Характер повреждений при перегрузках



 

Из рис. 12.1, б (1—3) видно, что легче всего переносятся перегрузки в направлении «грудь—спина». Перегрузки бокового направления переносятся тяжелее, о чем говорит более низкий уровень границы добровольной переносимости (линия 4). При перегрузках, имеющих направление «таз — голова», внутренние органы смещаются в краниальном направлении, а позвоночник испытывает деформацию растяжения. Эти перегрузки переносятся хуже всего (рис. 12.1, а).

Таблица 12.2

Перегрузки при катапультировании

Стадия катапультирования Направление вектора перегрузки
1. Взрыв катапультирующего заряда Голова — таз
2. Действие воздушного потока в момент выхода из кабины (подобное ударной волне в направлении «грудь — спина») Грудь — спина
3. Перегрузка торможения кресла в воздушном потоке после отделения от самолета Спина — грудь
4. Перегрузка приземления Голова — таз

Рис. 12.1. Допустимые значения ударных перегрузок в зависимости от времени действия в направлении «таз — голова» (а) и «грудь — спина» (б):

1 — предел добровольной переносимости; 2 — выраженные

физиологические реакции; 3 — слабые физиологические реакции;

4 — предел добровольной переносимости в направлении «бок — бок»

Нагрузка на кости и связки в процессе приземления

 

Человек, который прыгает или падает с некоторой высоты и приземляется ногами на твердую поверхность, испытывает значительное воздействие на берцовые кости ног. Но наиболее уязвимы кости голени. Воздействующая сила будет максимальной в точке наименьшего поперечного сечения — прямо над лодыжкой. Кости голени сломаются в том случае, если сила давления превысит величину — 0,5-105 Н. Если прыгун приземлился на обе ноги, то максимальная сила, которой кости ног могут сопротивляться, удваивается до 105 Н. Эта сила соответствует примерно 130-кратному увеличению веса нормального человека (75 кг).

Опишем падение (прыжок) с высоты количественно. Сила, действующая на кости ног, равна:

где т — масса человека, а — среднее ускорение центра масс человека в процессе приземления.

Скорость v , которую имеет человек при падении с высоты H из состояния покоя, задается выражением:

Среднее ускорение, возникающее в процессе остановки тела, движущегося со скоростью v на пути h определяется из выражения:

Из соотношений (12.2) и (12.3) находим ускорение:

Следовательно, сила, действующая на тело при торможении, равна:

 (12.4)

Важно, что эта сила зависит от параметра — отношения высоты падения к расстоянию, на котором происходит торможение тела до полной остановки. Выразим из соотношения (12.4) предельно допустимую высоту падения, при которой наступает перелом костей голени ( F = 130·m·g):

 

 

а) Если человек будет приземляться на стопы обеих ног твердо, не сгибая коленей, то расстояние h будет примерно 1 см (деформация стоп). Тогда максимально допустимая высота падения Н будет равна

H = 1,3м.

 

Таким образом, падение с относительно небольшой высоты 1,3 м при жестком приземлении может окончиться переломом костей голени.

б) Участок торможения можно сделать больше за счет сгиба ног в коленях во время приземления. В этом случае h 0,6 м и по формуле (12.5) получим предельную высоту падения Н = 78 м. Полученное число непомерно велико. Причина этого заключается в том, что при сгибании ног в коленях возникает нагрузка на сухожилия и связки, которые способны выдерживать только 1/20 силы, ломающей кости ( F 6,5mg). Для этого значения формула (12.5) дает

Н = 3,3м.

 

Если человек приземлится не на твердую поверхность (например, в воду, мягкий снег, песок) то предельная высота падения будет больше.


Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 441; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!