Воздействие динамических факторов на организм человека

Появляющиеся в полете ускорения, вызывают инерционные силы, воздействующие как на отдельные органы и массу крови, так и на человека в целом. Воздействие ускорений принято выражать величиной перегрузки n:

n = a/g,

где а – абсолютное значение ускорения, как по величине, так и по направлению; g – ускорение силы тяжести.

В земных условиях на человека воздействует ускорение а=g и поэтому перегрузка n=1.

Воздействие инерционных сил (перегрузок) вызывает не только механическое нагружение отдельных органов человека и связующих их элементов, но и физиологическое изменение их функций.

Учитывая неодинаковую структуру человеческого тела, действующие перегрузки оцениваются не только по величине, но и по направлению.

Вид перегрузок и их направление (знаки) показаны на рис. 1.3. Выносливость организма человека зависит не только от направления и величины перегрузки, но и от длительности ее воздействия, а также ряда других факторов.

Ниже даны эмпирические зависимости величин переносимых перегрузок различных направлений от времени их воздействия.

Направление перегрузок:

- «Голова – таз» n = 13,73 t ^-0,276

- «Таз – голова» n = 4,9 t ^-0,158

- «Грудь – спина» и «Спина – грудь» n = 29,9 t ^-0,204

Здесь n – величина перегрузки в «единицах»; t – время действия перегрузки в сек.

При продолжительных воздействиях продольных положительных перегрузках n_пр(+) уменьшается (как один из факторов) кровоснабжение головного мозга. Это крайне отрицательно влияет на общее состояние и работоспособность человека в целом. Особенно чувствительно к недостатку кровоснабжения – зрение.

Длительное воздействие отрицательных продольных перегрузок n_пр(–) приводит к перемещению крови (как основной фактор) к голове, приводящего к увеличению кровяного давления в ее сосудах. Это вызывает «красную пелену», головную боль, кровотечение из носа, кровоизлияние в сосудах глаз.

В таблице 2 даны характерные проявления реакции организма при воздействии на него различных перегрузок.

Таблица 2. Воздействие перегрузок на организм человека

Поперечные перегрузки. Поперечные перегрузки до 3 единиц, действующие в течение длительного времени (15…25 мин) в направлении «грудь - спина», безболезненно переносятся человеком в положении сидя (см. рис. 1.3). Перегрузка n_попер до 4…5 в положении сидя легко переносится человеком в течение 7 – 10 мин, и не мешает ему управлять летательным аппаратом. В положении лежа на спине или животе человек, как показывают эксперименты, в состоянии перенести перегрузку n_попер = 10…12, действующую в течение 150…180 с.

Боковые перегрузки действуют на человека в направлении «бок - бок» справа налево или слева направо. Обычно принимается, что физиологическая переносимость боковых перегрузок примерно такая же, как и поперечных перегрузок.

Противоперегрузочный костюм. Для повышения переносимости положительных вертикальных перегрузок, предусматриваются противоперегрузочные костюмы (ППК). Физиологическое действие ППК основано на том, что обжатием нижней части тела с помощью ППК фиксируется положение внутренних органов, препятствуется инерционное смещению крови в нижнюю часть тела. Это приводит к устранению оттока крови от головного мозга, в результате чего работоспособность летчика и устойчивость его против перегрузок сохраняются на более высоком уровне, чем без костюма.

Рис. 1.4. Противоперегрузочный костюм летчика: 1 – внешняя оболочка костюма; 2 – шланг подачи газа для наддува костюма; 3 – шнуровка для под­гонки ППК

Рис. 1.5. Схема золотникового автомата давления противоперегрузочного устройства: (во время действия перегрузки); 1 – газ от источника дав­ления; 2 – корпус; 3 – груз; 4 – золотник; 5 – газ на наддув ППК; 6 – пружина

ППК (рис. 1.4) представляет собой плотно подгоняемые по фигуре летчика штаны из малорастяжимой ткани, создающие механическое обжатие тела с помощью пневматических устройств, аналогичных устройствам ВКК (трубчатые натяжные устройства или пневмокамеры). В пневматических устройствах ППК с помощью автомата давления (АД) автоматически создается избыточное давление газа, пропорциональное перегрузке.

Современные ППК позволяют повысить индивидуальную переносимость положительных линейных перегрузок на 2,5...3 единицы. Схема устройства простейшего АД представлена на рис. 1.5. Под воздействием перегрузки груз 3 давит на золотник 4, преодолевает усилие пружины 6 и открывает доступ газа в ППК.

По мере нарастания давления в ППК это давление все сильнее воздействует на золотник 4 и, преодолевая усилие груза 3, вновь перекрывает подачу газа. По окончании действия перегрузки давление в ППК создает большее усилие на поршень, чем груз 3, и происходит сброс газа в атмосферу.

Установлено, что дополнительным средством повышения переносимости положительных линейных перегрузок является дыхание кислородом под избыточным давлением, что позволяет улучшить кислородное питание мозга и клеток глазного дна.

Масса ППК составляет 1,5 кг, а масса всего устройства с АД не более 3 кг.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Назовите основные зоны атмосферы Земли.

2. По каким свойствам атмосфера земли подразделяются на гомо- и гетеросферу?

3. Чем вызвано явление гипоксии?

4. Укажите проявления гипоксии на характерных высотах.

5. Каковы формы высотных заболеваний и причины их возникновения.

6. Понятие резервного времени и его зависимость от высоты.

7. Понятие перегрузок и их классификация по воздействию на организм человека.

8. Каковы средства защиты человека от перегрузок?