempi CPM –luku. Tämä mittaustapa summaa tavallaan koko varren jäykkyyden, eli sen varren keskimääräinen jäykkyys koko sen pituudeltaan. Koska varren paino vaikuttaa tulokseen, voi kaksi saman jäykkyistä vartta antaa eri CPM –arvot. Eri mittaajien tuloksia on vaikea verrata, koska tulokseen vaikuttaa myös miten leveät puristimen leuat ovat, onko grippi kiinni varressa, mitataanko lavalla vai ilman, mikä on käytetty tip-paino, jne.
Varsinkin sheet-laminated grafiittivarsien osalta on huomioitava, niissä olevat saumakohdat vaikuttavat värähtelytaajuuteen ja siitä johdettuun jäykkyyteen. On kuitenkin epäselvää mikä saumakohtien vaikutus todellisuudessa on swingiin ja lyöntiin.
8. Varren kiertojäykkyys (Torque)
Kiertojäykkyys tarkoittaa sitä, että miten paljon varsi kiertyy asteissa varren pituussuuntaisen keskiakselinsa ympäri siihen kohdistuneen tietyn säteittäisvoiman johdosta ja kuinka hyvin varsi vastustaa tätä voimaa.
9. Varren massa
Kokonaispaino on se mitä oikeaan mittaan trimmattu varsi painaa ennen se on asennettu lapaan. Yleensä varret painavat 40-135 grammaa, jossa teräsvarret painavat noin 75-135 g ja grafiittivarret noin 40-90 g.
