УСТРОЙСТВО СРЕДНЕЙ ЧАСТИ ПОДОШВЫ ДЛЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ОБУВИ
MIDPORTION FOOTWEAR FORCED VENTILATOR

Изобретение относится к обувной промышленности и может быть использовано для принудительной вентиляции внутреннего объема обуви.
Основными целями отечественных и зарубежных разработок в обувной промышленности являются улучшение комфортности обуви - ее гигиенических и эргономических свойств за счет совершенствования конструкций и способов изготовления деталей верха и низа обуви [1]. Для улучшения комфортных свойств обуви за счет ударопоглощающих свойств подошвы в патенте [2] предложено устройство многослойной подошвы. В этом патенте учитывается оптимальный способ ходьбы, то есть последовательный перенос нагрузки вдоль ступни или «перекатывание» ступни по плоской поверхности. Задача изобретения [2] решается путем создания устройства для активной ходьбы с перекатыванием, верхняя часть которого снабжена верхом ботинка, а подошва содержит, по меньшей мере, среднюю часть подошвы и нижний слой подошвы, причем средняя часть подошвы выполнена прочной, твердой и упругой, нижняя часть является мягкой и упругой, и нижний слой имеет произвольную выпуклую аркообразную форму или в виде сегмента круга форму.
К недостаткам [2] следует отнести то, что внешний вид обуви характерен для спортивной и не может быть использован для повседневной обуви. Выделяющаяся при ходьбе тепловая энергия накапливается во внутреннем объеме обуви, что ухудшает ее гигиенические свойства.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому устройству, одновременно являющимся базовым, является конструкция стельки [3]. Стелька из ламинарного вспененного материала, представляющая собой пористый слой с вертикальными сквозными каналами, является частью подошвы и одновременно выполняет две функции: смягчает силовое взаимодействие ступни ноги с поверхностью и позволяет осуществлять вентиляцию обуви при ходьбе через поры, соединенные вертикальными каналами.
Известная конструкция стельки [3] имеет следующие недостатки. При наличии в подошве пористого слоя с вертикальными каналами, связывающими внутренний объем обуви с окружающей атмосферой, вентиляция осуществляется при циклическом нажатии участков ступни на подошву. При нажатии ступни на участок подошвы, каналы в верхнем слое подошвы перекрываются ступней, пористый слой деформируется и в порах создается избыточное давление. Это приводит к выдавливанию воздуха, содержащегося в порах, в окружающую атмосферу через каналы, находящиеся в нижней части подошвы. При снятии нагрузки с этого участка подошвы пористый слой стремится принять первоначальную форму, внутри пор создается давление ниже атмосферного. Это приводит к тому, что в поры поступает воздух из внутренней области обуви и окружающей среды, находящейся вблизи поверхности. Однонаправленной подачи воздуха в этом случае не происходит. В результате пыль и пары воды, находящиеся на поверхности или вблизи нее, будут поступать в поры, а затем и во внутренний объем обуви. Уменьшение диаметра выходных каналов приведет к неэффективности процесса вентиляции.
Целью предлагаемого устройства является улучшение комфортности обуви - ее гигиенических свойств.
Указанная цель достигается тем, что конструкция подошвы состоит по меньшей мере из трех частей, прочно соединенных друг с другом. Верхняя часть представляет собой эластичный слой, учитывающий особенности строения стопы. Нижняя часть подошвы изготавливается из прочного, твердого и упругого материала. Средняя часть подошвы представляет собой слой, включающий систему горизонтально расположенных эластичных трубок круглого или эллипсовидного сечения, не сообщающихся между собой и находящихся в мягком и упругом материале, способном вместе с трубками изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении приложенной силы, или слой из мягкого и упругого материала, в котором имеются горизонтально расположенные каналы круглого или эллипсовидного сечения, не сообщающиеся между собой и способные изменять и восстанавливать свою форму при изменении приложенной силы. При ходьбе равномерное нагружение двигательной системы человека происходит в том случае, когда различные участки ступни давят на поверхность земли не одновременно [2]. Обычно задняя часть подошвы взаимодействует с поверхностью первой, затем соприкосновение с поверхностью перемещается к носку подошвы. Одновременно с этим происходит последовательное перемещение нагрузки от пятки к носочной части подошвы. Под действием силы тяжести каналы деформируются и перекрываются, что приводит к проталкиванию воздуха по каналам от пятки к носочной части обуви. Увеличение давления во внутреннем объеме обуви приводит к выходу воздуха и паров воды в атмосферу через естественные щели между ступней, внутренней поверхностью верха обуви и материалом носка. Одновременно с продавливанием воздуха внутрь обуви новая порция воздуха из атмосферы поступает в каналы, восстанавливающие свою первоначальную форму после снятия нагрузки. Это повторяется с каждым шагом, то есть при ходьбе система каналов представляет собой насос, который закачивает атмосферный воздух в носочную часть обуви. Применение в качестве мягкого и упругого материала слоя, состоящего из системы горизонтально расположенных эластичных трубок, не соединяющихся между собой и находящихся в мягком и упругом материале, способном вместе с трубками изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении приложенной силы, или слоя из мягкого и упругого материала, в котором имеются горизонтально расположенные каналы, не сообщающиеся между собой и способные изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении приложенной силы, позволяют смягчить удар ноги о землю, а также осуществлять принудительную вентиляцию обуви.
Материал, из которого изготовлены трубки, или материал, в котором располагаются каналы, должны обладать упругими свойствами в области допустимых нагрузок, определяемых весом человека, которые не должны изменяться при многократных изменениях нагрузки. Особенность движения, заключающаяся в последовательном перемещении нагрузки от пятки к носочной части подошвы, позволяет осуществить процесс закачки атмосферного воздуха во внутренний объем обуви. Объем воздуха, поступающий внутрь обуви в единицу времени Q, определяется диаметром каналов d, длиной каналов L и количеством каналов N, находящихся в подошве:
Q=k·N·S·L=k·N·V,
2
где S=πd/4 - площадь поперечного сечения канала, V=S·L - внутренний объем одного канала, к - коэффициент, учитывающий объем каналов, принимающих участие в закачке воздуха. Расположение каналов может быть в один или несколько рядов в зависимости от необходимого объема прокачиваемого воздуха. Наличие условия - горизонтально расположенные каналы, не сообщающиеся между собой, является обязательным. Если между каналами внутри подошвы будут поперечные соединения, то часть воздуха может выходить обратно в атмосферу через каналы, не принимающие участие в закачке воздуха. Это же условие накладывает ограничение и на максимальный диаметр каналов. Все каналы сообщаются между собой в носочной части обуви. Поэтому необходимо использовать трубки или каналы малого диаметра, чтобы использовать условие вязкого трения для уменьшения обратного истечения воздуха в атмосферу через каналы, не принимающие участие в закачке воздуха. Максимальный диаметр каналов не должен превышать 1,5-2 мм. Условие закачки атмосферного воздуха в носочную часть обуви является основным, так как эта часть обуви всегда находится в наименее комфортных условиях. Это подтверждается тем, что чаще всего грибковым заболеваниям подвержены пальцы ног и поверхности ступни, прилегающие к ним.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что средняя часть подошвы представляет собой слой, состоящий из системы эластичных, горизонтально расположенных трубок малого диаметра круглого или эллипсообразного поперечного сечения, внутренний диаметр которых не превышает 1,5-2,0 мм, или слой из мягкого и упругого материала, в котором имеется система эластичных, горизонтально расположенных каналов малого диаметра круглого или эллипсообразного поперечного сечения, диаметр которых не превышает 1,5-2,0 мм.
Таким образом, заявляемое устройство средней части подошвы соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области промышленности не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».
Техническая сущность изобретения поясняется принципиальной схемой расположения каналов в подошве, показанной на фиг.1 и 2.
На фиг.1 показано расположение каналов в подошве, вид сбоку. Подошва 1 содержит слой 2, включающий систему каналов 3. Входные отверстия 4 соединены с входящей технологической полостью 5 и системой каналов 3. Вторая выходящая технологическая полость 6 соединена отверстиями 7 с внутренним объемом обуви. На фиг.2 показано расположение каналов в подошве, вид снизу. Обозначения на фиг.2 те же, что и на фиг.1.
Действие устройства средней части подошвы для принудительной вентиляции обуви реализуется следующим образом. При ходьбе задняя часть пятки взаимодействует с поверхностью первой. Под действием силы тяжести деформируются и перекрываются каналы 3 в пяточной части подошвы. При последовательном перемещении нагрузки от пятки к носочной части подошвы воздух по каналам 3 перемещается к выходной технологической полости 6 и через отверстия 7 поступает во внутренний объем носочной части обуви. Это приводит к увеличению давления во внутреннем объеме обуви и выходу воздуха и паров воды через естественные щели между ступней, внутренней поверхностью обуви и материалом носка. Одновременно с перемещением нагрузки от пятки к носочной части подошвы новая порция воздуха поступает из атмосферы через входные отверстия 4 во входную технологическую полость 5 и в каналы 3, восстанавливающие свою первоначальную форму. При переносе нагрузки на другую ногу весь объем каналов 3 и технологические полости 5 и 6 заполняются воздухом из окружающей атмосферы. Это повторяется с каждым шагом, то есть при ходьбе система каналов представляет собой насос, который прокачивает атмосферный воздух через обувь и тем самым осуществляется процесс принудительной вентиляции обуви.
Горизонтальное расположение каналов, по которым осуществляется закачка атмосферного воздуха в носочную часть обуви, позволяет улучшить комфортность обуви - ее гигиенические свойства.
Источники информации
1. Иванова Ю.В. О новых технических решениях в области изготовления обуви.//Кожевенно-обувная промышленность, 2003, №4, с.44-45.
2. Патент RU №2245667, А43В 13/14, 10.02.2000. Бюл. №4. Мюллер К. Устройство для активной ходьбы с перекатыванием.
3. Патент US №6199304, А43В 13/38, 18.05.1999. Sockliner.