Изобретение относится к обуви, обеспечивающей аккумулирование энергии пружиной, изгибающейся (сжимающейся) под воздействием массы пользователя, и использование этой энергии при освобождении пружины для подталкивания ноги пользователя; указанная обувь может быть использована для повседневной носки, в качестве спортивной обуви, в том числе к обуви для бега, прыжков, катания на лыжах, коньках, роликовых коньках и др., а также к приспособлениям, используемым с обычной обувью, для обеспечения аккумулирования энергии.
Известно приспособление для облегчения прыжков с дугообразными (лукообразными) пружинами, аккумулирующими энергию при сжатии и отдающими эту энергии при снятии нагрузки, разработанное и запатентованное Alexander Borg (см. патент US 6719671).
Данное съемное устройство включает:
- дугообразную пластинчатую пружину, предназначенную для периодической упругой деформации (сжимания, изгиба, приближения концов пружины друг к другу) под воздействием приложенных к ней гравитационных сил от массы пользователя с аккумулированием части этой энергии и освобождения (разгибания, отдаления концов пружины друг от друга) при снятии нагрузки от массы пользователя на эту пружину (например, при переносе тяжести на другую ногу) с выделением аккумулированной энергии и приложением ее к ноге пользователя в виде толчка вперед и вверх; нижнее плечо пружины снабжено опорным элементом для взаимодействия с опорной поверхностью;
- расположенный с вогнутой стороны дугообразной пружины шарнирно-рычажный механизм, закрепляемый на ноге пользователя, преимущественно на его колене, и включающий:
основание для размещения ноги пользователя (платформа, опора), по крайней мере, в двух местах связанное с пружиной и снабженное поддерживающим элементом;
центральную опору (жесткий вертикальный элемент), фиксируемую на колене пользователя с помощью наколенного ремня и в верхней части через шарнирное крепежное устройство соединенную с верхней частью пластинчатой пружины, а в нижней части жестко соединенную с основанием, расположенным по отношению к центральной опоре под углом 90°;
шатунно-шарнирную связь между передней частью основания и зоной нижнего плеча пружины, несколько удаленной (примерно на 1/3) от ее конца с опорным элементом, шатунно-шарнирная связь включает соединительную скобу, взаимодействующую с пружиной;
поддерживающий элемент для удержания основания в заданном положении относительно центральной опоры.
Усилие, создаваемое пользователем (бегуном), передается на пружину двумя путями: один путь - через рычажный механизм и верхнее крепежное устройство на верхний конец пружины, а от нее через опорный элемент на опорную поверхность, второй путь - через соединительную скобу на нижнюю часть пластинчатой пружины, а оттуда через опорный элемент также на опорную поверхность.
Недостатком данного приспособления является неудобство эксплуатации, невозможность использования в повседневной жизни; перемещение возможно только скачками или бегом. Кроме того, в данном устройстве выявлен ряд технических недоработок, в том числе ненадежное крепление основания для ноги: при большом весе пользователя даже при наличии поддерживающего приспособления возможен его перекос и др.
Известно также устройство для прыжков, являющееся усовершенствованием ранее описанной конструкции, разработанное Tae-Hyuk Hoon и запатентованное в ряде стран (см. патент US 6840893).
Известное устройство включает:
- дугообразную пластинчатую пружину, предназначенную для периодической упругой деформации (сжимания, изгиба, приближения концов пружины друг к другу) под воздействием приложенных к ней гравитационных сил от массы пользователя с аккумулированием части этой энергии и освобождения (разгибания, отдаления концов пружины друг от друга) при снятии нагрузки от массы пользователя на эту пружину (например, при переносе тяжести на другую ногу) с выделением аккумулированной энергии и приложением ее к ноге пользователя в виде толчка вперед и вверх; нижнее плечо пружины снабжено износостойким опорным элементом для взаимодействия с опорной поверхностью;
- расположенный с вогнутой стороны дугообразной пружины рычажный механизм, закрепляемый на ноге пользователя, преимущественно на его колене, и включающий:
основание для размещения ноги пользователя (платформа, опора), по крайней мере, в двух местах связанное с пружиной и снабженное «оболочкой», обеспечивающей надежное удержание ноги пользователя на платформе, то есть выполняющей функцию верха обуви и/или фиксирующих элементов;
вертикальный элемент (центральную опору), фиксируемый на колене пользователя с помощью частично охватывающего голень пользователя наколенника с ремешками и в верхней части соединенный с верхней частью пластинчатой пружины, а в нижней части жестко соединенный с платформой, расположенной по отношению к вертикальному элементу под углом 90°;
шарнирно-рычажную связь между передней частью основания и зоной нижнего плеча пружины, несколько удаленной (примерно на 1/3) от ее конца с опорным элементом; один из элементов этой связи установлен с возможностью примыкания к пружине в ее сжатом состоянии;
Принцип работы данного устройства аналогичен принципу действия устройства по патенту US 6719671 и основан на изгибе пружины под действием потенциальной и кинетической энергии от массы пользователя, в процессе которого энергия аккумулируется, с последующим освобождением пружины с одновременным высвобождением накопленной энергии и направлением этой энергии на перемещение пользователя вперед и вверх.
Недостатком описанного устройства является сложность конструкции, неудобство эксплуатации, невозможность использования в повседневной жизни. Перемещение с таким приспособлением требует значительных усилий, специальных навыков и хорошо развитой координационной системы. Кроме того, перемещение с такими устройствами возможно только скачками или бегом. Перемещение шагом невозможно.
С целью использования принципа аккумулирования энергии пружиной изгиба, опирающейся на землю или другую опорную поверхность при воздействии на нее массы пользователя и последующего высвобождения энергии при освобождении пружины с использованием этой высвобождаемой энергии на толчок ноги пользователя, не в специальных съемных приспособлениях, а непосредственно в обуви была разработана специальная обувь, описанная в заявке №2008107517 от 28.02.2009 года на получение патента РФ на изобретение, по которой вынесено решение о выдаче патента. Данная обувь выбрана в качестве прототипа.
Указанная обувь с аккумулированием энергии, вызванной упругой деформацией, в виде туфли, ботинка и др. включает:
упругую подошву, которая может контактировать частично или полностью с опорной поверхностью;
упругий задник, соединенный с данной подошвой (выполненный за одно целое с указанной упругой подошвой), и
устройства крепления для фиксирования положения стопы пользователя на данной подошве, причем эти устройства крепления соединены с данной подошвой и данным задником;
где данные подошва и задник образуют пластинчатую пружину заданной упругости, обеспечивая эластичную деформацию, причем подошва и задник являются плечами данной пластинчатой пружины;
где пластинчатая пружина упруго деформируется от исходного состояния к сжатому состоянию;
где в исходном состоянии подошва и задник расположены под углом более 90° друг к другу и
где в сжатом состоянии угол пластинчатой пружины между подошвой и задником уменьшен.
Недостатком данной обуви является относительная сложность процесса перемещения в ней, особенно при большом угле между плечами пружины.
В указанной обуви величина нагрузки, сжимающей пружину в виде подошвы и задника, определяется не только весом пользователя, но и усилием его мышц ноги. Нагрузка (гравитационная сила от массы пользователя и энергия от работы мышц) передается в основном на нижнее плечо пружины (воздействие на подошву стопы пользователя) или на нижнюю часть верхнего плеча пружины (воздействие на упругий задник, например, пяткой пользователя), в результате чего гравитационное воздействие на пружину в данной обуви недостаточно эффективно.
Перемещение в такой обуви с периодическим сжиманием и расслаблением пружины требует первоначального опускания на носок с последующим опусканием ноги до контакта всей или большей части подошвы с опорной поверхностью.
Такое перемещение отличается от обычного порядка контакта с опорной поверхностью при ходьбе. Человек сначала наступает на пятку, потом опускает всю ступню с дальнейшим перекатыванием на носок.
Более близким прототипом для пружинного блока может служить описанная выше конструкция по патенту US 6840893, включающая
- дугообразную пластинчатую пружину с износостойким опорным элементом;
- устройство для передачи гравитационного воздействия на пружину, закрепляемое на ноге пользователя и включающее основание с оболочкой для размещения ноги, жесткой вертикальной тягой связанное с верхом пружины, при этом основание для ноги, не контактирующее с опорной поверхностью, жестко закреплено перпендикулярно вертикальной тяге, длина вертикальной тяги всегда меньше расстояния между верхним и нижним концами пружины даже при полном ее нагружении (изгибе, сжатии).
Недостатком устройства-прототипа является невозможность перемещения в нем простым шагом, в нем можно только прыгать. Объясняется это тем, что пользователь всегда имеет только одну точку опоры - нижний конец пружины.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности использования гравитационного воздействия на пружину, аккумулирующую энергию при ее изгибе (сжатии) и высвобождающую запасенную энергию для дополнительного подталкивания ноги пользователя путем оптимизации передачи нагрузки на пружину и обеспечения возможности высвобождения энергии в заданный момент времени, а также облегчение процесса перемещения за счет преимущественного использования традиционного характера перекатывания ступни с пятки на носок.
Еще одной задачей является создание простого приспособления к обычной обуви в виде пружинного блока, обеспечивающего, помимо решения указанных выше задач, возможность перемещения шагом за счет использования двух точек опоры (например, нижний конец пружины и подошва обычной обуви).
Исходя из поставленных задач заявитель считает целесообразным использование в названии изобретения слова «гравитационная».
Указанные задачи решаются за счет того, что в гравитационной обуви в виде туфли, ботинка и др. с аккумулированием энергии, вызванной упругой деформацией, включающей:
пружинный блок, содержащий, по крайней мере, одну пружину изгиба заданной упругости, упруго деформируемую от исходного состояния к сжатому состоянию и образованную элементами обуви,
при этом нижняя часть пружины является опорным элементом, предназначенным для контакта с опорной поверхностью;
верх обуви с устройствами крепления для фиксирования положения ноги пользователя и передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока, причем верх обуви и/или устройства крепления соединен с указанной пружиной, подошвой и другими элементами обуви,
согласно изобретению
опорный элемент нижней части пружины пружинного блока выполнен в виде каблука, или каблука и подошвы, или только подошвы;
подошва выполнена с возможностью контакта с опорной поверхностью при нагруженной пружине;
устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока включают элемент, выполненный, например, в виде манжеты, частично или полностью охватывающей ногу (голень ноги) пользователя и связанной с верхней частью пружины, в виде неэластичного чехла или другого поддерживающего элемента для ноги, подвешенного на верхней части пружины, в виде эластичной ленты, связывающей верхнюю часть пружины с неэластичным чехлом или другим элементом подвешивания ноги пользователя, или их комбинации;
причем при свободном (ненагруженном) состоянии пружины H1>Н2, а в нагруженном состоянии H1=Н2 или H1 приближается к Н2, где
H1 - расстояние между концами пружины;
Н2 - расстояние от верха пружины до нижней точки стопы.
Кроме того, подошва гравитационной обуви может быть связана с пружиной для передачи на нее дополнительной гравитационной нагрузки, при этом при ненагруженной пружине H1>Н3≥Н2, где Н3 - расстояние от верха пружины (точки подвеса ноги) до места крепления подошвы, при сжатой пружине H1=Н2=Н3 или H1 и Н3 приближаются к H2.
Пружинный блок может включать несколько пружин, расположенных как в задней части обуви, так и по бокам или в передней части обуви, при этом опорный элемент в виде каблука может быть выполнен за одно целое со всеми или только с некоторыми пружинами или не быть частью некоторых пружин, причем число верхних и нижних частей пружин может не совпадать.
Каблук при сжатой пружине может быть расположен в зоне пятки пользователя.
Каблук при сжатой пружине может примыкать к подошве обуви.
Подошва в свободном состоянии пружины может примыкать к каблуку и быть связанным с ней.
Пружина может быть различной формы, например, иметь простую дугообразную (лукообразную) форму, форму дуги с дополнительным изгибом, например, под пятку пользователя, форму половины эллипса (сплющенную форму) и др.
Пружина может иметь различную форму поперечного сечения, например серпообразное сечение, сечение в форме вытянутого равнобедренного треугольника, вытянутого эллипса, прямоугольника, П-образного элемента и др.
Поперечное и продольное сечение пружины может быть постоянным или переменным.
Материал пружины, его физико-технические свойства могут быть постоянными или переменными по длине, ширине и толщине.
Пружина может быть частично или полностью выполнена из одного или нескольких материалов: полимеров, в т.ч. полиуретанов, поликарбонатов и др., композитов, эластомеров и пр.
Верх обуви включает оболочку, охватывающую частично или полностью пружину или связанную с ней с обеспечением возможности изменения угла пружины, например, за счет выполнения верха гофрированным или в виде набора растягивающихся телескопически связанных друг с другом элементов.
Указанная задача может также решается за счет того, что в другом варианте гравитационной обуви в виде туфли, ботинка и др. с аккумулированием энергии, вызванной упругой деформацией, включающей:
пружинный блок, содержащий, по крайней мере, одну пружину изгиба заданной упругости, упруго деформируемую от исходного состояния к сжатому состоянию и образованную элементами обуви,
при этом нижняя часть пружины является опорным элементом, предназначенным для контакта с опорной поверхностью;
верх обуви с устройствами крепления для фиксирования положения ноги пользователя и передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока, причем верх обуви и/или устройства крепления соединены с указанной пружиной, подошвой и другими элементами обуви,
согласно изобретению
опорный элемент нижней части пружины пружинного блока выполнен в виде каблука, или каблука и подошвы, или только подошвы;
подошва выполнена с возможностью контакта с опорной поверхностью при нагруженной пружине;
устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока включают элемент, выполненный, например, в виде манжеты, частично или полностью охватывающей ногу (голень ноги) пользователя и связанной с верхней частью пружины, в виде неэластичного чехла или другого поддерживающего элемента для ноги, подвешенного на верхней части пружины, в виде эластичной ленты, связывающей верхнюю часть пружины с неэластичным чехлом или другим элементом подвешивания ноги пользователя, или их комбинации;
причем при свободном (ненагруженном) состоянии пружины H1>Н2, а в нагруженном состоянии H1=H2 или H1 приближается к H1, где
H1 - расстояние между концами пружины;
H2 - расстояние от верха пружины до нижней точки стопы;
пружина снабжена фиксатором для фиксирования ее в сжатом состоянии и средством для выведения фиксатора из зацепления при необходимости, например перед совершением отталкивания ноги от опорной поверхности.
Указанная задача решается также за счет того, что в пружинном блоке, содержащем, по крайней мере, одну пружину изгиба заданной упругости, упруго деформируемую от исходного состояния к сжатому состоянию,
при этом нижняя часть пружины является опорным элементом, предназначенным для контакта с опорной поверхностью;
устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока;
согласно изобретению
опорный элемент нижней части пружины пружинного блока выполнен в виде каблука, или каблука и подошвы, или только подошвы;
устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока включают элемент, выполненный, например, в виде манжеты, частично или полностью охватывающей ногу (голень ноги) пользователя и связанной с верхней частью пружины, в виде неэластичного чехла или другого мягкого поддерживающего элемента для обуви пользователя, подвешенного на верхней части пружины, в виде эластичной ленты, связывающей верхнюю часть пружины с неэластичным чехлом или другим мягким элементом подвешивания обуви пользователя, или их комбинации;
причем при свободном (ненагруженном) состоянии пружины H1>Н2, а в нагруженном состоянии H1=Н2 или H1 приближается к Н2, где
H1 - расстояние между концами пружины;
Н2 - расстояние от верха пружины до нижней точки подошвы обуви пользователя.
Особенностью заявляемой гравитационной обуви является то, что пружина изгиба представляет собой основные элементы обуви, например задник или часть задника, боковые элементы обуви, каблук и др., а подошва в большинстве случаев представляет собой традиционную подошву, не являющуюся пружиной (хотя подошва в некоторых вариантах также может представлять собой элемент нижней части пружины), и при этом каблук (часть пружины) является наряду с подошвой опорой для взаимодействия с поверхностью. В большинстве вариантов выполнения каблук непосредственно не связан с подошвой, однако при сжатой пружине пятка пользователя вместе с подошвой может опираться на нижнюю часть пружины - каблук. В некоторых вариантах выполнения нижняя опорная часть пружины может быть выполнена в виде каблука, совмещенного с подошвой, или только в виде подошвы. В одном из вариантов каблук в процессе деформирования пружины может приближаться к внешней стороне подошвы и примыкать к ней.
Особенностью пружинного блока, который может использоваться как приспособление, надеваемое на обычную обувь, является то, что пользователь получает возможность аккумулировать энергию пружины изгиба, нижняя часть которой представляет собой в большинстве случаев каблук (опорную часть), а верхняя часть пружины нагружается гравитационной нагрузкой от массы тела пользователя, и использовать эту энергию для облегчения перемещения. Причем перемещение, так же как и в заявляемой гравитационной обуви, может происходить традиционным образом за счет того, что в процессе перемещения участвует не только опорный конец пружины, но и подошва обуви пользователя.
Таким образом, принцип аккумулирования и высвобождения энергии в заявляемой обуви и в пружинном блоке похож на принцип действия съемных устройств для облегчения прыжков и бега: дугообразная пружина под действием массы пользователя деформируется, аккумулируя энергию, и затем при освобождении передает энергию пользователю, толкая его ногу вперед и вверх.
Однако в таких устройствах нога пользователя не участвует в процессе перемещения, она пассивно стоит на основании (платформе), причем это основание даже не касается опорной поверхности (земли).
В заявляемой гравитационной обуви за счет:
- выполнения пружины в виде элементов обуви (задника, каблука и др. элементов, являющихся неотъемлемой частью обуви) или использования дополнительных пружин, значительно не выходящих за пределы традиционной обуви,
- обеспечения «мягкого подвешивания» ноги в гравитационной обуви при отсутствии контакта обуви с опорной поверхностью (на манжете и/или в чехле и др.),
- сжатия пружины при контакте опорного элемента пружины, обычно каблука (но возможен каблук, совмещенный с подошвой или выполненный в виде подошвы), с опорной поверхностью за счет передачи гравитационных усилий на верхнюю часть пружины и/или на нижнюю часть пружины перед каблуком воздействием (опиранием) пятки пользователя и/или передачи гравитационных усилий непосредственно на каблук, к которому примыкает подошва,
- опирания ноги на опорную поверхность при подготовке к следующему шагу не только на пружину (каблук), но и на подошву обуви, а также за счет обеспечения возможности фиксирования сжатой пружины для сохранения запасенной ею энергии до момента отталкивания ноги от опорной поверхности обеспечивается решение поставленной задачи - повышение эффективности использования гравитационного воздействия, а также облегчение процесса перемещения за счет преимущественного использования традиционного характера перемещения с пятки на носок, причем не только бегом или скачками, но и обычным шагом.
Вышесказанное относится и к пружинному блоку.
Проведенные патентные исследования показали, что заявляемая гравитационная обувь и пружинный блок соответствуют критерию «новизна» и «изобретательский уровень».
Обувь и пружинный блок могут быть изготовлены промышленным или кустарным способом, следовательно, соответствуют критерию «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлено схематичное изображение основных вариантов обуви, причем на большинстве фигур для облегчения понимания сущности заявляемых объектов показаны только основные элементы обуви, а второстепенные (верх обуви, крепление и др.) не изображены; нога пользователя показана тонкими линиями:
на фигурах 1 - гравитационная обувь с пружиной, расположенной с тыльной стороны ноги, нижняя часть которой представляет собой каблук, при этом на фиг.1a - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством манжеты и на нижнюю часть пружины пяткой; фиг.1б - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством манжеты и чехла и на нижнюю часть пружины пяткой, при этом чехол связан с подошвой; фиг.1в - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством манжеты и связанного с ней элемента подвешивания в виде охватывающей ступню лепты и на нижнюю часть пружины пяткой; фиг.1г - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством манжеты и чехла, частично охватывающего ногу, и на нижнюю часть пружины пяткой;
на фигурах 2 - гравитационная обувь с пружиной, расположенной с тыльной стороны ноги, нижняя часть которой представляет собой каблук, и с подошвой, связанной с нижней частью пружины перед каблуком: фиг.2а - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством манжеты; фиг.2б - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством чехла, полностью охватывающего ступню пользователя;
на фигуре 3 - гравитационная обувь с пружиной, расположенной с тыльной стороны ноги, нижняя часть которой представляет собой каблук, а средняя часть имеет дополнительную выгнутую часть, передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты;
на фигурах 4 - гравитационная обувь с двумя пружинами, закрепленными по бокам, огибающими ногу с боков и выходящими за пределы пятки пользователя в виде дополнительно выгнутых частей, выступающие опорные элементы пружины в виде каблуков: фиг.4а - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством манжеты и связанного с ней элемента подвешивания в виде охватывающей ступню ленты; фиг.4б - передача гравитационной нагрузки на верхний конец пружины посредством узкой манжеты и связанного с ней чехла, частично охватывающего ступню пользователя;
на фигуре 5 - гравитационная обувь с двумя дугообразными огибающими ногу пружинами, закрепленными с передней стороны обуви и выходящими за пределы пятки пользователя, нижние части которых представляет собой каблук, передача гравитационной нагрузки на верхние части пружины посредством манжеты и связанного с ней чехла, частично охватывающего ступню пользователя;
на фигурах 6 - гравитационная обувь с двумя L-образными пружинами, проходящими по бокам ноги, нижние части которых представляет собой каблук: фиг.6а - передача гравитационной нагрузки на верхние части пружины, закрепленные на передней стороне, посредством манжеты; фиг.6б - вид сбоку и вид сзади, пружины связаны между собой в нижней части; передача гравитационной нагрузки на верхние части пружины, закрепленные с боков, посредством манжеты и связанного с ней чехла, частично охватывающего ступню пользователя;
на фигурах 7 - гравитационная обувь с несколькими пружинами, расположенными с тыльной стороны и по бокам, нижние части которых представляют собой выступающие опорные элементы в виде каблуков: фиг.7а - передача гравитационной нагрузки на верхние части пружины посредством манжеты; фиг.7б - передача гравитационной нагрузки на верхние части пружины посредством манжеты и связанного с ней чехла, частично охватывающего ступню;
на фигурах 8 - гравитационная обувь в виде мужского ботинка с пружиной, расположенной с тыльной стороны ноги, нижняя часть которой связана с подошвой (широкая черная линия): фиг.8а - передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты; фиг.8б - передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты и чехла, частично охватывающего ногу; фиг.8в - передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты и связанного с ней элемента подвешивания в виде охватывающей ступню ленты;
на фигуре 9 - гравитационная обувь в виде мужского ботинка с охватывающим ногу верхом (показан контур верха) и пружиной, расположенной с тыльной стороны ноги, нижняя часть которой связана с подошвой (каблуком);
на фигуре 10 - гравитационная обувь в виде мужского ботинка с охватывающим ногу верхом и с двумя дугообразными пружинами, расположенными по бокам, нижние части которых связаны с подошвой (каблуком);
на фигурах 11 - гравитационная обувь с фиксатором пружины с охватывающим ногу верхом: фиг.11а - пружина расположена с тыльной стороны ноги, нижняя часть пружины связана с каблуком и с элементом подошвы, передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты и чехла, частично охватывающего ногу пользователя; фиг.11б - две пружины расположены по бокам, передача гравитационной нагрузки на верхние части пружины посредством манжеты и чехла, частично охватывающего ногу пользователя;
на фигурах 12 - гравитационная обувь в виде женского ботинка: фиг.12а - пружина расположена с тыльной стороны ноги, нижняя часть пружины представляет собой каблук, передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты и связанного с ней чехла; фиг.12б - пружина расположена с тыльной стороны ноги, нижняя часть пружины представляет собой каблук, пружина связана с подошвой; передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты; фиг.12в - две боковые пружины, нижняя часть пружин представляет собой подошву - каблук, конец отогнут назад, передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты; фиг.12г - две боковые пружины, нижняя часть пружин представляет собой каблук, отогнутый назад, пружина связана с подошвой; передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты; фиг.12д - две пружины, огибающие ногу по бокам, нижние части пружин являются опорой (каблук совмещен с подошвой), пружина снабжена дополнительной опорой для пятки; передача гравитационной нагрузки на верхние части пружины, закрепленные с передней стороны, посредством манжеты; 12е - вариант 12д, исполнение в виде балетной обуви;
на фигурах 13 - гравитационная обувь с пружиной, расположенной с тыльной стороны ноги, нижняя часть которой представляет собой либо каблук с примыкающей к нему или связанной с ним подошвой, либо только подошву; фиг.13а - передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты; фиг.13б - передача гравитационной нагрузки на верхнюю часть пружины посредством манжеты и чехла, охватывающего ногу пользователя;
на фигуре 14 - внешний вид пружинного блока, используемого с обычной обувью;
на фигуре 15 - гравитационная обувь с пружиной, расположенной с тыльной стороны ноги, в нижней части разделяющейся на два упругих пружинных элемента, расположенных под углом друг к другу: каблук и подошву с утолщением на конце;
на фигуре 16 - гравитационная обувь, аналогичная представленной на фиг.15, но с пространством между подошвой и каблуком, заполненным легкодеформируемым, например пористым, материалом;
на фигуре 17 - гравитационная обувь с двумя расположенными по бокам пружинами, концы которых соединены с упругой подошвой;
на фигуре 18 - варианты выполнения поперечных сечений пружины;
на фигуре 19 - варианты внешнего вида женских босоножек с манжетой, различными поддерживающими элементами и пружиной, охватывающей нижнюю часть тыльной стороны ноги, нижняя часть которой представляет собой каблук С-образного поперечного сечения;
на фигуре 20 - внешний вид женской босоножки с боковыми L-образными пружинами в разных фазах нагружения: фаза 1 - нога не опирается, каблук выступает ниже подошвы; фаза 2 - нога опирается, пружина сжата (изогнута), каблук на уровне подошвы;
на фигуре 21 - оптимальный вариант выполнения чехла с манжетой (вид сбоку и сзади);
на фигуре 22 - пружинный блок с двумя расположенными по бокам пружинами, концы которых соединены проходящим под задней частью подошвы обычной обуви подпяточным элементом;
на фигуре 23 - внешний вид женской босоножки с пружиной, охватывающей нижнюю часть ноги, с тыльной стороны с переменным поперечным сечением, подошва связана с пружиной.
Заявляемая гравитационная обувь может иметь форму туфли, ботинка, сапога, сандалии и др. и включает в качестве обязательного элемента, по крайней мере, одну пружину 1 изгиба заданной упругости, упруго деформируемую от исходного состояния к сжатому состоянию и отдающую энергию на толчок ноги пользователя при ее освобождении или синергетическое ускорение при перекатывании стопы с пятки на носок. Указанная пружина 1 в заявляемой обуви либо совмещена с традиционными элементами обуви, например задником, каблуком, либо является их частью, либо является дополнительным внутренним или наружным элементом обуви. Например, верхняя часть пружины может огибать ногу пользователя, но при этом проходить внутри обуви, быть вшитой в обувь или быть прикрепленной к верху обуви (фиг.9, 10, 11). Нижняя часть пружины представляет собой опорный элемент, контактирующий с поверхностью, по которой передвигается пользователь. В большинстве предложенных вариантов выполнения заявляемой гравитационной обуви указанный опорный элемент выполнен в виде высокого каблука 2 (фиг.1-7, 12 и др.) или низкого каблука 2 (фиг.9, 10, 11). Однако возможны варианты выполнения опорного элемента пружины в виде каблука и подошвы, а также только в виде подошвы (фиг.13а и 13б).
В данном описании не использован термин «плечо пружины», хотя каждая использованная пружина обычно содержит два плеча, находящихся по разные стороны от зоны перегиба пружины.
Заявляемая гравитационная обувь, кроме указанной выше пружины 1, включает также обычные для соответствующей обуви элементы: подошву 3, верх 4 обуви и др.
Верх 4 обуви обеспечивает защиту ноги пользователя от неблагоприятных воздействий, фиксирует положение ноги и обеспечивает возможность периодического изгиба пружины 1 без повреждения элементов верха 4. Указанный верх 4 обуви включает устройства крепления для фиксирования положения ноги пользователя, причем верх 4 обуви и устройства крепления соединены с указанными пружиной 1, подошвой 3 и др. элементами обуви. Указанные устройства крепления могут представлять собой жесткие участки верха обуви, например жесткий носок и др., и/или фиксирующие элементы, например, в виде ремней, лент, шнурков, оболочек, застежек-липучек, молний и др.
В отдельных вариантах выполнения верх обуви может представлять собой только устройства крепления, например при выполнении гравитационной обуви в виде сандалии (фиг.19).
Указанный верх 4 обуви с устройствами крепления помимо фиксирования положения ноги в обуви и защиты ее от внешних воздействий должен обеспечивать передачу гравитационного воздействия от массы пользователя на пружину 1, для чего в заявляемой обуви предусмотрены специальные элементы. Форма их выполнения может быть различной.
В одном из вариантов для передачи гравитационного воздействия на верхнюю часть пружины предусмотрена манжета 5, частично или полностью охватывающая ногу (голень ноги) пользователя и связанная с верхней частью пружины 1. При этом манжета 5 может быть связана с пружиной 1 на небольшом участке (фиг.2а, 2б), или на некотором удлиненном (вдоль ноги) участке (фиг.1а, 3). В первом случае к пружине 1 прикладывается точечная нагрузка, во втором случае нагрузка распределяется по длине манжеты 5.
Манжета может быть выполнена в виде относительно узкого эластичного кольца или полукольца (фиг.1г, 2б, 4б, 7б, 8а, 8б, 8в, 13б). Таких колец может быть несколько (не показано). Возможны и другие, не рассмотренные в данном описании, варианты приложения относительно точечной или распределенной гравитационной нагрузки к верхней части пружины 1.
Манжета (кольцо) 5 выполняет функцию передачи нагрузки на верхнюю часть пружины от голени, при этом нога пользователя повисает в манжете за счет утолщения голени, за счет плотного охвата манжетой голени (прижима) либо за счет того и другого вместе.
Нога пользователя при свободном состоянии пружины (нет опоры на землю) и в начале соприкосновения опорного элемента пружины с землей как бы «подвешена» на указанной манжете 5, хотя при этом возможен контакт пятки с нижней частью пружины 1 (фиг.1г, 4а). При опирании опорного элемента (нижней части пружины, каблука) гравитационная нагрузка от массы пользователя через манжету 5 или другие элементы передается на пружину 1.
В высокой обуви (сапог) манжета 5 может располагаться под коленом, в ботинках - на голени, в туфле или кроссовке - над или под щиколоткой. Манжетой 5 может служить верхняя часть обуви. Ширина манжеты 5 может варьироваться в широких пределах, в том числе манжета 5 может охватывать всю верхнюю часть обуви, например, до щиколотки.
Манжета 5 может быть связана с пружиной 1 только в ее верхней части (точечная нагрузка), или по всей высоте манжеты, или по части высоты манжеты (распределенная нагрузка).
В другом варианте для передачи гравитационного воздействия на верхнюю часть пружины предусмотрен неэластичный чехол 6 или другой поддерживающий мягкий элемент для ноги, подвешенный на верхней части пружины 1. В данном случае приложение нагрузки к пружине 1 также может быть точечным (чехол 6 связан с пружиной 1 на небольшом участке) или распределенным по некоторой длине пружины, например, через эластичную ориентированную сверху вниз ленту, связывающую пружину 1 с чехлом 6, например, с двух сторон справа и слева от пружины.
Чехол 6 может полностью охватывать стопу пользователя (фиг.2б, 12а) или только частично (фиг.1г, 5, 8б и др.). Частичный охват ноги (подвешивание) можно обеспечить, используя ленту 7 (фиг.1в, 4а, 9). Наиболее удобным является выполнение чехла 6, частично охватывающего стопу пользователя и обеспечивающего свободный перегиб стопы, как показано на фиг.21.
Верхняя часть чехла 6 может быть по окружности связана с манжетой 5, это обеспечивает равномерное приложение гравитационной нагрузки от чехла к манжете, хотя использование для чехла достаточно прочных материалов позволяет отказаться от манжеты 5 и подвешивать чехол 6 непосредственно на верхнюю часть пружины 1. Крепление чехла 6 к манжете 5 или к пружине 1 осуществляется любым известным способом.
Возможны следующие варианты совместного использования манжеты 5, чехла 6 или ленты 7:
- манжета (эластичное кольцо или полукольцо) 5 и чехол 6 (фиг.1б, 2б, 8б, 12а, 13б);
- манжета 5 и лента 7 (фиг.4а);
- манжета 5, чехол 6 и лента 7 (фиг.1в, 8в).
Одним из условий эффективности работы гравитационной обуви является необходимость обеспечения первичного опирания ноги с переносом через нее гравитационного воздействия на опорный элемент пружины 1, при этом условии пружина 1 будет сжата надлежащим образом и сможет аккумулировать максимальное количество энергии. Пока нога пользователя не опирается на землю, она «подвешена» в манжете 5 или чехле 6 или на ленте 7 на верхней части пружины изгиба. При опускании ноги до контакта каблука 2 с землей за счет гравитационного воздействия от массы пользователя на пружину последняя деформируется (изгибается), нога постепенно опускается и начинает опираться на землю не только каблуком 2, но и подошвой 3.
Для этого при свободном (ненагруженном) состоянии пружины должно быть выполнено соотношение: H1>Н2, где
H1 - расстояние между концами пружины;
Н2 - расстояние от верха пружины до нижней точки стопы.
При нагруженной пружине H1=Н2 или стремится приблизиться к H2.
Чем больше между этими величинами разница, тем сильнее может быть изогнута (сжата) пружина и тем большим будет эффект отталкивания или перемещения ноги, но указанная разница между H1 и Н2 ограничена формой обуви и условием удобства ее эксплуатации. При опирании ноги пользователя на землю за счет изгиба пружины 1 расстояние между концами сжатой пружины становится равным или приближается к Н2.
Пружина может быть соединена с манжетой или чехлом в любом месте по окружности ноги (верха обуви), например с тыльной стороны (фиг.1а, 1б, 1в, 1г, 2а, 2б, 3, 8а, 8б, 8в, 9, 12а, 12б, 13а, 13б), с боков (4а, 4б, 6б, 7а, 7б, 10, 11б, 12в) или с передней стороны (фиг.5, 6а, 12д, 12е).
Если пружин две, они могут располагаться симметрично.
Пружины могут охватывать ногу с тыльной стороны (фиг.1а, 1б, 1в, 1г, 2а, 2б, 3, 8а, 8б, 8в, 9, 12а, 12б, 13а, 13б), располагаться с боков (фиг.4а, 4б, 6а, 12г, 12д, 12е), проходить от передней части к тыльной стороне обуви (фиг.5, 22), проходить от боковых частей к тыльной стороне обуви (фиг.4а, 4б, 6б, 10, 12в) и др.
Пружина может крепиться в любом месте по окружности голени и при этом быть единственной.
В случае использования боковых пружин последние могут быть связаны подпяточным элементом 8, через который может осуществляться нагружение пружины 1. Этот подпяточный элемент 8 может переходить в опорный элемент (каблук) 2, объединяя нижние части пружин, а может быть отдельным седлообразным соединительным элементом между опорными частями пружин (фиг.6б).
Пружина 1 может быть выполнена из одного или нескольких материалов, например из полимеров (полиуретан, поликарбонат и др.), композитов, эластомеров и других упругих материалов, при этом отдельные элементы пружины 1 могут быть выполнены из разных материалов, например основная часть пружины из композитного материала, обладающего при высокой прочности на изгиб необходимыми показателями упругости (жесткости), а каблук 2 из менее дорогого, но стойкого к истиранию материала.
Поперечное сечение пружины 1 может быть различным. Некоторые варианты выполнения поперечного сечения представлены на фиг.18 (нога пользователя расположена с правой стороны сечения, то есть охватывается пружиной). Например, на фиг.18а сечение представляет собой сильно вытянутый у основания равнобедренный треугольник со слегка вогнутым основанием; фиг.18б - треугольник с сильно вогнутым основанием; фиг.18в - прямоугольник с сильно вогнутым основанием; фиг.18г - вытянутый прямоугольник со слегка вогнутым основанием; фиг.18д - С-образное сечение; фиг.18е - сечение трех пружин, охватывающих ногу.
Поперечное сечение пружины может быть постоянным по длине, а может меняться. Например, пружина, расположенная с тыльной стороны ноги, в верхней части имеет С-образное сечение (частично охватывает, огибает ногу), а в нижней части, переходящей в конический каблук, имеет форму круга. Две боковые пружины с прямоугольным сечением могут соединяться и образовывать общее прямоугольное или С-образное сечение в нижней части пружины.
Упругие характеристики пружины могут быть постоянными или переменными по длине и толщине пружины, например материал каблука 2 может быть более жестким, чем остальная часть пружины.
Форма пружины 1 может быть различной:
- простая дугообразная (лукообразная) форма (фиг.1а-г, 2а-б, 12б);
- дуга с дополнительными выгнутыми участками, например, под пятку (фиг.3, 4а-б, 5);
- L-образная форма (фиг.6а, 6б, 20);
- С-образная, сплющенная форма в виде половины эллипса (фиг.9, 10, 12в);
- дуга с дополнительными отходящими элементами, представляющими подошву или др. опорный элемент (фиг.12б, 12г, 12е).
В заявляемой гравитационной обуви понятие «пружина» не ограничивается одной пружиной. Их может быть несколько. Верхняя часть пружины 1 может располагаться с тыльной стороны обуви, особенно если использована только одна пружина. В другом варианте несколько (две или более) пружин охватывают пяточную часть ноги пользователя с боков (фиг.4а, 4б, 5, 6а, 6б, 10, 11б, 12в, 12г, 12д, 12е) или проходят одновременно с тыльной стороны ноги и с боков (фиг.7а, 7б). Несколько пружин могут соединяться между собой, например, в зоне опорного элемента (каблука или подошвы). При этом у каждой из пружин может быть одна верхняя часть и две или более нижних частей и наоборот. Однако приведенные иллюстрации не исчерпывают все возможные варианты как по количеству использованных пружин, так и по их расположению.
При традиционной плавной дугообразной пружине 1 изгиб обеспечивается чаще всего в первую очередь воздействием на верхнюю часть пружины 1 при опоре каблука 2 на опорную поверхность, например землю.
Однако возможна передача гравитационной нагрузки на нижнюю часть пружины 1 от воздействия на нее пятки пользователя и далее к каблуку 2, стоящему на опорной поверхности. При таком виде нагружения пружина может быть снабжена специальным выступом под пятку, хотя пятка может опираться и на плавно изогнутую дугу (без выступов).
При сложной форме пружины, например при выполнении на дугообразной пружине дополнительного изгиба (выступа), повторяющего профиль пятки пользователя, передача гравитационных сил может осуществляться как на верхнюю часть пружины 1 и далее через каблук 2 на опорную поверхность, так и через дополнительную опору для пятки (дополнительный изгиб, выступ) на нижнюю часть пружины.
Высота каблука 2, являющегося нижней частью пружины 1, может быть различна.
В женской обуви каблук может быть достаточно высоким, например 5-7 см и более, наиболее наглядно такой каблук представлен на фиг.12а, б, в, г и на фиг.19, 20.
В мужской и спортивной обуви высота каблука может быть меньше, например 1-3 см (фиг.9, 10).
В некоторых вариантах выполнения каблук, являющийся, как и в любой другой обуви, опорой для пятки пользователя, вообще может не выступать за уровень подошвы (фиг.8а, б, в). В указанных вариантах нижний конец 2 пружины 1 частично охватывает пятку (выполняет функцию опорного элемента под пятку, то есть является своего рода каблуком) и связан с подошвой 3. Нагружение верхней части такой пружины может осуществляться со стороны манжеты 5, и/или чехла 6, и/или охватывающей ленты 7. Пока H1>H2, нога подвешена, между подошвой 3 и ногой пользователя - зазор, при изгибе пружины нога опирается на подошву 3 и нижний край пружины 1.
Предлагается также вариант обуви со складывающимся (приближающимся к подошве до полного примыкания) каблуком 2. В этом случае при приложении к пружине гравитационного воздействия каблук 2 постепенно подгибается и стремится примкнуть к подошве 3 (фиг.2а, 2б). При перекатывании ступни с пятки на носок подошва в свою очередь может приближаться к каблуку.
Пружина в нижней части может разделяться на два пружинных расположенных под углом друг к другу элемента: каблук и подошву (фиг.15 и 16). Такое выполнение позволит, во-первых, повысить эффективность аккумулирования энергии (две пружины), во-вторых, предотвратить нерациональное ее использование за счет передачи энергии от каблука к подошве при начале отрыва пятки от опоры (исключается необходимость в фиксаторе), в-третьих, ускорить перекатывание ноги с пятки на носок. Причем в обуви, показанной на фиг.16, пространство между каблуком и подошвой заполнено легкодеформируемым материалом, например пористым, что исключит попадание между пружинами инородных тел (камешков, грязи и т.д.).
На фиг.17 показан вариант выполнения обуви (или пружинного блока), в которой пружины, огибающие ногу, соединены с подошвой, также являющейся пружиной. Это позволит облегчить и ускорить процесс перекатывания ступни с пятки на носок.
Возможен вариант, когда роль опорного элемента пружины выполняет каблук, совмещенный или связанный с подошвой, либо опорный элемент пружины представляет собой всю или часть подошвы (фиг.13а, б). В последнем случае его длина может соответствовать или превышать длину подошвы ноги пользователя, а перемещение осуществляется путем первичного опускания ноги на носок (на конец пружины 1).
Верх 4 обуви, кроме обязательных элементов, может включать наружную оболочку, закрывающую пружину 1, или примыкающую к пружине, или проходящую под пружиной и обеспечивающую возможность ее периодического изгиба. Эта оболочка может быть выполнена гофрированной или состоящей из отдельных примыкающих друг к другу или находящих друг на друга кольцеобразных элементов. Оболочка может частично или полностью охватывать ногу.
Кроме того, верх 4 обуви может включать внутреннюю часть, непосредственно примыкающую к ноге (подкладка). Эта внутренняя часть может быть в основном не связанной с пружиной 1 и не подвергаться деформации при изгибе, в этом случае требования к материалу обычные. Если же внутренняя часть связана с верхней частью пружины 1, то материал и/или конструкция внутренней части должны обеспечивать возможности ее деформирования при сжатии пружины.
Подошва 3 может соответствовать форме подошвы обычной обуви и обеспечивать комфортное расположение ступни, защиту ступни от механических воздействий. Подошва (ее нижняя поверхность), как и в других видах обуви, должна быть достаточно износостойкой.
Подошва 3 может быть связана с нижней частью пружины 1 для обеспечения дополнительной передачи сжимающих усилий от стопы на пружину. Связь может быть выполнена, например, в виде шарнирного соединения, обеспечивающего возможность наклона подошвы 3 носочной частью к опорной поверхности. При этом в исходном положении подошва 3 расположена горизонтально, а при ходьбе периодически наклоняется носком вниз для опирания ноги, перекатывания с пятки на носок и отталкивания.
В одном варианте нога может сразу примыкать к подошве 3 (без зазора), не опирающейся на землю. С началом фазы опоры на землю гравитационные силы распределяются и воздействуют на пружину в ее верхней части через манжету и в ее нижней части пяткой через заднюю часть подошвы или только на нижнюю часть пружины (фиг.1б, в).
В другом варианте нога в исходном положении не примыкает к подошве 3, не опирающейся на землю (опорную поверхность), между ними сохраняется зазор (фиг.2а, б, 8а, б, в, 12б, г), выдерживается следующее соотношение H1>Н3≥Н2, где Н3 - расстояние от верха пружины (точки подвеса ноги) до места крепления подошвы. При изгибе пружины 1 сначала выбирается зазор между ногой и подошвой, затем зазор между подошвой и опорой. Такой вариант обеспечивает несколько большую возможность перепада между H1 и H2 при ненагруженной пружине.
Пружина 1 может быть оснащена фиксатором 10, зажимающим пружину 1 в сжатом положении и освобождающим ее в заданный момент, например при отталкивании ноги пользователя от опорной поверхности (совершение следующего шага). Это необходимо для того, чтобы запасенная энергия не расходовалась впустую при перекатывании ноги с каблука на носок, поскольку при отрыве пружины от опоры в течение времени, превышающего возврат пружины в исходное состояние, энергия будет потеряна.
Форма выполнения фиксатора 10 и средства выведения фиксатора из зацепления может быть любой известной из уровня техники. Так, на фиг.11а и 11б представлено одно из возможных механических устройств: фиксатор в виде крючка 10 зацепляется с пружиной 1 и выводится из зацепления при воздействии стопы на тягу 11.
Возможен вариант использования самофиксирующейся пружины, снабженной крюкообразными захватами (по типу «липучек»), соединяющимися при изгибе пружины с прилегающим элементом обуви. Принудительное выведение пружины из зацепления возможно за счет использования изменения угла наклона голени пользователя, происходящего при подготовке ноги к отрыву от опоры (перекатывании).
Приведенные на фигурах варианты выполнения фиксатора 10 ни в коей мере не исчерпывают возможные варианты выполнения. Фиксатор 10 может быть магнитным или основанным на использовании электроники. Основным условием является то, что момент фиксирования должен совпадать с максимальной деформацией пружины, а освобождение - с моментом отталкивания ноги пользователя от опорной поверхности.
На фиг.12г представлена женская обувь, подошва которой связана с пружиной, при этом задняя часть подошвы выходит за каблук (нижнюю часть пружины) и служит дополнительной опорой для пятки. Сходные конструкции представлены на фиг.12д и 12е. Эти варианты наиболее эффективно могут быть использованы в качестве балетной обуви.
Пружинный блок (фиг.14, 22) может использоваться как приспособление к обычной обуви, аккумулирующее гравитационную энергию, обеспечивающее возможность перемещения как бегом (прыжками), так и шагом с перекатыванием ноги от пятки на носок.
Пружинный блок - приспособление по конструкции в основном соответствует пружинному блоку, используемому в заявляемой гравитационной обуви. Он включает, по крайней мере, одну пружину 1 и устройство крепления пружины в виде описанной выше манжеты 5, охватывающей голень пользователя, или мягкого неэластичного (не растягивающегося) поддерживающего ногу элемента 7, посредством которого обеспечивается мягкая подвеска ноги пользователя относительно верхней части пружины 1 и передача на пружину 1 гравитационного воздействия. Соотношение размеров между концами пружины 1 в свободном (ненагруженном) состоянии H1 и расстоянием от точки подвеса до нижней точки подошвы 3 обычной обуви Н2 аналогично вышеуказанному: H1>Н2. При нагружении пружины 1 расстояния уравниваются, то есть нога пользователя начинает опираться не только на опорный конец пружины 1, но и на подошву 3 обычной обуви.
Форма выполнения пружинного блока в качестве приспособления аналогична пружинному блоку гравитационной обуви.
Заявляемая гравитационная обувь используется следующим образом.
Пользователь обувается и фиксирует, если это требуется, положение ноги специальными устройствами крепления, например фиксирует манжету 5 и подошву 3 ремнями.
Если пользователь после обувания стоит на опорной поверхности, то пружины 1 сжаты, каждая нога опирается на каблук 2 и подошву 3.
При начале движения пользователь приподнимает одну ногу, продолжая опираться на другую. В обуви на поднятой ноге пружина 1 освобождается, при этом H1>Н2, нога пользователя висит на верхней части пружины 1: на манжете 5, в чехле 6 или на ленте 7. Затем при совершении движения вперед эта нога сначала касается опорной поверхности выступающим опорным элементом пружины, например каблуком. При контакте с опорой пользователь переносит часть своей массы на эту ногу, сжимая пружину 1. Расстояние между концами пружины 1 становится равным расстоянию от точки подвеса до нижней точки ноги пользователя Н2 или приближается к нему. Сжатая пружина 1 аккумулирует энергию. При дальнейшем движении нога пользователя, как обычно, перекатывается с пятки на носок для отталкивания носочной частью от опоры. Если характеристики пружины подобраны таким образом, что она распрямляется в течение отрезка времени, превышающего время на перекатывание, энергия пружины не теряется и в момент отрыва носка ноги от опоры подталкивает ногу пользователя вперед и вверх. Если же пружина высвобождается быстро, то целесообразно использовать дополнительные приспособления - фиксаторы 10, обеспечивающие сохранение пружины 1 в сжатом состоянии до момента отталкивания. Выведение фиксатора 10 из зацепления может производиться воздействием плюснины на специальное средство, например связанную с фиксатором тягу 11 с изогнутым участком в передней части под плюсниной. Длина тяги 11 при нажиме на выступающий изогнутый участок увеличивается и тяга выталкивает крючок фиксатора 10 из зацепления с пружиной 1.
Для уменьшения потерь аккумулированной энергии возможно использование пружины с двумя опорными элементами (нижними частями, плечами пружины), один из них является каблуком, а другой - подошвой, что обеспечит сохранение энергии при перекатывании с пятки (каблука) на носок (подошву), см. фиг.15 и 16.
Работа пружинного блока в качестве дополнения к обычной обуви осуществляется аналогичным образом.
Изобретение относится к обуви с аккумулированием энергии для повседневной носки и к приспособлениям для аккумулирования энергии. Обувь с аккумулированием энергии, вызванной упругой деформацией, включающая: пружинный блок, содержащий, по крайней мере, одну пружину изгиба заданной упругости, при этом нижняя часть пружины является опорным элементом, предназначенным для контакта с опорной поверхностью. Верх обуви с устройствами крепления для фиксирования положения ноги пользователя и передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока. Подошва выполнена с возможностью контакта с опорной поверхностью при нагруженной пружине. Устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока включают элемент, выполненный в виде манжеты, частично или полностью охватывающей голень ноги пользователя и связанной с верхней частью пружины, в виде неэластичного чехла или другого поддерживающего элемента для ноги. Технический результат при использовании заявленного изобретения обеспечивает повышение эффективности использования гравитационного воздействия на пружину, облегчение процесса перемещения, а также возможность перемещения шагом. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 23 ил.
1. Гравитационная обувь с аккумулированием энергии, вызванной упругой деформацией, включающая пружинный блок, содержащий, по крайней мере, одну пружину, упругодеформируемую от исходного состояния к сжатому состоянию и образованную элементами обуви, при этом нижняя часть пружины является опорным элементом, предназначенным для контакта с опорной поверхностью, верх обуви с устройствами крепления для фиксирования положения ноги пользователя и передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока, причем верх обуви и/или устройства крепления соединены с указанной пружиной и подошвой, отличающаяся тем, что опорный элемент нижней части пружины пружинного блока выполнен в виде каблука или каблука и подошвы или только подошвы с возможностью контакта с опорной поверхностью при нагруженной пружине, а устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока включают элемент, выполненный в виде манжеты, частично или полностью охватывающей голень ноги пользователя и связанной с верхней частью пружины, в виде неэластичного чехла, подвешенного на верхней части пружины, в виде эластичной ленты, связывающей верхнюю часть пружины с неэластичным чехлом для подвешивания ноги пользователя, или их комбинации.
2. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что подошва гравитационной обуви может быть связана с пружиной для передачи на нее дополнительной гравитационной нагрузки, при этом при ненагруженной пружине Н1>Н3≥Н2, где Н3 - расстояние от верха пружины (точки подвеса ноги) до места крепления подошвы, при сжатой пружине Н1=Н2=Н3 или H1 и Н3 приближаются к Н2.
3. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что пружинный блок включает несколько пружин, расположенных как в ее задней части, так и по бокам или в передней части обуви, при этом опорный элемент в виде каблука может быть выполнен за одно целое со всеми или только с некоторыми пружинами или быть только частью некоторых пружин, причем число верхних и нижних частей пружин может не совпадать.
4. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что каблук при сжатом состоянии пружины расположен в зоне пятки пользователя.
5. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что каблук при сжатой пружине примыкает к подошве обуви.
6. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что каблук примыкает к подошве и связан с ней.
7. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что пружина имеет простую дугообразную (лукообразную) форму, форму дуги с дополнительным изгибом, например, под пятку пользователя, или в виде половины эллипса (сплющенную) форму и др.
8. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что поперечное сечение пружины имеет серпообразную форму, или форму вытянутого равнобедренного треугольника, или форму вытянутого эллипса, или прямоугольника, или П-образную форму и др.
9. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что поперечное и продольное сечение пружины постоянно или переменно.
10. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что материал пружины, его физико-технические свойства постоянны или переменны по длине, ширине и толщине.
11. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что пружина частично или полностью выполнена из одного или нескольких материалов, например полимеров, в т.ч. полиуретана, поликарбоната и др., композитов, эластомеров и пр.
12. Гравитационная обувь по п.1, отличающаяся тем, что верх обуви включает оболочку, частично или полностью охватывающую пружину или связанную с ней с обеспечением возможности изменения угла пружины, например за счет выполнения верха гофрированным или в виде набора растягивающихся телескопически связанных друг с другом элементов.
13. Гравитационная обувь с аккумулированием энергии, вызванной упругой деформацией, включающая пружинный блок, содержащий, по крайней мере, одну пружину, упругодеформируемую от исходного состояния к сжатому состоянию и образованную элементами обуви, при этом нижняя часть пружины является опорным элементом, предназначенным для контакта с опорной поверхностью, верх обуви с устройствами крепления для фиксирования положения ноги пользователя и передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока, причем верх обуви и/или устройства крепления соединены с указанной пружиной и подошвой, отличающаяся тем, что опорный элемент нижней части пружины пружинного блока выполнен в виде каблука, или каблука и подошвы, или только подошвы, с возможностью контакта с опорной поверхностью при нагруженной пружине, а устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока включают элемент, выполненный в виде манжеты, частично или полностью охватывающей голень ноги пользователя и связанной с верхней частью пружины, в виде неэластичного чехла, подвешенного на верхней части пружины, в виде эластичной ленты, связывающей верхнюю часть пружины с неэластичным чехлом или их комбинации, при этом пружина снабжена фиксатором для фиксирования ее в сжатом состоянии и средством для выведения фиксатора из зацепления.
14. Пружинный блок, содержащий, по крайней мере, одну пружину, упругодеформируемую от исходного состояния к сжатому состоянию, при этом нижняя часть пружины является опорным элементом, предназначенным для контакта с опорной поверхностью, и устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока, отличающийся тем, что опорный элемент нижней части пружины пружинного блока выполнен в виде каблука или каблука и подошвы или только подошвы, устройства крепления для передачи гравитационного воздействия на пружину пружинного блока включают элемент, выполненный, в виде манжеты, частично или полностью охватывающей голень ноги пользователя и связанной с верхней частью пружины, в виде неэластичного чехла, подвешенного на верхней части пружины, в виде эластичной ленты, связывающей верхнюю часть пружины с неэластичным чехлом, или их комбинации.
| US 6840893 В2, 11.01.2005 | |||
| Обувь для хождения по твердой поверхности | 1981 |
|
SU1169599A1 |
| Узел низа обуви | 1983 |
|
SU1253591A1 |
| US 6397496 B1, 04.06.2002 | |||
| US 6557271 B1, 06.05.2003. | |||
