Введение к работе
Актуальность. Соответствие характеру и условиям выполнения слу-жебпо-боевых задач является обязательным требованием при проектировании новых образцов форменной одежды военнослужащих. Отсутствие образцов полевой одежды, разработанной с учетом антропоморфологических особенностей женской фигуры, вынуждает обеспечивать женщин-военнослужащих мужской полевой одеждой близких типоразмеров. Несоответствие одежды антропометрическим характеристикам и силовым возможностям женского организма вызывает значительное ограничение амплитуд движений, общий дискомфорт и приводит к быстрому развитию состояния утомления. В связи с этим задача разработки научно-обоснованных эргономических параметров одежды женщин-военнослужащих и, прежде всего, для обеспечения динамического соответствия конструкций двигательному компоненту служебно-боевой деятельности является актуальной.
Работа является продолжением комплекса НИОКР кафедры конструирования и технологии швейных изделий СПбГУТД, направленных на совершенствование методов проектирования эргономически рациональных конструкций специальной одежды, базирующихся на дифференцированном учете биомеханических параметров движений человека в основных суставах верхних и нижних конечностей.
Использование в данной работе новых компьютерных технологий обеспечивает эффективное использование биокипематических характеристик движений человека, позволяет отказаться от рутинных операций по плоскостному модифицированию исходных шаблонов деталей плечевой одежды, тем самым создает возможность активного формирования объемного решения одежды с заданным уровнем динамического соответствия. При этом значительно сокращаются затраты времени и материальных ресурсов па проектирование базовых и исходно-модельных конструкций одежды, что имеет особую важность в современных экономических условиях.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом госбюджетных НИР СПГУТД 1996-1999 гг. и в рамках договора на разработку экспериментальных образцов полевой одежды для женщин-военнослужащих с кафедрой общей и военной гигиены Военно-Медицинской Академии.
Цель и задачи работы. Основной целью работы являлось совершенствование методов проектирования и оценки эргономической рациональности конструкций одежды специального назначения с практической их отработкой и реализацией при создании новых образцов утепленной полевой одежды для женщин-военнослужащих.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие науч-
ные и технические задачи:
исследование готовых образцов табельной одежды с целью выявления их функционально-эргономических недостатков и определения номенклатуры параметров, влияющих на динамическое соответствие одежды условиям сяужеб-но-боевой деятельности;
исследование взаимосвязи биомеханических параметров движений человека в основных суставах и пространственного расположения сегментов одежды;
. разработка методических рекомендаций для построения конструкций одежды с заданным уровнем динамического антропометрического соответствия (для плечевой одежды - путем формирования ее объемного конструктивного решения в системе трехмерного автоматизированного проектирования одежды; для поясной - на базе процедур плоскостного модифицирования исходных шаблонов деталей);
апробация предложенных способов при разработке конструкций утепленной куртки и полукомбинезона для женщин-военнослужащих;
исследование тепловых потерь на поверхности серийных и экспериментальных образцов полевой одежды с различными вариантами пакетов материалов и конструктивных решений;
эргономическая оценка экспериментальных образцов в лабораторных и натурных условиях.
Объектами исследования являлись женские фигуры младшей и средней возрастной групп, конструктивные решения одежды специального назначения, условия и параметры формообразования эргономичных конструкций плечевой и поясной одежды, влияние конструктивных решений на ограничения движений крупных суставов.
Методы и средства исследований. В работе использована общая методология системного подхода к вопросам проектирования спецодежды; объемное макетирование и инженерные методы получения разверток деталей одежды, в том числе трехмерная автоматизированная методика проектирования одежды (система ТАПРО); методы и средства эргономической биомеханики (гониометрия); методики проведения физиолого-гигиенических экспериментов (степ-тест); оригинальные методы и средства исследования теплозащитной эффективности одежды (диагностический тепловизионный комплекс «Сова-2» и программа TISSA). Статистическая обработка результатов производилась с помощью пакета прикладных программ STASTISTIKA и методов корреляционного, дисперсионного и многофакторного (в частности, кластерного) анализа.
Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые осуществлена целенаправленная разработка полевой одежды для
женщин-военнослужащих, обеспечивающей требуемый уровень эргономиче-
ской рациональности с учетом антрономорфологическнх особенностей женских фшур;
определены наиболее информативно значимые, с позиции ограничения амплитуд движений в крупных суставах, параметры серийной одежды;
адаптированы для построения плечевой одежды прямого силуэта геометрическая модель и алгоритм построения разверток деталей в исходной (исследовательской) версии системы трехмерного автоматизированного проектирования одежды (ТАПРО);
систематизированы параметры формообразования эргономически рациональных конструкций плечевой одежды в системе ТАПРО и разработаны рекомендации по выбору их величин при проектировании утепленных изделий специального назначения;
показана возможность и информативность оценки теплозащитной эффективности утепленных костюмов с помощью метода регистрации инфракрасного излучения (топографии тепловых потоков) с поверхности изделия, надетого на человека.
Практическая значимость. Реализация компьютерной технологии проектирования эргономически рациональных конструкций плечевой одежды при разработке утепленных костюмов для женщин-военнослужащих показала ее эффективность, что подтверждается результатами сравнительной эргономической оценки стандартных и экспериментальных образцов.
Предлагаемые в работе варианты эффективных проектных решений полевой одежды могут быть рекомендованы для широкого спектра проектных ситуаций с экстремальными амплитудами и высокой интенсивностью совершаемых трудовых движений.
Результаты работы используются в учебном процессе СПГУТД в соответствующих разделах курса «Конструирование одежды с элементами САПР» для студентов спец. 2806, в курсовом и дипломном проектировании.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положителыгую оценку на Всеармейской научно-практической конференции в г. Мурманске (1998г.); Первой Всероссийской научно-практической конференции «Дизайн в России: проблемы теории и практики» в Санкт-Петербурге (1998г.); па всеармейской научной конференции «Физионого-гигиеническая оценка условий военной службы женщин в вооруженных силах Российской Федерации» в Санкт-Петербурге (1999г.); на расширенных заседаниях кафедры конструирования и технологии швейных изделий СПГУТД (1999, 2000 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 126 страницах основного текста, в число которых входят 10 рисунков и 18 таблиц. Библиографический список содержит 94 наименований работ.