 |
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.
|
|
|
|
|
|
