兩款軍用背囊的工效學(xué)測試比較

摘 要：通過對普通肩帶背負(fù)和背負(fù)系統(tǒng)背負(fù)的兩款軍用背囊進(jìn)行運(yùn)動心肺功能、國際主觀體力感覺等級量表（RPE）、表面肌電和壓力中心等4個(gè)項(xiàng)目的工效學(xué)測試，比較兩款背囊的背負(fù)能耗、舒適性、肌肉發(fā)力情況及穩(wěn)定性的差別，從而對背囊背負(fù)系統(tǒng)對人體舒適性的影響進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：背囊;工效學(xué);測試

軍用背囊作為一種供軍隊(duì)人員使用的生活和戰(zhàn)斗物資攜行裝具，與一般民用攜行裝具相比，應(yīng)具有攜行更加舒適穩(wěn)固、便于行軍和戰(zhàn)術(shù)動作完成等特性。因此，良好的背負(fù)系統(tǒng)是軍用背囊的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

目前，民用市場上登山包的背負(fù)系統(tǒng)比較成熟，但軍用背囊背負(fù)系統(tǒng)引入較晚，基本上是沿用民用登山包的背負(fù)系統(tǒng)。為測試軍用背囊背負(fù)系統(tǒng)的實(shí)際功效，筆者選取了不同時(shí)期列裝的新舊兩款軍用背囊進(jìn)行了工效學(xué)測試，舊款為普通肩背帶設(shè)計(jì)，背帶僅能調(diào)節(jié)長短，新款具備可調(diào)節(jié)型（分為大中小三個(gè)號型）背負(fù)系統(tǒng)。

一、測試基本設(shè)想

測試由4名身高、體重和運(yùn)動能力相仿的被試背負(fù)兩款不同的背囊（背負(fù)兩款背囊時(shí)，均將肩帶和各受力帶調(diào)節(jié)至最適合狀態(tài)，背負(fù)新款背囊時(shí)根據(jù)身高將整個(gè)背負(fù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)至適當(dāng)型號位置），分別在安靜、跑步機(jī)上跑步30分鐘狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)動心肺功能（呼吸頻率、呼吸當(dāng)量、耗氧量、CO2產(chǎn)生量、心率）、國際主觀體力感覺等級量表（RPE）、表面肌電（斜方肌、背闊肌、豎脊肌）和壓力中心等4個(gè)項(xiàng)目的測試，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和比較，從而研究背負(fù)系統(tǒng)的有效性。

主要測試儀器包括MAXII氣體自動分析儀（美國）、Kistler測力臺（瑞士）、H/P/cosmos跑步機(jī)（德國）、ME6000表面肌電儀（芬蘭）。

二、測試結(jié)果

（一）運(yùn)動心肺功能測試結(jié)果及統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。要求四名被試分別在無負(fù)重、背負(fù)舊背囊和背負(fù)新背囊三種狀態(tài)下測試心率、每分鐘通氣量、攝氧量、CO2呼出量、呼吸頻率、METS和氧脈搏，并統(tǒng)計(jì)肺功隨時(shí)間遞增和比安靜狀態(tài)遞增的數(shù)據(jù)，后進(jìn)行單因素方差分析。結(jié)果如下：

（二）主觀體力感覺結(jié)果。要求四名被試在背負(fù)兩款背囊跑步時(shí)填寫國際主觀體力感覺等級量表。

結(jié)果表明，被試者在背負(fù)舊背囊時(shí)能夠明顯感覺肩部疼痛。被試者整體感覺背負(fù)舊背囊的疲勞程度大于背負(fù)新背囊。

（三）表面肌電測試結(jié)果。四名被試在背負(fù)兩款背囊時(shí)使用表面肌電儀對左右斜方肌、左右背闊肌和左右豎脊肌進(jìn)行表面肌電、積分肌電、均方根振幅和平均功率頻率進(jìn)行測試，記錄無負(fù)重、背負(fù)舊背囊和新背囊情況下每5分鐘的數(shù)據(jù)。

結(jié)果表明，整體上背負(fù)新背囊時(shí)雙側(cè)斜方肌和豎脊肌協(xié)同用力，比較均衡;背負(fù)舊背囊時(shí)情況因人而異，出現(xiàn)斜方肌激活程度較大或者豎脊肌激活程度較大，并出現(xiàn)了左右側(cè)肌肉的發(fā)力程度不一致的情況。在背負(fù)舊背囊時(shí)，被試者表示肩部承受較大的牽拉力，背負(fù)新背囊時(shí)，被試者表示腰部承受較大的力量;而兩種情況下，背部的背闊肌均未能表現(xiàn)出明顯的發(fā)力改變，說明背囊對背部肌肉活動狀態(tài)的改變不明顯。但是卻能夠通過不同背負(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而改變肩部和腰部的受力情況。

（四）壓力中心測試結(jié)果。要求四名被試背負(fù)舊新兩款背囊站在測力臺上，分別測試壓力中心COP曲線和睜眼、閉眼狀態(tài)下人體中心在前后左右方向上的擺動并進(jìn)行單因素方差分析。結(jié)果表明，整體上背負(fù)新背囊時(shí)被試者在前后、左右上的晃動程度小于背負(fù)舊背囊。

三、結(jié)論

通過以上測試和分析，可得出如下結(jié)論：

（一）背負(fù)系統(tǒng)能夠使背負(fù)感受更加舒適。背負(fù)系統(tǒng)可以減少使用者的能量消耗，減輕疲勞程度，同時(shí)可根據(jù)使用者的個(gè)人發(fā)力、受力習(xí)慣，通過號型及受力帶的調(diào)節(jié)將壓力合理分散。設(shè)置有背負(fù)系統(tǒng)的攜行裝具背負(fù)時(shí)穩(wěn)定性更強(qiáng)。背負(fù)系統(tǒng)通過受力點(diǎn)的選擇、與人體的貼合程度、通風(fēng)透氣設(shè)計(jì)和合理的重力傳遞，可提高背負(fù)的舒適性。

（二）不同背負(fù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響背負(fù)感受。表面肌電測試結(jié)果表明，背負(fù)系統(tǒng)能夠改變肩部、背部和腰部的受力情況。但本次測試的這款新背囊，由于通風(fēng)裝置和支撐裝置尚待優(yōu)化，背負(fù)舒適性方面表現(xiàn)不盡如人意。由此可見，不同背負(fù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如PE背板的支撐強(qiáng)度，EV舊彈性軟墊、襯墊、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的增加等，都直接影響使用者的背負(fù)感受。不同使用者身形、力量和肌肉發(fā)達(dá)程度不同，應(yīng)區(qū)分號型，不同身材的使用者選用不同號型背負(fù)，針對性和穩(wěn)定性會更強(qiáng)。

（三）軍用背囊應(yīng)針對軍隊(duì)人員攜行需求，設(shè)計(jì)適合行軍和戰(zhàn)術(shù)動作的背負(fù)系統(tǒng)。軍人的職能任務(wù)要求攜行物資時(shí)裝具要更加穩(wěn)固、耐用、舒適，一款設(shè)計(jì)良好的軍用背囊能夠有效提升單兵的戰(zhàn)斗力。因此，符合人體工學(xué)、舒適性好的背負(fù)系統(tǒng)十分適用于軍用背囊。由于各軍兵種的作戰(zhàn)環(huán)境不同，軍用背囊也不適用于直接采用民用背包的背負(fù)系統(tǒng)。應(yīng)由各軍兵種采集各自的職能任務(wù)需求，針對需求自行設(shè)計(jì)研發(fā)軍用背囊的背負(fù)系統(tǒng)，才能滿足官兵的實(shí)際需要，為戰(zhàn)斗力生成和保持提供更好的軍需裝備保障。

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作者簡介：高曉琰，（1979-），現(xiàn)任武警部隊(duì)研究院裝備技術(shù)研究所軍需研究室主任、工程師。