RU2729645C1

RU2729645C1 - Health-saving footwear design on high and superhigh heel

Info

Publication number: RU2729645C1
Application number: RU2019129759A
Authority: RU
Inventors: Сергей Петрович Александров; Андрей Владимирович Шестов
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-08-11

Abstract

FIELD: footwear.

SUBSTANCE: invention relates to health-saving shoes on high and ultra-high heel, which comprises insert insole corresponding to main, shortened in length, narrowed in width, wherein in waist area is built wider than main insole to close slots between main insole and tightened top of shoes, and also includes elements, inhibiting movement of foot along insole, wherein health saving, in particular, shock absorption, is provided in high-bay footwear due to regulated movement of forefoot and deformation of elastic elements installed in insole; and in shoes on extra-high heel shock absorption is created only by elastic elements arranged in insole.

EFFECT: technical result consists in providing shock absorption, created during interaction of foot and shoes.

5 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение иThe technical field to which the present invention relates and

преимущественная область его использованияprimary area of its use

Предлагаемая конструкция относится к обувной промышленности и преимущественно предлагается для использования в женской обуви на высоком и сверхвысоком каблуке. Выпускаемая обувь может быть промышленного производства для унифицированных среднетипичных групп населения, а также изготовляться персонифицированно по индивидуальному заказу.The proposed design relates to the footwear industry and is mainly proposed for use in women's shoes with high and ultra-high heels. The produced footwear can be of industrial production for standardized average groups of the population, as well as personalized production according to an individual order.

Уровень техники: характеристика аналогов и их недостатки; характеристикаState of the art: characteristics of analogs and their disadvantages; characteristic

прототипа и его критикаprototype and its criticism

В аналоге вкладная стелька располагается в обуви непосредственно под плантарной поверхностью стопы. По форме она практически соответствует основной стельке, но имеет незначительные отклонения по размерам - укорочена по длине в носочной части по отношению к основной стельке, заужена по ширине для удобства вкладывания в обувь; в пучковой части контуры вкладной и основной стелек совпадают; в геленочной части с наружной и внутренней сторон шире основной, чтобы закрыть щели, образованные основной стелькой и затянутым верхом обуви. Источник: Смелекова С.В., Линник А.И. Проектирование деталей низа обуви, Витебск: Министерство образования Республики Беларусь, УС «ВГТУ», 2010.In the analogue, an insertable insole is located in the shoe directly under the plantar surface of the foot. In shape, it practically corresponds to the main insole, but has slight deviations in size - it is shortened in length in the forefoot in relation to the main insole, narrowed in width for ease of insertion into shoes; in the bunched part, the contours of the insert and the main insoles coincide; in the shank part, from the outside and inside, it is wider than the main one to close the cracks formed by the main insole and the tightened upper of the shoe. Source: Smelekova S.V., Linnik A.I. Design of details of the bottom of shoes, Vitebsk: Ministry of Education of the Republic of Belarus, US "VSTU", 2010.

В представленном в аналоге материале отсутствуют дополнительные конструктивные изменения, позволяющие вкладной стельке выполнять ряд основных функций при взаимодействии со стопой носчика, а именно: первое - регламентированное продвижение, при неподвижной пяточной части стопы, переднего отдела стопы в фазе ее полной опоры, что создает амортизацию тела носчика; второе-торможение переднего отдела стоил после выполнения им заданного смещения, что позволяет избежать избыточного давления затянутой заготовкой обуви на первую и пятую нижние головки плюсневых костей, а также по линии верхнего канта и кроме того не допустить удлинение подошвенной мышцы до уровня пластических деформаций; третье-сохранение неподвижности пяточной части стопы относительно вкладной стельки во всех фазах ходьбы.In the material presented in the analogue, there are no additional structural changes that allow the insert insole to perform a number of basic functions when interacting with the wearer's foot, namely: the first is a regulated advance, with a stationary heel of the foot, the forefoot in the phase of its full support, which creates amortization of the body carrier; the second - braking of the anterior section cost after performing a given displacement, which allows to avoid excessive pressure with the tightened shoe blank on the first and fifth lower heads of the metatarsal bones, as well as along the line of the upper edging, and in addition to prevent lengthening of the plantar muscle to the level of plastic deformations; the third is the preservation of the immobility of the heel of the foot relative to the insert insole in all phases of walking.

Наиболее близкой к представленному изобретению по замыслу является, принимаемая за прототип «Облегчающая стелька для обуви на каблуке», патент №2601252, суть которого заключается в том, что на обувную стельку и соответственно на стопу действует сила трения, изменяющаяся от каблука по длине стельки, за счет вступающих в контакт наклонных элементов, имеющихся на стельке. Эти элементы наклонены в направлении от носка к пятке, их вершины смещены относительно оснований, со стороны пятки перед выступающими элементами в стельке имеются углубления, а сами элементы выполнены в виде ворсинок, щетинок, и др.The closest to the presented invention according to the concept is, taken as a prototype "Lightweight insole for shoes with heels", patent No. 2601252, the essence of which is that a friction force acts on the shoe insole and, accordingly, on the foot, varying from the heel along the length of the insole, due to the contacting inclined elements available on the insole. These elements are inclined in the direction from toe to heel, their tops are displaced relative to the bases, from the heel side in front of the protruding elements in the insole there are depressions, and the elements themselves are made in the form of villi, bristles, etc.

В фазе нагружения переднего отдела стопы предлагаемые выступающие элементы увеличивают силы трения и соответственно торможение переднего отдела стопы, что необходимо для ограничения его перемещения. Автор конструкции наружной поверхности стельки с выступающими элементами, заявляет, что по мере поворота стопы в фазе опоры, с помощью прикрепленных наклонных выступающих элементов в виде «ворсинок, шерстинок, шипов, чешуек, зубчиков, рубчиков» снижается нагрузка на стопу и тем самым облегчается ходьба в обуви на высоких каблуках.In the phase of loading the forefoot, the proposed protruding elements increase the frictional forces and, accordingly, the braking of the forefoot, which is necessary to limit its movement. The author of the design of the outer surface of the insole with protruding elements, declares that as the foot turns in the support phase, with the help of attached inclined protruding elements in the form of "villi, hairs, thorns, scales, teeth, ribs", the load on the foot is reduced and thereby walking is facilitated in high-heeled shoes.

В конструкции отсутствует вкладная стелька, предусмотренная действующими стандартами, соответственно ряда полезных свойств, обеспечиваемых вкладной стелькой - эстетических, гигиенических не имеется в предложенном изобретении.The design does not include an insert insole, provided by the current standards, respectively, a number of useful properties provided by an insert insole - aesthetic, hygienic, are not available in the proposed invention.

В описании не указано как закрепить выступающие элементы. Если, как показано на чертеже, это формование (литье) совместно с полимерной пластиной или клеевое крепление выступов к пластине с последующим соединением ее с низом обуви, то приведенные способы и применяемые материалы вызовут резкое повышение гидрофобных свойств, при которых контакт такой стельки со стопой неприемлем по гигиеническим показателям. Изготовление многочисленных полостей для выступающих элементов в теле пресс-формы весьма трудоемко и дорого.The description does not indicate how to fix the protruding elements. If, as shown in the drawing, this is molding (casting) together with a polymer plate or gluing the protrusions to the plate with its subsequent connection to the bottom of the shoe, then the methods and materials used will cause a sharp increase in hydrophobic properties, in which the contact of such an insole with the foot is unacceptable for hygiene indicators. The manufacture of multiple protruding cavities in the mold body is very laborious and expensive.

Применение рекомендованных наклонных выступающих элементов с заостренным верхом в обуви при первых шагах носчика вызовет появление повреждений чулка, а также потертость контактируемых участков стопы.The use of the recommended inclined protruding elements with a pointed top in the shoe during the first steps of the wearer will cause damage to the stocking, as well as abrasion of the contact areas of the foot.

При переносе стопы усилие ее прижатия к стельке снижается до нуля, следовательно, никакой силы трения в этой фазе движения возникать не будет. Поэтому необходимости наклона выступающих элементов в сторону от пятки к носку не возникает.When the foot is transferred, the force of pressing it to the insole is reduced to zero, therefore, no friction force will arise in this phase of movement. Therefore, there is no need to tilt the protruding elements from the heel to the toe.

Изложенный в прототипе механизм нагружения стопы не действует, не рассмотрены условия равновесия системы стопа-стелька, не учтено усилие подошвенных мышц, возвращающих передний отдел стопы в исходное состояние.The mechanism for loading the foot described in the prototype does not work, the equilibrium conditions of the foot-insole system are not considered, the effort of the plantar muscles, which returns the forefoot to its original state, is not considered.

Задача, на решение которой направлено изобретениеThe problem to be solved by the invention

Основными задачами являются:The main tasks are:

обеспечение требуемого уровня амортизации тела носчика в фазе полной опоры стопы;

ensuring the required level of shock absorption for the wearer's body in the phase of full foot support;

достижение заданного перемещения переднего отдела стопы, опосредованно влияющего на уровень амортизации тела носчика;

achieving a predetermined movement of the forefoot, indirectly affecting the level of depreciation of the wearer's body;

предотвращение смещения всей стопы в сторону носка после регламентированного перемещения переднего отдела стопы, что необходимо для недопущения сжатия мягких тканей стопы контактируемыми участками затянутой заготовкой верха.

prevention of displacement of the entire foot towards the toe after the regulated movement of the forefoot, which is necessary to prevent compression of the soft tissues of the foot by the contacting areas of the tightened upper workpiece.

ОграничениеLimitation

Ввиду малой толщины подошвы (1,6-1,8 мм) у женской обуви на высоком каблуке и применение в качестве материала преимущественно кожволокна и натуральной кожи, имеющих высокую жесткость на сжатие, в заявке не рассматривается вопрос амортизации за счет использования малодеформируемых подошв,Due to the small thickness of the sole (1.6-1.8 mm) in women's shoes with high heels and the use of mainly leather fiber and natural leather as a material with high compression rigidity, the application does not consider the issue of cushioning due to the use of low-deformable soles.

Раскрытие изобретения: сущность изобретения, отличительные признаки отDisclosure of the invention: essence of the invention, distinctive features from

прототипаprototype

Предлагаемое изобретение направлено на решение задач создание условий эргономичности носки обуви на высоком каблуке. Для этого необходимо обеспечить требуемый уровень амортизации, создаваемый при взаимодействии стопы и обуви. За критерий амортизации принимаем упругую деформацию подошвенной мышцы в обуви с низким каблуком, установленную в фазе полной опоры стопы для различных размеров и родов обуви.The proposed invention is aimed at solving the problem of creating ergonomic conditions for wearing high-heeled shoes. To do this, it is necessary to provide the required level of cushioning created by the interaction of the foot and shoe. For the criterion of amortization, we take the elastic deformation of the plantar muscle in low-heeled shoes, established in the phase of full support of the foot for different sizes and types of shoes.

Для обуви на высоком каблуке упругость подошвенной мышцы не может в полной мере обеспечить необходимый уровень амортизации. Показателем раздвижения свода является смещение переднего отдела стопы при неподвижной пятке, превышение предельного уровня этого перемещения приведет к возникновению остаточной деформации и нарушению работы механизма амортизации. Подобная ситуация возможна при существенно увеличенной массы носчика и ослабленной подошвенной мышцы, что подтверждается статистическими данными- более 40% трудоспособного населения России в возрасте от 19 до 60 лет имеет лишний вес, а продольное плоскостопие, связанное с атрофированием подошвенной мышцы, составляет 29,3%.For shoes with high heels, the firmness of the plantar muscle cannot fully provide the required level of shock absorption. An indicator of the expansion of the arch is the displacement of the forefoot with a stationary heel, exceeding the limiting level of this movement will lead to permanent deformation and disruption of the amortization mechanism. A similar situation is possible with a significantly increased weight of the carrier and a weakened plantar muscle, which is confirmed by statistics - more than 40% of the working-age population of Russia aged 19 to 60 is overweight, and longitudinal flat feet associated with atrophy of the plantar muscle is 29.3% ...

Выход из этой ситуации осуществляется в высококаблучной обуви за счет повышения коэффициента трения на поперечном участке шириной 10-16 мм, контактирующем с упругим элементом со стороны носочной части вкладной стельки. Способ повышения коэффициента трения - взъерошивание выделенного участка вкладной стельки или его обработка неравновесной низкотемпературной плазмой при найденных параметрах, обеспечивающих расчетное значение увеличенного значения коэффициента трения.The way out of this situation is carried out in high-heeled shoes by increasing the coefficient of friction in the transverse section 10-16 mm wide, in contact with the elastic element from the side of the toe part of the insole. The method of increasing the friction coefficient is ruffling the selected area of the insert insole or its treatment with non-equilibrium low-temperature plasma with the found parameters providing the calculated value of the increased value of the friction coefficient.

Типичным положением для высококаблучной обуви также является недостаточное растяжение подошвенной мышцы, при котором происходит только частичная компенсация требуемой амортизации, а недостающую часть восполняется за счет деформации упругих элементов, вмонтированных в носочно-пучковую и пяточную части вкладной и основной стелек.A typical position for high-heeled shoes is also insufficient stretching of the plantar muscle, in which only partial compensation of the required cushioning occurs, and the missing part is made up due to the deformation of elastic elements mounted in the toe-beam and heel parts of the insoles and the main insoles.

В обуви со сверхвысоким каблуком более 100 мм угол между вертикальной осью опоры носочной части стопы и вектором усилия, прилагаемого со стороны костных элементов, связывающих голеностопный сустав с носочной - пучковой частью, составляет менее 18°, что эквивалентно коэффициенту трения μ=0,32. Для пары трения полиамидный чулок - стелечная кожа конус трения равен 19°. При направлении вектора активных сил под углом 18° он будет находиться внутри конуса трения и передний отдел стопы не будет совершать движения. При этих параметрах свод стопы не раздвигается и не происходит амортизация тела носчика.In shoes with an ultra-high heel of more than 100 mm, the angle between the vertical axis of the support of the forefoot and the vector of the force applied from the side of the bone elements connecting the ankle with the toe-bundle is less than 18 °, which is equivalent to the coefficient of friction μ = 0.32. For a pair of friction polyamide stocking - insole leather, the friction cone is 19 °. When the vector of active forces is directed at an angle of 18 °, it will be inside the friction cone and the forefoot will not move. With these parameters, the arch of the foot does not move apart and there is no amortization of the wearer's body.

Учитывая, что в рассматриваемом случае отсутствует смещение переднего отдела стопы, что даже при использовании традиционных материалов для вкладной стельки, передний отдел стопы сохраняет исходную позицию в фазе полной опоры, отпадает необходимость в дополнительной обработке поверхности вкладной стельки для повышения коэффициента трения.Considering that in this case there is no displacement of the forefoot, which even when using traditional materials for the insole, the forefoot maintains its original position in the full support phase, there is no need for additional surface treatment of the insole to increase the friction coefficient.

При постановке стопы в обуви со сверхвысоким каблуком (более 100 мм) на опору, голень и бедро спрямлены и силовая реакция основания практически без амортизации передается к жизненно важным органам тела носчика, оказывая негативное воздействие. Вследствие этого, возникает необходимость в сглаживании (демпфировании) реакции опоры.When placing the foot in shoes with an ultra-high heel (more than 100 mm) on the support, the lower leg and thigh are straightened and the force reaction of the base is transmitted practically without shock absorption to the vital organs of the wearer's body, exerting a negative effect. As a result, it becomes necessary to smooth (damp) the reaction of the support.

Дополнительным условием будет потребность сохранения устойчивости обутой стопы и тела носчика при одновременном контакте каблука и носочно-пучкового части подошвы с опорной поверхностью, а также относительного положения переднего отдела и пятки стопы в обуви.An additional condition will be the need to maintain the stability of the shod foot and the body of the wearer while simultaneously contacting the heel and toe-bun part of the sole with the supporting surface, as well as the relative position of the forefoot and heel in the shoe.

Это условие вызвано тем, что вертикальные усилия в обуви со сверхвысоким каблуком могут на порядок отличатся в пяточной и носочно-пучковой частях. Для сохранения устойчивости стопы необходимо чтобы деформации упругих элементов в контактируемых местах стопы и вкладной стельки были равными, что будет иметь место при показателях жесткости пропорциональных нагрузкам. В противном случае стопа и корпус тела носчика будут наклонены вперед или назад, что приведен к потере устойчивости.This condition is caused by the fact that vertical forces in shoes with an ultra-high heel can differ by an order of magnitude in the heel and toe-bun sections. To maintain the stability of the foot, it is necessary that the deformations of the elastic elements in the contacting places of the foot and the insole are equal, which will take place when the stiffness indicators are proportional to the loads. Otherwise, the wearer's foot and body will tilt forward or backward, resulting in a loss of stability.

Ввиду того, что в обуви со сверхвысоким каблуком раздвижение свода не происходит, из-за отсутствия перемещения переднего отдела стопы, то отпадает необходимость в дополнительной обработке носочно-пучковой части вкладной стельки с целью повышения коэффициента трения для торможения.Due to the fact that in shoes with an ultra-high heel, the arch does not expand, due to the lack of movement of the forefoot, there is no need for additional processing of the toe-beam part of the insert insole in order to increase the friction coefficient for braking.

Для достижения технического результата в обуви со сверхвысоким каблуком, заключающегося в предании ей амортизационных свойств, в конструкцию вкладной и основной стелек монтируются упругие элементы в пяточной и носочно-пучковой частях, причем соотношение показателей жесткости упругих элементов пропорционально действующим нагрузкам.To achieve the technical result in shoes with an ultra-high heel, which consists in giving it shock-absorbing properties, elastic elements are mounted in the heel and toe-bundle parts in the insole and main insoles, and the ratio of the stiffness indicators of the elastic elements is proportional to the acting loads.

В обуви с высоким каблуком(70-100 мм) перемещение переднего отдела стопы, обеспечивающее амортизацию тела носчика, составляет 20-80% потребного, определенного по показателям смещения переднего отдела для обуви с низким каблуком. Широкий диапазон приведенных значений связан с увеличение угла между активной сдвигающей передней отдел силой и вертикальной осью в точке приложения этой силы. Снижение высоты каблука содействует увеличению амортизационной способности обуви. Аналитические зависимости приведены в расчетной части описания.In shoes with high heels (70-100 mm), the movement of the forefoot, providing cushioning of the wearer's body, is 20-80% of the required, determined by the indicators of the displacement of the anterior section for shoes with a low heel. A wide range of the given values is associated with an increase in the angle between the active shearing anterior section force and the vertical axis at the point of application of this force. Lowering the height of the heel helps to increase the shock absorption capacity of the shoe. Analytical dependencies are given in the calculation part of the description.

Принимая во внимание значимость амортизационных свойств обуви с высоким каблуком в изобретении предлагается в этой обуви прикрепить к вкладной и основной стелькам упругие элементы в пяточной и носочно-пучковой частях стелек. Жесткости упругих элементов определяются в соответствие с высотой каблука, степени компенсации амортизационной функции, соотношения нагрузок в пяточной и носочно-пучковой частях стопы. Величина жесткости упругих элементов, расположенных в пяточной и носочно-пучковой частях вкладной и основной стелек, находится в зависимости от аналогичных значений усилий, действующих в этих зонах с учетом установленных процентов компенсаций для обуви с различной высотой каблука.Taking into account the importance of the shock-absorbing properties of shoes with high heels, the invention proposes in these shoes to attach elastic elements in the heel and toe-tuft parts of the insoles to the insoles and the main insoles. The stiffness of the elastic elements is determined in accordance with the height of the heel, the degree of compensation of the amortization function, the ratio of loads in the heel and toe-bundle parts of the foot. The value of the rigidity of the elastic elements located in the heel and toe-bundle parts of the insert and main insoles depends on similar values of the forces acting in these zones, taking into account the established percentages of compensation for shoes with different heel heights.

Полная амортизация стопы и тела носчика осуществляется в обуви с высоким каблуком (70-100 мм) за счет упругого опускания голеностопного сустава путем перемещения переднего отдела стопы в сторону носка и, как следствие, раздвижения свода стопы, а также деформации упругих элементов, прикрепленных к вкладной стельке.Full cushioning of the foot and the body of the wearer is carried out in shoes with high heels (70-100 mm) due to the elastic lowering of the ankle joint by moving the forefoot towards the toe and, as a result, the expansion of the arch of the foot, as well as deformation of elastic elements attached to the insert insole.

Упругий амортизирующий элемент крепиться на пяточную часть вкладной и основной стелек от линии продольно-горизонтального сечения Дс=0,05 до линии Дс=0,18; по боковым сторонам, отступив от кромки вкладной стельки на ширину 0,15Ш_0,18. В носочно-пучковой части упругий амортизирующий элемент крепиться также на участок вкладной и основной стелек от линии продольно-горизонтального сечения Дс=0,73 до линии Дс=0,90, по боковым сторонам отступ от кромки вкладной стельки составляет расстояние равное 0,15 Ш_0,73. На 60% своей высоты упругие элементы входят в отверстия, выполненные в соответствующих зонах вкладной и основных стелек Приведенные геометрические характеристики площадей крепления упругих элементов тесно коррелируют с зонами распределения контактных нагрузок стопы и вкладной стельки, определенных экспериментально.An elastic shock-absorbing element is attached to the heel of the insert and main insoles from the line of the longitudinal-horizontal section Ds = 0.05 to the line Ds = 0.18; on the sides, stepping back from the edge of the insert insole by a width of 0.15SH _0.18 . In the toe-bundle part, the elastic cushioning element is also attached to the section of the insoles and the main insoles from the line of the longitudinal-horizontal section Ds = 0.73 to the line Ds = 0.90, on the lateral sides the indent from the edge of the insole is 0.15 W _0.73 . At 60% of their height, the elastic elements enter the holes made in the corresponding zones of the insoles and the main insoles. The above geometrical characteristics of the areas of attachment of the elastic elements closely correlate with the zones of distribution of contact loads of the foot and the insole, determined experimentally.

Технический результат в обуви с высоким каблуком (70-100 мм) достигается решением задачи частичной амортизации тела носчика за счет контролируемого смещения переднего отдела стопы в сторону носка и окончательной амортизации - благодаря сжатию упругих элементов, прикрепленных к носочно-пучковой и пяточной частям вкладной и основной стелек. Решение проблемы устойчивости тела носчика осуществляется путем распределения жесткостей прикрепленных упругих элементов пропорционально распределению контактных усилий в этих зонах.The technical result in shoes with high heels (70-100 mm) is achieved by solving the problem of partial amortization of the wearer's body due to the controlled displacement of the forefoot towards the toe and final amortization due to the compression of elastic elements attached to the toe-beam and heel parts of the insert and main insoles. The solution to the problem of stability of the wearer's body is carried out by distributing the stiffnesses of the attached elastic elements in proportion to the distribution of contact forces in these zones.

Технический результат в обуви со сверхвысоким каблуком (более 100 мм) достигается решением задачи полной амортизации тела носчика за счет упругих элементов с показателями жесткости в соотношениях усилий, действующих в обозначенных зонах на вкладной стельке.The technical result in shoes with an ultra-high heel (more than 100 mm) is achieved by solving the problem of complete depreciation of the wearer's body due to elastic elements with stiffness indicators in the ratios of forces acting in the indicated zones on the insert insole.

Отверстия во вкладной и основной стельках, находящиеся в зонах контакта стопы и вкладной стельки, выполнены в объеме 60% величины упругого элемента, что обеспечивает при расчетном давлении контактируемой поверхности стопы гладкое, без бугров и складок расположение на вкладной стельки, используя свойство упругих элементов из каучукоподобных материалов сжиматься до 40%.The holes in the insole and the main insole, located in the contact zones of the foot and the insole, are made in a volume of 60% of the size of the elastic element, which provides, at the design pressure of the contacting surface of the foot, a smooth, without bumps and folds, location on the insole, using the property of elastic elements made of rubber-like materials shrink up to 40%.

Отличительные характеристики предлагаемой конструкции обуви:Distinctive characteristics of the proposed shoe design:

конструкция здоровьесберегающей обуви на высоком и сверхвысоком каблуке содержит вкладную стельку, соответствующую основной с некоторыми отклонениями - укорочена по длине, заужена по ширине, за исключением геленочной части, где построена шире основной стельки, чтобы закрывать щели между основной стелькой и затянутым верхом обуви, а также включает элементы, затормаживающие перемещение стопы по стельке, отличается тем, что здоровьесбережение, в частности, амортизация обеспечивается в высококаблучной обуви за счет регламентированного перемещения переднего отдела стопы и деформации упругих элементов, установленных в стельках, а в обуви на сверхвысоком каблуке амортизация создается только упругими элементами, размоченные в стельки.

the design of health-saving shoes with high and ultra-high heels contains an insert insole that matches the main one with some deviations - shortened in length, narrowed in width, with the exception of the heel part, where it is built wider than the main insole to close the gaps between the main insole and the tightened upper of the shoe, and includes elements that inhibit the movement of the foot along the insole, characterized in that health preservation, in particular, shock absorption is provided in high-heeled shoes due to the regulated movement of the forefoot and deformation of elastic elements installed in the insoles, and in ultra-high heel shoes, shock absorption is created only by elastic elements soaked in insoles.

в конструкция высококаблучной обуви с каблуком высотой 70-100 мм эффект амортизации достигается частично за счет перемещения переднего отдела стопы, а оставшаяся часть, при которой обеспечивается полная амортизация, за счет сжатия упругих элементов, размещенных в отверстии пяточной и носочно-пучковой частях вкладной и основной стелек, размеры площадей верхней и нижней поверхностей упругих элементов соответствуют силовым нагрузкам в этих зонах, при деформации упругих элементов выравниваются приклеенные на верхнюю поверхность упругих элементов кожаные детали с кожаной вкладной стелькой; в отверстии основной стельки имеются свободные зоны для размещения избыточного материала сжатого упругого элемента.

in the design of high-heeled shoes with a 70-100 mm heel, the cushioning effect is achieved partially by moving the forefoot, and the rest, which provides full cushioning, due to the compression of elastic elements placed in the hole in the heel and toe-bun parts of the inset and main insoles, the dimensions of the areas of the upper and lower surfaces of the elastic elements correspond to the power loads in these zones, when the elastic elements are deformed, the leather parts glued to the upper surface of the elastic elements with a leather insole are aligned; there are free zones in the opening of the main insole to accommodate excess material of the compressed elastic element.

конструкция высококаблучной обуви, обеспечивающая взаимодействие стопы и стелечного узла, представляется двух опорной моделью, которая реалистично отражает взаимодействие с полой стопой, что позволяет получить корректную математическую модель, решение которой дает результат, существенно приближенный к действительности, например определяется с меньшими погрешностями сила трения и усилие в стяжке, используя которые находится необходимая дополнительная деформация упругих элементов, реализуемая подбором модуля упругости и геометрических параметров для них, благодаря чему создается корректный уровень амортизации стопы и обеспечивается здоровьесбережение носчика такой обуви.

the design of high-heeled shoes, which ensures the interaction of the foot and the insole assembly, is represented by a two reference model, which realistically reflects the interaction with the hollow foot, which makes it possible to obtain a correct mathematical model, the solution of which gives a result that is substantially close to reality, for example, the friction force and force are determined with less errors in the screed, using which the necessary additional deformation of the elastic elements is found, which is realized by the selection of the elastic modulus and geometric parameters for them, due to which the correct level of foot amortization is created and the health of the wearer of such shoes is ensured.

в конструкции сверхвысокой обуви полная амортизация достигается за счет сжатия упругих элементов, размещенных в носочно-пучковой и пяточной частях вкладной и основной стелек, расположение упругих элементов на стельках, занимаемые ими площади определяются площадями по карте распределения интенсивных нагрузок; создаваемая упругим элементом реакция силы пропорциональна степени его сжатия, которая определяется модулем упругости, последний находиться по конструктивно допустимой деформации и приложенной нагрузкой при известной площади упругого элемента, при этом по достижении полной деформации наклеенная кожаная деталь на верх упругого элемента образовывает единую без перепада поверхность с кожей вкладной стельки, а материал упругого элемента полностью размещаться в объеме отверстия, заполнив резервные полости.

in the construction of ultra-high footwear, full shock absorption is achieved by compressing elastic elements located in the toe-beam and heel parts of the insoles and main insoles, the location of elastic elements on the insoles, the areas they occupy are determined by the areas according to the intense load distribution map; the force reaction created by the elastic element is proportional to the degree of its compression, which is determined by the modulus of elasticity, the latter is based on the structurally permissible deformation and the applied load at a known area of the elastic element, while upon reaching full deformation, the glued leather part on the top of the elastic element forms a single surface without a drop with skin a removable insole, and the material of the elastic element is completely placed in the volume of the hole, filling the reserve cavities.

в конструкция обуви, а именно в блоке вкладной и основной стельки в носочно-пучковой и пяточной частях в зонах интенсивных нагрузок выполнено несквозное отверстие, верх и низ которого имеет одинаковые площади, определенные зоной интенсивных нагрузок, в отверстии на уровне основной стельки сделано круговое поднутрение для размещения избыточного материала упругого элемента, образовавшегося при сжатии, на вкладной стельке вырезается кожаная деталь по размеру верхней поверхности упругого элемента, к которой она приклеивается, в исходном положении при отсутствии нагружения упругий элемент с приклеенной кожаной деталью выступает над поверхностью вкладной стельки, при полном нагружении упругий элемент сжимается и кожаная деталь образует единую поверхность с вкладной стелькой.

a blind hole is made in the shoe design, namely in the block of the insert and the main insole in the toe-bun and heel parts in the zones of intense loads, a blind hole is made, the top and bottom of which have the same areas, determined by the zone of intense loads, a circular undercut is made in the hole at the level of the main insole for placing the excess material of the elastic element formed during compression, a leather part is cut out on the insole according to the size of the upper surface of the elastic element to which it is glued, in the initial position in the absence of loading, the elastic element with the glued leather part protrudes above the surface of the insole, with full loading elastic the element shrinks and the leather part forms a single surface with the insole.

Описание чертежейDescription of drawings

Фиг. 1 - упругий элемент в ненапряженном состоянии в узле вкладной и основной стелек.FIG. 1 - an elastic element in a non-stressed state in the assembly of the insert and the main insoles.

Фиг. 2 - упругий элемент в сжатом состоянии в узле вкладной и основной стелек.FIG. 2 - an elastic element in a compressed state in the assembly of the insert and main insoles.

Фиг. 3 - схема взаимодействия стопы и вкладной стельки в обуви на высоком каблуке в фазе опоры на одну ногу.FIG. 3 is a diagram of the interaction of the foot and the insole in high-heeled shoes in the phase of support on one leg.

Сила веса носчика передается через голеностопный сустав по двум направлениям костных элементов на пяточную часть и передний отдел стопы, которые действуют на две опорные зоны, расположенные на вкладной стельке.The weight force of the wearer is transmitted through the ankle joint in two directions of the bone elements to the heel and forefoot, which act on two support zones located on the insert insole.

Сведения, подтверждающие возможность практической реализации изобретенияInformation confirming the possibility of practical implementation of the invention

В обуви со сверхвысоким каблуком более 100 мм амортизация осуществляется за счет сжатия упругих элементов, геометрические и физические параметры которых определяются расчетным способом по приведенной методике. В качестве материала используются широко распространенный один из видов каучукоподобного полимера. Предложенные формы упругих элементов - параллелепипеды могут быть изготовлены литьевым методом или вырезанием из более крупного куска материала в зависимости от количества требуемых изделий.In shoes with ultra-high heels over 100 mm, the amortization is carried out due to the compression of elastic elements, the geometric and physical parameters of which are determined by the calculation method according to the given method. A widespread type of rubbery polymer is used as a material. The proposed forms of elastic elements - parallelepipeds can be made by casting or cutting from a larger piece of material, depending on the number of required products.

Создание прямоугольной с круглыми углами выемки в основной стельке выполняется, как стандартная операция, на вертикально-фрезерном станке.The creation of a rectangular notch with round corners in the main insole is performed as a standard operation on a vertical milling machine.

Принимая во внимание, что деформация упругого элемента должна составлять не более 40% его высоты, а действующее усилие известно, то модуль упругости прикрепляемого элемента определиться из выраженияTaking into account that the deformation of the elastic element should be no more than 40% of its height, and the effective force is known, then the elastic modulus of the attached element should be determined from the expression

где k - коэффициент нагрузки, приходящийся на передний отдел стопы; А - площадь упругого элемента в носочно-пучковой части вкладной стельке.where k is the load factor for the forefoot; A - the area of the elastic element in the toe-beam part of the insert insole.

Для обуви с высотой каблука свыше 100 мм находится аналог проектируемой обуви этого же размера, но с низким каблуком, величина силы веса должны быть одинаковой как у предполагаемого носчика. Выбираем один из доступных методов поиска недостающий параметров-экспериментальный, расчетный или из литературных источников-величины упругого вертикального перемещения голеностопного сустава. Жесткость упругих элементов в носочно-пучковой и пяточной частях вкладной стельке пропорциональна силовым нагрузкам в этих зонах.For shoes with a heel height over 100 mm, there is an analogue of the projected shoe of the same size, but with a low heel, the magnitude of the weight force should be the same as that of the intended wearer. We select one of the available search methods for the missing parameters - experimental, calculated or from literature sources - the magnitude of the elastic vertical displacement of the ankle joint. The stiffness of the elastic elements in the toe-beam and heel parts of the insole is proportional to the force loads in these zones.

На фиг. 1 представлена конструкция узла, состоящая из упругого элемента 1 с наклеенной по его всей верхней поверхности деталью 2 из материала вкладной стельки 3. Упругий элемент 1 находится в несквозном отверстии вкладной 3 и основной 4 стелек, в последней имеется, расположенная по периметру, полость 5, предназначенная для размещения части сжатого материала упругого элемента 1.FIG. 1 shows the structure of the assembly, consisting of an elastic element 1 with a piece 2 glued over its entire upper surface from the material of an insole 3. The elastic element 1 is located in the blind hole of the insole 3 and the main 4 insoles, in the latter there is a cavity 5 located along the perimeter, designed to accommodate a part of the compressed material of the elastic element 1.

На фиг. 2 отображено положение, когда упругий элемент 1 находиться в сжатом состоянии под действием распределенной нагрузки со стороны стопы, свободная полость 5 (фиг. 1) заполнена и деталь 2 (фиг. 2) из материал вкладной стельки 3, приклеенная к упругому элементу 1, находится в стыке с вкладной стелькой 3. Упругий элемент 1 своей нижней поверхностью опирается на основную стельку 4.FIG. 2 shows the position when the elastic element 1 is in a compressed state under the action of the distributed load from the foot, the free cavity 5 (Fig. 1) is filled and part 2 (Fig. 2) made of the material of the insole 3, glued to the elastic element 1, is at the joint with the insert insole 3. The elastic element 1 with its lower surface rests on the main insole 4.

Аналогичные операции выполняются на обуви с высоким каблуком (70-100 мм). В предложенной конструкции этой обуви также происходит частичное перемещение переднего отдела стопы в сторону носка, что осуществляется по верхней поверхности кожаной вкладной стельки без дополнительной обработки, как это делается в обуви с низким каблуком.Similar operations are performed on high-heeled shoes (70-100 mm). In the proposed design of this shoe, there is also a partial movement of the forefoot towards the toe, which is carried out along the upper surface of the leather insole without additional processing, as is done in shoes with a low heel.

Модель стопы, находящаяся в обуви с высоким каблуком (70-100 мм), представляется шарнирно-стержневой конструкцией (фиг. 3), где стержень АС - жесткие элементы (пяточная, таранная кости), стержень СВ - жесткие элементы от таранной до головок плюсневых костей и проксимальных фаланг, стяжка АС - модель подошвенной мышцы, выполняет функцию упругого соединения, связывающего шарниры А и В, первый из них через каблук АО опирается на опорную поверхность, с которой взаимодействует и второй - через основную стельку и подошву. Модель нагружена силой веса носчика F=mg, приложенной вертикально к шарниру С, представляющий голеностопный сустав.The model of the foot in shoes with high heels (70-100 mm) is represented by a hinge-rod structure (Fig. 3), where the AC rod is rigid elements (calcaneus, talus), the SV rod is rigid elements from the talus to the metatarsal heads bones and proximal phalanges, the AC screed is a model of the plantar muscle, performs the function of an elastic connection connecting hinges A and B, the first of them through the heel AO rests on the supporting surface, with which the second interacts through the main insole and sole. The model is loaded with the weight force of the carrier F = mg applied vertically to the pivot C, representing the ankle joint.

Рассматривается момент времени полной опоры одной стопы в обуви, когда свод стопы раскрыт на определенную расчетом величину и передний отдел стопы смещен к носку на необходимую расчетную длину.The moment in time of full support of one foot in the shoe is considered, when the arch of the foot is opened by a certain calculation value and the forefoot section is displaced to the toe by the required calculated length.

Принимая во внимание, что при высоте каблука более 100 мм раздвижение свода не происходит, а при каблуке менее 100 мм вместе со сводом и передний отдел стопы принимает требуемые для амортизации положение, возникает необходимость установить для каждой регламентированной высоты каблука частичное смещение переднего отдела стопы в сторону носка и добавочную деформацию упругих элементов, что вместе обеспечит необходимый уровень амортизации тела носчика.Taking into account that with a heel height of more than 100 mm, the arch does not expand, and with a heel less than 100 mm, together with the arch and the forefoot section takes the position required for cushioning, it becomes necessary to set for each regulated heel height a partial shift of the forefoot to the side toe and additional deformation of elastic elements, which together will provide the necessary level of shock absorption for the wearer's body.

Решение задачи известным методом статики позволяет найти для каждой выделенной высоте каблука, размера обуви, силы веса потенциального носчика, значения коэффициента трения пары материалов чулка и вкладной стельки упругое смещение переднего отдела стопы, ответственного за амортизацию, а затем, отделив найденное значение от требуемой величины общей амортизации, обеспечить последнюю за счет упругих элементов, устанавливаемых в носочно-пучковой и пяточной частях вкладной стельки.The solution of the problem by the well-known static method allows us to find for each allocated heel height, shoe size, weight force of a potential wearer, values of the coefficient of friction of a pair of materials of a stocking and an insole, the elastic displacement of the forefoot responsible for shock absorption, and then, separating the found value from the required value of the total cushioning, to provide the latter due to elastic elements installed in the toe-beam and heel parts of the insole.

Запишем уравнения связи между управляющими параметрами взаимодействия модели обуви с высоким каблуком 50-100 мм и стопой в фазе полной опоры, нагруженной силой веса носчика. Составляется расчетная схема (фиг. 3) и, рассматривая равновесие конструкции в целом, определяются силы опорных реакций N_A и N_B при конкретных параметрах составляющихLet us write down the equations of the relationship between the control parameters of the interaction of a shoe model with a high heel of 50-100 mm and a foot in the phase of full support, loaded by the force of the wearer's weight. A design scheme is drawn up (Fig. 3) and, considering the equilibrium of the structure as a whole, the forces of support reactions N _A and N _{B are} determined for specific parameters of the components

∑М_А=0; -F*AC*sinα+N_B*AB*cosγ-F_TPB*H=0∑М _А = 0; -F * AC * sinα + N _B * AB * cosγ-F _TPB * H = 0

∑M_B=0; F*BC*sinβ-N_A*AB*cosγ+F_TPA*H=0,∑M _B = 0; F * BC * sinβ-N _A * AB * cosγ + F _TPA * H = 0,

где H - высота каблука, F_TPB и F_TPA - силы трения шарниров В и А по опорам.where H is the heel height, F _TPB and F _TPA are the friction forces of the hinges B and A on the supports.

Для вычисления усилий в стержнях, используя метод вырезания узлов для сходящихся двух неизвестных усилий, составляется система уравнений для узла (шарнира) С (фиг. 3) и записываются выражения для усилий в стержнях СА и СВTo calculate the forces in the rods, using the method of cutting out nodes for two converging unknown forces, a system of equations for the node (hinge) C is drawn up (Fig. 3) and expressions for the forces in the rods CA and CB are written

∑F_KX=0; -S_CA*sinα+S_CB*sinβ=0∑F _KX = 0; -S _CA * sinα + S _CB * sinβ = 0

∑F_KY=0; -S_CA*cosα-S_CB*cosβ-F=0∑F _KY = 0; -S _CA * cosα-S _CB * cosβ-F = 0

S_CA=-F*sinβ/sin(α+β); S_CB=-F*sinα/sin(α+β)S _CA = -F * sinβ / sin (α + β); S _CB = -F * sinα / sin (α + β)

Вычисленные параметры представляются в размерности mg. С увеличением высоты каблука происходит рост угла α и соответственно нагрузки на стержень СВ, одновременно уменьшается угол β и нагрузка на стержень СА убывает. Далее определяются неизвестные в узле В, где концентрируются усилия стержня S_CB, стяжки S_BA, реакции опоры R_B и сила трения F_TP.Вектор силы натянутой стяжки S_BA направлен вдоль ее оси, а по величине равен нагрузке, создаваемой подошвенной мышцей для раздвижения свода стопы и, как следствие, для амортизации тела носчика.The calculated parameters are presented in terms of mg. With an increase in the height of the heel, the angle α increases and, accordingly, the load on the CB rod, while the angle β decreases, and the load on the CA rod decreases. Further unidentified determined in the Node B where concentrated efforts rod S _CB, screed S _BA, R _B floor reaction force and the friction forces F _TP .Vektor tensioned ties S _BA directed along its axis, and the largest load is generated for the plantar muscle razdvizheniya the arch of the foot and, as a result, to cushion the body of the wearer.

Составляется система уравнений равновесия узла ВA system of equilibrium equations for node B is compiled

∑F_KX=0 -F_TPB-T*cosγ-S_CB*sinβ=0∑F _KX = 0 -F _TPB -T * cosγ-S _CB * sinβ = 0

∑F_KY=0 N_B+T*sinγ+S_CB*cosβ=0∑F _KY = 0 N _B + T * sinγ + S _CB * cosβ = 0

Из этой системы уравнений найдем выражения для усилия натяжения в стяжкеFrom this system of equations we find expressions for the tension force in the tie

Оптимальное усилие, возникающее в стяжке АВ в фазе полной опоры стопы, составляетThe optimal force that occurs in the AB tie in the full foot support phase is

Т_ОПТ=с*Δl_ОПТ,T _OPT = s * Δl _OPT ,

где с - жесткость здоровой подошвенной мышцы, изучаемой стопы; Δl_ОПТ - оптимальное смещение переднего отдела стопы в фазе полной опоры, обеспечивающее требуемый уровень амортизации.where c is the stiffness of the healthy plantar muscle of the studied foot; Δl _OPT is the optimal displacement of the forefoot in the full support phase, providing the required level of shock absorption.

Из последнего выражения находим жесткость подошвенной мышцы и действительное перемещение переднего отдела стопыFrom the last expression we find the stiffness of the plantar muscle and the actual movement of the forefoot

с=Т_ОПТ/Δl_ОПТ; Δl=с*Т=Т_ОПТ*Т/Δl_ОПТ c = T _OPT / Δl _OPT ; Δl = c * T = T _OPT * T / Δl _OPT

Разность между оптимальным и действительным смещением переднего отдела стопы показывает необходимое дополнительное перемещение для достижения требуемого уровня амортизацииThe difference between optimal and actual forefoot displacement indicates the additional movement required to achieve the desired level of cushioning.

δl=Δl_ОПТ-Δlδl = Δl _OPT -Δl

Непосредственное увеличение перемещения переднего отдела в высококаблучной обуви представляется технически сложным, предлагается повысить уровень амортизации путем введения в конструкцию обуви упругих элементов в носочно-пучковую и пяточную зоны вкладной и основной стелек. Для этого необходимо определить дополнительную величину вертикального передвижения голеностопного сустава, которое функционально зависит от разности между оптимальным и действительным смещениями переднего отдела стопы. При известном значении последней (δl) вертикальное передвижение голеностопного сустава (шарнир С) устанавливается прямым геометрическим построением или посредством формул аналитической геометрии.It is technically difficult to directly increase the movement of the front section in high-heeled shoes; it is proposed to increase the level of shock absorption by introducing elastic elements into the toe-bundle and heel zones of the insoles and main insoles. To do this, it is necessary to determine the additional value of the vertical movement of the ankle joint, which functionally depends on the difference between the optimal and actual displacements of the forefoot. With a known value of the latter (δl), the vertical movement of the ankle joint (hinge C) is established by a direct geometric construction or by means of formulas of analytical geometry.

Запишем дополнительное вертикальное передвижение шарнира С какWe write the additional vertical movement of the hinge C as

Δh=k₁*δl,Δh = k ₁ * δl,

где k₁ - коэффициент связи вертикального передвижения шарнира С и смещения переднего отдела стопы δl.where k ₁ is the coefficient of connection between the vertical movement of the hinge C and the displacement of the forefoot δl.

Вертикальная нагрузка определится из условия равновесия шарнира ВThe vertical load is determined from the equilibrium condition of the hinge B

N_B=-S_CB*cosβ-T*sinγN _B = -S _CB * cosβ-T * sinγ

Аналогично находится и вертикальная нагрузка на шарнир А. В виду того, что отношения вертикальных нагрузок на шарниры В и А значительно изменяются соответственно высоте каблука вплоть до 9:1, то в таком же отношении варьируются и модули упругости материалов упругих вставок при равных их площадях.The vertical load on the hinge A is found in a similar way. Since the ratios of the vertical loads on the hinges B and A vary significantly according to the heel height up to 9: 1, then the elastic moduli of the elastic insert materials vary in the same ratio with their equal areas.

Варьированием процентом деформации сжатия полимера (до 40%) для упругого элемента и модулем упругости можно подобрать вариант, удовлетворяющий конструктивным и эстетическим требованиям, а также обеспечивающий устойчивое положение стопы в высококаблучной обувиBy varying the percentage of compression deformation of the polymer (up to 40%) for the elastic element and the modulus of elasticity, it is possible to select an option that meets the structural and aesthetic requirements, as well as provides a stable position of the foot in high-heeled shoes

Claims

1. Health-saving footwear with high and ultra-high heels, containing an insert insole corresponding to the main one, with some deviations - shortened in length, narrowed in width, with the exception of the heel part, where it is built wider than the main insole to close the gaps between the main insole and the tightened upper of the shoe , and also includes elements that inhibit the movement of the foot along the insole, characterized in that health preservation, in particular shock absorption, is ensured in high-heeled shoes due to the regulated movement of the forefoot and deformation of elastic elements installed in the insoles; and in ultra-high-heeled shoes, cushioning is created only by elastic elements placed in the insoles.

2. Footwear according to claim 1, characterized in that in high-heeled shoes with a 70-100 mm heel, the cushioning effect is achieved partially by moving the forefoot, and the remainder, which provides full cushioning, due to the compression of elastic elements placed in the aperture of the heel and toe-bundle parts of the insoles and the main insoles, the sizes of the areas of the upper and lower surfaces of the elastic elements correspond to the power loads in these zones, the deformations of the elastic elements align the leather parts glued to the upper surface of the elastic elements with a leather insole; there are free zones in the opening of the main insole to accommodate excess material of the compressed elastic element.

3. Shoes according to claim 1, characterized in that for high-heeled shoes, the interaction of the foot and the insole knot is represented by a two-support model that realistically reflects the hollow foot, which makes it possible to obtain a correct mathematical model, the solution of which gives a result that is substantially close to reality, for example, is determined with less errors, the friction force and the force in the tie, using which the necessary additional deformation of elastic elements is found, which is realized by the selection of the elastic modulus and geometric parameters for them, due to which the correct level of foot depreciation is created and health preservation of the wearer of such shoes is ensured.

4. Footwear according to claim 1, characterized in that for ultra-high footwear, full depreciation is achieved due to the compression of elastic elements located in the toe-beam and heel parts of the insoles and the main insoles, the location of elastic elements on the insoles, the areas they occupy are determined by the areas on the map distribution of intense loads; the force reaction created by the elastic element is proportional to the degree of its compression, which is determined by the modulus of elasticity, the latter is determined by the structurally permissible deformation and the applied load at a known area of the elastic element, while upon reaching full deformation, the glued skin on the top of the elastic element should form a single surface without a drop with skin a removable insole, and the material of the elastic element is completely placed in the volume of the hole, filling the reserve cavities.

5. Footwear according to claim 1, characterized in that in the block the insert and the main insoles in the toe-beam and heel parts in the zones of intense loads, a blind hole is made, the top and bottom of which have the same areas, determined by the zone of intense loads, in the hole at the level of the main insole, a circular undercut is made to accommodate the material of the elastic element during compression, a leather part is cut out on the insert insole according to the size of the upper surface of the elastic element to which it is glued, in the initial position in the absence of loading, the elastic element with the glued leather part protrudes above the surface of the insert insole, when When fully loaded, the elastic element is compressed and the leather part forms a single surface with the insole.