ОПТИМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОЧАЯ ПОЗА ОПЕРАТОРА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ БИОМЕХАНИКИ

А. И. Гудков, С. М. Перегонцев

Вопросы оборонной техники. Серия ХХ, выпуск 84. 1979.

Положение общего центра тяжести тела человека относительно его точки опоры мо­жет служить характеристикой рациональности рабочей позы. Равновесное положение те­ла чаше всего сохраняется за счет напряжения определенных мышц, которое зависит от удаления центра тяжести тела относительно точки опоры: чем дальше (в известных пределах) центр тяжести от точки опоры тела, тем сильнее напряжение мышц и тем быстрее наступает утомление.

Для оценки с точки зрения биомеханики рабочей позы операторов военных гусенич­ных машин в масштабе 1:5 была изготовлена плоская копия боковой проекции че­ловека со средними антропометрическими показателями. На отдельных звеньях манеке­на были нанесены центры их тяжести в соответствии с данными Фишера [1]. Манекен накладывался на чертеж рабочего места, и ему придавалось положение, соответствую­щее характерной рабочей позе рассматриваемой категории операторов. "Точка сиденья" О отмечалась в месте пересечения перпендикуляра, опускаемого из центра проекции тазобедренного сустава к плоскости подушки сиденья. Анатомически эта точка соответ­ствует седалищному бугру тазовой кости. Центры тяжести звеньев манекена переноси­лись на чертеж, а затем с помощью аналитического метода рассчитывались координа­ты общего центра тяжести тела G.

Рис. 1. Положение общего центра тяжести тела у экипажей:

точками отмечены центры тяжести звеньев тела; G - общий центр тяжести тела; О — точка сиденья

Таким путем были проанализированы рабочие позы водителей танков и БМП, а так­же командиров и наводчиков танков при выполнении ими функциональных обязанностей в положении по-боевому (рис. 1, а , б, в).

Как видно из рисунка, общей чертой, характерной для рабочей позы командиров и наводчиков танков (а), а также водителей БМП (б) и танков (в), является удаление общего центра тяжести тела G вверх и вперед от "точки сиденья" О.

Если в упро­щенном виде рассматривать тело человека как физическое тело сложной конфигурации, то в данном случае последнее должно падать, совершая вращательное движение относи­тельно точки опоры, которой в рассматриваемом примере является "точка сиденья" О.

В действительности эта механика несколько сложнее, так как имеется не точка, а не­которая площадь опоры для тазовой части туловища. Кроме того, опоры для ступней ног и удержание кистями рук органов управления противодействуют падению.

Тем не менее, очевидно, что относительное равновесие тела при рабочих позах, показанных на рис. 1, возможно в основном за счет статического напряжения определенных групп мышц спины и шеи (в большей степени), а также рук и ног.

Другими словами, такие рабочие позы поддерживаются путем активного противодействия силам тяго­тения, что связано с существенными энерготратами организма. Поэтому рабочие позы рассмотренных категорий операторов не могут считаться рациональными с точки зрения биомеханики, особенно при длительном (сутки и более) выполнении функциональных обязанностей в машинах. Проведенные эксперименты с длительным выполнением экипа­жами функциональных обязанностей в танках и БМП выявили существенное снижение мышечной силы и выносливости, в наибольшей степени выраженное у водителей. По субъективной оценке испытуемых неудобная рабочая поза названа основным неблагоприятным фактором.

Результаты теоретического и экспериментального анализа позволяют заключить, что оптимальная рабочая поза экипажей должна характеризоваться максимальным снижени­ем статического напряжения скелетных мышц, что возможно за счет придания телу опе­ратора определенного положения и улучшения конструкции рабочего кресла.

Рис. 2. Рекомендуемая рабочая поза для экипажей:

Обозначения те же, что и на рис. 1

Пример оп­тимальной рабочей позы показан на рис. 2. Как видно из этого рисунка, общий центр тяжести тела при такой   позе смешен назад   и вверх от "точки сиденья", а устойчивость позы обеспечивается силой тяжести звеньев самого тела и конструктивными элементами (спинкой и подголовником) кресла, удержи­вающими тело в заданном положении.

Очевидно, что в этом случае практически не требуется статического напряжения крупных скелетных мышц, а следовательно, и связан­ного с ним перерасхода энергетических ре­сурсов организма. Кроме того, возникающие при движении танка ударные перегрузки при такой позе действуют на    организм почти в

поперечном направлении.  Известно, что та­ кие перегрузки переносятся легче, чем про­дольные.

Выводы

1. Физиологическая рабочая поза операторов ВГМ с точки зрения биомеханики явля­ется нерациональной, так как поддерживание равновесия тела в положении сидя сопря­жено со статическим напряжением мышц.

2. Оптимальная с точки зрения биомеханики физиологическая рабочая поза операто­ров ВГМ может быть обеспечена путем придания телу положения полулежа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хавкина Η. Н. Биомеханика. Практикум по физиологии труда, под ред. К. С. То- чилова. Л., ЛГУ, 1970.