обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении

Классы МПК:A43B7/00 Обувь с лечебными или гигиеническими приспособлениями
A43B5/00 Спортивная обувь
A43B13/18 упругие подошвы 
A63B25/10 обувь на пружинах для прыжков 
Патентообладатель(и):Широких Марк Рудольфович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-02-29
публикация патента:

Изобретение относится к обуви с аккумулированием энергии, создаваемой при движении. Использование: оно относится к обуви для повседневного использования, к спортивной обуви, в том числе к обуви для бега, прыжков, катания на коньках, лыжах, велосипеде и др., к обуви, используемой в качестве средства реабилитации для восстановления работоспособности мышц ног. Технический результат обуви по изобретению заключается в повышении эффективности использования массы пользователя для аккумулирования энергии для толчка ноги пользователя и повышении его безопасности. Также преимуществом обуви по изобретению является обеспечение возможности изменения характера перемещения пользователя за счет первичного приземления не на пяточную часть ступни, а на носочную часть, которое позволяет более эффективно использовать физические возможности человека, в частности обеспечить эффективную работу голеностопного сустава и ахиллесова сухожилия. Обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при ее использовании, включает верх обуви и связанные между собой подошву и задник с фиксирующими элементами для фиксации положения ноги в обуви, а также пластинчатую пружину, согласно изобретению подошва и задник обуви образуют пластинчатую пружину, при этом исходный угол между подошвой и задником, являющимися плечами пружины, больше 90°, а верх обуви имеет возможность для обеспечения изменения угла между подошвой и задником и выполнен из эластичного материала или содержит легко деформируемые вставки, например, гофрированные. В обуви подошва и задник, образующие пружину, выполнены из упругого полимерного материала. Исходный угол между плечами пружины выбирается в зависимости от ее свойств, а также назначения обуви и физических возможностей пользователя. Поперечное сечение пружины может быть выполнено постоянным или переменным по длине. Упругие свойства и жесткость пружины могут быть постоянными или переменными по длине и ширине. Пружина может иметь участки с С-образным поперечным сечением для частичного охвата ноги. В обуви с аккумулированием энергии посредством поочередного опирания ног на опорную поверхность с одновременным деформированием пружины и перемещения ног с использованием энергии от освобождения пружины, согласно изобретению первичное приземление производится на носочную часть стопы ноги, а деформирование пружины осуществляют при последующем опускании пяточной части. Деформирование пружины ведут до полного или частичного опирания ноги на опорную поверхность. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении, патент № 2380995 обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении, патент № 2380995 обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении, патент № 2380995 обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении, патент № 2380995 обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении, патент № 2380995 обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении, патент № 2380995 обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при движении, патент № 2380995

Формула изобретения

1. Обувь с аккумулированием энергии, создаваемой при ее использовании, включающая верх обуви и связанные между собой подошву и задник с фиксирующими элементами для фиксации положения ноги в обуви, а также пластинчатую пружину, отличающаяся тем, что подошва и задник обуви образуют пластинчатую пружину, при этом исходный угол между подошвой и задником, являющихся плечами пружины, больше 90°, а верх обуви имеет возможность для обеспечения изменения угла между подошвой и задником и выполнен из эластичного материала или содержит легко деформируемые вставки, например гофрированные.

2. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что подошва и задник, образующие пружину, выполнены из упругого полимерного материала.

3. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что исходный угол между плечами пружины выбирается в зависимости от ее свойств, а также назначения обуви и физических возможностей пользователя.

4. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что поперечное сечение пружины выполнено постоянным по длине.

5. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что поперечное сечение пружины выполнено переменным по длине.

6. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что упругие свойства и жесткость пружины постоянны по длине и ширине.

7. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что упругие свойства и жесткость пружины переменны по длине и ширине.

8. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что пружина имеет участки с С-образным поперечным сечением для частичного охвата ноги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обуви для повседневного использования, к спортивной обуви, в том числе к обуви для бега, прыжков, катания на коньках, лыжах, велосипеде и др., к обуви, используемой в качестве средства реабилитации для восстановления работоспособности мышц ног.

Обычная обувь служит для защиты ног человека от внешних воздействий. В соответствии с назначением она содержит достаточно плотную и прочную подошву и связанный с ней верх, обеспечивающий удержание обуви на ноге и защищающий при необходимости ногу от воздействия окружающей среды. Задняя часть верха в большинстве видов обуви снабжается жесткими вставками, образующими задник. Форма выполнения подошвы и верха в зависимости от назначения обуви может быть различной (см. Большая советская энциклопедия, далее БЭС. Обувь. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00054/16400.htm?text=%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B2%D1%8C).

Указанная обувь не оказывает заметного влияния на способ перемещения человека. При ходьбе человек поднимает одну ногу, опираясь в этот момент на вторую, переносит поднятую ногу вперед и опускает ее на опорную поверхность (землю). Далее процесс повторяется (см. БСЭ. Ходьба. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00086/96200.htm?text=%D1%85%D0%BE%D0%B4%D1%8C%D0%B1%D0%B0).

Одной из особенностей способа перемещения человека по сравнению с большинством других млекопитающих является характер осуществления контакта ноги с опорной поверхностью. Человек при переносе веса на другую ногу сначала опирается на пяточную часть ступни и затем переносит нагрузку на всю ступню.

Недостатком такого способа перемещения при ходьбе является нерациональное расходование энергии. Гравитационная составляющая при каждом шаге полностью теряется. Недостаточно эффективно работают органы тела, имеющие возможность частичного аккумулирования энергии, например ахиллесово сухожилие и голеностопный сустав и др.

Большинство животных перемещается другим способом. Первичное касание опорной поверхности (земли) у них осуществляется носочной (передней) частью ноги (лапы), то есть голеностопный сустав работает на скручивание, сухожилия растягиваются, аккумулируя энергию, а затем происходит выделение энергии и дополнительное отталкивание ноги (лапы), осуществляющей следующий шаг или прыжок.

У человека первичное опирание на пальцы и плюснину ноги происходит только иногда, например при беге.

Известно большое количество разнообразных приспособлений для повышения эффективности перемещения человека, основанных на аккумулировании энергии деформируемым при ходьбе упругим элементом и выделении ее при возврате этого элемента в исходное положение.

Известна обувь, преимущественно для занятий спортом, включающая устройство поддержки, выполненное в виде охватывающего голень ботинка и вспомогательной системы из подпружиненных спиральными винтовыми пружинами рычагов, основной из которых установлен вблизи пятки ботинка с возможностью поворота и продольного смещения относительно этой оси, причем его основная часть выходит вниз относительно подошвы ботинка (см. патент RU № 2238125, приоритет 27.04.1998 GB).

При перемещении пользователь обуви поднимает ногу и ботинок таким образом, чтобы он и выступающий рычаг не касались земли, затем при движении ботинка вниз основной рычаг, первым соприкасаясь с землей, поворачивается, преодолевая действие пружины, спиральная винтовая пружина деформируется, запасая энергию, которая будет содействовать в дальнейшем движению ботинка в направлении вверх.

Недостатком указанной обуви и способа перемещения в ней является значительная сложность конструкции и неудобство способа передвижения, в частности связанное с необходимостью поднимания обуви на значительную высоту.

Похожий принцип использован при создании конструкции приспособления по патенту US № 6840893, приоритет 29.04.2002). Данное устройство также основано на использовании пружин, деформирующихся при опускании ноги на опорную поверхность и возвращающих энергию при подъеме ноги.

Однако конструкция также очень громоздка и неприемлема для использования в повседневной жизни.

Известна обувь в виде высокого ботинка, снабженного приспособлением для усиления прыгучести, содержащим опорный элемент, обеспечивающий надежную фиксацию ступни, и связанный с ним с возможностью поворота охватывающий икру элемент, причем узел поворота располагается на одной оси с голеностопным суставом. Оба элемента связаны между собой пружиной растяжения (см. патент DE № 4038511, приоритет 03.12.1990).

Недостатки этого технического решения аналогичны другим аналогам: сложность конструкции, неудобство эксплуатации, невозможность использования в повседневной жизни. Способ перемещения в такой обуви требует значительных усилий, специальных навыков и хорошо развитой координационной системы.

Известно также приспособление для увеличения прыгучести, включающее опорную платформу, фиксирующую положение ступни, задняя часть которой связана посредством вертикального элемента с элементом фиксации приспособления на икре ноги. Нижняя часть опорной платформы посредством рычага шарнирно связана с нижней частью дугообразной (лукообразной) пластинчатой пружины. Верхняя часть пружины жестко соединена с элементом фиксации приспособления на икре. Нижняя опорная часть дугообразной пластинчатой пружины снабжена накладкой с радиальной износоустойчивой поверхностью (см. патент US № 6840893, приоритет 17.07.2003).

Использование дугообразной пластинчатой пружины позволило уйти от винтовых пружин, что повысило эффективность аккумулирования энергии и надежность работы устройства, однако приспособление громоздко, его невозможно использовать для повышения эффективности процесса ходьбы, поскольку процесс передвижения требует подъема ног на значительную высоту, значительных усилий, специальных навыков и хорошей координации движения.

Известны некоторые виды обуви, включающие пластинчатые пружины, встроенные в подошву.

Например, в изобретении Укко Ууно Хиетала (авт.св. SU № 963447), выбранном в качестве прототипа, описана обувь для беговых лыж, включающая связанные между собой верх обуви и многослойную подошву, носочная часть которой в области пучков изогнута под углом 30° к каблучной части. Подошва может быть изготовлена из синтетического эластичного материала. Подошва может включать стальную плоскую пружину, изогнутую под углом 30° к горизонтали и укрепленную в носочной части подошвы, при этом над пружиной в каблучно-геленочной части подошвы размещена с зазором изогнутая пластина.

Основное назначение пружины в этой обуви - обеспечение постоянного подъема каблучной части обуви, пока носочная часть зафиксирована в креплении лыжи, что снижает травматизм ног лыжника.

В таких лыжных ботинках при опускании задника (каблучной части) до опорной поверхности происходит деформация пружины, то есть пружина аккумулирует энергию. При высвобождении пружины аккумулированная энергия может подтолкнуть ногу вверх.

Следует отметить, что во всех аналогичных конструкциях обуви с пружиной расположенной под ступней (см., например, SU 1387967) эффект от аккумулированной энергии выражается в подталкивании ноги вверх. Причем для достижения эффекта предварительно следует наступить на всю ступню. Так перемещаются на параде: тянут носок и опускают ногу на всю ступню. Можно сначала наступить на носок, но для деформирования пружины необходимо полное опускание ступни на опору. При таком шаге в указанной обуви будет наблюдаться эффект подбрасывания ноги (марширование).

Если же передвигаться на носочках, то эффект от аккумулирования энергии не проявится.

В лыжной обуви, выбранной в качестве прототипа, такой эффект будет также практически незаметным. Объясняется это характером перемещения лыжника.

- при движении без лыжных палок в момент, когда одна нога в ботинке с лыжей скользит вперед (пружина сжата), вторая нога отталкивается носком от лыжни, при этом центр тяжести лыжника приходится на носок этой отталкивающейся ноги. Но пружина на этой ноге в момент толчка уже свободна, аккумулированная энергия высвободилась ранее, в момент отрыва ноги от опорной поверхности, подтолкнув ногу кверху. Таким образом, в основном энергоемком движении лыжника - толчке - аккумулированная пружиной энергия не используется;

- при движении с лыжными палками эффект еще менее значимый, поскольку вес тела перераспределяется, основная часть при толчке приходится на палки.

Таким образом, двигаться в таких ботиках можно следующим образом:

- использовать только аккумулированную пружиной энергию: при этом шаг лыжника будет очень коротким, движение медленным;

- пренебречь аккумулированной энергией и двигаться, как описано выше, на носках.

Прототип характеризуется еще одним существенным недостатком. При одновременном сжатии пружин в обоих ботинках возможна потеря устойчивости. Лыжи за счет большой площади компенсируют этот недостаток, но если лыжник стоит или двигается в ботинках, но без лыж, угроза падения высока.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности использования аккумулированной энергии для толчка ноги пользователя и повышение его безопасности.

Указанная задача решаются за счет того, что в обуви с аккумулированием энергии, создаваемой за счет гравитационных сил (веса пользователя) или энергии мышц, включающей верх обуви и связанные между собой подошву и задник с фиксирующими элементами, фиксирующими положение ноги в обуви, а также пластинчатую пружину, согласно изобретению подошва и задник обуви образуют пластинчатую пружину, при этом исходный угол между подошвой и задником, являющимися плечами пружины, больше 90°, а верх обуви имеет возможность изменения угла между подошвой и задником и выполнен из эластичного материала или содержит легко деформируемые, например гофрированные, вставки.

В обуви подошва и задник, образующие пружину, выполнены из упругого полимерного материала.

Исходный угол между плечами пружины выбирается в зависимости от ее свойств, а также назначения обуви и физических возможностей пользователя.

Поперечное сечение пружины может быть выполнено постоянным или переменным по длине.

Упругие свойства и жесткость пружины могут быть постоянными или переменными по длине и ширине.

Пружина может иметь участки с С-образным поперечным сечением для частичного охвата ноги.

Таким образом, заявляемое изобретение основано на использовании сил гравитации (веса тела пользователя), а также энергии от работы мышц для принудительного уменьшения угла между плечами плоской пружины, представляющей собой подошву и задник обуви до угла, приближающегося к 90°, при этом последующее высвобождение пружины оттолкает ногу пользователя вперед и вверх.

Высвобождение аккумулированной энергии происходит как при полном снятии с пружины нагрузки от веса пользователя (подъем ноги) и/или и мышечных усилий (расслабление ноги), так и при частичном снятии нагрузки, например при опоре только на носочную часть ноги.

В зависимости от потребностей исходный угол между плечами пластинчатой пружины может быть различным. При пользовании такой обувью людьми консервативными и не очень физически крепкими целесообразно использовать относительно небольшой исходный угол. Для молодежи и тренированных людей угол может быть больше. Тинэйджеры полюбят более экстремальные варианты с углами, приближающимися к 180°. Для тренировки спортсменов, а также для экстремальных движений исходный угол может быть больше 180°. Но в этом случае в момент надевания заявляемой обуви на ногу (до опирания ногу в обуви на опорную поверхность) осуществляют первичное принудительное деформирование пружины за счет воздействия на нее усилий мышц, причем после такого предварительного сжатия угол между плечами должен быть не более 180°.

Величина исходного угла зависит также от характеристик пружины: ее упругости и жесткости, то есть от материала, из которого изготовлены подошва и задник обуви, от геометрии пружины и др. Чем пружина жестче, тем меньшим углом можно обеспечить получение необходимого эффекта.

В зависимости от массы человека и силы мышц возможно перемещение с максимальной деформацией пружины до полного опирания на стопу, а при недостатке массы - с частичной деформацией пружины и частичным опиранием на стопу.

При использовании заявляемой обуви можно значительно повысить эффективность прыжков и стартовых рывков при беге. Для этого перед прыжком или рывком нужно выполнить ритмичное «раскачивание», преимущественно в вертикальной плоскости за счет напряжения мышц, например периодического ритмичного сгибания и разгибания ног. Раскачивание может осуществляться с постепенным увеличением частоты и амплитуды колебаний, а начало перемещения необходимо осуществлять при максимальном сжатии пружины. Таким путем можно получить эффект резонанса.

Внешний вид заявляемой обуви очень необычен. В отличие от обычной обуви задник изначально не перпендикулярен подошве, угол между ними является переменным и в исходном положении может быть значительно больше 90°.

Фиксирующие элементы должны, с одной стороны, обеспечить надежное удержание ноги в заявляемой обуви, а с другой стороны - обеспечить возможность изменения угла между подошвой и задником в достаточно широких пределах без неустранимых деформаций этих элементов.

Фиксация (удержание ноги в обуви) может быть обеспечена формой выполнения верха обуви (высокий ботинок, сапог), а может быть обеспечена использованием специальных фиксирующих элементов, например жестких ремешков в зоне голени и стопы.

Для обеспечения возможности изменения угла фиксирующие положение ноги элементы, то есть верх обуви, могут быть выполнены частично или полностью из эластичного материала или могут содержать легко деформируемые, например гофрированные, вставки.

Форма обуви обуславливает и характер перемещения в ней. При отрыве от опоры угол между подошвой и задником за счет высвобождения пружины увеличивается. Направление ступни приближается к направлению голени. Поэтому приземление ноги идет на носок и только потом ступня опускается до полного или частичного контакта подошвы с опорной поверхностью. При полном контакте угол между подошвой и задником приближается к традиционным 90°. Это позволяет более эффективно использовать физические возможности человека, в частности полностью использовать его массу и обеспечить эффективную работу голеностопа и ахиллесова сухожилия.

Указанное выполнение делает обувь легкой, простой и удобной в эксплуатации, позволяющей эффективно использовать массу пользователя и работу его мышц для накапливания (аккумулирования) энергии и передачи этой энергии для отталкивания ног. Такая обувь может быть использована как в быту, причем разными категориями пользователей, так и для занятий спортом. Ее можно использовать для разработки голеностопного сустава после травм и др. Очень важной особенностью заявляемой обуви является то, что она может использоваться в качестве ботинок для бега на коньках или лыжах. В такой обуви можно кататься на велосипеде. Такую обувь целесообразно использовать везде, где требуется приложение усилий со стороны стопы.

Проведенные патентные исследования показали, что заявляемые обувь и способ перемещения соответствуют критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Обувь может быть изготовлена промышленным или кустарным способом, следовательно, соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен внешний вид обуви, надетой на ногу человека, в момент первичного касания опорной поверхности с исходным углом пружины немногим более 90°; на фиг.2 - то же положение ноги в обуви, но с исходным углом пружины значительно большим, чем 90°; на фиг.3 - положение ноги в обуви с максимально деформированной пружиной (угол меньше 90°), также варианты вида сзади; на фиг.4 - вид обуви с частичным охватом пружиной нижней части голени и части стопы; на фиг.5 представлен схематичный разрез обуви с углом пружины более 180°; на фиг.6 - внешний вид обуви (без ноги) при угле более 180°, на фиг.7 представлен схематичный разрез заявляемой обуви, пружина которой деформирована (угол между плечами пружины) под воздействием ноги человека, размещенной в обуви.

Заявляемая обувь включает подошву 1 и задник 2, образующие деформируемую пластинчатой пружину 3, а также связанный с ними верх 4 обуви. В обуви без размещенной в ней ноги пользователя исходный угол между подошвой 1 и задником 2, по существу являющимися плечами указанной пластинчатой пружины 3, всегда больше 90°, причем указанный угол может быть даже больше чем 180° (см. фиг.6).

Конструкция обуви обеспечивает при взаимодействии с ногой уменьшение угла между подошвой 1 и задником 2 (плечами пластинчатой пружины 3).

Пружина 3 может быть выполнена из упругих полимерных материалов.

Форма заявляемой обуви в зависимости от назначения может быть различной. Это может быть теплая зимняя обувь в виде ботинок или сапог, а может быть облегченная летняя, например, в виде сандалий или кроссовок (на чертежах не показаны).

Верх 4 может иметь обычную для закрытой обуви форму, но при этом он должен обеспечивать возможность изменения угла между подошвой 1 и задником 2 в достаточно широких пределах. Для этого он может быть выполнен из эластичного материала или может содержать в зонах, подверженных растяжению и сжатию, легко деформируемые вставки 5, например гофрированные.

Верх 4 обуви может представлять собой или включать фиксирующие элементы 6, обеспечивающих надежное удержание ноги в обуви. Фиксирующий элемент 6 может быть выполнен в виде охватывающего голень, голеностоп или стопу ремня, завязки, упругой ленты и т.д. (см. фиг.1, 2 и 3). К элементам 6 фиксации может быть отнесен также элемент, предотвращающий смещение ноги за пределы подошвы 1. Это может быть жесткий носок ботинка или загнутая вверх накладная пластина на подошве 1 (см. фиг.1 и 2).

Исходный угол между плечами пружины: подошвой 1 и задником 2, больше 90°. Максимально возможный угол может быть до 220° и даже больше (см. фиг.6), при этом обувь с углом более 180° целесообразно использовать в спорте или для тренировок, поскольку при этом до начала движения уже в момент обувания придется прикладывать определенные мышечные усилия для первичного предварительного сжатия пружины, чтобы исключить обратный угол, поскольку иначе нога просто не разместится в обуви. Такие же усилия необходимы при любом отрыве ноги от опорной поверхности.

Кроме того, использование такой обуви (фиг.6) сопряжено с определенным риском и поэтому требует специальных навыков.

Жесткость пружины может быть постоянной по всей длине, а может быть переменной, например материал пружины может иметь различные характеристики по длине.

Пружина из подошвы 1 и задника 2 может иметь по длине одинаковое поперечное сечение.

В других вариантах выполнения размер и форма сечения по длине пружины могут быть различными, например, для увеличения жесткости пружины в определенных зонах площадь сечения можно увеличить.

Возможно выполнение пружины с частичным охватом ноги. В этом случае пружина может иметь в некоторых зонах С-образное сечение (см. фиг.4).

Возможны и другие варианты выполнения пружины.

Величину жесткости пружины можно выбирать в зависимости от назначения: «мягкая» пружина 3 для обуви повседневного назначения и более жесткая пружина 3 для спортивной обуви.

Целесообразно обеспечить возможность перегиба стопы. Выполнить это можно за счет выполнения пружины «подошва-задник» с двумя зонами перегиба: одна в пяточной части обуви, а вторая в зоне окончания пальцев ноги (на чертежах не показано).

При использовании жестких пружин необходимо предусмотреть изгиб под пятку, как показано на фиг.5 и 6.

Передвижение в заявляемой обуви осуществляется следующим образом. Человек выбирает обувь с наиболее подходящим характеристиками пружины (углом между подошвой 1 и задником 2, являющимися плечами пружины и жесткостью) и надевает ее. Стопа ноги в свободном состоянии (не опирающаяся на землю) ориентирована в направлении, приближающемся к направлению голени. При обуви с углом 180° направление стопы в свободном состоянии (без опоры) совпадает с направлением голени. При обуви с углом более 180° направление стопы совпадает с направлением голени за счет того, что усилием мышц уже в момент обувания человек частично преодолевает действие пружины, приближая угол к 180° (см. фиг.6).

Далее человек встает на опорную поверхность (землю). При этом пружина «подошва-задник» в обуви деформируются с приближением угла между плечами к 90°. Затем человек начинает перемещение, поднимая одну ногу, продолжая опираться на другую ногу. При подъеме ноги пружина освобождается с увеличением угла между плечами пружины, между подошвой 1 и задником 2 до исходного, одновременно отталкивая ногу вперед и вверх. Далее эта нога опускается до опорной поверхности. Поскольку пружина 3 максимально развернута, то нога касается опорной поверхности не пяткой, а носком и только потом нога, преодолевая действие пружины, деформирует (сжимает) ее до угла, стремящегося к 90° (фиг.3).

При большой массе человек при ходьбе опирается на всю поверхность стопы. При малой массе человека ее воздействия может не хватить для полного сжатия пружины и он будет двигаться, опираясь только на часть стопы, например двигаться «на цыпочках».

При использовании обуви с исходным углом пружины более 180°, как уже описывалось выше, пользователь сначала в процессе обувания за счет напряжения мышц деформирует пружину до угла примерно равного 180° и только потом начинает движение. При этом мышцы его постоянно напряжены для того, чтобы поддерживать угол между плечами пружины в пределах, допускаемых физиологическими особенностями стопы.

Интересные возможности предоставляет такая обувь прыгунам. Они могут подготовить свое тело к прыжку и совершить его в оптимальный момент, что значительно увеличит эффективность прыжка. Для этого пользователь проводит предварительное «раскачивание»: частичное сжатие и расслабление пружины за счет воздействия мышц, например за счет сгибания и разгибания ног, с постепенным увеличением амплитуды и частоты колебаний. При максимальном сжатии пружины он прыгает. При этом возможно возникновение и использование эффекта резонанса.

Эти же действия можно осуществлять при подготовке к бегу, особенно при беге на короткие дистанции. Раскачивание обеспечит более мощный рывок при старте.

В заявляемой обуви можно сидеть, стоять, ходить медленным или быстрым шагом, бегать, прыгать. Кроме того, на основе заявляемой обуви можно изготавливать обувь для лыж, коньков и др.

Примеры конкретного применения.

Пример 1

Обувь в виде сандалий, в каждом из которых подошва и задник выполнены в виде пластинчатой пружины из упругого полимерного материала, угол между плечами пружины (подошвой и задником) составляет примерно 100°. В носовой части сандалии предусмотрен относительно жесткий фиксирующий элемент в виде связанной с подошвой носовой части. Кроме того, имеются фиксирующие ногу элементы в виде ремешков, связанных с подошвой и охватывающих стопу, и жестких ремней, связанных с задником и охватывающих нижнюю часть голени. Такая совокупность фиксирующих элементов обеспечивает надежное удержание ноги в обуви и в то же время обеспечивает прижим задника к ноге.

Ноги пользователя располагаются в обуви, застегиваются фиксирующие ремни. Отклонение угла между подошвой и задником сравнительно небольшое (примерно 10°), поэтому обуваться достаточно просто. Далее пользователь стоит двумя ногами на опоре (пол, земля и т.п.). Под действием веса пользователя (сил гравитации) пружины деформируются, угол между плечами пружин приближается к 90°.

В момент начала движения одна из ног начинает отрываться от опоры. При этом мышцы плантарной поверхности, сгибающие стопу, сокращаются, в результате чего стопа не только отделяется от поверхности, но и отталкивается пальцами, что увеличивает скорость поступательного движения вперед. При этом вторая нога остается опорной. В дополнении к традиционной схеме воздействия мускульной энергии, позволяющей стопе отталкиваться от опорной поверхности, в заявляемой обуви появляется возможность усилить отталкивание за счет использования аккумулированной пружиной энергии. Пружина в момент отрыва пятки от опорной поверхности и далее при постепенном отрыве всей стопы получает возможность вернуться в исходное положение, при этом задник подталкивает ногу вперед и вверх. Причем подталкивание начинается с момента отрыва пятки от опоры и заканчивается полным подъемом ноги.

Затем опорная нога становится качающейся и, сначала путем сокращения мышц, сгибающих бедро, приближается к фронтальной поверхности тела, затем выдвигается вперед, чтобы, создав телу новую опору, предохранить его от падения. Во время переноса ноги из заднего положения в переднее пружина свободна от воздействия гравитационных сил. Стопа может быть ориентирована по направлению свободного положения плеча пружины - подошвы, то есть под углом большим, чем 90° по отношению к заднику. Но может усилием мышц поставлена в обычное положение по отношению к заднику (угол 90°).

Далее эта нога становится опорной. Первичное касание поверхности может быть пяткой (традиционное перекатывание), а может носком (ходьба или бег на носочках). В этот момент пружина под воздействием веса пользователя начинает деформироваться, запасая энергию. Далее процесс повторяется.

Пример 2

Спортивная обувь типа кроссовок, в каждом из которых подошва и задник выполнены в виде пластинчатой пружины из упругого полимерного материала, угол между плечами пружины (подошвой и задником) составляет примерно 150°. Верхняя часть обуви выполнена из эластичного материала и содержит застежки или шнурки. В зонах, подверженных значительным периодическим растяжениям и сжатиям в результате деформирования и освобождения пружины, выполнены вставки из гофрированного материала. Таким образом, в данной обуви фиксирующие элементы представляют собой описанный верх обуви.

Ноги пользователя располагаются в обуви. Поскольку угол между плечами пружины достаточно большой, то пользователь для удобства обувания напряжением мышц должен уменьшить угол между подошвой и задником, а затем зафиксировать все предусмотренные застежки или завязать шнурки. Далее пользователь ставит ноги на опору (пол, землю и т.п.). Под действием веса пользователя (сил гравитации) пружины деформируются, угол между плечами пружин приближается к 90°. В то время когда нога опирается на опорную поверхность, пользователь может расслабить мышцы. В момент начала движения одна из ног начинает отрываться от опоры, ступня перекатывается по опорной поверхности. Освободившаяся пружина возвращается к исходному углу между подошвой и задником, подталкивая при этом ногу пользователя. Причем подталкивание начинается с момента отрыва пятки от опоры и заканчивается полным подъемом ноги. Пользователь может не допустить полного возврата пружины в исходное положение, а остановить процесс усилием мышц.

В отличие от прототипа, для аккумулирования энергии пользователь может не опускать ногу на опору полностью, а передвигаться на носочках. При этом пружина будет деформироваться, а затем при подъеме ноги освобождаться. Выделяющаяся энергия пружины также будет подталкивать ногу пользователя.

Пример 3

Спортивная обувь для бега на лыжах, выполненная в виде утепленных ботинок, в каждом из которых подошва и задник выполнены в виде пластинчатой пружины из упругого полимерного материала, угол между плечами пружины (подошвой и задником) составляет примерно 120°. Пружина в такой обуви имеет две зоны перегиба: между задником и подошвой и в носочной части подошвы. Верх ботинок выполнен из эластичного материала и содержит застежки. В зонах, подверженных значительным периодическим растяжениям и сжатиям в результате деформирования и освобождения пружины, выполнены вставки из гофрированного материала. Таким образом, в данной обуви фиксирующие элементы представляют собой описанный верх обуви.

Ноги лыжника располагаются в обуви. До момента крепления ботинок в лыжах лыжник фиксирует застежки, при желании напрягая мышцы, уменьшает угол между задником и подошвой для удобного положения. Далее лыжник фиксирует ботинки в креплении лыж и становится на опорную поверхность (лыжня, снежный покров). При этом пружины деформируются, угол между плечами пружин еще более приближается к 90°. В момент начала движения задняя часть одной из ног отрывается от опоры, освободившаяся пружина возвращается к исходному углу между подошвой и задником, толкая ногу лыжника пользователя. Далее процесс повторяется.

Проведенные испытания подтвердили, что при правильном подборе исходного угла пружины (угла между подошвой 1 и задником 2) и обеспечении возможности деформирования верха 4 заявляемая обувь удобна для любых категорий пользователей, а скорость перемещения значительно возрастает. При этом затрачиваемые пользователем усилия на перемещение с деформированием пружины практически не отличаются от усилий, затрачиваемых на перемещение в обычной обуви.

Приведенные примеры не носят исчерпывающего характера и возможно применение различных конфигураций и модификаций реализации изобретения без отклонения от его сути, сформулированной в предлагаемых пунктах формулы и определяемой ими.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2380995

patent-2380995.pdf

Класс A43B7/00 Обувь с лечебными или гигиеническими приспособлениями

воздухопроницаемая обувная подошва -  патент 2528361 (10.09.2014)
водонепроницаемая вентилируемая обувная подошва -  патент 2521313 (27.06.2014)
амортизирующие ботинки с улучшенными характеристиками сборки и эксплуатации -  патент 2520007 (20.06.2014)
стелька с подогревом -  патент 2506023 (10.02.2014)
проветриваемая подошва для обуви -  патент 2504313 (20.01.2014)
сапог спасателя, работающего в условиях вибрационных нагрузок -  патент 2504312 (20.01.2014)
узел верха обуви, а также содержащая его обувь -  патент 2501503 (20.12.2013)
подошвенный узел для обувного изделия и снабженное им обувное изделие -  патент 2499536 (27.11.2013)
виброзащитная обувь с сетчатым упругим элементом -  патент 2497424 (10.11.2013)
подошвенный узел для обувного изделия -  патент 2493755 (27.09.2013)

Класс A43B5/00 Спортивная обувь

Класс A43B13/18 упругие подошвы 

Класс A63B25/10 обувь на пружинах для прыжков 

Наверх