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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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