ТРАВМОБЕЗОПАСНЫЕ БУТСЫ Российский патент 2016 года по МПК A43C15/00 

По свидетельству спортивных медиков [1] 50-60% всех спортивных травм возникает в футболе, причем примерно в 40% случаев они связаны с голеностопом: наступание шипами на стопу, движение на противника прямой ногой, столкновения.

Предлагаемое устройство позволит резко снизить травматизм футболистов - за счет особой конструкции шипов, появляющихся лишь при опоре бутсы о грунт.

Расположение шипов на подошве бутсы остается прежним: 5 - в носовой части и 2 - в пяточной, а вот устройство шипа резко усложняется: на месте прежнего шипа располагается герметичная капсула, заполненная жидкостью (в частном случае - водой), состоящая из 3 частей: жесткого пластинчатого основания, круглой или эллиптической формы, с круглым отверстием площадью порядка 1 см², затянутым эластичной и в то же время армированной (для жесткости) оболочкой параболической формы - собственно гидрошип (ГШ), гофрированной армированной упругой боковой поверхности капсулы (БПК) и «крышевой» пластины капсулы, приклеиваемой к подошве бутсы. Армирование ГШ и БПК - концентрическими кольцами; БПК - пластмасса, ГШ - техническая ткань.

Под действием нагрузки жидкость заполняет ГШ, придавая ему параболическую форму.

На прилагаемом рисунке показаны совместно исходное и рабочее состояние капсулы.

Упрощенный расчет динамики и геометрии капсулы.

Задаемся средним весом футболиста G=72 кг. При этом давление на каждую капсулу будет P $${}_{{\rm K}}$$ =72/5=14,4 кг. Из компромиссных соображений берем отношение всей площади основания капсулы S $${}_{{\rm O}}$$ к площади основания ГШ равным 3. При этом давление на каждый ГШ будет равно 4,8 кг, что для среднего качества футбольного поля можно считать приемлемым. Задаемся высотой ГШ: h=8 мм. Тогда объем заполненного жидкостью ГШ будет равен V=0,5 $$\pi$$ r $${}^2$$ h=0,4 см $${}^3$$ . Таким образом, достаточно, чтобы в отсутствие разбухания ГШ и БПК высота капсулы H была бы равна 1, (3) мм (что следует из равенства 3H=0,4).

Почему ГШ выдвигается? Потому, что податливость почвы вдавливанию пропорциональна локальной плотности силового воздействия, а она у нас в среднем равна двум. При этом незримо работает поверхностное натяжение жидкости.

Литература

1. Спортивные травмы (пер. с англ.), Киев, 2003 г.

Футбол - наиболее травматичный вид спорта (50-60% от общего числа травм), причем не последнюю роль здесь играют бутсы, а точнее - жесткие шипы. Предлагаемое устройство решает проблему снижения травматизма двояко. В отсутствие нагрузки шипа нет, т.е. есть только сложившаяся в виде концентрических колец оболочка, приобретающая параболическую форму при заполнении ее жидкостью из окружающей капсулы под действием давления, возникающего при опоре бутсы о грунт. Этот гидрошип достаточно прочен, чтобы погрузиться в мягкий футбольный газон, и в то же время достаточно мягок, чтобы не повреждать ступни соперников. Есть и недостатки в таком устройстве: в бутсах нельзя ходить по асфальту, они не будут работать на жестком поле без травы, очень непрост выбор материалов (гибкой пластмассы, прочной эластичной технической ткани). 1 ил.

Травмобезопасные бутсы, в которых расположение шипов остается прежним: 5 - в носовой части и 2 - в пяточной, а устройство шипа резко усложняется: на месте прежнего шипа располагается герметичная капсула, заполненная жидкостью (в частном случае - водой), состоящая из 3 частей: жесткого пластинчатого основания, круглой или эллиптической формы, с круглым отверстием площадью порядка 1 см², затянутым эластичной и в то же время армированной (для жесткости) оболочкой параболической формы - собственно гидрошип (ГШ), гофрированной армированной упругой боковой поверхности капсулы (БПК) и «крышевой» пластины капсулы, приклеиваемой к подошве бутсы.