способ и устройство для передвижения человека шаговым качением "максинио"

Формула изобретения

1. Способ передвижения человека, включающий чередование циклических нагружений весом тела опорной ноги с перемещением маховой из заднего положения в переднее одновременно с перекатом веса тела на опорной ноге от начала допяточного до конца заносочного участков окружной поверхности агрегатированного с обувью средства передвижения в темпе ходьбы или бега, имеющего возможность изменения положения платформы для обуви по высоте средства передвижения, отличающийся тем, что для усвоения навыка техники передвижения на упомянутом средстве платформу для размещения обуви устанавливают в нижнем положении с возможностью перемещения ее на высоту, соответствующую предстоящему перемещению человека.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для маневрирования скоростью передвижения замедляют фазу переноса веса тела на стопу маховой ноги при ее перемещения в переднее положение и скорость переката по стопе опорной ноги.

3. Устройство для передвижения человека в темпе ходьбы или бега, содержащее жестко соединенные с верхом обуви или с возможностью агрегатирования его с бытовой и/или рабочей обувью сегмент круга, концы которого сопряжены с горизонтальными допяточным и запяточным участками, и платформу для размещения и фиксирования обуви в рабочем положении, установленную с возможностью регулирования положения обуви на сегменте по высоте, отличающееся тем, что оно имеет соединенную с концами сегмента вставку с пазом для установки в нем платформы для обуви посредством болтов и отверстий, выполненных на стенках паза и соответствующих им отверстий в выступах боковин платформы, при этом радиус окружной поверхности каждого сегмента имеет размер из интервала длины между радиусом сегмента с хордой, равной длине стопы человека, соответствующей наименьшему размеру обуви, например десятому, до радиуса колеса дорожного велосипеда.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что каждый сегмент круга выполнен из металлического каркаса с тавровым поперечным сечением, на горизонтальной полке которого отформована из резины, пластмассы и им подобных материалов защитная накладка, при этом вертикальная полка вставки соединена с окружной поверхностью сегмента отформованными ребрами или стенкой, выполненной за одно целое с защитной пластиной его, при этом упомянутый паз вставки смещен, например назад, таким образом, что допяточный отгиб вставки имеет длину в интервале 0-1/4L, а заносочный - 3/4L-1L, где L - длина стопы.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что сегмент имеет накладки для установки на болту соответствующего отверстия каждой стороны паза, отгибы концов окружной поверхности сегмента имеют накладки с шипами или отгибы боковин платформы для внедрения их в опорную поверхность передвижения в начале и конце переката.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к передвижению человека для целей выполнения спортивных, бытовых и/или производственных функций, преимущественно посредством ходьбы и/или бега, а именно к способам ходьбы, бега с шаговым качением и устройствам обеспечения такого передвижения.

Совершенствование передвижения человека в пространстве для решения бытовых, производственных и/или спортивных задач, осуществляемое по естественной земной или искусственной асфальтовой поверхности, заключается в улучшении, по крайней мере, отдельных стадий цикла взаимодействия каждой нижней конечности его с упомянутой опорной поверхностью.

Известные усовершенствующие ходьбу или бег решения можно разделить на два вида - агрегатированные с обувью или с организмом (конечностью) человека.

В частности, известны способы с шаговым качением, из которых наиболее широко на практике применяются способы передвижения на роликовых коньках или лыжероллерах (пат. РФ №2237505, А63С 5/035, 2002 г.) с параболической траекторией движения толчковой ноги).

Известны также способы передвижения человека по рыхлому или сыпучему грунту с легкоступами на верхних и нижних конечностях и в наклонном положении (пат. РФ №2107530, А63В 23/02, 1998 г.) или способ тренировки спортсмена на внешней поверхности емкости с шарообразным основанием и сыпучим материалом внутри (пат. РФ №2067470, А63В 22/18, 23/04, 1996 г.). В эту категорию можно отнести и другие экстремально-экзотические способы передвижения прыжками с применением устройств «Кенг» по а.с. СССР №1174747, А63В 25/10, 1981 г. с подножками и рукоятками на корпусе пневмоцилиндра или аналогичных устройств с упругими элементами типа «Кенгу» или устройства с упругой эллипсной пружиной и пружиной кручения на одной ветви по а.с. №1253655, А63В 25/10, 1986 г., а также по а.с. 1437046, 1600812, А63В 25/10, 1988 и 1990 г.г. Также экзотичны решения, описанные в а.с. №1782171, А63В 25/08, 5/00, 1992 г., пат. РФ №2024267, А63В 25/08, 1994 г. и №2028172, А63В 25/08, 1995 г., в которых эффективность прыжков усиливается использованием энергии сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндре агрегатированном с каждой конечностью.

Экстремально-экзотические способы и устройства передвижения не имеют перспективы для успешного и массового использования, так как они не разрешают основного противоречия между ростом потребности каждого человека с увеличением его возраста в облегченном и ускоренном движении его и снижением физиологических двигательных возможностей человека, начиная со среднего возраста (30-40 лет) с последовательным усилением этого снижения в старшем возрасте. Это противоречие предопределило появление устройств для тренировки в беге и ходьбе, вроде описанных в пат. РФ 1718989, А63В 22/20, 69/00, 1992 г., 1814912, А43В 25/00, 1993 г., 2050885, А63В 25/10, 1995 г, шагохода 1747100, А63В 22/20, 23/04, 1992 г., шагопедов 1814914, 1816459 и 2075988, 2075987, А63В 25/00, А61Н 3/00, 1997 г., агрегатированных с конечностью или телом человека.

В патентном фонде РФ имеются решения, в которых увеличение скорости передвижения достигается увеличением горизонтальной составляющей толчка ноги. Например, в патентах РФ №2041677, 2045210, А43В 13/14, 1993 г. спортивная обувь имеет переднюю наклонную опорную поверхность и горизонтальную пяточную часть.

К агрегатированным с обувью решениям относятся «сложные», совершенствование передвижения в которых достигается за счет существенного усложнения, например, подошвы и технологии ее изготовления. К ним относятся, например, пневмопружинная обувь «Скороход-2», подошва которой имеет камеры с клапанами, размещенными одна в другой с пружинными полосами. А общеизвестно, что любое усложнение конструкции устройства негативно отражается на надежности его (см. а.с. СССР №1526637, пат. РФ №2077857, А43В 13/20, 1989 и 1997 г. соответственно или №2128458, А43В 5/00, 13/18, 1996 г. - пружинные спортивные туфли).

Известны также решения, содержащие съемные приставные элементы на носочной части подметки, соединяемые с обувью посредством плюсневого или пяточного ремней с замками, например компенсатор баскетбольной обуви по пат. РФ №2153275, А43В 5/00, 2000 г. Недостатком таких решений является низкая их эффективность из-за усовершенствования замыкающего этапа передвижения опорой ноги, составляющего 1/5-1/4 общей длительности толчка.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сути является способ передвижения человека, описанный в патенте РФ №2242153, А43В 5/16, А63С 17/20, 2000 г. По этому способу ходьбу осуществляют на плюсневой части стопы с исключением контактирования пяточной части с опорной поверхностью при этом. При нагрузке ролика пяточной части ходьба заменяется качением на пятке при сохранении горизонтального положения стопы (подошвы). При увеличении угла наклона стопы с подъемом носка и ролика задняя часть пятки касается опорной поверхности и качение переходит в режим торможения.

Наиболее близким к заявляемому решению - устройству по технической сути - является устройство для активной ходьбы с перекатыванием по патенту РФ №2245667, А43В 13/14, 2000 г. Оно состоит из верха обуви, подошва которой выполнена со средней, нижней частью и нижним слоем нижней части. Нижний слой ее имеет произвольную выпуклую форму, в том числе в форме сегмента круга, при этом окружная опорная поверхность сегмента ограничена хордой, равной длине стопы или части длины ее от пятки до плюсневой части, как следует из иллюстрации работы устройства на эскизах чертежа.

К тому же, как и все известные решения, прототипы требуют для изготовления устройств новых технологий, а для использования их от пользователя - некоторых акробатических способностей, что присуще преимущественно молодежи. Очевидно, что как и все перечне ленные экзотические способы передвижения прыжки на пневмобаллонах по пат. РФ №2218963 А63В 25/10, А43В 13/20, 2002 г. доступны молодежи моложе 30 лет в качестве аттракционов в короткие часы отдыха и развлечений. А между тем проблема ускорения с облегчением передвижения более старших людей увеличивается пропорционально увеличению возраста, и физиологическим особенностям старения организма, и увеличению значимости движения именно для старшего и стареющего контингента населения любой страны любого континента, в том числе для стабильности экономической результативности хозяйственной деятельности. А одной из главных причин успешного и массовости поддержания двигательной активности человека является простота устройства и способа его применения.

Изобретения решают задачу вовлечения старшего возрастного контингента человечества в активное движение, замедляющее старение организма с одновременным облегчением и ускорением передвижения человека вообще за счет предельно простых устройств и способов их применения с улучшением комфортности без специальных изнурительных тренировок и учебных занятий.

Суть способа передвижения человека, включающего чередование циклических нагружений весом тела опорной ноги с перемещением маховой из заднего положения в переднее одновременно с перекатом веса тела от пятки опорной ноги к носочной части стопы ее, в том числе по окружной поверхности, например агрегатированного с обувью средства в темпе ходьбы или бега, имеющего возможность изменения положения платформы для обуви по высоте средства передвижения, состоит в том, что для усвоения навыка техники передвижения на упомянутом средстве платформу для размещения обуви устанавливают в нижнее положение с возможностью перемещения ее на высоту, соответствующую предстоящему передвижению человека.

Способ заявленного перемещения человека выполняют с маневрированием скоростью посредством замедления фазы переноса веса тела на стопу маховой ноги при ее перемещении в переднее положение и скорость переката по стопе опорной ноги.

Устройство для передвижения человека в темпе ходьбы или бега, содержащее жестко соединенные с верхом обуви или с возможностью агрегатирования его с бытовой и/или рабочей обувью сегмент круга, концы которого сопряжены с горизонтальными допяточным и заносочным участками и платформу для размещения и фиксирования обуви в рабочем положении, установленную с возможностью регулирования положения обуви на сегменте по высоте, имеет соединенную с концами сегмента вставку с пазом для установки в нем платформы для обуви посредством болтов и отверстий, выполненных в стенках паза, и соответствующих им отверстий в выступах боковин платформы, при этом радиус окружной поверхности каждого сегмента имеет размер из интервала длины между радиусом сегмента с хордой, равной длине стопы человека, соответствующей наименьшему размеру обуви, например десятому, до радиуса колеса дорожного велосипеда.

Устройство для передвижения с сегментом круга, выполненным из металлического каркаса с тавровым поперечным сечением, на горизонтальной полке которого отформована из резины, пластмассы и им подобных материалов защитная накладка, при этом вертикальная полка вставки соединена с окружной поверхностью сегмента отформованными ребрами или стенкой, выполненной за одно целое с защитной пластиной его, при этом упомянутый паз вставки смещен, например, назад таким образом, что допяточный отгиб вставки имеет длину в интервале 0-1/4L, а заносочный - 3/4L-L, где L - длина стопы.

Сегмент устройства может иметь накладки для их установки на болту соответствующего отверстия каждой стороны паза, отгибы концов окружной поверхности сегмента или иметь накладки с шипами или отгибы боковин платформы для внедрения их в опорную поверхность передвижения в начале и конце переката.

Выполнение сегмента круга с допяточным и заносочным секторами окружной опорной поверхности обеспечивает шаговое сегменто-секторное качение при ходьбе или беге с исключением наклона голени на плюсневой части стопы, заменяя его перекатом по ней и облегчая перемещение с ускорением. А суммарное перекатывание по плюсне и секторам допяточному и заносочному увеличивает длину перемещения в каждом цикле ходьбы или бега, что с выносом маховой ноги и частотой шагов увеличивает скорость передвижения. Кроме того, исключение наклона голени при перекате по окружной поверхности снижает нагрузку на мышцы, сосуды и суставы опорно-двигательного аппарата, что можно эффективно применять для профилактики заболевания его, восстановления функционирования его после травм и для увеличения долговечности аппарата посредством чередования традиционных ходьбы и бега с профилактическим сегменто-секторным перемещением.

На фиг.1 схематически изображены сегмент круга в начале переката по допяточному сектору окружной поверхности сегмента при ходьбе, на фиг.2 - конец переката по заносочному сектору его и на фиг.3 - схема начала и конца переката в беге. На фиг.4 - сегмент с площадкой для обуви в пазу, на фиг.5 - сечение металлического каркаса, стенки и корпуса из пластмассы плоскостью Б-Б, на фиг.6 - платформа для подошвы обуви со скобами фиксации ранта ее и на фиг.7 - вид в плане на эту платформу по стрелке А.

Сегмент круга 1 «МАКСИНИО» на фиг.1 агрегатирован с верхом 2 обуви для размещения ноги 3 и содержит накладки 4, 5 с заостренными зубцами на концах, выступающих за окружную поверхность допяточного и заносочного секторов сегмента соответственно. Выполнен сегмент круга может быть из дерева и его заменителей с накладкой из фрикционного материала на окружной поверхности его, пластмассы армированной или конструкционной с абразивно-фрикционным покрытием поверхности контакта его с опорной поверхностью движения, с каркасом из металлического проката таврового сечения и с отлитым под давлением или отформованным из синтетического материала корпусом (фиг.4, 5, 6, 7). Способ передвижения с шаговым сегменто-секторным качением осуществляют следующим образом.

Перекат стопы опорной ноги 3 начинается с момента переноса веса тела на допяточный сектор с упором в асфальтовую или грунтовую опорную поверхность шипов накладки 4, а заканчивается в момент перемещения центра приложения веса тела по окружной поверхности сегмента на конец заносочного сектора с упором в опорную поверхность шипов накладки 5 (фиг.2). Толчок опорной ноги в этой точке сводится к определению момента переноса центра тяжести тела на заднюю точку допяточного сектора маховой ноги (фиг.3) с упором шипов накладки 4 маховой ноги 6, которая при изменении наклона опорной ноги 3 на угол перемещается из заднего положения в переднее. Перемещение человека за один цикл 1ц ходьбы включает длину 1п переката сегмента 1 опорной ноги в сумме с выносом 1в вперед маховой ноги одновременно с изменением ее наклона на угол а. Вследствие синхронного изменения положения голени перекату сегмента отпадает необходимость изменения положения костей голеностопа, как при перекате по плоской подошве обуви в традиционной ходьбе, и соответственно отсутствует нагрузка мышц, сосудов и суставов ног. При беге вынос маховой ноги может превышать длину переката опорной ноги в 3-5 раз, что легко обеспечивает высокую скорость передвижения с минимальными энергозатратами.

Однако, описанные варианты шагового сегменто-секторного способа качения «Максинио» и агрегатируемого с верхом обуви сегмента характеризуют преимущественно целесообразность и эффективность использования их в быту и на производстве в сопоставлении с традиционными известными способами передвижения, что к промышленной применимости можно отнести лишь частично, в основном как облегчение подготовительного к производственному этапу перемещения к месту работы. Более убедительно и наглядно промышленную применимость подтверждает вариант конструкции сегмента круга на фиг.4 с окружной поверхностью 7 и соединенной с его концами вставкой 8 с пазом 9 для установки платформы 10 обуви 11 посредством болта в отверстиях 12 на стенках паза 9 и соответствующих им отверстиях в выступах боковин платформы. Выполнены отверстия сегмента могут быть в полке 12 каркаса или в стенке корпуса 13 (фиг.5). Агрегатируются платформы на обуви ремнями 13 или замковыми скобами 15 на платформе 16 (фиг.6 и 7). Для установки сегментов с платформами 16 болты 17 платформ снимают и разворачивают по стрелкам соответственно вперед и назад, а после размещения платформ на подошве обуви стрелки разворачивают в обратном направлении и устанавливают болты 17 в отверстия.

Возможность установки платформы на нижних отверстиях 12 в пазу облегчает усвоение сегментосекторного качения, что предположительно может потребоваться для выработки устойчивого и автоматического навыка такого передвижения и предпочтительно для пожилых пользователей и долгожителей. Для движения со спортивными целями предпочтительна установка платформы на верхнюю пару отверстий паза 9.

Вариант сегмента с набором прокладок для установки подошвы обуви на требуемой хорде условно не показан и может быть отнесен к ноу-хау.

Обеспечивая перекат по плюсне и доступному с застопным секторам сегментосекторное качение исключает сгиб суставов опорно-двигательного аппарата, что гарантирует высокую эффективность применения способа для медицинских целей - реабилитации суставов, сосудов и мышц опорно-двигательного аппарата после травм или для профилактики их заболеваний, например профессиональных, связанных с высокими нагрузками на него. Это дополнительно подтверждает промышленную применимость заявляемых изобретений, как и возможность регулировки длины цикла путем изменения расположения подошвы обуви на требуемой хорде сегмента, т.е. на соответствующей паре отверстий 12 паза сегмента, как и отсутствие нагрузки на суставы опорно-двигательного аппарата, благодаря чему возможно более раннее начало реабилитации организма после ослабления периодом вытяжки и консолидации отломков с ускорением срастания их в результате предельного сокращения иммобилизационного периода организма. Предположительно эффективность предлагаемых изобретений окажется настолько высокой, что традиционные ходьба и бег будут применяться для обеспечения минимума нагрузки, необходимого для нормального функционирования опорно-двигательного аппарата.