Амортизуючі сидіння для швидкісних катерів- Військовий огляд
Патрульні катери проекту 03160 «Раптор» є найшвидшими морськими суднами, що стоять на озброєнні ВМФ України.
Головною проблемою для виробників військових жорстко-корпусних надувних катерів та швидкісних суден є створення платформи, в якій було б збалансовано високі технічні характеристики та фізичні потреби екіпажу та пасажирів. З появою «човнів, що не розбиваються» плюс наявність надлишку потужності двигуна людина стала найслабшою ланкою. Програми автоматизованого проектування та цифрове моделювання є ключовими компонентами в процесі проектування високошвидкісного судна, але реакція у відповідь людського тіла (тобто біль!) є найважливішим вхідним параметром, який конструктори та морські проектувальники повинні враховувати в швидкісних катерах наступного покоління.
Швидкісні судна обираються до виконання широкого кола військових і професійних завдань. Відповідно, мета полягає в тому, щоб екіпаж та особовий склад на борту прибули у повному здоров'ї на місце призначення, готові виконувати завдання або вступити в бій. У деяких військово-морських силах чудова фізична форма та витривалість розглядаються як вирішення проблеми. В інших арміях люди розглядаються як витратний матеріал, оскільки є черга з тих, хто готовий зайняти їхнє місце, але такий підхід не допомагає, коли судно вже в дорозі та екіпаж налаштований на виконання завдання.
Професійним структурам, що використовують жорстко-корпусні надувні човни та швидкохідні катери, необхідно розуміти, з якими рівнями хвилювання (балльності моря) найімовірніше їм доведеться зіткнутися і, виходячи з цього, підібрати для виконання завдання катера такого типута розмірів. Амортизація чи ослаблення ударних навантажень у тому, щоб «зробити сильні удари чи поштовхи менш інтенсивними». Стратегія ослаблення ударів є обов'язковою для всіх суден, які ходять у відкритому морі або діють при великому хвилюванні. Сюди входять річки та естуарії з вітром проти течії; навіть на озерах можуть утворюватися хвилі значної висоти від вітру, що безперешкодно дме над кількома кілометрами відкритої води.
При реалізації ефективної стратегії зниження навантажень кермовий, екіпаж та пасажири сильно виграють від підвищеного комфорту та зниження рівня травматизму. При цьому може бути збільшена тривалість перебування у морі, з'являється можливість долати великі дистанції на більш високих швидкостях, підвищується готовність екіпажу та бойова ефективність.
В авіації також було проведено численні дослідження в галузі амортизації сидінь та впливу різних навантажень. Сидіння вертольота створені для захисту екіпажу при жорсткій посадці, а ударобезпечне крісло конструктивно є частиною всієї зони деформації корпусу, призначення якої поглинання більшої частини ударних навантажень. Катапультні крісла врятували життя багатьом пілотам і штурманам, оскільки дозволяють залишити літак, що гине. Втім, катапультування – це одинична подія, що базується на відповідному вхідному сигналі, як правило, ініційованому сидячим, і в цьому випадку допустимі деякі тілесні ушкодження, оскільки це все ж таки краще неминучої загибелі. Удари великих хвиль під час руху морем, як правило, не є окремими подіями, вони можуть бути різною розмірів і різних напрямків. Під час руху під час сильного хвилювання у сидіння, що амортизує, в катері є частка секунди для повернення і пом'якшення «повторного удару» абонаступної послідовності кількох ударів.
Ключовим компонентом при підготовці роботи на швидкісному катері повинні бути спеціальні знання, які допоможуть кермовим і екіпажам зрозуміти сили, що впливають на судно, що глісує, особливо при русі хвилями. Для глісуючого судна необхідно враховувати три стани: швидкість у водовипромінювальний режим, вихід на гліссування або сходження з нього, швидкість гліссування. При русі хвилями на малому ходу або з середньою швидкістю судно відстежує водну поверхню, отримання травм людиною в цьому випадку малоймовірне, але при цьому може розвинутися морська хвороба. Проблема при русі на швидкості гліссування полягає в тому, що керманич має обмежену видимість поверх носа судна, а це може знизити рівень поінформованості про стан моря.
Щоб розробляти наступне покоління рішень щодо зниження ударних впливів для швидкохідних катерів, що працюють на хвильовій поверхні, важливо розуміти сили, що діють на корпус при русі поверх нерівностей верхнього шару води, що рухаються, або крізь них. Обурення можуть бути викликані, по-перше, далекими штормами за сотні миль, що створюють довгі та високі хвилі, по-друге, хвилями, що наздоганяються місцевим вітром і, по-третє, кільватерним струменем інших суден. Розуміючи явища хвиль, вчені та інженери можуть аналізувати ланцюжок впливу на корпус, палубу, сидіння і, нарешті, на тіла, що сидять у катері.
Положення сидіння з амортизацією: від напівстоячого до напівлежачого
Моніторинг впливу вібрації та ударного навантаження на корпус або важливі частини спорядження відносно простий, оскільки реєстратори даних можна прикріпити до скловолокна, алюмінію або пластику різними способами. У сфері наземних транспортних засобівподібні процедури відпрацьовувалися десятиліттями, і, як наслідок, було розроблено досить ефективні методи зниження чи виключення вібрації з допомогою регулювання амортизаторів. Вимірювання сил, що діють на палубу або на основу сидінь, та й подальше накопичення статистичних даних проблем вже давно не викликає, але тепер точаться жаркі дискусії, як зібрати дані з вібрації з екіпажу та пасажирів. Нижня частина спини є зону з найвищою ймовірністю отримання травми, і, крім того, закріплення акселерометрів на гнучкому людському тілі дуже важко. У цьому випадку «рятують» подушки сидінь та ремені безпеки, що забезпечують прийнятний контакт для реєстраторів даних. Метою даної методики є проведення достовірних і надійних вимірювань для оцінки сили ударів, що повторюються, і параметрів вібрації всього тіла.
Сполучене з робочою станцією сидіння, що амортизує
Оскільки вартість реєстраторів даних знизилася, різні військові, воєнізовані та цивільні організації різних країн почали збирати та зберігати величезну кількість даних щодо вібрації. Складним завданням є аналіз даних та ухвалення рішення про актуальність чисельних показників. Пропонується простий сигнальний пристрій типу вуличного світлофора, у якого зміна кольорів від зеленого до червоного вказує на екіпаж, що вплив вібрації підвищується. Втім, налаштування порогових величин вібрації для зміни кольору може змінюватись в залежності від використовуваного методу вимірювань.
За минуле десятиліття сектор швидкохідних шлюпок і катерів отримав значний розвиток, і як наслідок, з'явилося безліч різних конструктивних та компонувальних рішень щодо місць для сидіння. Сидіння у жорстко-надувних човнах таШвидкісні катери повинні мати хороші ергономічні характеристики, які могли б задовольнити різні потреби рульового, екіпажу та пасажирів. Комфорт тут є важливою складовою і тому конструкція сидінь має забезпечувати простір для сидячого, його спорядження та особистих плавзасобів. Особовому складу деяких організацій необхідно постійно носити розвантаження, натільний захист та зброю. У цьому випадку може знадобитися регульоване сидіння із вбудованими місцями зберігання особистого спорядження.
Останні тридцять років типовими сидіннями в жорстко-надувних човнах та швидкохідних катерах були або сидіння мотоциклетного типу, або так звані пост-сидіння, часто з поролоновою набивкою. У зв'язку з високими експлуатаційними швидкостями багато організацій в даний час використовують або розглядають можливість встановлення сидінь, що амортизують. Призначення амортизуючого сидіння відокремити рульового та екіпаж від найгіршого впливу вібрації та ударів, при цьому велике значення має те, де розміщуються ступні ніг. У амортизуючого сидіння мотоциклетного типу частина ваги розподіляється між корпусом на сидіння і ногам на підніжці. Для того, щоб не допустити ударів у момент початку руху сидіння вгору, типовий хід або переміщення підвіски складає 150 мм. Сидіння наступного покоління мають варіанти, що передбачають регулювання за висотою і масою, що дозволяє їм прийняти різні за фізичними параметрами людей. Ці регулювання повинні описуватися чіткими інструкціями та розпорядженнями на борту, оскільки погано відрегульоване сидіння може створити проблеми.
Швидкісний катер з амортизуючими сидіннями для всієї команди
Амортизуюче сидіння з ногами на підніжці, а не на палубі несе всю вагусидить. Такі сидіння зазвичай встановлюються в рульовій рубці або кабінних катерах. Хід підвіски сидінь напівводовипромінювальних суден починається зі 100 мм, і для супершвидкісних катерів хід може перевищувати 200 мм. Все складнішим стає завдання - вибрати правильне сидіння для судна або підлаштувати сидіння під судно.
Як не дивно, розвиток сфери вітроенергетики сприяє підвищенню рівнів безпеки екіпажів та технічних фахівців, які перевозяться на швидкісних катерах. Випробування на руйнування індивідуальних сидінь та кріплень до палуби відповідають параметрам роботи суден, що переміщаються на швидкостях гліссування у безпосередній близькості від вітрових турбін та інших суден. Для цих сидінь будуть потрібні покращена ергономіка та додаткові регулювання, оскільки передбачається, що пасажири змушені будуть переміщатися у відкритому морі з високою бальністю тривалі періоди часу. Оскільки сидіння є лише частиною човна, де переміщаються люди, неминучий процес інтегрування із нею робочих місць (терміналів). Різне положення тіла під час довгої подорожі важливе для транспортної платформи будь-якого типу. Коли сидить спить, необхідно підвішувати все тіло для того, щоб система, що амортизує, могла виконувати свою роботу. Проводяться дослідження щодо того, яке положення більш комфортне, лежаче або напівлежаче, та як краще захистити хребет, коли відсутня усвідомлена фіксація тіла.
Багато військових структур, включаючи сили спеціальних операцій, висувають вимогу, яка полягає в тому, щоб спеціальність військовослужбовця була тісно інтегрована з типом виконуваного завдання, особливо це стосується операцій з високим темпом. Людський фактор все більше впливає на розвиток систем сидіння іпідвіски, особливо щодо розробки більш чутливих органів управління і компоновок робочих місць з поліпшеною ергономікою. Рульові вже мають джойстик керування кермами та важелі керування двигуном, вбудовані у підлокітники їх сидінь. На високих швидкостях штурмани можуть ефективно працювати лише тоді, коли їхні екрани з навігаційною інформацією рухаються в унісон зі своїми руками та очима. Також підвищується ефективність роботи технічних фахівців, які обслуговують станції оптичної видової розвідки та дистанційні системи озброєння, при кріпленні панелей керування до сидінь. Стрілки, що працюють на високих швидкостях, необхідні спеціальні сидіння, що амортизують, прикріплені до встановленого на палубі озброєнню.
В останні роки сфера швидкохідних катерів набула значного розвитку. Велика робота з удосконалення технології розробки та виробництва сидінь призвела до того, що людина вже не завжди є найслабшою ланкою у швидкісних катерах. Швидкість катера на спокійній воді визначається граничними значеннями потужності двигуна, але швидкість на хвилях може обмежуватися конструктивними обмеженнями. Професійний кермовий швидкісних катерів, як правило, підвищує швидкість до рівня відомого як «прийнятний дискомфорт», коли досягається больовий поріг, то він трохи знижує швидкість. Але у зв'язку з тим, що інноваційні системи підвіски дозволили від'єднати людину від катера, виникла нова проблема, яка полягає в тому, щоб сконструювати корпус, компоненти та обладнання так, щоб вони змогли витримати ті екстремальні навантаження, які витримують сидять у своїх сидіннях, що амортизують.
Для того, щоб прийняти рішення про закупівлю, необхідно порівняти корпуси швидкохідних катерів наступного покоління тарішення щодо зниження ударних навантажень. Повномасштабні морські випробування при сильному хвилюванні моря дуже дорогі, залежать від погоди і можуть змінюватись від судна до судна. Хвилювання моря рідко постійно однією ділянці чи протягом тривалого часу. Також важко обґрунтувати участь людей у випробуваннях на травми. Щоб вирішити всі подібні питання, у 2013 році було створено робочу групу Міжнародної організації зі стандартів (ISO) щодо розробки стандартних процедур для «лабораторної оцінки зниження ударних навантажень на сидіння морських суден». У Великій Британії та Канаді були проведені попередні ударні випробування з метою демонстрації в лабораторних умовах характеристик зниження навантажень на сидіння перед встановленням на судна та подальшими випробуваннями на воді. Далі буде проведено аудиторську перевірку всіх судів з метою визначення того, наскільки вони відповідають законодавству про вібрацію, включаючи нормативні документи Євросоюзу з вібрації, які набули чинності у 2010 році.
У сфері швидкохідних маломірних судів нині існує найкраще розуміння проблем, що з перекидкою людей високих швидкостях. Військові, урядові та рятувальні організації визнають, що стратегію зниження навантажень необхідно інтегрувати у проектування, підготовку, планування та власне самі операції. Інші технічні рішення включають інноваційні форми корпусу, що підвищують плавність руху, особливі поверхні для контролю кута атаки хвиль, а також амортизуючі палуби для членів екіпажу і пасажирів, що стоять на них. Але навіть з усією цією технологією успіх виконання завдання насамперед залежить від майстерності кермового, що веде судно залежно від морських умов.