Assessment of mine action shock absorption chair of the crew member of fighting vehicle on compliance to ergonomic requirements

Full Text

Введение.

Вооруженные конфликты последних десятилетий характеризуются высокой интенсив ностью минной войны, приводящей к гибели и трав мированию личного состава, находящегося на борту подвижной военной техники (ВТ). Для защиты воен нослужащих от действия неблагоприятных факторов подрыва противотранспортных мин, прежде всего от неблагоприятного действия ударной перегрузки, соз даются специальные средства защиты, важнейшими элементами которой являются противоминные амор тизационные кресла (ПАК) с привязной системой. ПАК предназначены для размещения члена экипажа боевой машины и десантников во время перемещения объекта ВТ и для защиты человека от неблагоприятно го действия ударной перегрузки, сопровождающего минный подрыв. Таким образом, кресло должно, с одной стороны, обеспечивать военнослужащему максимальный комфорт в процессе штатной дея тельности, а с другой – обладать высокой защитной эффективностью. Удобство размещения является ус ловием как поддержания высокой работоспособности военнослужащего, так и обеспечения противоударной защиты, поскольку нарушения позы, вызванные дис комфортом, такие как смещение тазовой области по поверхности сиденья кпереди относительно спинки кресла или отклонение верхней части туловища, ведут к повышению риска травмирования позвоночника при действии ударной перегрузки «голова – таз» в 1,5–2 и более раз по сравнению с правильной позой.

Первое из заявленных свойств (удобство разме щения) достигается за счет полного учета эргоно мических, в первую очередь, антропометрических, требований. Только в этом случае можно создать условия, формирующие у сидящего в кресле человека состояние функционального комфорта – оптимально го функционального состояния активно действующего (работающего) человека, которое свидетельствует о благоприятных для него условиях, средствах де ятельности, ее цели, процессах и содержании [3]. Важнейшей составляющей функционального ком форта является соматический комфорт, связанный с обеспечением соответствия размерных характе ристик рабочего места антропометрическим пара метрам военнослужащих и создания оптимальных углов в суставах сидящего человека. В значительной степени последние требования аккумулированы в ГОСТ 2188976 «Кресло человекаоператора. Общие эргономические требования» [1]. Однако требования данного документа сформулированы таким образом, что их количественное выражение можно получить лишь с учетом антропометрических показателей того контингента, для которого кресла предназначены. В связи с этим необходимо изучить соответствующие антропометрические показатели военнослужащих.

Эргономические требования далеко не всегда и в неполной мере удается реализовать на практике, по скольку конструкция конкретных образцов ВТ нередко накладывает серьезные ограничения, обусловленные дефицитом пространства внутри машины. Поэтому оценка степени удобства размещения военнослу жащих на вновь разрабатываемых противоминных амортизационных креслах не должно сводиться только к измерению геометрических характеристик кресла и проверке их на соответствие стандарту. По нашему мнению, более полную и объективную картину даст проведение примерочных испытаний с участием добровольцев.

Цель исследования. Теоретическая (путем срав нения с требованиями ГОСТ 2188976) и исследова тельская (с участием добровольцев) оценка степени комфортности размещения человека в макете ПАК.

Материалы и методы.

Работа выполнялась в не сколько этапов. На первом этапе проводилось изуче ние антропометрических характеристик современных военнослужащих. Показатели тотальных размеров тела (рост стоя, окружность груди III, масса тела) были получены по результатам анализа медицинских книжек 11443 десантников. Остальные размеры (рост сидя, высота надплечий над сиденьем, высота подколенной ямки над полом, расстояние от спинки кресла до под коленной ямки, акромиальный диаметр, наибольший диаметр бедер с учетом мягких тканей) исследовались с использованием традиционных антропометриче ских методик [2] у 881 десантника и 126 курсантов. На втором этапе был рассчитан ряд количественных показателей кресла в соответствии с ГОСТ 2188976. Далее проводились измерения ряда геометрических характеристик ПАК и их сравнение с требованиями действующего ГОСТ 2188976, рассчитанными исходя из антропометрических характеристик военнослу жащих. Поскольку ПАК имеет не все конструктивные особенности, регламентируемые ГОСТ, измерялись и сопоставлялись с нормативным документом только часть характеристик (ширина и глубина поверхности сиденья; высота опорной поверхности спинки; углы наклона спинки и сиденья). На третьем этапе выполня лись испытания с участием 15 добровольцевмужчин в возрасте 23,8±9 лет, со следующими антропологиче скими характеристиками: рост стоя 181,1 ± 8,8 см, рост сидя 92,8±5,7 см, массатела 87,4±11,9 кг.

Перед исследованиями испытуемые обучались правильной индивидуальной подгонке и правилам фиксации в кресле привязной системой. После этого с помощью секундомера регистрировалось время, за трачиваемое на самостоятельную фиксацию ремнями привязной системы в кресле. Кроме того, с каждым испытуемым проводилось по два исследования: в первом испытуемый был одет в летнюю военную форму (брюки, куртка, ботинки), защитный шлем и бронежилет; во втором – в зимнюю военную форму (утепленные бушлат и брюки, ботинки), шапку, за щитный шлем и бронежилет.

Каждый испытуемый после инструктажа распола гался в макете кресла на 30 мин. На первой минуте заполнялась анкета «Самочувствие, активность, настроение» (САН). По истечении 30 минт испыту емый снова заполнял анкету САН и анкету, характе ризующую степень удобства отдельных элементов и кресла в целом, которая оценивалась в баллах (1 – максимальный комфорт; 10 – максимальный дис комфорт, не позволяющий днаходиться в кресле). Каждый испытуемый давал рекомендации по улуч шению кресла.

Полученные данные обрабатывались параметриче скими и непараметрическими методами статистики.

Результаты и их обсуждение.

Результаты антро пометрических характеристик показателей обследуе мых военнослужащих приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. Антропометрические показатели обследованных военнослужащих

 

На основании антропометрических данных и с учетом требований ГОСТ 2188976 были рассчитаны некоторые размеры кресла. По большинству показателей макет ПАК соответствует требованиям ГОСТ 2188976 (табл. 2).

 

Таблица 2. Результаты геометрических показателей кресла и их соответствие ГОСТ 2188976

Показатель	Норматив	Измеренная величина	Соответ ствие
Высота сиденья над по лом, см	45	зависит от конструкции машины	+/–
Ширина поверхности сиденья, см	>44	45	+
Глубина сиденья, см	>40	45	+
Высота опорной поверх ности спинки, см	65	65	+
Ширина опорной поверх ности спинки, см	44	44,5	+
Угол наклона спинки, 0°	10–15	17	+/–
Угол наклона сиденья,0°	5	10	–

 

Различия в угле наклона спинки и сиденья обу словлены необходимостью вместить кресла в огра ниченные объемы ВТ. Вместе с тем эти отклонения не должны вызвать нарушения удобства размещения военнослужащих, поскольку в итоге измененные углы установки спинки и сиденья кресла все равно обеспечивают сидящему в нем человеку углы комфорта в суставах, в частности в тазобедренном суставе: угол между продольной осью туловища и продольной осью бедра при рассмотренной конструкции составит 97°, что укладывается в допустимый диапазон 85–100°[4]. Таким образом, по формальным соображениям, гео метрические особенности ПАК должны обеспечить комфортное размещение военнослужащих.

Дальнейшее исследование показало, что все ис пытуемые, одетые как в летнее, так и зимнее обмун дирование, смогли удобно разместиться и самостоя тельно зафиксироваться в кресле ремнями привязной системы. Время, затрачиваемое на самостоятельную регулировку ремней привязной системы, состави ло 154,2±16,9 с, а на самостоятельную фиксацию в кресле – 35,8±3,2 с.
30минутное пребывание испытуемых в макете ПАК в летнем и зимнем оснащении не вызывало сильного дискомфорта. Общая оценка выраженно сти неудобства составляла 2,7±1,3 балла (диапазон 1,5–6 баллов), то есть степень дискомфорта была минимальной и вполне приемлемой.

Как правило, при использовании зимнего снаряже ния неприятные ощущения были выражены меньше, чем при применении летнего: общая оценка степени дискомфорта в зимней одежде была достоверно (р<0,05) ниже, чем в летней (в среднем на 0,5 балла). Этот результат вполне ожидаем, так как пакет зимнего снаряжения существенно толще и, следовательно, в большей степени сглаживает давление на тело от различных элементов конструкции кресла.

Наиболее часто и в наибольшей мере неприятные ощущения вызывались недостатками конструкции подголовника, поскольку его опорная поверхность слишком сильно смещена кзади. В результате под головник не выполнял своей задачи по поддержанию головы, что очень важно, так как испытуемые находи лись в довольно тяжелом защитном шлеме (каске).

Средняя оценка степени дискомфорта, вызываемого подголовником, составила 3,4±2,2 балла. В общей оценке дискомфортности неприятные ощущения пре обладали главным образом во время использования летнего снаряжения (4±1,4 балла против 2,8±0,9 балла для зимнего снаряжения).

Второе место по степени неудобства принадлежит спинке кресла, хотя выраженность дискомфорта была незначительна (3±1,5 балла для летнего снаряжения и 2,3±1,1 балла для зимнего). Имевшие место жало бы касались главным образом формы поясничного профиля.

Сиденье ПАК практически не встречало нареканий испытуемых и расценивалось как весьма удобное, что обусловлено удачной конструкцией опорной по верхности, профилирующей форму ягодиц. Средние оценки степени дискомфорта сиденья составили 1,4±0,8 балла для летнего снаряжения и 1,6±1,2 балла для зимнего.

Показатели субъективного состояния испытуемых после 30минутного пребывания в кресле, по данным анкеты САН, имели незначительные отклонения от исходных величин. Средние изменения показателей, характеризующих самочувствие, активность и настро ение, не превышали одного балла. Индивидуальные колебания сдвигов были в пределах от –0,2 балла (некоторое улучшение показателя) до 1 балла. Только у одного испытуемого в одном испытании изменение превысило 1 балл (1,4 балла). Разница в динамике показателей, отражающих смену самочувствия, актив ности и настроения, была практически одинаковой.

Корреляционной связи между степенью ухудшения параметров самочувствия, активности, настроения и выраженностью дискомфорта не выявлено. Это, повидимому, свидетельствует о ничтожном влиянии 30минутного пребывания в кресле на состояние че ловека. То незначительное ухудшение показателей самочувствия, активности и настроения, вероятно, обусловлено теснотой габаритного макета внутрен него пространства машины, высокой температурой окружающего воздуха и т. п.

Основной жалобой, непосредственно не связанной с конструкцией кресла, было отсутствие возможности принять вертикальное положение в кресле, так как голова в защитном шлеме упиралась в потолок макета внутреннего пространства машины. Данную жалобу предъявляли испытуемые, имевшие рост сидя более 95 см. Второстепенной жалобой было давление от бронежилетов, особенно в летнем снаряжении. Наи более уязвимыми были область поясницы и нижней части грудного отдела позвоночника.

Рекомендации, высказанные испытуемыми по результатам испытаний, сводились к необходимости приближения плоскости опорной поверхности подго ловника кресла к голове сидящего человека (смеще ние кпереди) для обеспечения реальной опоры головы и совершенствования формы поясничного профиля спинки кресла. Данные рекомендации были учтены конструктором в ходе испытаний.

Заключение.

Геометрические характеристики разработанного ПАК в основном соответствуют требо ваниям ГОСТ 2188976 «Кресло человекаоператора. Общие эргономические требования». Отличия от тре бований ГОСТ не ведут к снижению его эргономиче ских характеристик. Конструкция привязной системы кресла позволяет самостоятельно отрегулировать ремни привязной системы и быстро зафиксировать ся в кресле. 30минутное пребывание испытуемых в кресле в зимнем и летнем снаряжении не ведет к се рьезным нарушениям удобства. Размещение в летнем снаряжении немного дискомфортнее, чем в зимнем. Наибольшее неудобство, отмеченное испытуемыми, связано с конструкцией подголовника и связано с большим смещением кзади плоскости его опорной поверхности, что не позволяет поддерживать голову в удобном положении. 30минутное пребывание в кресле в зимнем и летнем снаряжении не вызывает

заметного снижения самочувствия, активности и на строения испытуемых.

Таким образом, испытанный макет ПАК, несмотря на выявленные небольшие недостатки, показал при емлемый уровень эргономических характеристик, что позволяет рекомендовать его для проведения дальнейших динамических испытаний.

About the authors

Yu. B. Moiseev

Central Research Institute of the Air Force

Author for correspondence.
Email: o-pony@mail.ru
Russian Federation, Moscow

S. P. Ryzhenkov

Central Research Institute of the Air Force

Email: o-pony@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. Yu. Strakhov

Central Research Institute of the Air Force

Email: o-pony@mail.ru
Russian Federation, Moscow

S. V. Yakovlev

Main Military Medical Directorate

Email: o-pony@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files