手輪力對炮手工作負荷及系統工效的影響

        眾所周知, 人與火炮構成人一機系統。手輪是人一火炮系統中的一個重要接口部件, 手輪力的大小與炮手負荷及系統工效有著密切的關系。
        本研究的目的就在于揭示手輪力對炮手負荷及系統工效的影響, 為火炮手輪力的確定和有關作業制度的制定提供可靠的科學依據。
        設備與方法
        1.被控對象: 加榴炮和高炮。這兩種手輪火炮具有不同的操縱機構和動力學特性。
        2.被試者: 每種手輪火炮炮手15 名, 男性, 其平均年齡為1 9.1 ( 1 5 一2 1 ) 歲。
        3.瞄準手輪工效的監視: 用一套特制的電視攝像機及監視器系統監測瞄準誤差, 判讀精度可達到0.1 密位, 用秒表測定瞄準時間。整個瞄準系統如圖1 所示。
        4.工作負荷監測: 用遙測心電監護儀監測被試者的心率。實驗開始前的心率為安靜心率,作業開始后達平衡狀態后的平均值為工作心率, 停止工作后第3m in 的心率為恢復心率。
        5.抬箱工作: 箱重78 k g , 抬運距離10 m, 每3 0 5 抬運1 次, 持續工作Z Om i n 。6.
         實驗步驟: 正式瞄準作業前對被試者進行瞄準訓練。然后不限時間, 讓被試者盡最大努力瞄準, 直至使誤差減到最小為止, 稱此誤差為“ 靜態誤差” 。
        火炮瞄準誤差監測系統實驗由主試者指揮。對高炮手輪, 炮身手輪在高低角方向偏離瞄準狀態80 度; 對加榴炮高低角偏離25 0 密位, 方向角偏離1 0 密位。
        被試者使炮身偏移到位后, 立即把炮身調回, 進行瞄準。完成瞄準后主試者按表計時, 同時判讀并記錄瞄準誤差, 稱之為“ 操作誤差” 。
        如果瞄準時間不超過規定值( 對高炮為1 0 5 , 對加榴炮為4 0 5 ), 被試者則休息待命, 到規定時刻再進行下一次瞄準手輪作業。如果瞄準時間超過規定值, 則馬上開始下一輪作業。如此重復不息, 直至每名被試者完成15 次瞄準, 結束一組手輪力實驗。然后開始另一組手輪力的實驗。抬箱作業僅在高炮上實驗, 被試者完成抬箱作業后立即投入一組手輪力的瞄準操作。
        實驗結果。
        1.手輪工作負荷: 列出了在不同條件下被試者的平均心率。由表中數值可知, 無論為何組手輪力, 加榴炮被試者的平均工作心率和恢復心率都明顯高于高炮被試者的相應值( p< 。.05 ) ; 在同種火炮上, 工作心率與手輪力大小未表現出確定關系。在高炮上, 被試者抬箱后瞄準作業時的平均工作和恢復心率不僅明顯高于同組手輪力條件下不抬箱時的值, 而且高于最大手輪力組不抬箱時的值( p< .0 05 )。
        2.手輪系統工效: 加榴炮被試者各次的平均瞄準誤差, 其值均在0.5 密位以下( 單次最大值不超過0.8 密位)。
        除在最大( 1 2 0 , 6 o N )、最小( 45,20 N ) 兩組手輪力條件下總平均操作誤差間有顯著差異( p< 0.0 5 ) 外, 其它各力組的總平均操作誤差間未見明顯差異( p > 。.05 )。除最大力組外, 總平均操作誤差和靜態平均誤差間也未見顯著性差異。高炮被試者的平均瞄準誤差列于表2 中。當手輪力為1 70, 1 20 N 時, 總平均操作誤差明顯高于其它兩力組時的相應值( P < 0.0 5 )。
        在另外兩組手輪力條件下, 操作誤差基本相同, 且都不超過規定值, 抬箱作業后操作誤差明顯高于不抬箱時的相應值( P < 0.0 5 )。在高炮上、在各組手輪力條件下, 操作誤差均明顯高于靜態誤差。高炮被試者在不同手輪力條件下前4次平均瞄準時間基本相同; 但隨著瞄準次數的增加, 瞄準時間逐漸加長; 在1 70, 1 2 o N 手輪力條件下增長速度較快, 從第5 次瞄準以后瞄準時間明顯長于另外兩組力條件下的相應值。
        討論心率是一種簡便易測而又能較好地反映工作負荷的生理參數, 它與活動強度、氧耗量成線性關系, 但除工作負荷外, 它還受到許多其它因素的影響閣, 給實際應用造成一定困難。本研究是在完全相同條件下對同類作業的負荷進行比較, 因此工作負荷大小的比較是可靠的。實驗結果表明, 加榴炮手比高炮手工作負荷高, 表明除手輪力外還有其它影響炮手工作負荷的因素, 其中較主要的是火炮的轉動慣量、偏轉范圍和轉動速度, 手輪的結構參數也會產生一定的作用。
        本實驗中被試者工作負荷是火炮手輪力、轉動慣量、偏移范圍和轉速等因素共同作用的結果。我們要求被試者盡最大努力、快速與精確地完成手輪作業, 因此被試者的工作負荷受手輪力大小的影響不大。因為在手輪力減少時, 被試者加快了瞄準速度; 除在手輪力過大條件下, 瞄準誤差隨手輪力的變化也不十分明顯。
        手輪力對系統工效的影響主要表現在瞄準時間上。在加榴炮上, 操作誤差和靜態誤差幾乎沒差異。這種靜態誤差顯然是由火炮瞄準系統本身結構性和人的瞄準能力決定的。在高炮上操作誤差明顯高于靜態誤差, 表明操作誤差中含有動態成分, 因為轉動速度較快。
        這種差別主要是由火炮本身的特性決定的。
        結論按炮兵現行操作方式和要求, 根據本研究結果, 對火炮操作力提出以下建議:
        (1) 對加榴炮, 高低、方向手輪力不宜超過70,40 N ; 連續操作次數不要超過15 次。
        (2) 對高炮, 大、小手輪力不宜超過90,50 N ; 連續操作次數不要超過7次。
        (3) 在高炮瞄準作業前, 炮手應避免大負荷作業。