Способ принудительной вентиляции обуви

Способ принудительной вентиляции обуви

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к обувной промышленности, в частности к способам вентиляции внутреннего объема обуви.

Основными целями отечественных и зарубежных разработок в обувной промышленности являются улучшение комфортности обуви - ее гигиенических и эргономических свойств за счет совершенствования конструкций и способов изготовления деталей верха и низа обуви [1]. Для улучшения комфортных свойств обуви за счет ударопоглощающих свойств подошвы в патенте [2] предложено устройство многослойной подошвы. В этом патенте учитывается оптимальный способ ходьбы, то есть последовательный перенос нагрузки вдоль ступни или «перекатывание» ступни по плоской поверхности. Задача изобретения [2] решается за счет создания устройства для активной ходьбы с перекатыванием, верхняя часть которого снабжена верхом ботинка, а подошва содержит, по меньшей мере, среднюю часть подошвы и нижний слой подошвы, причем средняя часть подошвы выполнена прочной, твердой и упругой, нижняя часть является мягкой и упругой, и нижний слой имеет произвольную выпуклую аркообразную форму или в виде сегмента круга форму.

К недостаткам [2] следует отнести то, что внешний вид обуви характерен для спортивной и не может быть использован для повседневной обуви. Выделяющаяся при ходьбе тепловая энергия накапливается во внутреннем объеме обуви, что ухудшает ее гигиенические свойства.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому способу, одновременно являющимся базовым, является способ вентиляции обуви [1], заключающийся в том, что верх обуви покрыт микропористой паропроницаемой пленкой или подошва содержит пористый слой с вертикальными сквозными каналами, которые создают эффект вентиляции. В патенте [3] реализован способ вентиляции обуви. Стелька из ламинарного вспененного материала является частью подошвы и одновременно выполняет две функции: смягчает силовое взаимодействие ступни ноги с поверхностью и позволяет осуществлять вентиляцию обуви при ходьбе через поры, соединенные вертикальными каналами.

Известный способ вентиляции обуви [1] имеет следующие недостатки. Вентиляция через верх обуви, имеющий микропористый паропроницаемый слой, не эффективна, так как при ходьбе внутри обуви за счет теплообмена внешней поверхности обуви с окружающей средой устанавливается тепловое равновесие и соответственно устанавливается постоянное давление внутри обуви, а конвекционный перенос вещества (нагретого воздуха и паров воды) из внутреннего объема обуви через микропоры внешнего слоя не эффективен. При наличии в подошве пористого слоя с вертикальными каналами, связывающими внутренний объем обуви с окружающей атмосферой, вентиляция осуществляется при циклическом нажатии участков ступни на подошву. При нажатии ступни на участок подошвы поры в верхнем слое подошвы перекрываются ступней, пористый слой деформируется, в нем создается избыточное давление. Это приводит к выдавливанию воздуха, содержащегося в порах, в окружающуюся атмосферу через нижнюю часть подошвы. При снятии нагрузки с этого участка подошвы пористый слой стремится принять первоначальную форму, внутри пор создается давление ниже атмосферного. Это приводит к тому, что в поры поступает воздух из внутренней области обуви и окружающей среды, находящейся вблизи поверхности. Однонаправленной подачи воздуха в этом случае не происходит. В результате пыль и пары воды, находящиеся на поверхности или вблизи нее, будут поступать в поры, а затем и во внутренний объем обуви. Уменьшение диаметра выходных каналов приведет к неэффективности процесса вентиляции.

Целью предлагаемого способа является улучшение комфортности обуви - ее гигиенических свойств.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что подошва имеет слой, включающий систему горизонтально расположенных эластичных трубок, не сообщающихся между собой и находящихся в мягком и упругом материале, способном изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении приложенной силы, или слой из мягкого и упругого материала, в котором имеются горизонтально расположенные каналы, не сообщающиеся между собой и способные изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении приложенной силы. При ходьбе равномерное нагружение двигательной системы человека происходит в том случае, когда различные участки ступни давят на поверхность земли не одновременно [2]. Обычно задняя часть подошвы взаимодействует с поверхностью первой, затем соприкосновение с поверхностью перемещается к носку подошвы. Одновременно с этим происходит последовательное перемещение нагрузки от пятки к носочной части подошвы. Под действием силы тяжести каналы деформируются и перекрываются, что приводит к проталкиванию воздуха по каналам от пятки к носочной части обуви. Увеличение давления во внутреннем объеме обуви приводит к выходу воздуха и паров воды в атмосферу. Одновременно с продавливанием воздуха внутрь обуви новая порция воздуха из атмосферы поступает в каналы, восстанавливающие свою первоначальную форму после снятия нагрузки. Это повторяется с каждым шагом, то есть при ходьбе система каналов представляет собой насос, который закачивает атмосферный воздух в носочную часть обуви. Применение в качестве мягкого и упругого материала слоя, состоящего из системы горизонтально расположенных эластичных трубок, не соединяющихся между собой и находящихся в мягком и упругом материале, способном вместе с трубками изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении приложенной силы, или слоя из мягкого и упругого материала, в котором имеются горизонтально расположенные каналы, не сообщающиеся между собой и способные изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении приложенной силы, позволяет смягчить удар ноги о землю, а также осуществлять принудительную вентиляцию обуви.

Материал, из которого изготовлены трубки, и материал слоя должны обладать упругими свойствами в области допустимых нагрузок, определяемых весом человека, которые не должны изменяться при многократных изменениях нагрузки. Особенность движения, заключающаяся в последовательном перемещении нагрузки от пятки к носочной части подошвы, позволяет осуществить процесс закачки атмосферного воздуха во внутренний объем обуви. Производительность такого насоса или объем воздуха, поступающий внутрь обуви в единицу времени Q, определяется диаметром каналов d, длиной каналов L и количеством каналов N, находящихся в подошве:

Q=k·N·S·L=k·N·V,

где S=πd²/4 - площадь поперечного сечения канала, V=S·L - внутренний объем одного канала, k - коэффициент, учитывающий объем каналов, принимающих участие в закачке воздуха. Наличие условия - горизонтально расположенные каналы, не сообщающиеся между собой, является обязательным. Если между каналами внутри подошвы будут поперечные соединения, то часть воздуха может выходить обратно в атмосферу через каналы, не принимающие участие в закачке воздуха. Это же условие накладывает ограничение и на максимальный диаметр каналов. Все каналы сообщаются между собой в носочной части обуви. Поэтому необходимо использовать трубки или каналы малого диаметра, чтобы использовать условие вязкого трения для уменьшения обратного истечения воздуха в атмосферу через каналы, не принимающие участие в закачке воздуха. Максимальный диаметр каналов не должен превышать 1,5-2 мм. Условие закачки атмосферного воздуха в носочную часть обуви является основным, так как эта часть обуви всегда находится в наименее комфортных условиях. Это подтверждается тем, что чаще всего грибковым заболеваниям подвержены пальцы ног и поверхности ступни, прилегающие к ним.

Именно закачка атмосферного воздуха в носочную часть обуви по горизонтально расположенным эластичным каналам малого диаметра поперечного сечения, не сообщающимся между собой и способным изменять и восстанавливать свою первоначальную форму при изменении нагрузки, осуществляемая при ходьбе в процессе последовательного перемещения нагрузки от пятки к носочной части подошвы, является сущностью данного изобретения.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».

Техническая сущность изобретения поясняется принципиальной схемой расположения каналов в подошве, показанной на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 показано расположение каналов в подошве, вид сбоку. Подошва 1 содержит слой 2, включающий систему каналов 3. Входные отверстия 4 соединены с входящей технологической полостью 5 и системой каналов 3. Вторая выходящая технологическая полость 6 соединена отверстиями 7 с внутренним объемом обуви. На фиг.2 показано расположение каналов в подошве, вид снизу. Обозначения на фиг.2 - те же, что и на фиг.1.

Предлагаемый способ принудительной вентиляции обуви реализуется следующим образом. При ходьбе задняя часть пятки взаимодействует с поверхностью первой. Под действием силы тяжести деформируются и перекрываются каналы 3 в пяточной части подошвы. При последовательном перемещении нагрузки от пятки к носочной части подошвы воздух по каналам 3 перемещается к выходной технологической полости 6 и через отверстия 7 поступает во внутренний объем носочной части обуви. Это приводит к увеличению давления во внутреннем объеме обуви и выходу воздуха и паров воды через естественные щели между ступней, внутренней поверхностью обуви и материалом носка. Одновременно с перемещением нагрузки от пятки к носочной части подошвы новая порция воздуха поступает из атмосферы через входные отверстия 4 во входную технологическую полость 5 и в каналы 3, восстанавливающие свою первоначальную форму. При переносе нагрузки на другую ногу весь объем каналов 3 и технологические полости 5 и 6 заполняются воздухом из окружающей атмосферы. Это повторяется с каждым шагом, то есть при ходьбе система каналов представляет собой насос, который прокачивает атмосферный воздух через обувь, и тем самым осуществляется процесс принудительной вентиляции обуви.

Использование предлагаемого способа принудительной вентиляции обуви позволяет улучшить комфортность обуви - ее гигиенические свойства за счет прокачки атмосферного воздуха через носочную часть обуви.

Источники информации

1. Иванова Ю.В. О новых технических решениях в области изготовления обуви // Кожевенно-обувная промышленность, 2003, №4, с.44-45.

2. Патент RU №2245667. А43В 13/14. 10.02.2000. Бюл. №4. Мюллер К. Устройство для активной ходьбы с перекатыванием.

3. Патент US №6199304. А43В 13/38. 18.05.1999. Sockliner.

Способ принудительной вентиляции обуви, в котором закачка атмосферного воздуха в носочную часть обуви производится через эластичные, горизонтально расположенные и находящиеся в пористом слое подошвы каналы, не сообщающиеся между собой, при последовательном перемещении нагрузки от пятки к носочной части обуви, отличающийся тем, что закачка атмосферного воздуха осуществляется через эластичные каналы малого диаметра поперечного сечения, диаметр которых не превышает 1,5-2,0 мм.