Июл 28

Защита организма от ударных перегрузок

Г. П. Миролюбов

Исследования по изучению действия на организм ударных перегрузок проводятся с целью поиска эффективного способа защиты человека от их неблагоприятного действия.

Достаточно эффективные и принципиально простые методы защиты человека от травматических последствий при действии ударных перегрузок практически не всегда легко выполнимы. Схематично можно выделить три принципа, на основе которые разрабатываются различные средства и методы защиты.

Первый принцип защиты от неблагоприятного влияния перегрузок заключается в искусственном изменении параметров перегрузки. Системы защиты, основанные на использовании этого принципа, обеспечивают тотальную защиту, то есть защиту всего организма в отличие от частичной, достигаемой при помощи элементов снаряжения и фиксации тела в опорном кресле. После экспериментального подтверждения устойчивости организма к перегрузкам в зависимости от их величины, продолжительности, а также скорости нарастания этот принцип наиболее широко использовался при разработке средств безопасного катапультирования и приземления. Путем изменения динамических характеристик систем достигались оптимальные параметры действующих перегрузок.

Перегрузка возникает при резком изменении скорости движения тела. Параметры перегрузки зависят от интенсивности изменения скорости: замедленный процесс сопровождается возникновением перегрузки с относительно меньшей величиной и скоростью нарастания, а значит, будет легче переносимым. Поэтому разгон кресла до нужной скорости при катапультировании летчика, так же как и торможение скорости при приземлении кабины, нужно производить медленнее. Последнее возможно только при относительно большом расстоянии, на котором производится разгон или торможение.

Осуществление этого принципа в практике обеспечения безопасности аварийного покидания самолета выразилось вначале в удлинении ствола катапульты и создании так называемого телескопического стреляющего механизма. В дальнейшем катапультное кресло было оснащено реактивным двигателем, благодаря которому продолжительность воздействия перегрузки возросла с 0,2 до 0,5 сек, однако максимальная ее величина осталась прежней.

Аналогично этому в систему безопасного приземления был введен амортизатор для искусственного увеличения пути активного торможения. Экспериментально показано, что при применении амортизаторов приземление человека в кабине безопасно при снижении со скоростью 10 м/сек, а без амортизаторов уже при скорости 3–4 м/сек у человека возникают неприятные ощущения, сопровождающиеся кратковременными расстройствами физиологических функций.

Следует отметить, что по техническим причинам не всегда можно изменить параметры перегрузок за счет увеличения пути разгона или торможения. Таким образом, создание тотальной защиты экипажа лимитируется возможным расстоянием, на котором для данного летательного аппарата может быть осуществлено торможение или ускорение спасаемого объекта.

Второй принцип защиты от действия перегрузок заключается в снижении удельного давления на площадь опоры или создании условий равномерного распределения прилагаемой силы на отдельные участки тела человека. Известно, что чем больше площадь, на которую распределяется одна и та же величина нагрузки, тем меньше ее приходится на единицу поверхности и тем меньше возможность повреждения тела.

В экспериментах на животных было отмечено, что с увеличением площади опоры возрастает устойчивость организма к перегрузкам. Если у собак в позе стоя при действии перегрузки величиной 80–100 ед наблюдались повреждения позвоночника, то в позе лежа (площадь опоры увеличивалась примерно вдвое) перегрузку можно было повысить до 150–200 ед без каких-либо повреждений. Предположение о том, что эффект повышения устойчивости в этом случае зависит только от более физиологичного положения собаки, исключается. При увеличении площади опоры у собаки, находящейся в вертикальном положении, эффект защиты оказывается выше, чем в экспериментах с размещением их в позе лежа. В экспериментах, где увеличение площади опоры для вертикальной позы достигалось с помощью быстрозастывающего гипса, собаки без повреждений трижды с интервалами в две-три недели переносили перегрузку величиной 1000 ед. Этот принцип лежит в основе известных ложементов для космонавтов, обеспечивающих достаточно высокую устойчивость к перегрузкам, и поручней на катапультных креслах, на которые опирается летчик, а также других приспособлений, увеличивающих площадь опоры тела при его фиксации. Защитный эффект метода погружения в воду, наблюдаемый в экспериментах на животных, также имеет в своей основе принцип равномерного распределения силы на поверхность тела.

Ошибочным является предположение, что при погружении в жидкость тело будет испытывать меньшую перегрузку или не будет испытывать ее совсем, поскольку оно теряет в весе в объеме вытесненной жидкости. Это неверно по двум причинам. Во-первых, тело, обладающее массой, даже в невесомости будет испытывать перегрузку, во-вторых, при погружении в жидкость тело не теряет в весе, а испытывает действие выталкивающей силы, равной весу вытесненной жидкости. Из этого следует, что тело, находящееся во взвешенном (равновесном) состоянии в жидкости, имеет лишь иную опору, чем тело, лежащее на твердой поверхности. Обнаруженный экспериментальным путем эффект повышения устойчивости животных, погруженных в жидкость, к действию перегрузок связан именно с повышением площади опоры за счет моделирующих поверхность тела свойств жидкости. Это доказано в экспериментах с полным моделированием поверхности тела на твердой опоре путем применения быстрозатвердевающей гипсовой кашицы.

На рис. 9 представлены результаты исследования влияния условий погружения на устойчивость животных к перегрузке.

Рис. 9. Соотношение величин ударных перегрузок голова–таз, переносимых собаками:

– без защиты;

– при погружении в воду;

– при погружении в воду с защитой от гидравлического давления;

– при размещении на твердой моделированной опоре.

Применение твердой моделированной опоры дает более высокий эффект, чем метод погружения в жидкость. Это явление также закономерно и нашло теоретическое объяснение, подкрепленное фактами практических экспериментов. Причиной является возникновение в жидкости в момент удара повышенного давления, способного вызвать повреждения. Возникновение давления в жидкости зафиксировано специальным приспособлением, а картина поражения животных аналогична таковым при подводном взрыве. Снижая действие гидравлического давления специальным поглотителем из пористой резины, можно предотвратить специфические повреждения.

Естественно, что использование принципа увеличения площади опоры при создании защитных мер от перегрузки имеет определенные границы. Теоретически легко представить и практически легко получить перегрузку, превышающую устойчивость организма. Этот принцип можно использовать только для некоторых тканей и органов. Например, можно снизить удельное давление на позвоночник человека и предотвратить перелом позвонков, разгрузив его с помощью рук, опирающихся на поручни кресла, подмышечных лямок, изменения положения тела из вертикального в горизонтальное, наконец, моделируя тело ложементом. Изменить же условия, способные повысить устойчивость к перегрузкам внутренних органов (сердце, печень, селезенка, и т. п.), значительно труднее.

Поэтому, добившись преодоления барьера повреждений костно-опорного аппарата, наиболее часто наблюдаемых в настоящее время, и тем самым, обеспечив устойчивость человека к значительным по величине перегрузкам, потребуется решить проблему защиты внутренних органов. Последние могут повреждаться без видимых наружных проявлении, как это было обнаружено в экспериментах на животных. Первыми сигналами являются симптомы нарушения сердечной деятельности, свидетельствующие об ударе по сердцу, о смещении его вследствие перегрузки и т. п. Таким образом, следующим принципом защиты от перегрузок является принцип повышения устойчивости самих тканей (укрепление связочного аппарата, увеличение прочности тканей) и изыскание способов создания оптимальных условий для внутренних органов. В этом отношении может возникнуть вопрос о целесообразности тренировок организма к воздействию ударных перегрузок не только для приобретения летчиком навыка, но и для повышения устойчивости тканей.

В настоящее время система безопасности при катапультировании, приземлении и других случаях воздействия на человека ударных перегрузок разрабатывается с учетом первых двух принципов защиты.

Похожие статьи:

  1. Особенности реакций человека, находящегося в свободной позе, на кратковременные ударные ускорения различного направления А. Ф. Коваленко, И. С. Васильев, Р. К. Кузмицкий, Л....
  2. Направление перегрузки, вектор перегрузки, терминалогия перегрузок А. В. Иванов, И. А. Цветков Практика авиации, поставив человека...
  3. Основные закономерности реакций организма на действие ударных перегрузок С. А. Гозулов Влияние ударных перегрузок на организм, прежде всего,...

автор admin \\ теги: , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.