Как индийцы эргономику рабочего места наводчика в Т-90С оценили
В 2021 году индийские исследователи опубликовали занятный документ, посвящённый детальному изучению эргономики рабочего места наводчика-оператора танков Т-90С. Выводы оказались не очень утешительны — индийцы лишь подтвердили тот факт, что танки советского типа разрабатывались с недостаточным вниманием к антропометрии и эргономике.
Что и кого исследовали
В исследовании приняли участие 90 здоровых мужчин-наводчиков. Их средний возраст составлял 35,2 года, средний рост — 172,6 сантиметра, а масса тела — 72,4 килограмма. Такой объём выборки позволил авторам сопоставить размеры рабочего места не с абстрактным «средним человеком», а с антропометрическими характеристиками военнослужащих, действительно эксплуатирующих машину.
Специалисты измерили ширину плеч и таза, длину рук и ног, высоту глаз в положении сидя, подколенную высоту и другие параметры. Затем полученные данные сравнили с размерами сиденья и свободными промежутками между ним и оборудованием.
Исследование проводилось непосредственно внутри танка при закрытых люках. Измерялись углы наклона шеи и туловища, положение локтевых, тазобедренных, коленных и голеностопных суставов. С помощью динамометров определялись усилия, необходимые для работы с механизмами и органами управления. Кроме того, наводчики в течение 45 минут пользовались рукоятками прицела 1Г46, а сила кистевого хвата проверялась каждые две минуты.
Наконец, участникам предложили субъективно оценить дискомфорт в различных частях тела по десятибалльной шкале. Ноль означал его отсутствие, десять — выраженные неприятные ощущения. Таким образом, авторы объединили объективные измерения с оценками самих военнослужащих.
Сидение
Одним из главных источников проблем оказалось сиденье наводчика. Размер его основания составляет всего 34 на 30 сантиметров. При этом средняя максимальная ширина бёдер участников исследования достигала 36,6 сантиметра, а средняя бикристальная ширина таза — 38,5 сантиметра.
Иными словами, сиденье оказалось уже тела большинства наводчиков. Часть бёдер выступала за его края, из-за чего уменьшалась площадь опоры и возрастало давление на тазовые кости и мягкие ткани. Чем меньше площадь контакта, тем выше удельная нагрузка и тем быстрее человек начинает ощущать боль и онемение.
Не менее показательной оказалась глубина сиденья. При длине основания 30 сантиметров средняя ягодично-подколенная длина наводчиков составляла 45,4 сантиметра. Значительная часть бедра поэтому оставалась без поддержки. Авторы связывают это с онемением мышц бедра и голени, а также с нарушением нормального распределения нагрузки.
Конструкция подушки тоже не способствует комфорту.
Место наводчика на примере Т-90А.
Основание выполнено из металлического листа, поверх которого размещено джутовое волокно в чехле из парусины. Подобное решение долговечно и сравнительно неприхотливо, что важно для военной техники, но поверхность получается жёсткой и плоской. Она плохо распределяет массу тела и увеличивает давление на седалищные бугры.
Спинка имеет размеры 34 на 15 сантиметров и расположена на 15 сантиметров выше основания. По расчётам исследователей, она поддерживает лишь 23,6 процента средней высоты корпуса до шейной точки. Полноценной поддержки поясничного и верхнего отделов спины нет, равно как отсутствуют подголовник и подлокотники.
Последнее особенно важно для наводчика. Значительную часть времени он должен удерживать руки на рукоятках управления, не имея устойчивой опоры для предплечий. Статическая нагрузка приходится на плечевой пояс, локтевые суставы и мышцы спины, что ускоряет развитие утомления.
Сиденье жёстко закреплено на металлической раме. Авторы отмечают, что удары и вибрации от корпуса машины передаются непосредственно телу наводчика. Полноценной подвески или «плавающего» основания, способного ослабить воздействие динамических нагрузок, не предусмотрено.
Регулировка сидения
Сиденье можно переставлять по высоте и вдоль продольной оси танка, однако регулировка не является оперативной. Для изменения положения необходимо совместить отверстия в кронштейне и закрепить конструкцию гайками. Предусмотрено ограниченное количество фиксированных положений.
Это означает, что наводчик не может быстро подстроить рабочее место под собственные параметры, как это делается в современном автомобильном или авиационном кресле. Тем более невозможно менять положение сиденья в процессе работы — например, поднимать его для наблюдения через один прибор и опускать для работы с другим.
Особенно спорно выглядит высота основания над платформой вращающегося транспортёра — всего 15 сантиметров. Средняя подколенная высота участников исследования составляла 44,8 сантиметра. Разумеется, танковое сиденье нельзя напрямую сравнивать с обычным креслом: ноги наводчика расположены относительно элементов боевого отделения и автомата заряжания, а не свободно опущены к полу. Однако полученные углы в суставах подтверждают, что положение тела далеко от оптимального.
Во время работы угол в тазобедренном суставе составлял от 75 до 86 градусов при рекомендуемых 90–120 градусах. Угол в коленном суставе опускался до 59–70 градусов. В состоянии покоя он, напротив, достигал 121–132 градусов. Таким образом, поза заметно менялась в зависимости от выполняемой операции, но редко оставалась нейтральной.
Малый угол в коленном суставе создаёт дополнительное давление на ткани, способствует затеканию ног и онемению мышц. Одновременно недостаточная поддержка спины увеличивает нагрузку на позвоночник. В результате неудобство одной части рабочего места усиливает последствия недостатков другой.
Работа с прицелами и приборами наблюдения
Основным дневным прицелом наводчика является 1Г46. Кроме него, используется дисплей тепловизионного прицела «Эсса», а для наблюдения установлены перископические приборы ТНП-165А. Сами по себе эти средства позволяют обнаруживать цели и применять вооружение в разное время суток. Однако их взаимное расположение заставляет наводчика постоянно менять положение головы.
Средняя высота глаз обследованных военнослужащих в положении сидя составляла 70,8 сантиметра. Окуляр прицела и экран тепловизора находились на высоте около 58 сантиметров. Кроме того, они были разнесены по горизонтали примерно на 25 сантиметров.
Чтобы перевести взгляд на дисплей, наводчику приходилось поворачивать шею вправо примерно на 35 градусов. Между тем предпочтительный диапазон её движения при продолжительной работе составляет около 20–30 градусов. Однократный поворот не представляет серьёзной проблемы, но многократное повторение такого движения в течение продолжительного времени увеличивает нагрузку на шею и плечевой пояс.
Ещё сложнее пользоваться перископами. Для наблюдения через один из них наводчик должен отклонять шею назад на угол до 50 градусов, после чего направлять взгляд вверх. При работе с боковым прибором требуется поворот головы примерно на 90 градусов.
В реальном бою наводчик не ограничивается одним движением. Он переводит взгляд между дневным каналом, тепловизором, перископами и органами управления, одновременно взаимодействуя с командиром и сопровождая цель. Поэтому даже умеренное неудобство быстро накапливается и превращается в физическую усталость.
Авторы предложили выводить изображения от различных приборов на единый усовершенствованный дисплей. Такое решение сократило бы количество движений головой и позволило сосредоточить основные данные в единой зоне обзора. Фактически речь идёт о переходе от набора разнесённых оптических приборов к более интегрированному цифровому рабочему месту.
Впрочем, здесь возникает обычный для бронетехники компромисс. Прямой оптический канал отличается высокой надёжностью и может сохранять работоспособность при отказе части электроники. Полный переход на дисплеи увеличивает зависимость от камер, проводки и вычислительных средств. Поэтому рациональнее не отказываться от оптики, а дополнить её удобным цифровым отображением информации.
Усталость рук
Отдельная часть исследования посвящена органам управления прицелом 1Г46. Рукоятки обеспечивают наведение вооружения в двух плоскостях. На левой находится кнопка измерения дальности, на правой — кнопка открытия огня.
Проблема заключается не только в усилии, которое приходится прикладывать, но и в траектории движения рукояток. В ходе работы кисти заметно сгибаются и разгибаются, отклоняясь от нейтрального положения. Одновременно меняется угол в локтевом суставе — от 70 до 86 градусов против приблизительно 120 градусов в более комфортной позе.
Рукоятки расположены выше уровня локтей. При отсутствии подлокотников это создаёт дополнительную статическую нагрузку на плечи и предплечья. Наводчику приходится одновременно удерживать руки на весу и совершать точные управляющие движения.
Измерения показали, что при длительной работе сила кистевого хвата сначала несколько возрастала — вероятно, в результате включения мышц в работу, — а затем постепенно снижалась.
Для обеих рук была зафиксирована выраженная статистическая связь между продолжительностью работы и падением силы хвата.
Само по себе требуемое для управления усилие в большинстве режимов не превышало физических возможностей военнослужащих. Например, для горизонтального перемещения рукоятки прицела требовалось первоначальное усилие около 7,15 кгс, а затем — примерно 5,12 кгс. Для вертикального перемещения показатели составляли соответственно около 6,43 и 4,93 кгс.
Однако запас силы нельзя рассматривать изолированно. Даже если человек способен однократно приложить необходимое усилие, продолжительная работа в неудобной позе постепенно снижает точность и скорость движений. Утомление кистей, предплечий и плечевого пояса может вызвать запаздывание управляющих воздействий.
Авторы делают важный вывод: снижение силы хвата способно отрицательно повлиять на быстроту действий наводчика и вызвать задержку в наведении орудия на цель.
Объём башни
Промежутки между сиденьем и расположенными вокруг приборами составляли от 4 до 21 сантиметра. При этом средняя длина предплечья на исследуемом антропометрическом участке достигала 29,4 сантиметра. Следовательно, для свободного перемещения рук пространства недостаточно.
Подобная теснота заставляет человека выполнять движения по ограниченным траекториям, прижимать локти к телу и изгибать кисти. Если в обычном рабочем помещении неудобно расположенный переключатель можно перенести на несколько сантиметров, то внутри башни танка любое изменение сталкивается с массой ограничений: рядом находятся прицел, казённая часть орудия, механизмы автомата заряжания, элементы брони и рабочее место командира.
Сварная башня Т-90С имеет больший внутренний объём, чем ранняя литая. По приведённым в исследовании данным, прирост составляет около 135 литров. Однако этого недостаточно для радикального устранения компоновочных ограничений. Дополнительный объём распределён по форме башни и не обязательно находится именно там, где требуется пространство для рук, ног или головы наводчика.
Дискомфорт
Субъективные оценки подтвердили результаты измерений. Наиболее высокий средний уровень дискомфорта участники отметили в области грудной клетки — 8,3 балла из 10. Далее следовали левая мышца — выпрямитель позвоночника — 8,25 балла, голова — 8,2, левая ягодичная область — 8,1, живот — 8,05 и шея — 7,9 балла.
Высокие значения были зарегистрированы также в области трапециевидных мышц, предплечий, запястий, правого колена и правой голени. Распределение дискомфорта оказалось несимметричным.
В нижней части тела правая сторона испытывала большую нагрузку из-за ограничений, создаваемых защитной плитой наводчика. В верхней части та же плита, напротив, обеспечивала некоторую опору справа, тогда как слева аналогичной поддержки не было.
Эти результаты нельзя автоматически трактовать как доказательство неизбежных травм или профессиональных заболеваний.
Исследование носило пилотный характер и прежде всего оценивало краткосрочные реакции при работе внутри машины. Тем не менее сочетание высоких субъективных оценок с объективно неудобными углами в суставах указывает на реальную проблему.
При длительной эксплуатации подобные нагрузки способны привести к хроническим болям в шее и спине, онемению конечностей и развитию связанных с работой скелетно-мышечных нарушений. Кроме того, дискомфорт отвлекает внимание, ухудшает концентрацию и ускоряет общее утомление.
Что предлагают изменить
Наиболее очевидное направление модернизации — новое сиденье. Оно должно быть шире и глубже, иметь более эффективную подушку, полноценную поясничную поддержку и регулируемые опоры для рук. Желательна система быстрого изменения высоты и продольного положения без разборки креплений.
Однако простое увеличение размеров кресла внутри существующей башни может сократить и без того ограниченные проходы. Поэтому сиденье следует рассматривать не отдельно, а совместно с окружающим оборудованием. Возможно, часть блоков и переключателей придётся уменьшить, перенести или объединить.
Второе направление — оптимизация информационного поля. Основные изображения и данные целесообразно выводить на дисплеи, расположенные в пределах естественного направления взгляда. Это уменьшит необходимость поворачивать и запрокидывать голову. При этом прямые оптические каналы могут сохраняться как резервные.
Третье направление — переработка органов наведения. Компактный джойстик с возможностью регулировки положения и опорой для предплечий способен снизить нагрузку на кисти и плечи.
Усилия и чувствительность управления необходимо подбирать так, чтобы обеспечить баланс между точностью, быстротой и защитой от непреднамеренных движений.
Наконец, важна амортизация сиденья. Она должна уменьшать передачу ударов и вибраций на позвоночник, не вызывая при этом раскачивания тела и ухудшения точности работы с прицелом.
Источник:
«Эргономический анализ рабочего места наводчика боевой бронированной машины — танка Т-90С, с особым вниманием к сиденью, системе визуального прицеливания и скелетно-мышечному дискомфорту: пилотное исследование». Панкадж Кумар Синха, Мадхусудан Пал, Сунил Чандел. ASIAN JOURNAL OF MEDICAL SCIENCES
Информация