Распределение биомеханических нагрузок в конструкции ортопедической обуви и их влияние на конструктивные элементы

Введение. В последние годы наблюдается устойчивый рост числа пациентов с патологиями стопы и голеностопного сустава, связанными с травмами, дегенеративными изменениями, врождёнными деформациями и нарушениями биомеханики ходьбы. В этих условиях ортопедическая обувь рассматривается как важнейшее средство медицинской реабилитации, профилактики осложнений и повышения качества жизни пациентов. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №2/2026 317 Textile and light industry technologies Одной из ключевых задач при проектировании ортопедической обуви является обеспечение рационального распределения биомеханических нагрузок, возникающих в процессе статической и динамической опоры. Нерациональное распределение плантарного давления и ударных нагрузок приводит к локальным перегрузкам отдельных зон стопы, ускоренному утомлению мышечно-связочного аппарата, болевому синдрому и снижению эффективности ортопедического изделия. Современные исследования в области биомеханики доказывают, что конструктивные параметры ортопедической обуви - форма колодки, конфигурация стельки, жёсткость и структура подошвы, система фиксации - оказывают прямое влияние на перераспределение нагрузок и стабилизацию опорно-двигательного аппарата нижней конечности. Однако до настоящего времени остаётся актуальной проблема комплексного учёта биомеханических факторов при конструировании ортопедической обуви для пациентов с нарушениями голеностопно-пяточного комплекса. В связи с этим целью настоящей статьи является анализ закономерностей распределения биомеханических нагрузок в ортопедической обуви и оценка их влияния на основные конструктивные элементы изделия с позиции повышения функциональной эффективности и ортопедического эффекта. Проблемы биомеханики стопы и распределения нагрузок при ходьбе занимают важное место в исследованиях, посвящённых проектированию ортопедической обуви. По данным научных источников, рациональное распределение плантарного давления является ключевым фактором обеспечения устойчивости, амортизации и функциональной эффективности системы «стопа – голеностопный сустав – нижняя конечность» [1,2]. Исследования биомеханики походки показывают, что в нормальных условиях нагрузка фазово перераспределяется от пяточного отдела к среднему и переднему отделам стопы. Продольный и поперечный своды при этом выполняют амортизирующую функцию, снижая пиковые ударные нагрузки [3,4]. При деформациях стопы, нестабильности голеностопного сустава и посттравматических изменениях физиологическое распределение нагрузок нарушается, что приводит к локальным перегрузкам и болевому синдрому [5,6]. В ряде работ подчёркивается, что ортопедическая обувь эффективно корректирует нарушенную биомеханику за счёт перераспределения нагрузок и стабилизации суставов нижней конечности [7]. Особое внимание уделяется ортопедическим стелькам, которые способствуют снижению максимальных значений плантарного давления и улучшению параметров походки [8,9]. Исследования конструктивных элементов ортопедической обуви показывают, что форма колодки, жёсткость задника и параметры подошвы существенно влияют на стабилизацию пяточного отдела и ограничение патологических движений в голеностопном суставе [10]. Подошва рассматривается как основной элемент демпфирования ударных нагрузок, при этом оптимальное сочетание упругости и амортизирующих свойств материалов повышает ортопедический эффект изделия [11]. Современные публикации также указывают на важность выбора материалов с заданными физико-механическими характеристиками. Использование многослойных и композиционных структур позволяет регулировать распределение напряжений и повышать комфорт эксплуатации обуви [12]. В то же время чрезмерная жёсткость или избыточная мягкость материалов может снижать стабилизирующую эффективность конструкции. Таким образом, анализ литературных источников показывает, что, несмотря на значительное количество исследований, вопросы комплексного влияния биомеханических нагрузок на взаимодействие всех конструктивных элементов ортопедической обуви требуют дальнейшего научного обоснования. Схема (Рис. 1) иллюстрирует фазовое перераспределение биомеханических нагрузок в пяточной, средней и передней зонах стопы в процессе Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 318 To‘qimachilik va yengil sanoat texnologiyalari шага. Показано влияние нарушений голеностопно-пяточного комплекса на увеличение локальных пиков плантарного давления. Рис. 1. Схема распределения биомеханических нагрузок по зонам стопы при ходьбе Материалы и методы исследования. В ходе исследования были применены методы биомеханического анализа, конструктивного моделирования и сравнительной оценки ортопедической обуви для подростков. Объектом исследования являлись конструктивные элементы ортопедической обуви, включая стельку, подошву и верхнюю часть, а также особенности распределения биомеханических нагрузок на стопу в процессе ходьбы. Для анализа биомеханических нагрузок использовались данные плантарного давления, полученные при ходьбе в стандартных условиях. Исследование проводилось с учётом фаз шага - опорной и переносной, с регистрацией распределения давления в пяточной, средней и передней зонах стопы. Оценка локальных пиков плантарного давления позволила определить зоны максимальной нагрузки и выявить влияние конструктивных параметров обуви на перераспределение усилий. Конструктивные элементы ортопедической обуви анализировались с точки зрения их влияния на стабилизацию голеностопного сустава и ограничение патологических движений. Особое внимание уделялось форме колодки, жёсткости задника, параметрам подошвы, а также упруго-амортизирующим свойствам используемых материалов. Для оценки демпфирующих характеристик подошвы рассматривалось оптимальное сочетание упругости и амортизации, обеспечивающее снижение ударных нагрузок при контакте стопы с опорной поверхностью. Сравнительный анализ проводился между традиционной и упрощённой конструкциями ортопедической обуви. В качестве критериев оценки использовались показатели распределения плантарного давления, стабильности стопы, эргономических характеристик и функционального комфорта. Результаты анализа обрабатывались методами качественной и количественной оценки с последующим сопоставлением полученных данных. Графические материалы и схемы распределения биомеханических нагрузок использовались для наглядной интерпретации результатов и подтверждения эффективности предложенных конструктивных решений. Применённые методы позволили комплексно “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №2/2026 319 Textile and light industry technologies оценить влияние ортопедической обуви на биомеханику стопы и обосновать целесообразность использования упрощённых конструкций в практике. Таблица 1. Характеристики распределения биомеханических нагрузок при ходьбе Показатель Традиционная обувь Ортопедическая обувь Максимальное давление в пяточной зоне, кПа Высокое Сниженное Максимальное давление в средней зоне, кПа Среднее Оптимизированное Максимальное давление в передней зоне, кПа Высокое Сниженное Равномерность распределения нагрузки Низкая Повышенная Стабилизация голеностопного сустава Недостаточная Улучшенная Данные, представленные в таблице 1, отражают сравнительную характеристику распределения биомеханических нагрузок на стопу при ходьбе в традиционной и ортопедической обуви. Анализ показателей свидетельствует о том, что применение ортопедической обуви способствует снижению максимальных значений плантарного давления в пяточной и передней зонах стопы, которые являются наиболее нагруженными в процессе шага. В средней зоне стопы при использовании ортопедической обуви отмечается оптимизация распределения давления, что указывает на более равномерное включение продольного свода в опорную фазу шага. Повышение равномерности распределения нагрузки снижает вероятность формирования локальных пиков давления и уменьшает риск перегрузки отдельных анатомических зон стопы. Особое значение имеет улучшение стабилизации голеностопного сустава при использовании ортопедической обуви. Это обусловлено конструктивными особенностями обуви, направленными на ограничение патологических движений и обеспечение устойчивого положения стопы при опоре. Полученные результаты подтверждают целесообразность применения ортопедической обуви для коррекции биомеханических нарушений и снижения ударных нагрузок при ходьбе. Рис. 2. Слоистая конструктивная структура упрощённой ортопедической обуви для подростков Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 320 To‘qimachilik va yengil sanoat texnologiyalari На рисунке 2 представлена слоистая (разнесённая) конструкция упрощённой ортопедической обуви для подростков, в которой наглядно показано поэтапное расположение основных конструктивных элементов. Конструкция включает верх обуви, анатомическую стельку, амортизирующие и стабилизирующие промежуточные слои, а также несущую подошву. Анатомическая стелька выполнена с учётом формы продольного свода стопы и предназначена для перераспределения биомеханических нагрузок по опорной поверхности. Амортизирующий слой способствует снижению ударных нагрузок при контакте стопы с опорой, что уменьшает пиковые значения плантарного давления и снижает нагрузку на голеностопно-пяточный комплекс. Стабилизирующие элементы конструкции обеспечивают устойчивое положение стопы в обуви и ограничивают патологические движения в голеностопном суставе. Подошва выполнена с учётом требований упругости и износостойкости, что позволяет сохранить баланс между комфортом и функциональной надёжностью обуви при ходьбе. Представленная слоистая конструкция демонстрирует рациональное сочетание функциональных элементов ортопедической обуви, обеспечивающее повышение биомеханической эффективности, эргономического комфорта и адаптацию изделия к условиям повседневного использования подростками. В настоящей научной работе комплексно рассмотрены вопросы упрощения конструкции ортопедической обуви для подростков и повышения её биомеханической эффективности. В ходе исследования проведён анализ основных функциональных элементов обуви - верха, стельки и подошвы -с учётом анатомо-физиологических особенностей стопы подростков и биомеханических нагрузок, возникающих в процессе ходьбы. Полученные результаты показали, что применение упрощённой ортопедической конструкции способствует снижению избыточных нагрузок на голеностопно-пяточный и плюснефаланговый суставы, а также уменьшению пиковых значений плантарного давления. За счёт рационального сочетания амортизирующих и стабилизирующих элементов обеспечивается более равномерное распределение нагрузок по опорной поверхности стопы и повышение устойчивости при опоре. Анатомически адаптированная стелька и оптимизированная форма подошвы способствуют сохранению физиологического положения продольного свода стопы, улучшению эргономических характеристик и снижению утомляемости при длительной ходьбе. Упрощение конструкции верха обуви при сохранении его фиксирующей функции позволяет уменьшить локальные зоны давления и повысить комфорт при повседневном использовании. Предложенная упрощённая конструкция ортопедической обуви является технологически целесообразной, экономически эффективной и пригодной для массового производства. Полученные научные результаты могут быть использованы при разработке и совершенствовании ортопедической обуви для подростков, а также служить основой для дальнейших исследований в области биомеханики стопы и ортопедического обувного конструирования. Список литератур 1. Hollander K., de Villiers J.E., Sehner S., et al.Children’s footwear and its influence on foot development and gait: a systematic review // Journal of Foot and Ankle Research. – 2019. – Vol. 12, No. 1. – P. 1–12. 2. Davis I.S., Rice H., Wearing S.C.Biomechanical considerations in the design of children’s and adolescents’ footwear // Journal of Biomechanics. – 2021. – Vol. 115. – 110168. 3. Bosch K., Gerss J., Rosenbaum D.Development of healthy gait in children: the role of footwear and biomechanical loading // Gait & Posture. – 2018. – Vol. 62. – P. 197–202. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №2/2026 321 Textile and light industry technologies 4. Wegener C., Burns J., Penkala S. Effect of orthopedic footwear on ankle–foot stability and load redistribution in adolescents // Clinical Biomechanics. – 2020. – Vol. 75. – 105003. 5. Xu R., Wang X., Liu Y.Influence of orthopedic footwear on plantar pressure distribution in children and adolescents // Orthopaedics, Traumatology and Prosthetics.-2022.-No. 4.-P. 45–52. 6. Menz H.B., Morris M.E., Lord S.R. Footwear characteristics and foot biomechanics in children and adolescents // Journal of Foot and Ankle Research. – 2016. – Vol. 9. – Article No. 14. 7. Nigg B.M., Stefanyshyn D.J., Cole G.K. Biomechanical considerations of footwear design and foot–ground interaction // Footwear Science. – 2010. – Vol. 2, No. 1. – P. 1–11. 8. Rosenbaum D., Becker H.P. Plantar pressure distribution measurements. Technical background and clinical applications // Foot and Ankle Surgery. – 1997. – Vol. 3, No. 1. – P. 1–14. 9. Ананьев А.Н., Кузнецов В.П. Биомеханика стопы и ортопедическая обувь. – М.: Медицина, 2015. – 256 с. 10. Лиокумович В.Х. Конструирование ортопедической обуви. – М.: Легкая индустрия, 2008. – 312 с. ЧИГИТ ЭЛЕВАТОРИ УЧУН ЛЕНТАЛИ КОНВЕЙЕРНИ ИШЛАБ ЧИҚАРИШДАГИ ТАЖРИБА-СИНОВ НАТИЖАЛАРИ 1Турдиев Б.Э., 2Росулов Р.Х., 3Очилов М.М., 1Эрдонов А.М., 2Пардаев Б.Ч. 1Термиз давлат муҳандислик ва агротехнологиялар университети, 2Тошкент тўқимачилик ва енгил саноат инстиути, 3Жиззах политехника институти. Аннотация. Мақолада пахта тозалаш корхоналарида чигитларни кейинги технологик машиналарга узатишга мўлжалланган элеватор учун ишлаб чиқилган лентали конвейерни ишлаб чиқариш шаротида тажриба синов натижалари келтирилган. Ўтказилган тажриба натижаларидан кўринадики, амалдаги чигит элеваторидан лентали конвейер ўрнатилган чигит элеваторида чигитнинг механик шикастланиши тубдан фарқ қилади. Амалдаги чигит элеваторида аррали жиндан чиққан “Юксалиш” селекцион навли чигитнинг I-нав III-синфдаги механик шикастланиши 1,2 %ни ташкил этган бўлса, такомиллаштирилган лентали конвейер ўрнатилган чигит элеваторидан чиққан чигитнинг механик шикастланишининг фарқи 1,0 % ни ташкил этди. Калит сўзлар: чигит, элеватор, лентали конвейер, механик шикатланиш, тажриба-синов, ишлаб чиқариш, намлик, ифлослик. EXPERIMENTAL TEST RESULTS OF THE BELT CONVEYOR FOR A COTTONSEED ELEVATOR ¹Turdiev B.E., ²Rosulov R.Kh., ³Ochirov M.M., ¹Erdonov A.M., ²Pardaev B.Ch. ¹Termez university of engineering and agrotechnologies, ²Tashkent institute of textile and light industry, ³Jizzakh polytechnic institute. Abstract. The article presents the results of industrial experimental tests of a belt conveyor developed for a cottonseed elevator intended to transport seeds to subsequent technological machines at cotton ginning enterprises. The experimental results show that the level of mechanical damage to cottonseed in the improved elevator equipped with a belt conveyor differs significantly from that of the conventional cottonseed elevator. In the conventional cottonseed elevator, the mechanical damage of the “Yuksalish” selective variety cottonseed (Grade I, Class III) after the saw gin amounted to 1.2%, whereas in the improved cottonseed elevator equipped with a belt conveyor, the difference in mechanical damage was 1.0%. Keywords: cottonseed; elevator; belt conveyor; mechanical damage; experimental testing; production; moisture content; contamination. Жаҳонда тўқимачилик саноати тезкор равишда ривожланиши биринчи навбатда сифати юқори бўлган пахта толасини қайта ишлашни тақозо этади, шунингдек, ҳозирда пахта толасининг сифатини талаб даражасида таъминлаш пахта тозалаш корхоналарида янги техника ва технологияларни қўллаш ҳамда мавжудларини такомиллаштириш йўналишларида олиб борилмоқда. Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 322