АНТИГОЛОЛЕДНАЯ ПОДОШВА

Изобретение относится к обувной промышленности и предназначено для предотвращения скольжения подошвы обуви в гололед и связанного с этим травматизма.
Уровень техники
6
Известны различные технические решения, направленные на предотвращение скольжения подошвы обуви в гололед, основанные на устройствах, содержащих стальные шипы, размещенные на подошве обуви. См., например, описание изобретения к патенту России (19) RU (11) 2020843 (13) C1, МГТС А 43 С 15/00 «Противоскользитель для обуви». Указанное изобретение содержит шипы, размещенные на краю подошвы и каблука и связанные с каждым из шипов рукояти, для приведения шипа в рабочее положение.
Недостатками известного изобретения является отсутствие шипов на плоскостях подошвы и каблука и неудобства, связанные с необходимостью многократного переключения рукояти для приведения шипа из не рабочего в рабочее положение и обратно.
6
Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является патент России (19) RU (11) 2067405 (13) C1, МГТС А 43 С 15/00, В 60 С 27/00 «Композиционный слой противоскольжения......». Это устройство представляет собой подошву из упругого материала, например, каучука в теле которой размещены шипы в виде тонких криволинейных упругих стержней, выполненных, например, из стали, при этом центры кривизны этих криволинейных стержней направлены в сторону предполагаемого скольжения. При вертикальной нагрузке на подошву она испытывает деформацию
сжатия, а криволинейный стержень подвергается изгибу, оставаясь при этом в теле подошвы. В случае появления горизонтальной силовой составляющей, например, при скольжении, материал подошвы испытывает деформацию сдвига и за счет существенной разницы в жесткости каучука и стальных стержней последние выходят за плоскость подошвы, увеличивая трение.
Недостатками известного технического решения являются: сложность изготовления «Композиционного слоя....» и его не ремонтопригодность. Главным недостатком «Композиционного слоя....» является следующее. В процессе эксплуатации из-за существенной разницы физико-механических характеристик материала подошвы - каучука и материала криволинейных стержневых элементов - стали (характеристики прочности и деформативности), более прочные и более жесткие стальные включения будут неизбежно разрушать гораздо менее прочный и гораздо более деформативный каучук, что приведет к разрушению подошвы.
Раскрытие изобретения
Антигололедная подошва имеет целью предотвращение скольжения обуви в гололед и тем самым падение людей и связанный с этим явлением травматизм. Указанная цель достигается использованием шипов, утопленных в подошве при положительной температуре окружающей среды и выполненных с возможностью их автоматического выдвижения за плоскость подошвы при отрицательной температуре окружающей среды. Каждый шип антигололедной подошвы, закреплен к наружи нижней эластичной части, «крышке», закрывающей герметично малодеформируемую емкость, размещенную в толще подошвы и заполненную расширяющимся при замерзании рабочим телом,например,водой.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид снизу, а на фиг.2 - вид сбоку антигололед ной подошвы с вырезами при выпущенных шипах. На фиг.3 и 4 в разрезе в
плоскости симметрии показаны конические емкости с крышками и установленными на них шипами при положительной и отрицательной температурах соответственно. На фиг.5 представлена схема для расчета осевых перемещений шипа.
Осуществление изобретения
Антигололедная подошва представляет собой собственно подошву из естественного или искусственного каучука 1, выполненную с пазами, повторяющими форму осесимметричной емкости 2, в которых эти емкости размещены и закреплены от выпадения, например, с помощью клея.; форма осесимметричной емкости в виде усеченного конуса 2 является дополнительным фактором, способствующим удержанию ее в теле подошвы (фиг.1, фиг.2). Осесимметричная емкость 2 выполняется из малодеформируемого, устойчивого к коррозии материала, например, из нержавеющей стали или композита, заполнена водой и герметично закрыта эластичной крышкой 3, выполненной, например, из морозостойкой резины с клеевым соединением боковых поверхностей осесимметричной емкости 2 и крышки 3. По продольной оси симметрии на эластичной крышке к наружи закреплен стальной шип 4, соосно соединенный с анкером 5, размещенным внутри емкости и служащим для фиксации шипа при замораживании воды.
Антигололедная подошва работает следующим образом. Известно, что объем льда больше исходного объема воды на 9% (см, например, Х.Кухлинг Справочник по физике, стр.166; М.: Мир, 1985). Этот дополнительный объем (льда) перемещается в зоне наименьшего сопротивления, то есть в части поверхности емкости состоящей из эластичной крышки. Эксперименты, проведенные авторами, показали, что для заполненного водой осесимметричного сосуда перемещения эластичной крышки при первоначальном горизонтальном ее размещении при замерзании воды тоже осесимметричны и становятся близкими по форме к шаровой поверхности. Таким образом, при отрицательной температуре за счет увеличения объема льда из плоскости
подошвы выдвигаются шипы, препятствующие скольжению подошвы (фиг.4). При положительной температуре лед опять становится водой и за счет упругих свойств материала крышки шипы втягиваются за плоскость подошвы (фиг.3).
Это подтверждается расчетом, выполненным согласно формулам геометрии (см, например, И.Н.Бронштейн и К.А.Семендяев Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, стр.177, М.: Наука, 1966).
Примем следующие (близкие к реальным) параметры емкости 4 в соответствии с обозначениями фиг 5: d=10 мм, d=8 мм, Н=10 мм.
Объем усеченного конуса (объем воды в емкости при горизонтальной крышке 3) составит величину:
Дополнительный объем при образовании льда (на фиг.5 схематично показана пунктиром крышка 5) равен:
Объем ΔV шарового сегмента представляется выражением:
которое представляется в виде итерационного процесса для определения подходящего значения корня h:
Видно, что максимальное перемещение эластичной крышки в направлении продольной оси - h, или возможная длина шипа - h=1,9 мм более, чем достаточна для предотвращения скольжения обуви в условиях гололеда.