基于人机工程学的警棍设计与分析_工程力学论文
发布时间：2014-11-02
来源：人大经济论坛
摘要：本文从人机工程学的角度分析了警棍的设计特点，使其外形、功能、结构设计符合人的生理特性和使用习惯，最终达到人与器材的最佳结合状态，发挥装备的最高使用效能。
关键词：人机工程学；警棍；设计
一、概述
现代越来越多地提到人机工程的产品，只要是人类所使用的物品，包括武器装备，都应该在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。优化产品设计，用以建立人与物之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的机能，从而提高作用效率。
警棍的设计应在认真研究人、警棍，环境三个要素本身特性的基础上，充分考虑三个要素相互间的关系，优化警棍总体的性能。人机工程学上警棍的结构设计标准为：
(一)警棍与人手的尺寸形状、生理特点是否配合；
(二)警棍在使用时是否顺手和便于发力；
(三)警棍是否便于清洁、保养及修理。
二、警棍的外形结构设计分析
(一)警棍握把的设计分析
手握式操作工具，握把当然是最重要的部分。对于警棍，其操作方式是掌面与手指周向抓握，所以其设计因素应包括握把直径，长度，形状等。
1、直径：警棍的握把设计应避免掌部组织受压力，如果握把直径太大，长时间的紧握会在掌部和手指处造成很大的压力，引起局部性的缺血，导致手的麻术；直径太小则会减小握力，降低灵活性与操作速度，并使指端弯曲增加，长时间操作会导致指端疲劳。握把的直径大小取决于工具的用途与手的尺寸，着力抓握比较适合的直径是30～40毫米，所以警棍握把直径也应设计为30～40毫米。
2、长度：警棍的握把应避免过长或过短，过长不仅浪费材料增加重量，而且还使得在操作时的灵活性变低，影响使用的效能；过短使得手掌不能完全用上力，影响作战时的发挥。而且在用力操作时警棍容易脱手。握把长度主要取决于手掌宽度，掌宽一般在70～98毫米之间，因此合适的握把长度为100～125毫米。
3、形状：对于警棍着力式抓握，握把与手掌的接触面积越大，则压力愈小，因此选用圆形截面握把较好，使压力能分布于较大的手掌面积上，减小应力，或者使压力作用于不太敏感的部位，如拇指与食指之间的虎口部。为了防止使用时出现滑脱，可以在握把上面设计防滑纹。
(二)警棍棍体的设计分析
警棍的材料不但要有好的强度和韧性，而且要求质地轻、耐腐蚀。目前国内警棍的材料大多采用橡胶，很难适应新形势下防暴制暴的复杂多变性。警棍的材料最好选用强度的较高的聚碳酸酯材料和醋酸纤维素材料，因为这类材料手感凝重，质地精良，耐敲打，在高温下不弯曲，膨胀率低，吸收能盛的性能较好，打击后棍上不留凹痕。
长度不宜过长或过短。长警棍可以增强威慑力，扩大作战的范围，但太长携带不方便，警棍过短则很难发挥出警棍的威力，鉴于此并结合人体前臂的尺寸，警棍的合适长度在400～700毫米之间。如目前武警部队装备的98-1型橡胶警棍的全长为490毫米，符合作战的需求。
警棍总重量不宣太重也不宜太轻，虽然警棍重量大可以增加打击力度，但操作起来比较费力，不适合长时间操作，警棍太轻发挥不出打击的力量，握在手里没有手感，不适合作战。例如98-1型橡胶警棍的全重为0.8千克，重量适中，符合人机工程学的要求。
三、警棍功能实现方面的人机工程学设计分析
(一)防抢功能设计分析
在警棍前部的外侧面或外圆柱面上设有隐藏的刀刃，如果暴徒胆敢抓住警棍的前部外侧实施抢夺，使用者只需用力抽回警棍，设置的了刀刃就会割伤暴徒的手掌。
(二)威慑功能分析
警棍作为一种警用器材，必须要有强悍的外观，能使对方产生一种恐惧。所以在棍体形状设计必须满足人机心理学方面的特性，使用时能给暴徒在心理上施加一定的震撼。例如，将警棍棍体设计成带有尖刺的狼牙二棒状，这能在外观上带给敌人一定的恐惧感。
(三)便携式设计分析
警棍的携带设计，可以在手柄的尾部带有一个金属环，通过金属环将警棍棍体与一个卡钩相连接。在不用警棍时可利用卡钩把警棍别挂在腰上。佩戴警棍时，将警棍的卡钩挂在腰上，置于身体的左侧，棍身下垂贴于裤缝。这样长时间佩戴不会对腰部及腿部产生不良影响，当遇到紧急情况时，也可以迅速持棍，进入战斗状态。
四、警棍的发展趋势
(一)趋于多功能化
目前装备的警棍只具有打击的功能，性能比较单一，为了更有效的打击犯罪势力，维护社会秩序，警棍的发展应趋于多功能化，集警报、电击、喷雾、照明手一体。例如在警棍前端增加一个强光手电，既可用作照明又可使用强光刺激敌人的眼睛，使其目眩；或者在棍体内携带刺激剂，必要时将其喷出以制服暴徒。
(二)新颖的外观设计
如将警棍做成可伸缩式或拐形状，可达到出其不意、一招致敌的效果。警棍作为一种警用装备器材，外观必须具有强大的威慑力，使人产生畏惧感，首先在气势上压倒敌人。
(三)更高性能材料的应用
警棍材料的未来发展趋势应该是向着高韧性、高比强度、高耐磨性、耐高温、抗腐蚀的方向发展，同时要重视创立和采用新理论、新工艺、新技术来改造传统工艺和传统材料。
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