Способ создания здоровьесберегающей обуви Российский патент 2020 года по МПК A43B17/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к обувной промышленности, в частности к способу изготовления здоровьесберегающей обуви с плоской подошвой и низким каблуком до 30 мм высотой, включая разработку конструкции и технологии. При создании обуви предлагаемым способом исключается возможность появления потертостей стопы, искривления пальцев и потери равновесия, связанных с проскальзыванием всей стопы внутри обуви, а также обеспечивается регламентированный уровень амортизации носчика обуви.

Уровень техники

Обычная обувь проектируется для нормальной, среднетипичной, здоровой стопы, что приемлемо для большей части женского населения. Однако, как показывают статистические данные, 45% взрослых людей, в основном женщин, страдают изменением формы стопы, характеризуемой опущением продольного свода и утратой свойственной нормальной стопе рессорной функции.

Существующие конструкции и способы изготовления особенно женской обуви не предназначены для обеспечения в процессе ходьбы нормативного взаимодействия здоровой или деформированной стопы с вкладной стелькой. Обувь для плоской стопы необходимо проектировать с включением в конструкцию средств дополнительного торможения раздвижения свода стоп. Отсутствуют методики проектирования и создания удобной обуви для носчиков с полой стопой вызывает отрицательные ощущения у этой группы населения при носке стандартной обуви.

В конструкторской и технологической документации такой комплекс решений не представлен, что не дает возможность создавать впорную обувь с заданным набором функций, соответствующих физическим и антропометрическим характеристикам различных типов стоп. Возникают неудобства в носке, а также болезненные ощущения, приводящие к патологическим повреждениям стопы и всего опорно-двигательного аппарата.

Широкий диапазон изменения характеристик взаимодействия вкладной стельки, пучков затянутой заготовки с контактирующими поверхностями стопы, вызывает необходимость провести теоретические исследования по установлению уравнений связи элементов стопы и обуви, и, используя полученные методы расчета параметров оптимизации, предложить способы их практической реализации, создающие удобство носки.

Введем область ограничений задачи. В качестве объекта исследования выбирается обувь без каблука и с низким каблуком высотой не более 30 мм с корректируемой вкладной стелькой.

Вкладные стельки в зависимости от вида, назначения обуви и условий эксплуатации имеют различные конструктивные особенности. Известны вкладные стельки различных конструкций, обеспечивающие определенный уровень функциональности стопы в обуви.

В качестве аналога предлагаемого изобретения рассмотрим, показанную в патенте 2546447 РФ Стельку с антифреттинговыми свойствами (опубликованный 10.04.2015 Бюллетень №10), где предложено в зоне головок плюсневых костей и первого пальца в стельке вырезать с лицевой стороны пазы, имеющие наклонную поверхность, в которую упираются контактирующие участки стопы, благодаря чему создаются условия торможения, препятствующие скольжению стопы по поверхности стельки.

Недостатки предложенного конструктивно-технологического решения:

- не предусмотрен горизонтальный участок на стельке для скольжения вперед - назад переднего отдела стопы, что вызывает излишние сжатие контактирующего участка плантарной зоны стопы при взаимодействии с наклонной стенкой паза и затрудняет выход из этого контакта в фазе переноса стопы;

- учитывая малую толщину вкладной стельки (0,6-1,0 мм), при вырезе паза удаляются наиболее прочные слои кожи - эпидермис и дерма, оставшийся слой подкожной клетчатки состоит из рыхлых волокон, что приводит к быстрому образованию сквозного отверстия в пазе и потери работоспособности вкладной стельки;

- не приведена методика определения оптимального значения коэффициентов трения между контактирующими материалами чулка и вкладной стельки, при которых обеспечивается нормативное взаимодействие стопы и обуви. Экспериментальное нахождение нормативного значения коэффициента трения весьма трудоемко и требует специальной аппаратуры.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является способ изготовления вкладной стельки путем вырезания из хромовой кожи, имеющей различные виды покрытия, например, полуанилиновое. По форме вкладная стелька соответствует основной стельке, способствует улучшению внешнего вида внутренней поверхности обуви, обеспечивает в определенной мере гигиенические свойства обуви и защищает стопу от неровностей основной стельки (ГОСТ-23251-83. Обувь. Термины и определения). В пяточной части вкладная стелька прототипа имеет гладкую поверхность, как и другие основные ее участки - геленок, пучки и носок.

Недостатком известного решения (прототипа) является то, что плоская поверхность вкладной стельки, взаимодействующая с материалом чулка, одетого на стопу носчика, образуют пару трения, которая не обеспечивает нормального функционирования стопы особенно с опущенным сводом, не способствует должному раздвижению свода стопы и не препятствует скольжению всей стопы по поверхности вкладной стельки, особенно при ходьбе по наклонной книзу опорной плоскости. Также недостатком известного решения является то, что плоская поверхность вкладной стельки имеет одинаковую характеристику трения (коэффициент трения) по всем участкам.

При малом значении коэффициента трения создается возможность для скольжения по поверхности вкладной стельки всей стопы, так как сдвигающая стопу внешняя нагрузка, увеличивающаяся с высотой каблука, дополнительно переносится на передний отдел, а тормозящая пяточную часть нагрузка снижается. При этом не обеспечиваются условия для раздвижения свода стопы путем смещения носочно-пучкового участка стопы относительно пяточной части. Вследствие этого носчик такой обуви лишается возможности амортизации своего тела, что предопределено подвижной арочной конструкцией стопы.

Отрицательный эффект возникает и при высоком значении коэффициента трения. Смещение переднего отдела стопы относительно пятки не происходит, так как этому препятствует увеличенное значение силы трения, тормозящее передний отдел, исключается возможность их относительного движения, не реализуется раздвижение свода и, как следствие, не осуществляется амортизация тела человека.

При любом равном значении коэффициента трения по всей поверхности стельки добиться выполнения эффекта раздвижения свода и отсутствия проскальзывания всей стопы в обуви представляется затруднительным и не стабильным.

В случае проскальзывания всей стопы по поверхности вкладной стельки в обуви пучковая часть стопы своей верхней частью (подъемом стопы) вступает в силовой контакт с открытым кантом затянутой заготовки верха, последний вдавливается в тело стопы, вызывая болезненные ощущения и перекрытие кровеносных сосудов в зоне контакта.

Одновременно головки 1-й и 5-й плюсневых костей, при движении стопы по поверхности вкладной стельки вперед, растягивают ответные зоны носочно-пучковой части заготовки верха. Ткани стопы, окружающие головки плюсневых костей, подвергаются сжатию, вызывающему болевые ощущения, а материал носочно-пучковой части заготовки верха вытягивается в направлении нормали в зоне контакта. На носочно-пучковой части заготовки сбоку появляются выступы и теряется первоначальная форма, а возникшие остаточные деформированные полусферы нарушают эстетическое восприятие обуви.

Необходимые значения коэффициентов трения на выделенных участках вкладных стелек, силы прижатия стопы к стельке определяются с учетом геометрических параметров стопы, допустимых показателей ее сжатия, модуля упругости применяемой кожи и других параметров.

Связь между входными и выходными параметрами модели взаимодействия стопы и обуви определяется в основном расчетным методом, на базе которого проводятся конструктивно-технологические разработки, находится оптимальный вариант здоровьесберегающей обуви и необходимый способ обработки вкладной стельки.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение.

В процессе ходьбы в низкокаблучной обуви имеется фаза полной опоры на стопу, в которой возникает усилие, способное при определенных условиях вызывать смещение стопы относительно обуви в сторону носочной части, что является отрицательным фактором в процессе носки обуви.

В фазах переднего и заднего толчков подобное смещение не возникает: в первом случае вектор силы, действующий на стопу со стороны голеностопного сустава, входит в конус трения пяточной части стопы и вкладной стельки, что препятствует их относительному смещению, во втором - возможное движение стопы затормаживается жестким задником.

В фазе полной опоры стопы для обеспечения комфортности ходьбы должны быть выполнены две задачи:

- обеспечение совокупности факторов, не допускающих скольжение всей стопы по наклонной поверхности вкладной стельки, но при этом должно быть достигнуто нормированное перемещение переднего отдела стопы, при достижении которого это перемещение должно затормозиться, выполнив заданную амортизация тела носчика;

- при реализации заданного раздвижения продольного свода стопы, что происходит при нормированном перемещении переднего отдела стопы под действием нагрузки, пяточная часть стопы должна находиться в заторможенном состоянии.

Технической задачей изобретения является улучшение эргономических свойств взаимодействия стопы и контактирующих с ней поверхностей вкладной стельки обуви, повышение комфортности обуви за счет ликвидации возможности ненормативного сжатия стопы в пучковой части, по линии канта затянутой заготовки и пальцев, а также скольжения всей стопы по поверхности вкладной стельки, что вызывает негативные последствия.

Данная задача решается за счет того, что заявленный способ обработки позволяет определить модель, замещающую реальную систему стопа-вкладная стелька, найти значения управляющих параметров-коэффициентов трения, силовых нагрузок в узлах и стержнях модели, геометрические характеристики системообразующих элементов; предложить методы обработки элементов системы и способы нахождения совокупности переменных, позволяющие придать требуемые величины системным составляющим, которые обеспечивают нормативные значения амортизации и продвижения переднего отдела стопы по вкладной стельке.

Алгоритм решения

- Установить величину смещения переднего отдела стопы испытуемого (пациента) в фазе полной опоры на одну стопу под нагрузкой F=mg и у аналога со здоровой стопой, имеющей нормативные параметры;

- Определить жесткость (упругость) подошвенной мышцы у испытуемого и аналога со здоровой стопой;

- Вычислить дополнительные усилия, необходимые для ввода в модель создаваемой обуви для коррекции раздвижения свода до нормативных величин;

- Выбрать согласно приведенного расчета, способ или комбинацию способов обработки носочно-пучковой поверхностей вкладной стельки, изменяющих трибологические характеристики, которые обеспечивали продвижение переднего отдела стопы в фазе полного контакта стопы и вкладной стельки на нормированную (расчетную) величину, по достижению которой передний отдел стопы относительно вкладной стельки приходил бы в устойчивое равновесное состояние.

- Выбрать согласно приведенному расчету, способы обработки пяточной поверхности вкладных стелек, обеспечивающие установленные трибологические параметры, при которых пятка стопы не скользит по вкладной стельке во всех фазах взаимодействия стопы и контактируемого внутриобувного пространства в процессе носки обуви.

Технический результат

Использование конкретного изобретения гарантирует определенную совокупность явлений - обеспечение при носке низкокаблучной обуви естественного функционирования стопы, включающее раздвижение свода для амортизации тела носчика и перемещение переднего отдела стопы на нормированную величину, при ее полной опоре, оставляя при этом пяточную часть неподвижной относительно вкладной стельки, и возврат переднего отдела в фазе переноса стопы.

Сущность изобретения

Техническое решение выражается в определении коэффициента трения пары стопа-вкладная стелька и технологическая обработка участков (зон) лицевой поверхности вкладной стельки, осуществляющих затормаживание движения переднего отдела стопы при достижении нормативного значения, при котором обеспечивается заданный уровень амортизации тела носчика.

Обработка узла взаимодействия стопы в чулке и кожаной вкладной стельки предназначена также для частичной коррекции плоскостопия и возврата амортизационной функции стопе. При наличии плоскостопия арочная конструкция стопы принимает уплощенную форму, передний отдел практически не смещается, стопа утрачивает рессорную функцию, тело носчика не амортизируется.

Для коррекции плоскостопия предлагается стопе частично вернуть амортизационную функцию, вывести из контактной зоны в фазе полной опоры мягкие участки стопы, не предназначенные для восприятия нагрузки. Для этого не допускается, чтобы дефектная стопа занимала в обуви удлиненное статическим деформированием положение на стельке, а сдерживалась дополнительной силой, возникающей на поверхности вкладной стельки, направленной противоположно удлинению.

Задача состоит в определении этой силы, месте ее приложения и нахождении способа ее генерации. Максимальное продольное усилие в стопе создается в фазе ее полной опоры. Место приложения силы определяется контактной поверхностью в зоне дугообразной полосы по линии головок плюсневых костей, где возникают максимальные силовые воздействия на передний отдел стопы. Характер этого воздействия представляется силой трения, что не требует введения дополнительных приспособлений, усложняющих конструкцию вкладной стельки.

Величина дополнительной силы определяется с привлечением методов механики, в частности физического описания взаимодействия стопы и вкладной стельки, составления математических моделей в виде систем уравнений. Учитывая, что с варьированием размеров стопы и обуви меняются антропометрические характеристики, упругие параметры приходится для поиска значения дополнительной силы ограничится составлением методики расчета, в которую вводятся индивидуальные данные по стопе и вкладной стельке, что позволяет провести корректировку процесса их взаимодействия. Для выделенной группы носчиков вводятся данные среднетипичного представителя.

При сравнительном анализе определяются также характеристики здоровой стопы носчика обуви аналогичного типа. В результате расчета находится оптимальное значение коэффициента трения μ_опт, обеспечивающего коррекцию процесса взаимодействия стопы и вкладной стельки.

Предлагаемый способ повышения коэффициента трения пары материалов полиамидный чулок и кожаная вкладная стелька с покрытием осуществляется следующим образом. На лицевой поверхности кожаной вкладной стельки в месте контакта с головками плюсневых костей размечается дугообразный участок, который в свою очередь разделяется на две зоны. Дуга, разделяющая две взъерошиваемые зоны, пересекает границы контура стельки в области наружного пучка по координате 0,62Д, по внутреннему - 0,72Д. В первой зоне, ближайшей к середине вкладной стельки (0,5Д), коэффициент трения должен быть равен половине суммы расчетного оптимального значения коэффициента трения и исходного. Во второй зоне, ближайшей к носку, коэффициент трения равен расчетному оптимальному значению.

Такой двухэтапный переход от низкого значения коэффициента трения к достаточно высокому (обычно двух-трехкратному) не будет вызывать резкий скачок силы трения, линейно связанной с коэффициентом трения, создавать отрицательные ощущения. Ширина зон в продольном направлении от размера стопы, ее состояния. Окончательно размеры зон корректируются по упругости подошвенной мышце, силе веса носчика, что создает условие для плавного скольжения переднего отдела стопы по обработанным зонам стельки.

Расчетного значения коэффициента трения пары материалов полиамидный чулок, надетый на стопу, и кожаная вкладная стелька, с обработанными зонами контакта, предлагается достигнуть путем применения способа взъерошивания выделенных на вкладной стельке зон контакта с головками плюсневых костей.

Поверхность выделенных зон на вкладной стельке предусматривается взъерошивать проволочной щеткой при параметрах инструмента и режимах:

- усилие прижима проволочной щетки к обрабатываемой поверхностям зон стельки, Н 5-10

- частота вращения проволочной щетки, мин^-1 800-1000

- скорость подачи, мм/с 150-200

- угол заточки щетки, град 5-10

- диаметр металлической проволоки взъерошивающего инструмента, мм 0,14

Вариацией значениями приведенных параметров можно получить достаточно широкий диапазон величин коэффициентов трения пары чулок-стелька. Так при близких к средним значениям, показанных параметров, достигается коэффициент трения равный расчетному μ=0,69, отмеченному в примере.

Аналогичный эффект можно получить обработкой выделенных зон на вкладной стельке неравновесной низкотемпературной плазмой, позволяющей за счет модификации поверхностного слоя изменять коэффициент трения путем вариации значениями управляющих факторов в представленных диапазонах:

- период воздействия плазмой, с 15-75

- напряжение на аноде, кВ 3,5-8,0

- сила тока на аноде, А 0,35-0,81

- давление в разрядной камере, Па 13,3-53,3

Определение совокупности значений управляющих параметров, позволяющих получить требуемые величины коэффициента трения, можно найти, например, методом регрессионного анализа.

Предложенное изобретение обеспечивает выполнение взаимодействия стопы с вкладной стелькой, при котором соблюдаются нормативное раздвижение свода стопы и отсутствие скольжения всей стопы по вкладной стельке, что не достигается у аналога при стопе, имеющей плоскостопие, и вкладной стельке, вырезанной из хромовой кожи по форме основной стельки с различными видами покрытий. Для превентивности недостатка прототипа по разработанной методике вычисляются силовые параметры взаимодействия конкретной стопы и вкладной стельки, и приводится способ обработки рабочей поверхности стельки методом взъерошивания или плазмой, указываются диапазоны технологических режимов и характеристики инструментов, что позволяет на практике реализовать расчетные значения.

Приведены методики физического описания процесса взаимодействия стопы и вкладной стельки, построения математической модели, расчета усилий в стержнях, шарнирах и стяжке, а также коэффициентов трения материалов пар стоп и вкладных стелек, что дает возможность создать информационную базу типовых опорных узлов стопа-вкладная стелька.

На лицевой поверхности вкладной стельки размечены две зоны в области пучков на всю ширину стельки, продольный размер первой зоны, ближайшей к средине стельки, соизмерим с заданной длиной перемещения переднего отдела стопы и имеет продольный размер в полтора раза больший, чем у второй зоны, граничащей с носочной частью стельки. Выделенные зоны обрабатывают взъерошиванием разной интенсивностью или плазмой, обеспечивая расчетный коэффициент трения первой зоны ниже, чем у второй.

Формулировка отличительных признаков предлагаемого способа от прототипа

Предлагаемый способ создания здоровьесберегающей обуви предназначенный для улучшения качества взаимодействия стопы (в чулке и без) и вкладной стельки, вырезанной из хромовой кожи, имеющей различного рода покрытия, при этом вкладная стелька соответствует по форме основной стельке, способствует улучшению внешнего вида внутренней поверхности обуви, гигиенична и защищает стопу от неровностей основной стельки, отличается тем, что включает модель взаимодействия стопы и вкладной стельки с построенной и определенной, связывающей их силой трения, обеспечивающей регламентированное раздвижение свода и остановку движения переднего отдела стопы в заданном диапазоне, установление и технологическую обработку зон поверхности вкладной стельки методами взъерошивания или воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы для достижения расчетных значений коэффициентов трения, позволяющих выполнять требуемую программу движения переднего отдела стопы по вкладной стельке, обеспечивающей амортизацию и предотвращая проскальзование всей стопы по вкладной стельке.

Предлагаемый способ, включающей расчетную модель взаимодействия стопы и вкладной стельки в фазе полной опоры, отражающую структуру и свойства полой стопы, содержащей заменяемые голеностопный сустав, опору пятки стопы на вкладную стельку и опоры нижних головок пучков на вкладную стельку шарнирами, костные соединения стопы заменены в модели жесткими стержнями.

Предлагаемый способ, содержащей алгоритм определения силы трения между передним отделом стопы и вкладной стелькой, обеспечивающей проскальзование носочно-пучковой части стопы относительно стельки на величину, создающей естественную амортизацию тела человека.

Заявленный способ, включающей операцию выделения на лицевой поверхности вкладной стельки дугообразной зоны в области контакта с плюсно-фаланговыми соединениями стопы, которая обрабатывается одним из предложенных способом-взъерошиванием или неравновесным низкотемпературным плазменным воздействием для достижения расчетного коэффициента трения в паре стопа-вкладная стелька, при этом для практического нахождения требуемого значения коэффициента трения привлекается метод решения многофакторных регрессионных задач оптимизации, используя приведенную базу данных параметров и режимов процессов взъерошивания и плазменных технологий.

Перечень прилагаемых чертежей

Фиг. 1 - схема взаимодействия стопы и вкладной стельки в фазе полной опоры на одну ногу.

Носчик передает силу веса через голеностопный сустав по двум направлениям костных элементов на пяточную часть и передний отдел, которые, в свою очередь, действуют на две опорные зоны, расположенные на вкладной стельке.

Фиг. 2 - лицевая поверхность вкладной стельки с обработанными зонами для изменения коэффициента трения пары чулок-вкладная стелька.

Сведения, подтверждающие возможность практической реализации изобретения

Конечной целью предлагаемого изобретения является создание условий, при которых в начальный момент полной опоры стопы на вкладную стельку, передний отдел, пройдя регламентированный участок на вкладной стельке, переместился на зону с повышенным коэффициентом трения, где возникает дополнительная сила трения, которая затормаживает перемещение, приводя передний отдел в новое равновесное состояние, и затем в фазе переноса стопы, когда сила трения уменьшится, передний отдел стопы вернется в исходное положение.

На первом этапе, по приведенной схеме, составляется физическая и математическая модели взаимодействия стопы и стельки, рассчитывается дополнительная сила трения по предложенной методике.

Аналитический способ определения параметров взаимодействия стопы и контактируемой поверхности стельки

Модель стопы представляется шарнирно-стержневой конструкцией (фиг. 1), где стержень АС - жесткие элементы - пяточная, таранная кости, стержень СВ - жесткие элементы от головок плюсневых костей до таранной, стяжка АВ выполняет функцию упругого соединения, связывающего опорные шарниры А и В. Модель нагружена силой веса носчика F=mg, приложенной вертикально к голеностопному шарниру С. Предложенная модель адекватно отражает вариант полой стопы.

Рассматривается момент времени, когда свод стопы нормально раздвинут под действием приложенного усилия к голеностопному суставу (шарниру С). В конструкции обуви предусмотрен специальный припуск в носочной части, равный 10 мм для компенсации упругого смещения переднего отдела стопы.

В качестве рабочего варианта физико-математической модели обуви для последующего исследования принимается высота каблука, равная или близкая нулю и устанавливаются уравнения связи между управляющими параметрами и заданным раздвижением свода стопы внутри обуви в фазе полной опоры.

Составляется расчетная схема и, рассматривая равновесие конструкции модели в целом, определяются силы опорных реакций

Σ М_А=0; - F*AD+R_B*AB=0;

Σ M_B=0; - R_A*АВ+F*DB=0;

С учетом равенства F=mg и, применяя закон освобождения от связей, а также прикладывая соответствующие реакции, находим R_ВУ=0,08mg, R_АУ=0,92mg.

Для определения усилий в стержнях, используя метод вырезания узлов для сходящихся двух неизвестных усилий, составляется система уравнений для узла (шарнира) С (фиг. 1) и записываются выражения для усилий в стержнях АС и ВС

Σ F_kx=0; - S_ACsinα+S_BCsinβ=0

Σ F_ky=0; - S_ACcosα-S_BCcosβ-F=0

S_AC=-Fsinβ/sin(α+β); S_BC=-Fsinα/sin(α+β)

После вычисления и перевода в размерность mg (сила веса носчика), получаем S_AC=-0,93mg; S_BC=-0,20mg.

Далее определяются неизвестные в узле В (фиг. 2), где концентрируются усилия стержня Sbc, стяжки S_AB, реакции R_BY и сила трения Fтр. Усилие натянутой стяжки Sbc направленно вдоль ее оси и по величине отображает нагрузку, создаваемую подошвенной мышцей при раздвижении свода.

Составляется система уравнений равновесия узла В

ΣF_kx=0; -F_тр-T+S_CBsinβ=0

ΣF_ky=0: R_BY-S_CBcosβ=0

Последнее уравнение умножаем на коэффициент трения μ и вместо F_TP подставляем R_BYμ. Усилие натяжения в стяжке АВ принимает вид

Т=S_CB(sinβ-μcosβ)

Оптимальное усилие, развиваемое в стяжке АВ, определяется

где с - жесткость здоровой подошвенной мышцы, исследуемого размера стопы;

- смещение переднего отдела стопы в фазе полной опоры, обеспечивающее требуемый уровень амортизации тела носчика.

Значение параметра жесткости подошвенной мышцы с и смещение переднего отдела здоровой стопы можно найти достаточно простым экспериментом. У среднетипичного носчика обуви со здоровой стопой и измеренной силой веса в позиции полной опоры на одну стопу производится замер удлинения переднего отдела стопы . Затем рассчитывается жесткость подошвенной мышцы, за счет которой происходит удлинение

Данные для параметров удлинения и жесткости стопы можно найти в специальной медицинской литературе - М.С. Привес, М.С. Лысенков, Н.К. Бушкович // Анатомия человека - СПб.: Гиппократ, - С. 218-704 с.).

Возникающее усилие в стяжке Т, создаваемое подошвенной мышцей, стабилизирует положение элементов конструкции стопы, предохраняет свод от излишнего раздвижения и способствует выполнению нормированной рессорной функции.

Усилие в стяжке Т функционально зависит от коэффициента трения μ пары материалов чулка и стельки и, как показывает практика и научные исследования, полиамидный с эластаном чулок и кожаная стелька с полуанилиновым покрытием (μ=0,20) соответствуют нормированному раздвижению продольного свода в фазе полной опоры стопы.

Левую часть уравнения представим найденными параметрами

Откуда выразим коэффициент трения μ, при котором натяжение стяжки Т_ОПТ будет оптимальным

В случае плоскостопия стопы, подошвенная мышца носчика, из-за ее частичной атрофированности, не ограничивается требуемой величиной раздвижения свода стопы. В результате шарнир В, моделирующий передний отдел стопы, смещен вперед на большую величину чем у здоровой стопы.

При сверхнормативном смещении переднего отдела стопы дополнительные подсводовые участки стопы входят в контакт со стелькой и начинают воспринимать опорную нагрузку, что не предусмотрено конструкцией. Возникают болезненные ощущения на новых контактируемых со стелькой поверхностях свода стопы, а также пальцы стопы упираются в жесткий подносок и верхняя часть подъема стопы подвергается врезанию канта затянутой заготовки.

Для коррекции плоскостопия необходимо атрофированную (ослабленную) функцию подошвенной мышцы дополнить силовой нагрузкой до уровня здоровой мышцы, что обеспечит нормативное раздвижение свода, и, как следствие, амортизацию тела человека, имеющего не поврежденную стопу.

При снижении жесткости подошвенной мышцы при продольном плоскостопии, например, до 75%, для сохранения нормированного удлинения стопы КАРТ необходимо увеличить соответственно коэффициент трения μ, значение которого можно рассчитать, используя выражение, выведенное из последнего уравнения

В рассматриваемом случае при снижении жесткости подошвенной мышцы до 75% первоначального уровня, для соблюдения заданного удлинения стопы необходимо увеличить коэффициент трения от значения 0,20 до величины 0,69.

Усилие, необходимое для нормативного раздвижения свода, зависит от ряда переменных: силы веса носчика, его антропометрических параметров, в первую очередь стопы, жесткости (упругости) подошвенной мышцы, а также силы трения пары плантарной части стопы в чулке и вкладной стельки. При решении многофакторной задачи - создания здоровьесберегающей обуви, включая способ обработки, выбирается либо индивидуальный носчик, либо выделенная группа с типовыми повреждениями (ослаблениями) подошвенной мышцы.

Далее, пользуясь указаниями, изложенными в материале заявки, производится разметка лицевой поверхности стельки на две зоны в пучковой части по приведенным отметкам (фиг. 2).

Для повышения коэффициента трения в отмеченных зонах используется достаточно простой способ обработки поверхностей, предложенный в описании изобретения, - метод взъерошивания. Из приведенных в описании данных выбираются режимы и параметры способа взъерошивания кожаной стельки, обеспечивающие расчетные значения коэффициентов трения на выделенной зоне с повышенным трением.

Как замещающий способ повышения коэффициента трения на выделенной зоне кожаной стельки применяется плазменная обработка с режимами и параметрами, обеспечивающими расчетные значения коэффициента трения, в частности вид и мощность газового разряда, продолжительность обработки, расход плазмообразующего газа и др.

Определение по предложенным методикам расчетных значений коэффициента трения, а также подбор технологических режимов обработки стельки, реализующих на практике требуемую трибологическую связь пары стопа-стелька, не представляет технических трудностей в процессе производства обуви.

Изобретение относится к способу создания здоровьесберегающей обуви, предназначенному для улучшения качества взаимодействия стопы в чулке и без него и вкладной стельки, вырезанной из хромовой кожи, имеющей различного рода покрытия, при этом вкладная стелька соответствует по форме основной стельке, способствует улучшению внешнего вида внутренней поверхности обуви, гигиенична и защищает стопу от неровностей основной стельки, причем включает модель взаимодействия стопы и вкладной стельки с построенной и определенной, связывающей их силой трения, обеспечивающей регламентированное раздвижение свода и остановку движения переднего отдела стопы в заданном диапазоне, обработку установленных зон поверхности вкладной стельки методами взъерошивания и воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы для достижения расчетных значений коэффициентов трения, позволяющих выполнять программу движения переднего отдела стопы по стельке, обеспечивающей амортизацию, и предотвращая проскальзывание всей стопы по вкладной стельке. Технический результат заключается в исключении ненормативного сжатия стопы в пучковой части, по линии канта затянутой заготовки и пальцев, а также скольжения всей стопы по поверхности вкладной стельки, что вызывает негативные последствия. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания здоровьесберегающей обуви, предназначенный для улучшения качества взаимодействия стопы в чулке и без него и вкладной стельки, вырезанной из хромовой кожи, имеющей различного рода покрытия, при этом вкладная стелька соответствует по форме основной стельке, способствует улучшению внешнего вида внутренней поверхности обуви, гигиенична и защищает стопу от неровностей основной стельки, отличающийся тем, что включает модель взаимодействия стопы и вкладной стельки с построенной и определенной, связывающей их силой трения, обеспечивающей регламентированное раздвижение свода и остановку движения переднего отдела стопы в заданном диапазоне, обработку установленных зон поверхности вкладной стельки методами взъерошивания и воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы для достижения расчетных значений коэффициентов трения, позволяющих выполнять программу движения переднего отдела стопы по стельке, обеспечивающей амортизацию, и предотвращая проскальзывание всей стопы по вкладной стельке.

2. Способ по п. 1, включающий расчетную модель взаимодействия стопы и вкладной стельки в фазе полной опоры, отражающую структуру и свойства полой стопы, содержащей заменяемые голеностопный сустав, опору пятки стопы на вкладную стельку и опоры нижних головок пучков на вкладную стельку шарнирами; костные соединения стопы представлены в модели жесткими стержнями; подошвенная мышца - стяжкой.

3. Способ по п. 1, содержащий алгоритм определения силы трения между передним отделом стопы и вкладной стелькой, обеспечивающей проскальзывание переднего отдела стопы относительно вкладной стельки на регламентированную величину, создающей естественную амортизацию тела человека и исключающей излишнее сдавливание мягких тканей стопы.

4. Способ по п. 1, включающий операцию выделения на лицевой поверхности вкладной стельки двух контактирующих дугообразных зон в области соприкосновения с головками плюсневых костей, пересекающих границу контура стельки в области наружного пучка в районе координаты 0,62Д, по внутреннему - 0,72Д, при этом первая зона обрабатывается до достижения коэффициента трения, равного среднему значению между расчетной величиной и исходной, а другая зона - до расчетного значения; зоны обрабатываются одним из предложенных способов взъерошивания или неравновесным низкотемпературным плазменным воздействием для достижения расчетных значений коэффициента трения в паре стопа - вкладная стелька, при этом для практического нахождения требуемого значения коэффициента трения привлекается, например, метод решения многофакторных регрессионных задач оптимизации, используя приведенную базу данных параметров и режимов процессов взъерошивания и плазменных технологий.