АМОРТИЗИРУЮЩИЙ КАБЛУК

Полезная модель относится к легкой промышленности, в частности к обувной, и основывается на исследовании напряженно-деформированного состояния каблука с целью определения его рациональной конструкции.
Предлагаемая конструкция каблука рекомендуется при производстве обуви повышенной комфортности, для оптимизации нагрузки, передаваемой на тело человека при ходьбе.
Известны различные конструкции, которые придают каблуку амортизационные свойства. Например, использование механических приспособлений пружинного типа, использование специальных конструкций со сквозным пазом по пяточному закруглению, а также каблуки, выполненные из различных по жесткости материалов.
За прототип принята наиболее близкая к предложенной конструкция, которая представляет собой подошву с каблуком, состоящую из различных материалов (патент №3,253,355 Май 31 1996 г. США), где подошва включает в себя три слоя: внутренний, наружный и промежуточную вставку, в теле которой равномерно расположены отверстия, закрытые внутренним и наружным слоями.
Недостатком известной конструкции (прототипа) является то, что отверстия в пяточной части расположены равномерно, на значительном расстоянии от контура пяточного закругления и друг от друга, а также то, что отверстия закрыты с внутренней стороны, то есть воздух, находящийся в них будет при нагрузке сжиматься, создавая дополнительную жесткость. Все это ухудшает амортизационные свойства каблучной части.
Необходимость амортизации заключается в том, что при ходьбе в фазе первичного контакта стопы с опорой, кости голени и бедра спрямлены, и реакция от жесткой опоры, практически без амортизации, передается на тело человека, вызывая при этом патологические изменения, прежде всего в позвоночнике.
Целью разработки полезной модели является обеспечение мягкоупругого взаимодействия каблука и опоры во время ходьбы в фазе начального касания каблука опорной поверхности (самая опасная фаза), т.е. повышенной амортизации тела человека при первичном контакте каблука с жестким основанием. Заявленный технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: в теле каблука, со стороны ляписной части, имеются равномерно расположенные, несквозные, вертикальные отверстия, локализующиеся на 1/5 части каблука, прилегающей к его задней поверхности, и расположенные; в трех поперечных сечениях, расстояние между которыми равно (3/2)d, расстояние от задней кромки равно d диаметр несквозного отверстия определяется как d=0,2 Lk/6, а количество отверстий в каждом ряду находится в пропорциональном соотношении 1:0,5:0,1, начиная от заднего ряда, в котором число отверстий равно 6S/0,2Lk,
где Lk - длина каблука;
S - ширина каблука,
d - диаметр несквозного отверстия.
Краткое описание чертежей.
Фигура 1. Схема взаимодействия каблука с опорной поверхностью в фазе переднего толчка. Угол α - текущий угол наклона каблука к опоре.
На фигуре 1 показана схема взаимодействия нижней плоскости каблука с опорной поверхностью в фазе переднего толчка, то есть в начальный момент касания каблука и опоры во время ходьбы. Угол α - текущий угол наклона нижней поверхности каблука к опоре.
Фигура 2. Нагруженная модель каблука и картина полос изохром от нулевой до седьмой.
На фигуре 2 изображена нагруженная модель каблука и картина полос изохром от нулевой до седьмой, q - внешняя распределенная нагрузка на модель, имитирующая реакцию опоры на каблук при переднем толчке во время ходьбы; α - угол приложения нагрузки.
Фигура 3. График усилий, возникающих при контакте каблука с опорой в координате времени и угла наклона каблука.
На фигуре 3 представлен график усилий, возникающих при контакте каблука и опоры во время ходьбы. На оси абсцисс показаны величины угла α от 30 до 6 градусов - текущего угла наклона каблука к опорной поверхности и соответственное время контакта t. На оси ординат отмечены величины усилий, возникающих при контакте каблука и опоры во время ходьбы.
Фигура 4. Нагруженная модель каблука и картина полос изохром от нулевой до седьмой при нагрузке F=29H и при величине угла приложения нагрузки α=18°.
Фигура 5. Модель каблука прямоугольной формы с выделенной штриховкой амортизирующей частью.
Lk - длина каблука;
S - ширина каблука.
Фигура 6. Сводная картина крайних изохром.
Представляет собой распределение линий изохром, соответствующих различным углам нагружения модели каблука (6°, 12°, 18°, 24°, 30°) при переднем толчке.
Фигура 7. Амортизирующий каблук с несквозными отверстиями.
На фигуре представлен каблук в двух проекциях: вид сверху и в разрезе по оси каблука. Показано также несквозное отверстие в разрезе в масштабе 2:1.
Осуществление полезной модели.
Заявленное устройство может быть применено в легкой промышленности, в частности, в обувной, для улучшения амортизационных свойств каблука низа обуви.
Проведенные исследования показали, что напряжения в каблуке, в опасной фазе переднего толчка, локализуются на 1/5 каблука, расположенной по пяточному закруглению (Фигуры 1-4). Поэтому конструктивные изменения произведены именно в этой зоне каблука (Фигура 5).
1
2
3
Несквозные отверстия, выполненные в выделенной зоне каблука (Фигура 7), расположенные на трех линиях, служат для смягчения реакции жесткой опоры при ходьбе в фазе переднего толчка. Количество отверстий на каждой линии определяется на основе проведенных исследований поляризационно-оптическим методом, который показал, что величины напряжений будут находиться в соотношении: σ:σ:σ=1:0,5:0,1.
При ходьбе по жесткому основанию, в фазе переднего толчка, происходит деформация несквозных отверстий, что ведет к снижению реакции жесткой опоры и смягчению ударной нагрузки на пяточную часть стопы.