Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: Ю.П. Зыбин, профессор, доктор технических наук. К вопросу о рациональном конструировании обуви. Стопа и вопросы построения рациональной обуви. Москва, 1960 г.
Рациональное конструирование обуви массового производства является весьма сложным и в то же время мало разработанным вопросом. При решении его приходится соприкасаться с разработкой внутренней формы обуви, определением размеров и форм отдельных деталей верха и низа обуви, способов скрепления деталей и т. п. Исходным базисом при построении того или иного вида обуви являются характерные особенности человека. Вот почему с изучения ее и начинают разработку вопроса о рациональном конструировании обуви.
Обувная промышленность при массовом конвейерном производстве не может изготовлять индивидуальную обувь. В силу этого даже при существующей довольно широкой типизации размеров выпускаемой фабриками обуви в большинстве случаев не достигается правильное совпадение ее с размерами стоп потребителей. Поэтому перед обувной промышленностью и ее научно-исследовательскими институтами была поставлена задача – выявить такую наилучшую конструкцию обуви, которая по своим размерам и форме могла бы удовлетворять индивидуальные потребности наибольшего количества населения Советского Союза. С этой целью и начали в первую очередь изучать форму и размеры стоп людей в их статике и динамике, чтобы ближе подойти к типизации обувных колодок, а отсюда и к более рациональному построению обуви.
В этом направлении коллективами наших научно-исследовательских организаций и специальных кафедр ВУЗ'ов легкой промышленности проведена уже большая работа. Обмерены стопы почти у 80 тыс. человек; полученные данные обработаны при помощи современных способов математической статистики; выявлены основные закономерности в размерах стоп, причем установлены некоторые различия в размерах стоп у населения некоторых союзных и автономных республик. Весьма обстоятельно разработан способ выделения типа размеров стоп. Для каждой группы населения выявлены основные типы и подтипы стоп, по размерам которых изготовляются колодки для массового производства обуви. Разработаны и стандартизированы основные размеры обувных колодок, обоснованы теоретические положения и практические методы построения ростовочно-полнотного ассортимента. Проводится дальнейшая работа в направлении уточнения размерных параметров, определяющих размеры и форму обуви и колодок.
Одним из основных элементов рациональной конструкции обуви является ее внутренняя форма, которая не представляет собой точную копию стопы. Для того, чтобы обувь была построена рационально, внутренняя конструкция ее должна значительно отличаться от формы стопы, изучаемой в статике и обычно при опоре на обе стопы; при этом следует учесть, что при движении стопа изменяет свои размеры. В некоторых областях стопу нужно сжать, чтобы ограничить подвижность в сочленениях, в других – наоборот, ей должно быть представлено место для свободного движения или беспрепятственного изменения своих размеров. Поэтому в колодки, изготовляемые применительно к размерам и особенностям той или иной стопы, вносятся соответствующие изменения. Обычно при этом учитываются данные практической пригонки вновь построенных колодок и в некоторой части – результаты научно-исследовательских анализов.
Каким же путем должна вестись в настоящее время научно-исследовательская работа в области изготовления массовой рациональной обуви и колодок? Основное ее направление – исследование перехода от размеров стопы к размерам обуви. Но эту работу не могут проводить только обувщики. Соответствующую помощь должны оказать им анатомы, ортопеды и физиологи. Если до сих пор обувная промышленность имела хороший контакт с антропологами, которые сыграли большую роль в правильной постановке изучения размеров стоп населения Советского Союза, то теперь на данной стадии развития рационального конструирования обуви большое значение в этой работе принадлежит медикам. Но для того, чтобы иметь в этом деле такой же успех, как и с антропологами, нужно разработать единую методику исследования, использования получаемых материалов, т. е. методику проектирования колодки и обуви. Наблюдающийся в этом отношении разнобой очень вредно отражается на результатах работы.
В большинстве исследований и публикуемых работ ортопедов фигурирует ось стопы, положение которой у разных авторов неодинаково. Некоторые исследователи рекомендуют проводить не одну, а несколько осей. Никакой ясности в этом вопросе нет. Работники обувной промышленности, поставив перед собой задачу разработать методику проектирования колодки, соответствующей современному уровню развития машиностроительной техники, пришли к выводу, что единственно правильным способом исследования размеров стоп и проектирования колодки является система прямоугольных координат. Она позволяет весьма точно измерить стопу, внести в ее размеры требуемые изменения, запроектировать колодку или обувь на чертеже, вырезать из дерева модель колодки и проверить правильность ее размеров и формы современными техническими способами.
При такой системе проектирования отпадает надобность в каких-либо условных осях. Поэтому обувщики на современной стадии конструирования колодки отказались от указанных выше осей. Обуславливается это, во-первых, введением системы координат, во-вторых, тем, что с технической точки зрения в предмете, не имеющем симметричной формы, любая прямая может быть условно принята за ось. Принимая какую-либо прямую линию за ось такого предмета, нужно для восстановления размеров его применять очень много дополнительных размеров, чтобы иметь возможность вычертить по ним требуемый предмет. Проводя любую ось и пользуясь различными дополнительными размерами, можно получить один и тот же результат. На рис. 1 приводится пример таких построений, когда при разных осях и ограниченных дополнительных размерах получается одинаковый результат.
Вероятно ортопеды, говоря об оси стопы, имеют в виду направление нагрузки или сил, действующих на опору. Направление и величина этих сил в значительной мере определяют конфигурацию и даже форму опорной части обуви. Они, кроме того, дают возможность установить конфигурацию не только следа колодки, но и ее габариты. Форма же и величина габарита, по нашему мнению, играют решающую роль в рациональном построении обуви.
К сожалению, до последнего времени ни ортопеды, ни обувщики не придают этому должного значения.
Исходя из сказанного, следует считать, что основным направлением в работе по научному обоснованию рациональной конструкции обуви является исследование динамики стопы, изменения ее размеров под влиянием сил, действующих на отдельные детали обуви и на стопу, и обратно, – воздействующих на стопу со стороны обуви.
Рис.1
Если до сих пор исследование сил взаимодействия стопы и обуви было затруднено вследствие отсутствия соответствующих методов исследования, то современная техника исследования при помощи осциллографии значительно упрощает это и позволяет исследовать явления, возникающие в стопе и обуви как в статике, так и в динамике. Конечно, в первую очередь эти явления должны быть исследованы в статике, т. е. при стоянии, а затем следует перейти к исследованию их в динамике. Некоторые вопросы могут изучаться параллельно.
Приведем в качестве примера данные изучения давления стопы на опору при разных формах опорной поверхности, полученные автором совместно с инж. С. К. Мухитдиновым при выполнении соответствующей темы на Кафедре технологии обуви Московского технологического института легкой промышленности.
Для исследования картограммы давления стопы на опору при нахождении человека в стоячем положении применили разработанный Кафедрой технологии обуви ртутный датчик в форме небольшой монетки, который подкладывали под стопу. Под ее давлением изменялись размеры датчика и тем самым изменялось сопротивление электрическому току, пропускаемому через столбик ртути, заключенный в датчик. Сопротивление регистрировали милливольтметром.
Нанеся на предварительно полученный отпечаток стопы сантиметровую сетку (рис. 2) и подкладывая датчик в каждую ячейку сетки, получили картограмму давления стопы на опору. На рис. 3 представлены наиболее характерные диаграммы, изображенные в виде эпюр давления по каждому ряду квадратных ячеек. Как видно из рисунка, общая картограмма давления стопы на опору примерно одинакова и подтверждает данные, полученные предыдущими исследователями. Наибольшее давление стопы падает на центр пятки. К краям контура давление, естественно, спадает, доходя до О. В плюснефаланговом сочленении картограмма давлений своеобразна для каждого индивидуума. Большинство людей имеют наибольшее давление стопы на опору под головками первой и пятой плюсневых костей. У некоторых превалирует давление по середине плюсне-фалангового сочленения.
Рис.2
Суммируя полученные опытным путем показатели давления всех отдельных участков стопы, установили, что эта сумма равна половине веса каждого исследованного человека, что в свою очередь подтвердило правильность принятого нами метода.
Поскольку плантарная часть стопы имеет очень сложную пространственную форму с отдельными выступающими частями, создающими наибольшее давление на опору, мы провели опыт по определению картограммы стопы помещенной в гипсовый слепок, полученный с плантарной части стопы. Картограмма давлений такой стопы изображена на рис. 4а; она показывает, что давление стопы в этом случае распределяется более равномерно, чем в картограмме давления той же стопы, на плоскость (рис. 4б).
Рис.3
Рис.4
Более равномерное распределение давления стопы безусловно положительно влияет на затрату энергии, работу мышц, кровеносной и нервной системы стопы. Видимо, и след в обуви, а также колодки следует выполнять не так, как это часто практикуется еще и теперь, а значительно ближе по своей форме к плантарной части стопы. О величине и характере этой формы можно судить по картограмме давлений стопы. Но так как давление стопы в плюсневой части стопы разнообразно, не следует делать колодок с большими выпуклостями в этой области следа. Стельку и простилку следует изготовлять из материалов, способных уже в первые же дни носки обуви воспринять под действием концентрированного давления форму плантарной части плюсно-фалангового участка обуви.
Для исследования давления стопы на опору при различной высоте каблука нами были сделаны подставки из гипса (рис 5), имеющие в продольном направлении форму следа современных стандартных колодок. Испытуемый становился на такие подставки и у него снималась картограмма давлений. Как видно из рис. 6, характер давления стопы на опору сильно изменяется с увеличением высоты каблука. Давление с пятки переносится на головку первой плюсневой кости. Из приведенных на рис. 6 картограмм видно, что давление стопы исследовалось только по двум горизонтальным рядам в трех характерных областях стопы. Суммируя давление по этим рядам в области пятки и в области плюсно-фалангового сочленения, подсчитали, каково отношение этих давлений друг к другу при различных высотах каблука. Оказалось, что они имеют следующую величину:
При высоте каблука (в мм) 0 30 50 70
Отношение давления в плюсно-фаланговом
сочленении к давлению в пятке 0,32 0,54 0,79 1,54
Диаграмма связи относительного давления стопы в плюсно-фаланговом сочленении с высотой каблука изображена на рис. 7.
Как видно из этого рисунка и цифровых данных, давление стопы в плюсно-фаланговом сочленении при переходе от безкаблучной обуви и обуви с каблуками сильно повышается. Но в начале, примерно, до высоты каблука 30 – 40 мм это повышение невелико. Начиная с этой высоты, давление на переднюю часть стопы начинает сильно возрастать и при каблуке высотой 70 мм – в 1.54 раза больше, чем в пятке.
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Это означает, что при подъеме на такой каблук стопа человека увеличивает нагрузку в области плюсно-фалангового сочленения в 5 раз по сравнению с давлением в этой области при стоянии без каблука. Приведенные данные позволяют сделать ряд важных выводов в части рационализации конструкции обуви.
Применение современных способов изучения сил взаимодействия стопы и обуви позволяет быстрее решить вопрос о рациональном построении обуви. Поэтому на эти исследования надо обратить особенное внимание. Но они должны проводиться не только в статике, но обязательно и в динамике. В настоящее время авторами проводится исследование картограммы давления стопы на опору при ходьбе, а также изучение в динамике деформации стопы и материала обуви в отдельных ее деталях.
Разработанный нами способ исследования давлений стопы на обувь может быть широко использован при разработке ортопедической обуви и протезов. Особенно важное значение он имеет в рациональном конструировании обуви на основе научно-исследовательских данных.
Допустимо делать низкую, плоскую геленочную часть и открытый задник.
Следует ограничить снабжение обувью, детали которой в угоду крайностям моды, антифизиологичны (обувь на тонком, чрезмерно высоком каблуке, а также обувь без каблука, с излишне открытой заготовкой, с удлиненным носком, если при этом не удлинен весь след и, особенно, с закругленным внутренним краем его, обувь без задника.
Рационально изготовленная обувь при массовом снабжении населения явится тем решающим фактором, который поможет предотвратить развитие патологических отклонений в строении стоп и будет способствовать увеличению функциональных возможностей человека в условиях повышенной нагрузки.
Назад в раздел
