Удосконалення конструкції дитячого спеціального взуття для спортивних танців

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МИХАЙЛОВСЬКА ОКСАНА АНАТОЛІЇВНА

УДК 685.31.051.3

УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ДИТЯЧОГО СПЕЦІАЛЬНОГО ВЗУТТЯ ДЛЯ СПОРТИВНИХ ТАНЦІВ

Спеціальність 05.18.18 - Технологія взуття,

шкіряних виробів і хутра

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Хмельницький - 2010



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Хмельницькому національному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:	кандидат технічних наук, доцент Домбровський Анатолій Броніславович, Хмельницький національний університет, декан факультету технологій і дизайну.
Офіційні опоненти:	доктор технічних наук, професор, заслужений діяч народної освіти України Коновал Віктор Павлович, Київський національний університет технології та дизайну, завідувач кафедри конструювання і технології виробів із шкіри,
	кандидат технічних наук, Росул Руслан Васильович, Мукачівський державний університет, доцент кафедри технології та конструювання виробів із шкіри.

Захист відбудеться « 9 » грудня 2010 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К.70.052.03 у Хмельницькому національному університеті, 29008, м. Хмельницький, вул. Інститутська, 11.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Хмельницького національного університету за адресою: 29016, м. Хмельницький, вул. Кам'янецька, 110.

Автореферат розісланий 3 листопада 2010р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради О.М. Домбровська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Покращення добробуту населення спонукає до поширення та популяризації занять фізичною культурою і спортом. Кількість людей, які свій вільний час віддають активному відпочинку, фізичним вправам та спорту, з кожним роком збільшується. Завдяки відомим телевізійним шоу-програмам значної популярності набувають сучасні спортивні танці, які досить широко розповсюджені в багатьох країнах світу і на даний момент переживають період справжнього “буму” у нашій країні.

Спеціалізовані заняття спортивними танцями зазвичай розпочинаються з дітьми у віці шести-семи років. Систематичні заняття, навіть за умов оптимальних навантажень, викликають у танцюристів зміни морфологічної будови організму в цілому та стопи зокрема. Найбільш інтенсивне формування цих змін відбувається у танцюристів віком з 10 до 16 років. Характер морфофункціональної адаптації опорно-рухового апарату і м'язів обумовлюється, з однієї сторони, генетичною спадковістю, з іншого боку - під впливом систематичних, спрямованих фізичних навантажень. Однак, взуттєвих підприємств, спеціалізованих на виготовленні спортивного взуття, поки що в Україні недостатньо. Ситуація ускладнюється ще й фактором використання нераціонального дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

Дитяче спеціальне взуття для занять спортивними танцями, що виготовляється в Україні, виконує практично лише естетичну функцію, оскільки оснасткою для виготовлення такого взуття слугують колодки для масового виробництва побутового дитячого взуття.

Використання нераціонального взуття під час тривалих фізичних навантажень при тренуваннях у спортивних танцях, якщо і не спричиняє виникнення травм, то обов'язково викликає болі в області гомілки та стопи. Повторні тривалі навантаження у такому взутті призводять до швидкої декомпенсації м'язів стопи, її деформації та розвитку патологічних відхилень. Порушується уся статодинамічна функція стопи, зокрема її ресорна функція. Як наслідок, ці порушення передаються на гомілку, стегно, хребет та внутрішні органи дитини.

В зв'язку з вищевикладеним актуальним залишається удосконалення внутрішньої форми та конструкції дитячого спеціального взуття для спортивних танців, що дозволить забезпечити його функціональність не лише з точки зору естетичності, а й з позиції захисту стоп підлітків-танцюристів від негативного впливу зовнішнього середовища, травм, а також створити умови для їх нормального росту і формування, профілактики професійних патологій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до пріоритетного напрямку “Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі” визначеного в законі України від 11 липня 2001 року № 2623-111 “Про пріоритетні напрямки розвитку науки і техніки” і згідно з науковим напрямком кафедри технології та конструювання виробів із шкіри Хмельницького національного університету (ХНУ) “Розробка методів дослідження матеріалів, проектування та технології виготовлення конкурентноздатних виробів із шкіри” (рішення НТР ТУ Поділля, протокол № 2 від 28.12.1999).

Мета і завдання дослідження. Мета досліджень полягає у підвищенні якості дитячого спеціального взуття для спортивних танців за рахунок удосконалення внутрішньої форми та конструкції верху і низу.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні основні задачі:

розробити класифікацію та комплекс вимог до дитячого спеціального взуття для спортивних танців, визначити напрямки вдосконалення його конструкції;

обґрунтувати методи та здійснити антропометричні й біомеханічні дослідження стоп дітей-танцюристів в процесі виконання танцювальних рухів;

дослідити характер розподілу тиску взуття на стопу та зміни кровоплину в кровоносних судинах стоп дітей-танцюристів при виконанні основних танцювальних рухів;

встановити закономірності розмірних ознак стоп дітей-танцюристів, удосконалити методологію та розробити раціональну внутрішню форму дитячого спеціального взуття для спортивних танців;

на основі проведених досліджень удосконалити конструкції верху та низу дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

Об'єкт дослідження - підвищення якості дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

Предмет дослідження - удосконалення конструкції дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

Методи дослідження. Дослідження здійснювалися з використанням сучасних контактних і безконтактних методів обміру стоп, тензометрії, доплерографії, регресійного та кореляційного аналізу, методів математичної побудови поверхонь складної форми, копіювально-графічної системи проектування деталей верху і низу взуття.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:

створено метод комплексних антропо-біомеханічних досліджень стоп з використанням засобів відео- та комп'ютерної техніки, тензометрії і доплерографії;

вперше отримано біокінематичні та біодинамічні характеристики функціонування стоп дітей-танцюристів під час виконання основних танцювальних рухів;

встановлені регресійні залежності між розмірними ознаками стоп дітей-танцюристів, які визначають внутрішню форму спеціального спортивного взуття та особливості конструкцій верху і низу;

встановлені закономірності розподілу тиску та зміни кровоплину в стопах дітей-танцюристів при виконанні основних танцювальних рухів;

здійснено подальший розвиток наукових положень щодо створення раціональної внутрішньої форми та конструкцій дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

Практичне значення одержаних результатів:

створено базу антропометричних даних про стопи дітей-танцюристів;

розроблено алгоритми отримання антропометричної інформації за відеозображеннями стоп дітей-танцюристів та побудови внутрішньої форми дитячого спеціального взуття для спортивних танців;

побудовано внутрішню форму дитячого спеціального взуття для спортивних танців на основі результатів антропометричних та біомеханічних досліджень стоп дітей-танцюристів;

розроблено рекомендації та вдосконалені існуючі конструкції верху і низу дитячого спеціального взуття для занять спортивними танцями.

Особистий внесок здобувача полягає в обґрунтуванні мети і задач дослідження, критичному вивченні науково-технічної інформації, проведенні антропометричних і біомеханічних досліджень та обробці і аналізі отриманих результатів, розрахунках і розробці раціональної колодки й конструкцій верху та низу взуття, впровадженні їх у виробництво, формулюванні загальних висновків по роботі.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідались та одержали позитивну оцінку на наукових семінарах та конференціях професорсько-викладацького складу кафедри технології та конструювання виробів із шкіри ХНУ (2002-2010 рр.), на Всеукраїнських наукових конференціях молодих вчених КНУТД (2003-2005 рр.) та на ХІІ міжнародній науково-практичній конференції в Мукачево (2007р.).

У повному обсязі дисертація доповідалась та ухвалена на міжкафедральному науковому семінарі кафедри технології та конструювання виробів із шкіри ХНУ у вересні 2010 р.

Публікації. Результати дисертації висвітлені в 12 публікаціях, серед яких: 5 наукових статей у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 3 статті у наукових збірниках, 4 тези доповідей на конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, додатків та списку літературних джерел. Дисертація надрукована на 198 сторінках, містить 42 рисунки, 15 таблиць, 12 сторінок додатків та 150 найменувань використаних літературних джерел.

взуття танець розмір рух

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, подано стислий аналіз проблеми, визначені мета і завдання досліджень, здійснено вибір об'єкта, предмета і методів досліджень, сформульовані наукова новизна та практична цінність роботи.

У першому розділі розглянуті стан та шляхи удосконалення конструкцій дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

Критичний розгляд умов експлуатації цього взуття дозволив оцінити складність виконання рухів у сучасних спортивних танцях. Кожний з танців вміщує від 27 до 60 тактів та від 90 до 200 ударів за хвилину. При виконанні конкурсних варіацій для збільшення видовищного ефекту широко використовують танцювальні фігури з дробленням ритму, що призводить до прискорення та ускладнення танцювальних рухів. Складність виконання танцювальних рухів викликає надмірне навантаження опорно-рухового апарату, особливо найбільш вразливого його органу - стопи. При виконанні танців іноді виникають травми нижніх кінцівок. До найбільш розповсюджених відносяться розтягнення сухожиль і зв'язок, вивихи у суглобах, переломи кісток та хрящової тканини.

На основі здійсненого аналізу встановлено, що основними причинами травматизму є незадовільний стан танцювальних площадок, порушення техніки виконання вправ, а головне - використання нераціонального взуття.

В залежності від виду програми спортивних танців (стандартна або латиноамериканська) використовують взуття різних конструкцій. У роботі запропонована загальна класифікація спеціального взуття для спортивних танців. Основними класифікаційними ознаками при цьому виступають: вид танцювальної програми; статево-вікова група виконавців; ступінь закритості взуття.

Детальний аналіз конструктивних особливостей сучасного спеціального взуття для спортивних танців дозволив виявити головні недоліки конструкцій верху і низу, які можуть бути причиною виникнення травм чи розвитку деформацій дитячих стоп, розробити комплекс вимог до його внутрішньої форми і конструкцій, визначити напрямки їх удосконалення.

Аналіз методів та засобів отримання антропометричної інформації виявив суттєві недоліки контактних методів порівняно з безконтактними. Особливе місце посідають методи, засновані на використанні відеотехніки з наступною обробкою отриманих відеоматеріалів на ПЕОМ. Вони забезпечують високу оперативність та мобільність при обмірюванні стоп, високу точність лінійних і обхватних розмірів, можливість автоматизованого проектування колодок і взуття.

Викладені у першому розділі результати критичного огляду літературних джерел дозволили конкретизувати мету і завдання досліджень, що в подальшому сприяло удосконаленню внутрішньої форми та конструкції дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

У другому розділі викладені результати антропометричних досліджень як основи створення раціональної внутрішньої форми та удосконалення конструкції дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

У роботі антропометричні дослідження здійснювалися у два етапи.

Перший етап (”вузька” програма) передбачав обмір стоп дітей, які займаються спортивними танцями, та обмір стоп дітей, які не займаються спортивними танцями (контрольна група). Формування контрольних груп дітей, які не займаються спортом, необхідно з метою визначення морфологічних особливостей стоп дітей-танцюристів відповідної вікової категорії. На даному етапі проводилися дослідження розрахованої вибірки стоп (217 дітей- танцюристів та 217 дітей, які не займаються спортивними танцями) за відносно невеликою кількістю розмірних ознак, статистична обробка антропометричних ознак обміряних стоп та визначення параметрів умовно-середньої стопи - окремо для дівчаток і хлопчиків (табл. 1).

Таблиця 1 - Усереднені розмірні параметри стоп дітей-танцюристів

Розмірні ознаки стоп	Антропометричні дані стоп
	дівчаток	хлопчиків
	Мх ± ЕМх, мм	V, %	Мх ± ЕМх, мм	V, %
Дст - довжина	233,84 0,74	4,64	236,17 1,359	5,84
Ш0,18Д - ширина на відстані 0,18Дст	59,16 0,22	5,46	61,33 0,512	8,48
Ш0,62Д - ширина на відстані 0,62Дст	83,84 0,40	7,04	87,60 0,571	6,62
Ш0,73Д - ширина на відстані 0,73Дст	86,42 0,29	5,01	89,00 0,572	6,52
О0,68Д - обхват на відстані 0,68Дст	206,11 0,58	4,11	211,83 1,408	6,75
О0,5Д - обхват на відстані 0,50Дст	214,58 0,57	3,92	224,17 1,369	6,20
Оз/п - обхват через згин стопи і протилежну точку п'ятки	296,37 0,7	3,48	304,33 1,852	6,18

На першому етапі для отримання антропометричної інформації було застосовано контактний метод, що передбачає отримання габаритного контуру та розмірних параметрів стоп по довжині, ширині і обхватах.

Графіки залежностей між основними розмірними ознаками стоп (рис. 1) свідчать, що широтні розміри дітей-танцюристів в пучковій частині на 2-3 мм більші та у п'ятковій частині на 3-4 мм менші ніж у дітей контрольної групи.

Це пов'язано з тим, що танцювальні рухи виконуються переважно на носково-пучковій частині стопи, підвищені динамічні навантаження сприяють розвиткові цієї частини і зменшенню розвитку п'яткової частини стопи. Для вияснення характеру зміни форми стоп дітей-танцюристів необхідні детальні дослідження з використанням точної апаратури.

Другий етап полягав у виділенні колективу дітей, які займаються спортивними танцями і стопи яких за розмірами наближені до умовно-середніх, та проведенні детального обстеження цих стоп (”широка” програма).

Оскільки існуючі методики стосуються переважно фото- і кінозйомки і практично не розглядають використання відеотехніки, постає завдання розробити методику застосування цієї порівняно недорогої і доступної техніки стосовно вимог до точності і всеосяжності антропометричних даних.

Рис. 1 - Регресійні залежності поперечних розмірів стопи від її довжини у п'ятковій частині (а), по внутрішньому пучку (б) та по зовнішньому пучку (в) - дітей-танцюристів; - контрольної групи

Розроблена в дисертації методика отримання антропометричної інформації про стопу за допомогою відео- та комп'ютерної техніки передбачає наступні етапи:

підготовчий етап полягає у нанесенні міток на стопу (рис. 2), встановленні коефіцієнтів глибинного спотворення по сцені - за положенням передніх L1 і задніх L2 орієнтирів, а також ліній рівнів на горизонтальній, фронтальній і профільній площинах (рис. 3).

Рис. 2 - Нанесення міток на стопу спортсмена перед відеозйомкою

Рис. 3 - Визначення просторового спотворення сцени та відеозйомка стопи

етап відеозйомки - при цьому стопа рівномірно навантажена вагою тіла спортсмена і на час зйомки непорушна;

завантаження відеофайлів в пам'ять ЕОМ; - здійснюється за інструкцією до відеокамери;

відтворення відеофайлів за допомогою відповідної програми та їх аналіз;

завантаження кадрів у тіло графічного редактора;

здійснення необхідних автоматизованих вимірів шляхом порівнювальних, розрахункових та графічних процедур. По екранному зображенню шляхом порівняння відстаней між точками стопи і найближчими лініями рівнів горизонтальної, фронтальної і профільної площин визначаються екранні координати точок на тильно-боковій поверхні стопи. Зокрема, екранні координати точки 5 (рис. 4) визначалися таким чином: з точки 5 фронтального зображення стопи опускається вертикаль на горизонтальну площину і помічається точка його перетину з відповідною лінією рівня на горизонтальній площині.

Рис. 4 - Визначення координат точок поперечного перетину 0,62 Дст

Шляхом порівняння з сіткою визначаються значення екранних координат Y5 та Z5 . Порівнявши відстань точки 5 до найбільш випуклої точки п'ятки з положеннями відповідних рівнів встановлюється екранна координата Х5. Так само, використовуючи види стопи спереду, збоку і ззаду, визначаються екранні координати усіх помічених точок зовнішньої та внутрішньої бокових поверхонь стопи. Цей етап передбачається виконувати за спеціальним алгоритмом у середовищі будь-якого графічного пакета, зокрема у дисертації використовували AutoCAD-2007 фірми Autodesk (ліцензія № G 990531 ЕD). Аналогічні дослідження проведені з відеоплантограмами стоп дітей-танцюристів.

В результаті антропометричних досліджень за ”широкою” програмою отримані сітчасті моделі умовно-середніх стоп (УСС) дітей-танцюристів (рис. 5), а також здійснена статистична обробка даних, яка дозволила встановити кореляційні залежності між основними розмірними ознаками стоп спортсменів. Отримані антропометричні дані та встановлені залежності покладені в основу розробки раціональної внутрішньої форми та конструкцій верху і низу дитячого спеціального взуття для спортивних танців.



Рис. 5 - Сітчаста модель умовно-середньої стопи дітей-танцюристів

У третьому розділі наведені результати біомеханічних та фізіологічних досліджень у процесі рухової діяльності спортсменів-танцюристів.

На основі аналізу існуючих класифікацій рухових дій спортивних танців, виявлено, що практично усі вони стосуються перш за все естетично-емоційного відношення до рухів у танцях, і не дають змоги оцінити статичні та динамічні навантаження на нижні кінцівки спортсменів і, зокрема, на їх стопи. Тому для правильного визначення геометричних та динамічних характеристик рухів нижніх кінцівок спортсменів-танцюристів було розроблено класифікацію їхніх дій при виконанні танців.

Для оцінки функціонального стану опорно-рухової системи дітей, які займаються спортивними танцями, було застосовано біомеханічні дослідження, проведені за допомогою сучасних засобів відео- та комп'ютерної техніки, що забезпечують необхідну точність та інформативність.

Отримані відеограми танцювальних рухів піддавали необхідній обробці. Послідовність цього процесу представлена на рисунку 6.



Рис. 6 - Схема послідовності визначення біомеханічних характеристик танцювальних рухів

Стопа танцюриста представлена у вигляді просторової геометричної моделі, яка характеризує будову і взаємне положення елементів стопи та гомілки спортсмена у зовнішній та внутрішній системах координат (рис. 7): А - головка першої плюсневої кістки; В - головка п'ятої плюсневої кістки; С - центр гомілково-стопного суглоба; Д - найбільш випукла точка п'ятки; Е - центр колінного суглоба. Ця модель суміщається з відеозображеннями стопи на кадрах відеозйомки, що дозволяє проаналізувати такі біомеханічні характеристики рухів: траєкторію стопи і гомілки; шлях; час; швидкість; прискорення, а також кутові переміщення біоланок нижніх кінцівок. Крім того, виконання порівняння кадрів стопи без навантаження з кадрами, коли стопа навантажена максимально (під час стрибків, поворотів, приставних кроків), дозволило встановити динамічні зміни її розмірів по обхватах, ширині і висоті.

На рисунку 8 наведено приклад траєкторії центру гомілково-стопного суглоба дівчинки при виконанні вальсу, а на рисунку 9 - кутові переміщення біоланок при виконанні різних танців.



Рис. 7 - Структурна модель стопи у зовнішній та внутрішній системах координат	Рис. 8 - Траєкторія руху гомілково-стопного суглоба при виконанні вальсу

Рис. 9 - Зміни кутів в біомеханічній моделі стопа-взуття при виконанні: а - вальсу; б - самби; в - ча-ча-ча; г - джайву: 1 - кут плеснофалангового зчленування і першої фаланги пальців; 2 - кут плеснофалангового зчленування і п'ятої фаланги пальців; 3 - внутрішній кут між гомілкою і стопою; 4 - зовнішній кут між гомілкою і стопою; 5 - задній кут між гомілкою і стопою

Результати біомеханічних досліджень свідчать про інтенсивність та динамічність танцювальних рухів. Розрахунок динамічних навантажень на стопи танцюристів показав, що при виконанні спортивних танців квазіударні навантаження виникають зазвичай в плесно-фаланговому зчленуванні, оскільки багато танцювальних рухів виконується без опори на п'яткову частину. Проте, коли динамічне навантаження припадає на п'яткову частину, то рівень опорної реакції співрозмірний з її рівнем під плесно-фаланговим зчленуванням.

Для встановлення найбільш вразливих ділянок стопи під впливом силової взаємодії із взуттям здійснили дослідження тиску його деталей за методикою, запропонованою проф. Либою В.П.

Встановлені значні величини тиску на стопу деталей взуття таких конструкцій: ремінцевого типу та з відкритою геленковою і носковою частинами на ділянках - з зовнішньої сторони пучкової частини стопи (155 7,5 кПа), над першою плесновою кісткою (278 13,5 кПа) та з внутрішньої сторони п'яткової частини стопи (250 12,5 кПа). Отримані результати свідчать про те, що величини силової взаємодії стопи і дитячого спеціального взуття для спортивних танців значно перевищують допустимі з позиції фізіології норми в 6-10 разів.

З метою визначення впливу конструкції взуття під час занять спортивними танцями на фізіологічний стан стоп дітей-танцюристів здійснювалося дослідження швидкості кровоплину у їх кровоносних судинах методом доплерографії. Ступінь стискування стопи взуттям визначався для чотирьох станів: стопа без взуття; стопа взута - обхват взуття в пучках дорівнює обхвату стопи; стискування стопи взуттям на 2,2% по обхвату в пучках; стискування стопи взуттям на 4,4% по цьому ж обхвату.

У результаті досліджень виявлено два типи реакції судин стопи на стискування її взуттям. В одних дітей спостерігалося зменшення лінійної швидкості кровоплину в тій частині тильної артеріальної дуги, що знаходиться проксимальніше від місця стискування, а в інших - навпаки, лінійна швидкість кровоплину збільшувалася. Порівняння результатів обох типів реакцій свідчать про зміну швидкості кровоплину, яка спричиняє чи то недостатність кровопостачання стопи, або надлишок кровонаповнення стопи, що так чи інакше негативно впливає на її стан. В першому випадку м'які тканини стопи залишаються без потрібної кількості поживних речовин та кисню, а в другому - судини втрачають свою еластичність через необхідність пристосування до переповнення кров'ю.

Результати проведених досліджень свідчать про нераціональність внутрішньої форми та конструкцій дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

У четвертому розділі на основі проведених антропометричних та біомеханічних досліджень здійснене проектування раціональної внутрішньої форми дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

На основі теоретичних і експериментальних положень проф. Либи В.П., та враховуючи специфіку роботи стопи і взуття у процесі виконання танцювальних рухів, основні розміри колодки (периметри Ок, ширину Шк та висоту Вк перетинів, мм) для утворення раціональної внутрішньої форми дитячого спеціального спортивного танцювального взуття, визначали за такими удосконаленими формулами:

де Ост, Шст і Вст - відповідно периметр (обхват), ширина і висота однойменного перетину УСС, мм;

ц - допустима деформація стопи від силової дії взуття; для дитячих стоп в пучковій частині цпуч = 2,4 %; у підйомі цпід = 1,9 %; у п'ятковій частині цп'ят = 1,7 % за даними проф. Либи В.П. За даними наших досліджень зміни кровоплину в артеріях стопи цпуч = 2,2 %;

е - відносна деформація системи матеріалів верху взуття від силової дії з боку дитячої стопи; для системи напівшкурок+шкіра підкладкова е = 1,4 ? 1,6 %; kр - коефіцієнт, що враховує зміну розмірів стопи в результаті її росту за рік: kр = 1,012 - для хлопчиків; kр = 1,028 - для дівчаток;

Кш і Кв - коефіцієнти, величини яких залежать від ділянки стопи і виду деформації;

Кус - коефіцієнт усадки верху взуття після зняття його з колодки в процесі виробництва. В залежності від пакету матеріалів Кус = 0,87 - 0,98. Для пакету ”напівшкурок+шкіра підкладкова” Кус = 0,96.

ДОдин - динамічне збільшення обхвату стопи (мм) під час виконання спортивних танців по відношенню до її антропометричного положення. У пучковій частині ДОдин = 5,0 мм - для хлопчиків; ДОдин = 4,3 мм - для дівчаток.

На основі залежностей (1) і того факту, що координати Yкол, Zкол будь-якої і-ї вузлової точки кожного j-го поперечно-вертикального перетину раціональної колодки змінюють своє положення щодо поверхні стопи за тим же принципом, визначили їх значення за відповідними значеннями поточних координат Yст, Zст вузлових точок геометричного образу УСС спортсменів-танцюристів:

;

.

У результаті послідовних - по всій сітчастій поверхні УСС - розрахунків визначили поточні координати точок та побудували контури поперечних перетинів бокової поверхні колодки так званих ”закритого” і ”відкритого” типів (рис. 10).



а	б

Рис. 10 - Проектування контурів поперечно-вертикальних перетинів колодки закритого (а) та відкритого (б) типів: - контур перетину УСС; - контур перетину колодки

Контур перетину сліду колодки проектується з урахуванням технологічних та ергономічних вимог. Відомо, що він повинен мати посередині деяку стрілу прогину b (рис. 10, б), величина якої залежить від ділянки сліду та характеру розподілу тиску стопи на основну устілку взуття. Для дитячого спортивного взуття прийнята величина стріли прогину в пучковій частині, рівна 3 мм. Для усіх інших перетинів стріла прогину bj обчислюється пропорційно ширині сліду aj у даному перетині.

Отримані точки кожного j-го поперечно-вертикального перетину сполучаються (апроксимуються) кривою лінією, яка описується сплайн-функцією третього порядку:

(3)

де Ykп , Zkп - поточні значення координат Y і Z k-го вузла j-го перетину (k=1, 2, …, Yi+1 - Yi);

hi= Yi+1 - Yi - крок зміни сплайну по координаті Y, який забезпечує задану точність апроксимації (за замовчуванням приймається рівною растровій здатності монітору);

і = 1, 2, 3, …, n - порядковий номер вузлової точки;

mi - коефіцієнти параметричного сплайну; значення m знаходяться із системи n - 2 лінійних рівнянь:

(4)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

при таких додаткових крайових умовах: m1 = 0; mn = 0.

Розрахунки поточних координат перетинів та параметрів сплайн-функції виконуються за допомогою комп'ютера згідно розробленого алгоритму. Бічні криві кожного поперечного перетину розбиваються на однакову кількість проміжних точок - між лінями розподілу бокових поверхонь (n = 7 - 15), які також з'єднуються сплайнами. В результаті був отриманий сітчастий каркас поверхні раціональної колодки для виготовлення дитячого спеціального взуття для спортивних танців (рис. 11).

Рис. 11 - Сітчастий каркас поверхні колодки для дитячого спеціального взуття для спортивних танців

Використовуючи сітчасті моделі колодок засобами AutoCAD-2007 отримали також візуальні моделі колодок (рис. 12).

Рис. 12 - Візуальна модель колодки для виготовлення дитячого спеціального взуття для спортивних танців (дівчатка)

На основі отриманих цифрових та візуальних даних були виготовлені експериментальні зразки раціональних колодок для виготовлення дитячого взуття для спортивних танців.

Удосконалення конструкцій верху і низу дитячого спеціального взуття для спортивних танців здійснені такими заходами:

використання еластичної тасьми та пом'якшуючих елементів в місцях найбільшої концентрації тиску деталей верху на стопу, наприклад, у п'ятковій частині та у місцях кріплення черезпідйомного ременя і його прилягання до підйому стопи - А, В, С на рисунку 13;

підбір раціональних конструктивних параметрів швів в союзковій частині заготовки верху, наприклад, V-подібна виточка в точці вирізу союзки - D на рисунку 13;

відсутність накладання швів, що з'єднують деталі верху та деталі підкладки за рахунок зміщення конструктивних ліній, зміни їх конфігурацій - В на рисунку 13;

відповідність конструктивних параметрів задника анатомо-фізіологічним параметрам стоп дітей-танцюристів - Е на рисунку 13;

відповідність конструктивних контурів деталей верху анатомічній будові дитячої стопи, наприклад, крила союзки туфель з відкритою геленковою частиною - по відношенню до відростка V плеснової кістки та носковою частиною - по лінії вирізу по відношенню до І і V пальців;

використання конструктивних елементів у вузлах низу, здатних до швидкого приформовування, амортизації та розосередження навантажень на стопи спортсменів, що виникають при виконанні спортивних танців (рис. 14).

Рис. 13 - Удосконалені елементи конструкції верху туфель типу „лодочка”

Рис. 14 - Поперечний переріз пакету деталей низу: а - до удосконалення; б - після удосконалення; 1 - жорстка напівустілка; 2 - основна устілка; 3 - геленок; 4 - м'який підп'яток; 5 - обтяжка вузла устілки; 6 - деталь для пом'якшення сліду



Окремі моделі дитячого спеціального взуття для спортивних танців удосконалених конструкцій, виготовлені в умовах виробництва на ПП “КМ-Поділля”, пройшли дослідне носіння, яке супроводжувалось анкетуванням дітей-танцюристів і їх тренерів, що підтверджено актом впровадження та відзивом керівництва танцювального клубу ”Успіх” (м. Хмельницький). Здійснені контрольні вимірювання тиску деталей експериментального взуття на стопи дітей-танцюристів під час виконання танців свідчать, що він знизився у середньому на 10 - 15 % по верху, а також вирівнявся і розосередився по низу, що поліпшило умови виконання спортивних танців.



ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Аналіз умов експлуатації дитячого спеціального взуття для занять спортивними танцями свідчить, що однією з причин травматизму нижніх кінцівок під час тренувань та змагань дітей-танцюристів є функціональна невідповідність конструкцій верху і низу вимогам безпеки, що обумовлює необхідність проведення комплексних антропометричних, біомеханічних і проектно-конструкторських досліджень.

2. Проведені антропометричні дослідження стоп за ”вузькою” програмою виявили, що широтні розміри дітей-танцюристів у пучковій частині на 2 - 3 мм більші та у п'ятковій частині на 3 - 4 мм менші, ніж у дітей контрольної групи, що свідчить про пристосування дитячої стопи до силових умов занять спортивними танцями, а також про необхідність відповідної зміни внутрішньої форми спеціального взуття.

3. Розроблено метод оперативного і точного визначення просторової антропометричної інформації за цифровими відеозображеннями стопи (”широка” програма), який дозволив вперше отримати координатні та сітчасті моделі УСС дітей-танцюристів (хлопчиків і дівчаток), які є інформаційною базою даних для проектування раціональної внутрішньої форми спеціального взуття для занять спортивними танцями.

4. Розроблено метод та встановлені біомеханічні характеристики танцювальних рухів нижніх кінцівок за цифровими відеозображеннями танців дітей-танцюристів - траєкторії переміщень стопи і гомілки; шлях, час, швидкість, прискорення руху; кутові переміщення біоланок нижніх кінцівок, а також динамічні зміни розмірів стоп по обхватах, ширині і висоті. Встановлені значення тиску верху типового взуття на стопи дітей-танцюристів на ділянках - з зовнішньої сторони пучкової частини стопи (155 7,5 кПа), над першою плесновою кісткою (278 13,5 кПа) та з внутрішньої сторони п'яткової частини стопи (250 12,5 кПа). Дослідження кровоплину в кровоносних судинах стопи показали, що стискання дитячих стоп у пучках на 2,2 % є гранично допустимою нормою у процесі виконання танцювальних рухів.

5. Розроблені математичні моделі, що описують трансформування формо-розмірів УСС дітей-танцюристів у раціональні розмірно-просторові параметри внутрішньої форми дитячого спеціального взуття для занять спортивними танцями - з врахуванням динамічних змін стоп, допустимого стиснення їх поверхневих тканин, річного приросту та деформаційних властивостей матеріалів. Програмоване вирішення запропонованих моделей дозволило отримати сітчасті каркаси, візуальні зображення та виготовити взуттєві колодки для дівчаток і хлопчиків.

6. На основі науково обґрунтованих рекомендацій удосконалені конструкції верху і низу дитячого спеціального взуття для занять спортивними танцями - туфель типу ”лодочка” та туфель з відкритою носковою і геленковою частинами (дівчатка), напівчеревиків з круговою союзкою (хлопчики), які пройшли успішне дослідне носіння. Тиск деталей верху експериментального взуття на стопи дітей-танцюристів знижений в середньому на 10 - 15 % за рахунок збільшення площі контакту зі стопою та радіусів кривизни поперечних перетинів колодки, а тиск на слід взуття вирівняний за рахунок використання пом'якшуючих деталей. Згідно з відгуками дітей-танцюристів та їх тренерів удосконалені конструкції взуття мають кращі ергономічні властивості порівняно із взуттям існуючих конструкцій.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Михайловська О. А. Біомеханічний аналіз рухових дій стоп дітей-танцюристів при виконанні спортивних танців / О. А. Михайловська, В. П. Либа, А. Б. Домбровський, О. О. Нікітін // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. - 2006. - №5. - С.164-169.

2. Михайловська О. А. Дослідження біодинаміки роботи стоп дітей-танцюристів при виконанні спортивних танців / О. А. Михайловська, А. Б. Домбровський // Вісник Хмельницького національного університету. Т. 2. Технічні науки. - 2007. - №6. - С.113-117.

3. Михайловська О. А. Характеристика показників якості спеціального дитячого взуття для занять спортивними бальними танцями / Оксана Анатоліївна Михайловська // Вісник Хмельницького національного університету. Т. 2. Технічні науки. - 2008. - №4. - С.137-140.

4. Михайловська О. А. Антропобіометричні обґрунтування удосконалення внутрішньої форми та конструкції спеціального дитячого взуття для занять спортивними танцями / О. А. Михайловська, А. Б. Домбровський, В. П. Либа // Вісник Київського національного університету технологій і дизайну. - 2010. - №6. - С.136-144.

5. Михайловська О. А. Проектування колодок для виготовлення дитячого спеціального взуття для спортивних танців / О. А. Михайловська, А. Б. Домбровський, В. П. Либа // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. - 2010. - №4. - С.202-206.

6. Михайловська О. А. Дослідження динаміки стирання шкір для верху взуття, що використовуються як підошовні матеріали в бальному взутті / О. А. Михайловська, А. Б. Домбровський // Вісник Технологічного університету Поділля. Ч. 1. Технічні науки. - 2003. - №5. - С.78-80.

7. Либа В. П. Розробка внутрішньої форми дитячого спеціального взуття для занять спортивними бальними танцями / В. П. Либа, О. А. Михайловська, Т. Є. Кирилюк // Збірник наук. праць викладачів інституту технологій, дизайну та сервісу за результатами науково-дослідної роботи за 2004-2005 рр. : Хмельницький національний університет. - 2005. - С.160-164.

8. Надворна А. М. Розробка біомеханічної моделі стопа-взуття з метою створення раціональної конструкції спеціального взуття для спортивних бальних танців / А. М. Надворна, А. Б. Домбровський, О. А. Михайловська // Збірник наук. праць викладачів інституту технологій, дизайну та сервісу за результатами науково-дослідної роботи за 2008-2009 рр. : Хмельницький національний університет. - 2009. - С. 59-60.

9. Михайловська О. А. Актуальність конструктивного вдосконалення взуття для бальних танців / О. А. Михайловська, А. Б. Домбровський // ІІ Всеукраїнська наук. конф. молодих вчених та студ. - 2003 р.: тези доп. - Т. 1. - К. : Київ. нац. ун-т технол. та дизайну. - 2003. - С. 76.

10. Михайловська О. А. Антропометричні дослідження стоп дітей, які займаються спортивними бальними танцями / О. А. Михайловська, А. Б. Домбровський // Наукові розробки молоді на сучасному етапі : ІII Всеукраїнська наук. конф. молодих вчених та студ. 12-15 квітня 2004 р.: тези доп. - Т. 1. - К. : Київ. нац. ун-т технол. та дизайну. - 2004. - С.70.

11. Михайловська О. А. Дослідження силової взаємодії спеціального взуття для занять спортивними бальними танцями з дитячими стопами / О. А. Михайловська, В. П. Либа, А. Б. Домбровський // Наукові розробки молоді на сучасному етапі : ІV Всеукраїнська наук. конф. молодих вчених та студ. 15-16 квітня 2005 р. : тези доп. - Т. 1. - К. : Київ. нац. ун-т технол. та дизайну. - 2005. - С. 65.

12. Михайловська О. А. Сучасний підхід до проектування дитячого спеціального взуття для спортивних бальних танців / О. А. Михайловська, А. Б. Домбровський // XXI століття: Наука. Технологія. Освіта : XII Міжнар. науково-практ. конф., 31трав.-1 черв. 2007 р. : тези доп. - Мукачево : Мукачівський технол. ін-т. - 2007. - С. 69.

13. Конкретний особистий внесок здобувача: у статтях [1,2,4] розроблені методики експериментів, проведені відповідні дослідження та здійснена статистична обробка результатів, сформульовані узагальнення і висновки, у статті [5] за результатами комплексних досліджень здійснено обґрунтування та практичні розробки, у статтях [3,7,8] запропоновані теоретичні положення, висновки і узагальнення. Тези доповідей [9,12] висвітлюють актуальність поставленої задачі, а [10,11] - конкретні результати експериментальних досліджень.



АНОТАЦІЯ

Михайловська О.А. Удосконалення конструкції дитячого спеціального взуття для спортивних танців. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.18 - технологія взуття, шкіряних виробів і хутра. - Хмельницький національний університет, Хмельницький, 2010.

Дисертація присвячена підвищенню якості дитячого спеціального взуття для спортивних танців за рахунок удосконалення внутрішньої форми та конструкції верху і низу.

Розроблена загальна класифікація спеціального взуття для спортивних танців та виділені типові конструкції верху і низу та їх характерні недоліки. Розроблено комплекс вимог до взуття та напрямки вдосконалення його конструкції.

Засобами відео- та комп'ютерної техніки отримані антропометричні й біомеханічні характеристики стоп дітей-танцюристів, виявлено характер розподілу тиску взуття на стопу та зміни кровоплину в судинах стоп при виконанні танцювальних рухів. Розроблено раціональну внутрішню форму дитячого спеціального взуття для спортивних танців.

Удосконалені конструкції верху і низу дитячого спеціального взуття для занять спортивними танцями. Наведено інформацію щодо впровадження та ефективності використання результатів досліджень.

Ключові слова: спеціальне взуття, спортивні танці, розміри стопи, сітчаста модель, каркас поверхні колодки, конструкція, верх і низ взуття.



АННОТАЦИЯ

Михайловская О.А. Усовершенствование конструкции детской специальной обуви для спортивных танцев. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.18 - технология обуви, кожаных изделий и меха. - Хмельницкий национальный университет, Хмельницкий, 2010.

Диссертация посвящена повышению качества детской специальной обуви для спортивных танцев за счет усовершенствования внутренней формы и конструкции верха и низа. Установлено, что приоритет в функциональности детской специальной обуви для спортивных танцев отдается ее эстетичности, а не защите стоп подростков-танцоров от негативного влияния внешней среды и травм, вызванных нерациональностью обуви, длительными физическими нагрузками, некачественным покрытием пола.

На основе разработанной общей классификации специальной обуви для спортивных танцев выделены типичные конструкции верха и низа детской специальной обуви для спортивных танцев и их характерные недостатки. Разработан комплекс требований к детской специальной обуви для спортивных танцев и направления совершенствования ее конструкции.

С помощью разработанных бесконтактных методов комплексных анатомических и биомеханических исследований стоп детей-танцоров получены их антропометрические и биомеханические характеристики. Установлены закономерности в форме и строении стоп детей-танцоров, которые свидетельствуют об их отличии от антропометрических параметров стоп обычных детей. Созданы банк антропометрических данных и сетчатая модель условно-средней стопы. Определены характер распределения давления обуви на стопу и изменения кровообращения в кровеносных сосудах стоп детей-танцоров при исполнении основных танцевальных движений. Установлена величина допустимого сжатия детской стопы, которая составляет 2,2 %.

Разработана математическая модель трансформирования формо-размеров УСС детей-танцоров в рациональные размерно-пространственные параметры внутренней формы детской специальной обуви для спортивных танцев с учетом динамических изменений стоп в процессе исполнения танцевальных движений, допустимого сжатия поверхностных тканей, годового прироста и деформационных свойств материалов. Осуществлено программное решение предложенных моделей, которое дало возможность получить сетчатые каркасы, визуальные изображения и изготовить обувные колодки для девочек и мальчиков. На основе научно обоснованных рекомендаций усовершенствованы конструкции верха и низа детской специальной обуви для занятий спортивными танцами. Приведена информация относительно внедрения и эффективности использования результатов исследований.

Ключевые слова: специальная обувь, спортивные танцы, размеры стопы, сетчатая модель, каркас поверхности колодки, конструкция верха, конструкция низа.



SUMMARY

Mykhaylovska O. A. Improvement of design children's special shoes for dance sport. - Manuscript.

Dissertation for obtaining the degree of the Candidate of Technical Sciences in specialty 05.18.18 - technology of footwear, leather produces and fur. - Khmelnytskiy National University, Khmelnytskiy, 2010.

The dissertation is devoted to improvement of quality children's shoes for a special dance sport by improving the internal form and design of top and bottom.

A general classification of special shoes for dance sport is developed and selected typical design top and bottom and their specific weaknesses. The complex requirements for footwear and trends of improve its design.

By means of video and computer equipment obtained anthropometric and biomechanical characteristics of child dancers stop, detected the characteristic distribution of foot pressure shoes and change blood flow in vessels stop when performing dance moves. Rational forms of child domestic special shoes for dance sport.

Improved design of top and bottom of children's special shoes for playing sports dancing. The information on the efficiency of the use of research results.

Keywords: special shoes, sports dancing, foot's size, mesh model, surface of the frame last, design top and bottom of shoes.

Размещено на Allbest.ru

...