Дек 22

Переносимость человеком воздействий ударных ускорений произвольного направления

Исследования предельно переносимых ударных ускорений в основном были сосредоточены на тех воздействиях, вектор которых совпадал с главными осями тела человека, и поэтому данные по устойчивости человека к воздействию ускорений импульсного характера по другим осям в литературе отсутствуют. Имеющиеся материалы были использованы для оценки в какой-то мере узкого диапазона предельно допустимых величин ударных ускорений в условиях применения опорных и фиксирующих устройств, предложенных или разработанных в специальных авиакосмических системах. Наиболее обстоятельная работа такого рода была выполнена при изучении воздействия ударных ускорений в диапазоне скоростей спуска с учетом угловых положений отсека экипажа, которые могут иметь место в реальных условиях посадки космического корабля «Аполлон». Объем этой работы охватывает поисковые исследования по определению методов оптимальной фиксации тела к креслу вплоть до оценки эффективности прототипов защитных устройств при ударе корабля.

Эта поисковая работа была разбита на ряд программ экспериментальных исследований устойчивости человека к действию ударных ускорений; выполнение этих программ было возложено на различные научно-исследовательские учреждения. Угловые положения вектора ударного ускорения, которые при этом были исследованы, схематически показаны на рис. 13.

Рис. 13. Направление вектора силы торможения в экспериментах с ударными воздействиями на конструкцию отсека экипажа космического корабля «Аполлон»

А – передний конус, охватывающий угол 90°;

Б – периметрическая плоскость;

В – задний конус, охватывающий угол 90°;

Г – угловые положения салазок на стенде ударных ускорений. Сила торможения направлена на испытуемого.

Серия предварительных испытаний с воздействием ударных ускорений была проведена на вышках вертикального торможения. Были выполнены 32 исследования с применением ударных ускорений ±GY. При воздействии ударных ускорений величиной до 22 G с изменениями скорости соударения до 5,88 м/сек испытуемые не отмечали каких-либо неблагоприятных сдвигов в самочувствии. Испытуемые привязывались к креслу поясным ремнем, снаряжением-фиксатором туловища и фиксаторами-ограничителями голеней, причем кресло было смоделировано по туловищу при помощи энергопоглощающей опоры, наполненной микросферами. В дальнейшем эта серия исследований была расширена до изучения влияния семи пространственных направлений вектора ударных воздействий и шести выбранных величин импульса ударного ускорения. В этих экспериментах 20 испытателей подвергались действию ударных ускорений, графические характеристики которых представлены на рис. 14. Максимальные величины ударных ускорений составляли диапазон от 13,4 до 26, 6 G с градиентами нарастания от 426 до 1770 G/сек. Спектральная плотность распределения энергии каждого из указанных воздействий ударных ускорений показана на рис. 14, Б. Испытуемые фиксировались к креслу плечевыми ремнями, привязной системой, перекрещивающейся на передней стенке грудной клетки в области грудины, и поясным ремнем с пахово-мошоночными фиксаторами бедер. Опытное катапультируемое сидение было оснащено плоскими металлическими опорами для фиксации головы, туловища и нижних конечностей. В этом исследовании не было отмечено случаев травматизма, хотя на электрокардиограмме наблюдались временные расстройства сердечного цикла (внезапные изменения ритма и экстрасистолы желудочкового генеза).

Рис. 14. Ударные ускорения (А), испытываемые конструкцией отсека; и спектральные плотности ударных, перегрузок (В)

а – плунжер входит в воду;

1, 2, 3, 4, 5, 6 – профиль ускорений.

На горизонтальном стенде ударных ускорений рельсового типа было проведено 61 исследование влияния на добровольцев ударных ускорений – GZ. Испытуемые тщательно фиксировались жестко облегающим плечевым, крестообразным грудным, поясным и бедренно-мошоночными ремнями с фиксацией голеней. Величины ударных ускорений, зафиксированные на салазочном стенде ударных воздействий, составили 18,5 G и характеризовались скоростью соударения в 5,94 м/сек.

В этих испытаниях градиент нарастания ударного ускорения менялся в диапазоне от 208 до 8140 G/сек. При электрокардиографическом обследовании было установлено у всех испытуемых появление кратковременной (в течение 2 сек. после воздействия) синусовой брадикардии. У одного испытуемого брадикардия наблюдалась в течение 30 мин. с момента воздействия ударных ускорений.

В дополнение к указанным исследованиям было проведена еще одна серия, состоявшая из 146 экспериментальных воздействий на горизонтальном стенде ударных ускорений, основной задачей которой было изучение влияния 16 различных положений вектора ускорений, как это видно на рис. 13. Величины ударных ускорений, зафиксированные на салазочном стенде ударных ускорений, варьировали в диапазоне от 6,0 до 26,3 G, скорость изменения ускорения находилась в диапазоне от 5,3 до 13,96 м/сек. Величина ускорения и скорость его изменения возрастали одновременно. Система опоры и фиксации испытуемых, использованная в этих исследованиях, была аналогична системе, которая применялась на вертикальном стенде ударного торможения. В 119 из 146 случаев воздействия ударных ускорений каких-либо жалоб на ухудшение самочувствия у испытуемых не отмечалось. Расположенный вперед лицом по направлению движения под углом 45° относительно оси X (позиция № 5), испытуемый в момент торможения подвергся одновременному сжатию и чрезмерному сгибанию туловища, что вызвало травмирование мягких тканей в области 6-го, 7-го и 8-го грудных позвонков.

Таблица 4. Наиболее характерные сдвиги, выявленные при обследовании испытуемых после ударного воздействия

Показатель Ориентация стенда (см. рис.13) Величина ускорений G
Ожоги вследствие применения фиксирующего снаряжения (все первой степени) 2

7

20,0

23,0

Оглушенность и кратковременное нарушение ориентировки (длительностью не более 2 мин. с момента воздействия удара) 17

17

47

17

17

19

24

24

24

9

1

21

17,4

18,9

21,7

25,8

19,6

30,0

28,1

24,6

16,5

9,8

17,2

19,0

Затруднение функции внешнего дыхания (длительностью не более 1 мин. с момента удара) 17

23

18

18

24

24

18,9

19,5

24,6

23,2

23,7

16,5

Изменение артериального давления (на 20 мм рт. ст. до и после воздействия) 19 30,0
Изменение частоты сердцебиений (на 20 ударов в минуту до и после воздействия) 23

17

24

12

19,4

19,6

20,2

19,5

Застойные явления сосудов глазного дна 17

3

21,7

9,2

Болевые ощущения в области спины или шеи со снижением общей двигательной активности 17

1

5

5

25,8

17,2

25,1

21,0

Величина ударных ускорений при этом составила 25 G с градиентом нарастания в 960 G/сек и временем действия импульса в 0,097 сек. Микроскопическое исследование крови и осадка мочи, а также биохимические анализы этих жидкостей при всех испытаниях не выходили за пределы физиологической нормы. Из 144 зарегистрированных электрокардиограмм на 45 было выявлено отчетливо выраженное замедление сердечного ритма, наблюдавшееся в течение 51 сек. после воздействия ударных ускорений величиной свыше 15 G. Случаи брадикардии были особенно характерны для тех исследований, в которых ведущую роль играл компонент ударных ускорений вектора – GZ.

Данная серия испытаний позже была расширена до 288 случаев воздействия ударных ускорений с целью оценки влияния одного из 24 возможных пространственных положений вектора удара. Величина ударных ускорений изменялась в диапазоне от 5,5 до 30,7 G, скорость нарастания ускорения – от 300 до 2500 G/сек и скорость соударения – от 2,8 до 13,7 м/сек.

Наиболее характерные связи, обнаруженные при физикальном обследовании испытуемых в период после воздействия, представлены в сводной табл. 4.

В литературе представлены также результаты серии из 11 исследований с участием добровольцев, подвергавшихся ударным воздействиям на горизонтальном стенде ударных ускорений торможения в условиях применения менее жесткой системы фиксации и опоры. Эти исследования были проведены с целью оценки эффективности защитного действия штатной привязной фиксирующей системы, используемой в авиации и состоящей из плечевого ремня-фиксатора в виде перевернутой буквы У и не отмоделированного индивидуального по фигуре человека кресла с плоским, глубиной 5,08 см, подголовником. Форма импульса ударного воздействия характеризовалась величиной порядка 14 G со значением скорости соударения в 10,9 м/сек и градиентом нарастания ускорения в 1070 G/сек.

Похожие статьи:

  1. Устойчивость человека к ускорениям и критерии ее оценки Оценка устойчивости организма к действию ускорений зависит от характера выбранного...
  2. Физиологическое и патологическое действие ударных ускорений Большинство исследований по изучению действия ударных ускорений на организм человека...
  3. Предельно переносимые величины ударных ускорений в аспекте космических полетов На первых этапах планирования программы пилотируемых космических полетов считалось необходимым...

автор admin \\ теги: , , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.