Нескользящая подошва для обуви
NON-SKID SOLE FOR SHOES

Данное изобретение относится к обувной промышленности, а именно к подошвам для обуви, созданным для использования в странах с холодным климатом с устойчивым ледяным и снежным покровом. Технический результат, который достигается при использовании данной подошвы, - обеспечение экономичного, надежного и эффективного сцепления подошвы со скользкой поверхностью, минимизирующее возможность падения и травмирования человека в гололед.
Из уровня техники известна обувь с противоскользящим устройством, (патент РФ на полезную модель №85077, МПК А43С 15/08, опубл. 27.07.2009), содержащим шипы и механизм перевода шипов в рабочее/нерабочее состояние, отличающаяся тем, что шипы выполнены резьбой и вертикальными зубцами и размещены в неподвижном корпусе, запрессованном в подошве, а механизм перевода шипов в рабочее/нерабочее состояние состоит из винта, втулки, запрессованной в подошве, и подвижных тяг с зубцами, размещенных в канавках, выполненных в подошве и входящих в зубчатое зацепление с шипами. К недостаткам этого решения относятся сложность в изготовлении и использовании.
Прототипом заявленного изобретения может служить зимняя обувь с выдвижными шипами (патент РФ на полезную модель №188378, МПК А43С 15/08, опубл. 09.04.2019), содержащая шипы и механизм перевода шипов в рабочее/нерабочее состояние, отличающаяся тем, что в глухих отверстиях толстой подошвы и толстого каблука обуви размещаются гильзы, в которых установлены гофрированные тонкостенные герметичные резиновые резервуары, наполненный водой, а также стальные нержавеющие шипы со шляпками вверху и стальные нержавеющие пружины, надетые снизу на шипы и накрытые прикрепленными набойками с отверстиями под шипы таким образом, чтобы отверстия в набойках совпадали с шипами. Принцип работы - при отрицательной температуре за счет затвердевания воды в резервуарах шипы должны выдвигаться за поверхность подошвы.
К недостаткам этого решения относится высокая сложность изготовления, приводящая к низкой надежности и значительному повышению стоимости изготовления обуви.
Задачей заявляемого изобретения является конструирование подошвы для зимней обуви, обеспечивающей экономичное, надежное и эффективное сцепление подошвы со скользкой поверхностью, исключающего падение и травмирование человека в гололед. Кроме надежного сцепления со скользкой поверхностью подошва также имеет следующие преимущества:
• Возможность самостоятельного апгрейда шипов подошвы на другие разновидности шипов с иной формой, размером и материалом наконечника для увеличения коэффициента сцепления подошвы на скользком покрытии.
• Возможность самостоятельной замены неработоспособных шипов в случае износа наконечника или его поломки.
Указанный технический результат достигается за счет конструктивных особенностей подошвы, шипов и рисунка размещения шипов на подошве. Нескользящая подошва для обуви имеет небольшой скос в пяточной части под таким углом, чтобы при начальном шаге поверхность скоса полностью соприкасалась с ледяной поверхностью грунта. На подошве размещаются несколько рядов шипов. Первый ряд шипов располагается на поверхности скоса параллельно линии скоса. Следующий ряд шипов располагается в основной пяточной части подошвы, также параллельно линии скоса непосредственно за ней. Последний ряд шипов располагается в носочной части подошвы. Шипы выполнены из твердосплавного нержавеющего металла и имеют модульную конструкцию, состоящую из полой капсулы, герметично запрессованной заподлицо в подошву обуви, и непосредственно шипа, который фиксируется в капсуле посредством резьбы. Тело шипа представляет собой цилиндр с внешней резьбой, с одного основания которого по центру располагается наконечник шипа, а с другой стороны имеется углубление под ключ. Капсула имеет внутреннюю цилиндрическую полость под размер наконечника шипа, переходящую во внешнюю полость большего диаметра с внутренней резьбой под размер тела шипа.
Нескользящая подошва для обуви иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-8.
Фиг. 1 - фазы ходьбы человека.
Фиг. 2 - подошва обуви в двух проекциях.
Фиг. 3 - капсула и шип в продольном осевом разрезе.
Фиг. 4 - модульная конструкция шипа.
Фиг. 5 - общий вид шипа в открытом и закрытом состоянии.
Фиг. 6 - варианты шипов.
Фиг. 7 - схема взаимодействия подошвы с поверхностью при ходьбе.
Рассмотрим механику хождения человека. При ходьбе тело последовательно опирается то на одну, то на другую ногу (опорную), вторая в этот момент выносится вперед (переносная нога). В циклической последовательности ходьбы выделяют моменты, когда с опорой соприкасаются только одна нога («одноопорный период») и обе ноги, когда передняя конечность уже коснулась опоры, а задняя еще не оторвалась («двуопорный период»).
На фиг. 1 схематически обозначены три условные фазы ходьбы человека в контексте предлагаемого решения по конструированию нескользящей подошвы.
Фаза А описывает начальный шаг, когда подошва 1 передней конечности уже коснулась опоры 2, а задняя еще не оторвалась (для упрощения задняя конечность не показана на рисунке). В этой фазе ходьбы проекция центра тяжести 3 всегда выводится за пределы опорного основания, что означает для тела неминуемое падение, которое предотвращается созданием новой опоры в точке 4. Если в точке соприкосновения 4 отсутствует надежное сцепление и фиксация подошвы 1 со скользкой поверхностью 2, происходит неминуемое скольжение и падение человека под действием силы тяжести своего тела 5. Как правило, подавляющее количество падений и травм происходит на фазе А.
Фаза В характеризует одноопорный период ходьбы, когда с опорой соприкасается только одна нога. Подошва 1 имеет две точки соприкосновения с поверхностью 2, в пяточной и носочной части подошвы. Центр тяжести 3 человека находится в пределах площади подошвы 1. Это наиболее устойчивое положение человека при ходьбе и количество падений несоизмеримо меньше, чем в предыдущей фазе А.
Фаза С является продолжение фазы В, когда опора ноги смещается на носочную часть подошвы 1, а передняя нога еще не коснулась поверхности 2. Центр тяжести 3 выводится за пределы опорного основания вперед. Если в точке соприкосновения 4 отсутствует надежное сцепление и фиксация подошвы 1 со скользкой поверхностью 2, происходит неминуемое скольжение и с большой долей вероятности падение человека под действием силы тяжести своего тела 5. Случаев падений на фазе С меньше, чем на фазе А, но больше, чем на фазе В.
Таким образом, наиболее частыми и травмоопасными являются падения в фазах А и С ходьбы человека.
Предлагаемое решение обеспечивает надежное и непрерывное сцепление подошвы обуви со скользкой ледяной поверхностью грунта на всех вышеописанных фазах ходьбы человека. Эта возможность обеспечивается благодаря конструктивным особенностям подошвы, шипов и рисунка размещения шипов на подошве.
На фиг. 2 представлена нескользящая подошва обуви в двух проекциях.
Нескользящая подошва 1 для обуви имеет небольшой скос 6 в пяточной части 7 под таким углом, чтобы при начальном шаге (фаза А фиг. 1) поверхность скоса полностью соприкасалась с ледяной поверхностью грунта. Нескользящая подошва для обуви имеет несколько рядов шипов. Первый ряд шипов 9 располагается на поверхности скоса 6 параллельно линии скоса 12. Следующий (условно второй) ряд шипов 10 располагается в основной пяточной части 7 подошвы, также параллельно линии скоса 12 непосредственно за ней. Последний (третий) ряд шипов 11 располагается в носочной части 8 подошвы.
Шипы выполнены из твердосплавного нержавеющего металла и имеют сборную модульную конструкцию (фиг. 3), состоящую из полой капсулы 13, герметично запрессованной заподлицо в подошву обуви 1, и непосредственно шипа 14, который фиксируется в капсуле 13 посредством резьбы. Шип условно состоит из тела шипа 15 и наконечника 16. Тело шипа 15 представляет собой цилиндр с внешней резьбой, с одного основания которого по центру располагается наконечник шипа 16, а с другой стороны имеется углубление под ключ 17. Капсула 13 имеет внутреннюю цилиндрическую полость 18 под размер наконечника шипа, переходящую во внешнюю полость 19 большего диаметра с внутренней резьбой под размер тела шипа.
Модульная конструкция шипа обеспечивает фиксацию шипа в капсуле 13 (фиг. 4) посредством резьбового соединения как в открытом рабочем положении для обеспечения контакта наконечника со скользким грунтом, так и в закрытом нерабочем положении, когда наконечник шипа спрятан во внутренней полости капсулы так, что нижняя поверхность подошвы обуви становится плоской, без каких-либо выступов, и не вредит поверхности, по которой ступают.
На фиг. 5 изображен общий вид шипа в собранном виде в закрытом нерабочем и открытом рабочем состоянии.
В представленной конструкции внешний контур капсулы 13 имеет двухфланцевую цилиндрическую форму, а сам шип имеет шестигранное углубление под ключ 17 и наконечник 16 в виде шестигранной призмы. Модульная конструкция шипа позволяет сочетать различные по внешней форме капсулы с шипами, отличающимися друг от друга разной формой и (или) материалом наконечника и углублениями под ключ.
На фиг. 6 иллюстрируются только три из множества возможных вариантов конструкций шипов. Первый шип отличается от шипа на фиг.  тем, что имеет крестообразное углубление 20 под ключ, второй шип отличается тем, что имеет наконечник цилиндрической формы 21 из того же материала, что и тело шипа, для третьего шипа в качестве наконечника служит инородная твердосплавная вставка 22 цилиндрической формы, герметично запрессованная в тело шипа.
Нескользящая подошва для обуви взаимодействует со скользкой поверхностью грунта следующим образом (фиг. 7). На начальном шаге (фаза А) сцепление с ледяной поверхностью 2 осуществляется шипами из первого ряда 9 на поверхности скоса пяточной части подошвы. В процессе перехода подошвы в горизонтальное положение (фаза В) сцепление с поверхностью переносится на шипы из второго ряда 10 в основной пяточной части подошвы. В окончательном горизонтальном положении сцепление с поверхностью, кроме шипов 10, обеспечивает также третий ряд шипов 11 в носочной части подошвы. При переходе шага в фазу С, когда опора ноги смещается на носочную часть подошвы, сцепление с поверхностью обеспечивается шипами из третьего ряда 11.
Таким образом, предлагаемая конструкция подошвы и рисунок размещения шипов обеспечивают в процессе ходьбы непрерывное сцепление подошвы со скользкой поверхностью, минимизирующее возможность падения и травмирования человека в гололед.