手轮力对炮手工作负荷及系统工效的影响

        众所周知, 人与火炮构成人一机系统。手轮是人一火炮系统中的一个重要接口部件, 手轮力的大小与炮手负荷及系统工效有着密切的关系。
        本研究的目的就在于揭示手轮力对炮手负荷及系统工效的影响, 为火炮手轮力的确定和有关作业制度的制定提供可靠的科学依据。
        设备与方法
        1.被控对象: 加榴炮和高炮。这两种手轮火炮具有不同的操纵机构和动力学特性。
        2.被试者: 每种手轮火炮炮手15 名, 男性, 其平均年龄为1 9.1 ( 1 5 一2 1 ) 岁。
        3.瞄准手轮工效的监视: 用一套特制的电视摄像机及监视器系统监测瞄准误差, 判读精度可达到0.1 密位, 用秒表测定瞄准时间。整个瞄准系统如图1 所示。
        4.工作负荷监测: 用遥测心电监护仪监测被试者的心率。实验开始前的心率为安静心率,作业开始后达平衡状态后的平均值为工作心率, 停止工作后第3m in 的心率为恢复心率。
        5.抬箱工作: 箱重78 k g , 抬运距离10 m, 每3 0 5 抬运1 次, 持续工作Z Om i n 。6.
         实验步骤: 正式瞄准作业前对被试者进行瞄准训练。然后不限时间, 让被试者尽最大努力瞄准, 直至使误差减到最小为止, 称此误差为“ 静态误差” 。
        火炮瞄准误差监测系统实验由主试者指挥。对高炮手轮, 炮身手轮在高低角方向偏离瞄准状态80 度; 对加榴炮高低角偏离25 0 密位, 方向角偏离1 0 密位。
        被试者使炮身偏移到位后, 立即把炮身调回, 进行瞄准。完成瞄准后主试者按表计时, 同时判读并记录瞄准误差, 称之为“ 操作误差” 。
        如果瞄准时间不超过规定值( 对高炮为1 0 5 , 对加榴炮为4 0 5 ), 被试者则休息待命, 到规定时刻再进行下一次瞄准手轮作业。如果瞄准时间超过规定值, 则马上开始下一轮作业。如此重复不息, 直至每名被试者完成15 次瞄准, 结束一组手轮力实验。然后开始另一组手轮力的实验。抬箱作业仅在高炮上实验, 被试者完成抬箱作业后立即投入一组手轮力的瞄准操作。
        实验结果。
        1.手轮工作负荷: 列出了在不同条件下被试者的平均心率。由表中数值可知, 无论为何组手轮力, 加榴炮被试者的平均工作心率和恢复心率都明显高于高炮被试者的相应值( p< 。.05 ) ; 在同种火炮上, 工作心率与手轮力大小未表现出确定关系。在高炮上, 被试者抬箱后瞄准作业时的平均工作和恢复心率不仅明显高于同组手轮力条件下不抬箱时的值, 而且高于最大手轮力组不抬箱时的值( p< .0 05 )。
        2.手轮系统工效: 加榴炮被试者各次的平均瞄准误差, 其值均在0.5 密位以下( 单次最大值不超过0.8 密位)。
        除在最大( 1 2 0 , 6 o N )、最小( 45,20 N ) 两组手轮力条件下总平均操作误差间有显著差异( p< 0.0 5 ) 外, 其它各力组的总平均操作误差间未见明显差异( p > 。.05 )。除最大力组外, 总平均操作误差和静态平均误差间也未见显著性差异。高炮被试者的平均瞄准误差列于表2 中。当手轮力为1 70, 1 20 N 时, 总平均操作误差明显高于其它两力组时的相应值( P < 0.0 5 )。
        在另外两组手轮力条件下, 操作误差基本相同, 且都不超过规定值, 抬箱作业后操作误差明显高于不抬箱时的相应值( P < 0.0 5 )。在高炮上、在各组手轮力条件下, 操作误差均明显高于静态误差。高炮被试者在不同手轮力条件下前4次平均瞄准时间基本相同; 但随着瞄准次数的增加, 瞄准时间逐渐加长; 在1 70, 1 2 o N 手轮力条件下增长速度较快, 从第5 次瞄准以后瞄准时间明显长于另外两组力条件下的相应值。
        讨论心率是一种简便易测而又能较好地反映工作负荷的生理参数, 它与活动强度、氧耗量成线性关系, 但除工作负荷外, 它还受到许多其它因素的影响阁, 给实际应用造成一定困难。本研究是在完全相同条件下对同类作业的负荷进行比较, 因此工作负荷大小的比较是可靠的。实验结果表明, 加榴炮手比高炮手工作负荷高, 表明除手轮力外还有其它影响炮手工作负荷的因素, 其中较主要的是火炮的转动惯量、偏转范围和转动速度, 手轮的结构参数也会产生一定的作用。
        本实验中被试者工作负荷是火炮手轮力、转动惯量、偏移范围和转速等因素共同作用的结果。我们要求被试者尽最大努力、快速与精确地完成手轮作业, 因此被试者的工作负荷受手轮力大小的影响不大。因为在手轮力减少时, 被试者加快了瞄准速度; 除在手轮力过大条件下, 瞄准误差随手轮力的变化也不十分明显。
        手轮力对系统工效的影响主要表现在瞄准时间上。在加榴炮上, 操作误差和静态误差几乎没差异。这种静态误差显然是由火炮瞄准系统本身结构性和人的瞄准能力决定的。在高炮上操作误差明显高于静态误差, 表明操作误差中含有动态成分, 因为转动速度较快。
        这种差别主要是由火炮本身的特性决定的。
        结论按炮兵现行操作方式和要求, 根据本研究结果, 对火炮操作力提出以下建议:
        (1) 对加榴炮, 高低、方向手轮力不宜超过70,40 N ; 连续操作次数不要超过15 次。
        (2) 对高炮, 大、小手轮力不宜超过90,50 N ; 连续操作次数不要超过7次。
        (3) 在高炮瞄准作业前, 炮手应避免大负荷作业。