艇員特殊環境下的習服訓練研究

于波揚 趙 波

(海軍潛艇學院,山東青島266042)

隨著我國海洋戰略地位的日益提升,以及我國維護海洋權益的迫切需要,我海軍已從近海防御戰略上升為遠海防衛作戰戰略,潛艇部隊面臨的使命任務增加,潛艇遠航訓練已經常態化,出海頻率、航行時間、遠航距離逐年遞增。在潛艇航行過程中,由于艙室內特殊的環境影響,經常造成嚴重的非戰斗減員,很大程度上影響了艇員身心健康和戰斗技能的發揮。因此,解決這一制約軍事訓練的問題,尤其是探索研究艇員特殊環境下的習服訓練,具有十分深遠的意義。

1 艇內特殊環境分析

1.1 高溫高濕影響

潛艇潛入水中,其艙室便與外界自然環境完全隔絕。潛艇艙室內的空氣只能依賴于空氣調節系統進行對流和攪拌,機械與設備運行和艇員的活動將使艙室內經常處于高溫、高濕環境狀態。艇內設備運轉、各種包扎不是很嚴實的管道都會發出熱量,空氣調節系統的運行也只限于艙室內空氣循環,致使艙室內溫度難以完全降到比較理想的狀態。艙底積水和部分機械設備以及廚房、廁所、淋浴室、艇員自身等都會有水分蒸發,從而使艙室內濕度一般都超過80%以上,機械艙濕度將達到90%以上[1]。

實踐證明,在艙室內工作對溫度的感受:輕度勞動以22℃為宜;重體力勞動以18℃為宜;20℃為最佳工作溫度;25℃時體能開始惡化;30℃以上時心理狀態開始惡化;50℃的高溫,常人只能忍受12 h。而實際上,艙室內大部分時間溫度均在30℃以上,因此,艇員的體力消耗很大。在濕度方面:正常空氣濕度以30%～70%為宜,而潛艇艙室內大部分時間濕度均在80%左右,甚至高達95%。濕度高到一定程度以后,艇員將感到不舒服,其關節等部位可能引發炎癥,同時人為差錯亦會增多。

1.2 暈眩影響

眩暈是在航行過程中,人體發生的暫時性、全身性機能紊亂綜合癥狀,當外界刺激解除或刺激強度明顯降低后,經過一段時間的休息,眩暈癥狀和體征將自行消失,身體機能又可恢復正常[2]。暈眩的發生主要受海面的波動情況與海下暗流的影響,風浪的大小、浪峰的高低、涌浪與暗流的持續時間都是直接導致暈眩發生的因素。潛艇航行中在涌浪和暗流的作用下產生復雜而不規則的復合加速度運動,這種運動是多維度、大幅度、高頻率、長時間的,對內耳前庭功能產生刺激。前庭功能過度刺激是發生暈眩的主要原因,當這些刺激超過其正常的的生理閾值,并達到一定的積累時間可發生暈眩。暈眩的發生對人體的正常生理機能影響較大,在多種因素綜合作用下能夠引發頭暈、上腹部不適、惡心、嘔吐、出冷汗、面色蒼白等綜合癥狀,嚴重時可出現心率加快、血壓增高、脫水、全身乏力等癥狀和體征。

2 特殊環境習服理論的基礎

人體適應特定環境的狀態稱為習服。艇員特殊環境的習服訓練是一種有針對性的預適應訓練,通過訓練使機體對特殊環境產生保護性生理應激反應,達到習服的效果。通過訓練提高艇員對特定環境的機體習服能力,減少非戰斗減員,發揮艇員在常態下的體能、技能和智能,確保作戰和訓練任務的完成。

2.1 濕熱習服理論

濕熱習服是指人體對濕熱環境刺激的保護性生理反應。濕熱習服的關鍵在于使人體核心體溫升高的狀態持續較長時間,在這樣的狀態下,人的機體會出現一系列的適應性應激反應。通過濕熱習服訓練,機體體溫調節能力明顯改善 (肛溫、皮溫比未習服時低0.3～0.5℃以上,皮膚溫度甚至可低2℃),出汗的溫度閾值降低、出汗量增加,汗鹽濃度降低;心血管功能穩定性得到明顯增強;糖皮質類固醇、醛固酮、皮質酮和生長激素分泌增多,甲狀腺素分泌下降。在濕熱習服訓練中應采取必要的生理監控手段,如自我感受、心率、血壓和體溫等保持在安全閾值范圍內。通過科學的訓練手段,逐步提高艇員對濕熱環境的適應能力,進而保證艇員在此環境下的戰斗力。

2.2 眩暈習服理論

腦干是前庭的傳入沖動和各種與空間感覺有關感受器的傳入沖動相整合的地方。在眩暈發生過程中,當前庭區有異常興奮沖動時可激活其鄰近的網狀結構,把異常大量的沖動傳到其鄰近的有關中樞(如迷走背核),這樣可解釋眩暈時出現的惡心、嘔吐、蒼白、心動過緩、血壓下降等現象[3]。眩暈習服的原理是為保證腦皮層活動的動態平衡,對網狀神經元的條件代償激發,這種激發同時受到增強的前庭、小腦活動的補充,從而預防眩暈的發生。艇員眩暈習服訓練基本采用這個原理,通過習服訓練加強前庭區對外刺激的適應能力。當遇到很強的線加速度、角加速度刺激時,前庭區反應逐漸降低使產生的眩暈和平衡失調等癥狀消失,從而產生前庭習服。

3 模擬艙習服訓練系統的構建

艇員模擬艙,采用潛艇固殼全封閉結構,模擬潛艇艙室的環境構造,由體能訓練設施與暈眩習服訓練裝置構成,是一種預適應模擬訓練專用器材。模擬艙具有科學性強、模擬程度高的特點,潛艇艙室內濕度與熱度,主要使用電熱裝置與加濕器來產生,通過機算機控制來模擬艙室的溫濕度環境。眩暈習服訓練裝置主要通過液壓機械運轉來模擬艇體在涌浪作用下的運動。根據習服訓練的原理,模擬艙訓練首先是濕熱環境下的習服訓練,通過訓練使艇員機體對濕熱環境產生習服,然后進行濕熱環境下的眩暈習服訓練,最終達到艇員機體對濕熱與眩暈的復合影響產生習服的目的。

3.1 濕熱環境習服訓練

人體運動時的機體散熱形式是以出汗為主,使得機體核心體溫保持在正常值范圍內,當環境溫度高于人體體溫時,機體就不能起到很好的散熱效果,反而會吸收環境的熱量,使機體溫度迅速升高,達到了濕熱習服訓練的效果。濕熱習服訓練形式是采用跑步機訓練,根據人體的生理特點,采取循序漸進的訓練方法,通過模擬艙對濕熱溫度的調節,按照低濕熱溫度 (溫度20～25℃、濕度65%～75%)訓練、中濕熱溫度 (溫度25～30℃、濕度70%～75%)訓練、高濕熱溫度 (溫度30～35℃、濕度75%～80%)訓練的步驟進行習服訓練。在每次訓練安排上,以小運動量與中小運動強度的原則施訓。

表1 模擬艙濕熱習服訓練計劃安排

3.2 濕熱環境下的眩暈習服訓練

根據不同溫濕度環境下對艇員眩暈誘發試驗結果顯示:人體在20℃常溫環境下的眩暈發生率為47.9%,在30℃高溫和70%濕度環境下為68.9%,在38℃高溫和80%濕度環境下為100%;且眩暈的癥狀也明顯加重。當船體受涌浪作用時,縱搖產生的角加速度高于人半規管生理域值 (0.3°/s2)6～7倍,垂蕩產生的直線加速度可達0.5～1.0 g,為耳石器生理域值的25～50倍。模擬艙采用了液壓式垂蕩模器和縱搖式模擬器,主要是模擬艇體的垂蕩和縱搖兩種運動形式,模擬艙設定為高溫高濕環境(溫度30℃,濕度80%),訓練時人員固定在座椅上,按要求配合每種模擬運動做2 s一次的頭部動作。

表2 模擬艙濕熱眩暈習服訓練計劃

3.3 模擬艙訓練基本要求

第一,周密組織。在習服訓練前必須對參加訓練的艇員健康狀況進行體檢,重病初愈、患有全身性皮膚病、心肝肺腎等臟器疾病者不應參加訓練。訓練中應安排安全保護人員和測試人員,負責受訓者在訓練過程中的體征觀察,以及各種生理指標的測試。在訓練一周后盡可能安排一次生化指標的測試,以便更精確地了解受訓者的身體狀況,并合理調控訓練量。第二,保障安全。習服訓練不同于一般的體能訓練,在訓練中受訓者會產生中暑或眩暈癥狀,常會出現伴有失去自我保護的控制能力,特別是采用模擬器訓練更應注意事故防范。為此,訓練必須做到:建立組訓機制,健全規章制度,加強安全教育,責任分工明確,操作規范熟練,訓前檢查器材,杜絕各類隱患。第三,精確監控。在習服訓練中,生理指標主要包括體溫 (口溫和肛溫)、脈搏和血壓。熱習服訓練時的運動脈搏范圍:次/min=(220-年齡)×70(75)%,約 140～150次/min。體溫指標采用口溫或者肛溫 (肛溫指標更為準確)。生化指標的監控主要包括尿pH、尿蛋白PRO、尿隱血BLD、血尿素氮BUN和血紅蛋白Hb,這些指標的變化可直接反映出受訓者對訓練強度的適應及疲勞恢復的情況。第四,科學訓練。根據濕熱環境習服訓練的運動生理特點,其運動量應以中小運動強度和較高運動密度為主。眩暈程度個體差異很大,對于重度易感者應采取訓練周期長、時間短、強度弱和密度低的方法。為了鞏固習服訓練效果,應定期進行階段性訓練,如果不能保持經常性訓練,受訓者習服訓練效果將逐步消退。

[1]蘇廣和.潛艇艙室環境與戰斗力 [J].潛艇學術研究,2004,8(6):33～35.

[2]胡峰,孫學川,等.“抗眩暈操”的生理學基礎 [J].解放軍體育學院學報,2001,20(2):28-29.

[3]許腎豪,等.眩暈(文獻綜述)[M].國外醫學參考資料,1977,(4):130-134.

[4]陳小慶,王登生.人體眩暈的生理機制及針對性訓練原則[J].解放軍體育學院學報,2003,22(1):92-93.