CC BY
246
Научно-технические разработки
УДК 614.8:377/378
Л.Г. Одинцов д.т.н. (ФГУ ВНИИГОЧС(ФЦ), А.В. Курсаков к.т.н. (Управление поисково-спасательных служб, поиска и спасения на водных объектах), Л.А. Бондаренко (ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) ТРЕНАЖЕРЫ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СПАСАТЕЛЕЙ
L.G.Odintsov (FGU VNII GOChS), A.V.Kursakov(Search-and-rescue administration, search and rescue in water zone)
L.A.Bondarenko (FGU VNII GOChS)
SIMULATORS FOR RESCUERS TRAINING AND READINESS CONTROL
Рассматриваются классификация, условия применения тренажеров для подготовки спасателей
и их характеристики
There are viewed classification, conditions of simulator using for rescuers preparation and their characteristics
Л.А. Бондаренко
Применение тренажеров при подготовке спасателей позволяет сформировать необходимые для проведения АСДНР умения и навыки, повысить мастерство, сократить сроки подготовки. Помимо тренажеров для подготовки спасателей используется большое количество имитаторов — отдельных простых элементов, точно повторяющих соответствующие очертания и назначение реальных узлов и изделий (трубопроводы, манекены, задвижки и т.д.) [1]. Оптимальные результаты обучения достигаются при использовании не отдельных тренажеров, а специализированных полигонно-тренажерных комплексов.
Полигонно-тренажерный комплекс практического обучения спасателей МЧС России должен включать в себя специализированные учебные площадки, имитаторы и тренажеры, предназначенные для решения следующих основных задач, которые можно распределить на три группы:
1. Адаптация спасателя к работе в условиях ЧС различного характера (ДТП, химические, на воде и под водой, пожарные, радиоактивного загрязнения, эпидемиологические, социальные и др.).
2. Формирование у спасателя навыков перемещения и преодоления препятствий, работы в стесненных условиях и замкнутых пространствах, работы в изменяющихся условиях (ночь, день, ветер, осадки, другие экстремальные факторы), навыков ориентирования на местности и выживания, навыков поиска пострадавших, их деблокирования, извлечения, определения состояния, степени травмирования, оказания первой медицинской помощи, транспортировки, формирования навыков выполнения пиротехнических, газоэлектросварочных, такелажных, погрузочно-разгрузочных и других видов работ, навыков эксплуатации инструментов, приспособлений, машин, приборов средств защиты и т.д.
3. Оценка уровня подготовленности спасателей по всему комплексу проведения АСНДР.
В 40 РЦПС создан и используется ряд эффективных тренажеров (завалы, ДТП, вертолет, скалодром, вагон, самолет и др.) [2, 3].
Следует подробно остановиться на наиболее оригинальных и перспективных разработках по тренажерам. В работе [3] рассмотрен мобильный многофункциональный комплекс для тренировки пожарных и спасателей «Грот», созданный фирмой Grager совместно с «Пожар техсервис»; Grager предлагает также мобильные тренировочные полигоны, смонтированные на шасси большегрузных автомобилей, и стационарные тренировочные комплексы: комната для тренировки
ориентации может создаваться как в двух, так и в трех уровнях с различными меняющимися элементами препятствий общей протяженностью от 36 до 200 м (рис. 1).
Дополнительно к тренировочной комнате по ориентации может устанавливаться промышленная тренировочная зона, имитирующая различные промышленные элементы, такие как трубопровод, резервуар, колодец, перекрытие и т.п. Тренировки могут сопровождаться световыми и шумовыми эффектами, имитирующими обрушение конструкций, взрывы, разрыв трубопровода, крики «пострадавшего» и т.п. Задымление в зоне ориентации создается с помощью дымообразующих машин. Состав дыма (концертный дым) не несет опасности для организма тренирующегося. Системы телеметрии, видеонаблюдения и слежения выводятся на пульт управления занятиями.
Большое количество разнообразных тренажеров используется для контроля подготовленности спасателей на чемпионатах по пятиборью спасателей, в т.ч. тренажеров, создаваемых участниками чемпионатов.
Тренажер «ДТП с легковым автомобилем» отражает дорожно-транспортное происшествие, при котором два человека, находящихся на первом сидении, и один человек на заднем сидении оказались зажатыми рулевой колонкой, приборной доской и другими частями автомобиля. При ликвидации последствий ДТП использованы принципы: максимальная разработка и разрезка автомобиля вокруг пострадавших; проведение отжатия и разрезания конструкций, исключающих дополнительное зажатие пострадавших. Ликвидация последствий ДТП с использованием тренажера производится по технологии: отключение аккумуля-
тора; срезание крыши кузова; срезание дверей; отжим рулевой колонки; последовательный отжим различных элементов с учетом сохранения эффекта от предыдущего отжатия. В качестве разрезаемых элементов использованы вставки в виде прутка диаметром 10 мм, гвоздей и отрезков металлического уголка.
Тренажер успешно использован при прохождении дистанции «Техногенная» на XI Чемпионате России по пятиборью спасателей и рекомендован для применения на соревнованиях спасателей всех уровней, а также в центрах подготовки спасателей.
Тренажер «Накопитель энергии» предназначен для отработки и контроля навыков и способностей оператора (спасателя) эффективно выполнять работы по разрушению различных препятствий простым механическим инструментом. Тренажер содержит дополнительную и рабочую емкости для рабочей жидкости с поплавком и двумя электрическими контактами, замыкающими электрическую сеть со звуковым устройством, два соединительных трубопровода с обратным клапаном и двумя запорными кранами, гидроцилиндр с поршнем и со штоком; на конце которого установлена ударная пята, воспринимающая удары инструмента и передающая энергию ударов рабочей жидкости, порциями перемещаемой под воздействием ударов через обратный клапан в рабочую емкость до полного поднятия поплавка и замыкания им электрической цепи, включающей звуковое устройство, а для возвращения поршня в исходное положение на штоке установлена кольцевая механическая пружина.
Тренажер (рис. 2) состоит из гидроцилиндра 1 со штоком 2 и ударной пятой 3, рабочей емкости 4, снабженной поплавком 5 и электроконтактами 6,
Рис. 1. Мобильный полигон для пренировки пожарных и спасателей ПТС «Грот»
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
включенными в электросеть с источником питания 7, звуковым устройством 8 и выключателем 9. Гидроцилиндр 1 и рабочая емкость 4 соединены трубопроводом 10 с обратным клапаном 11 для демпфирования системы и для удобства обслуживания. Тренажер снабжен дополнительной емкостью 12 и двухходовыми запорными кранами 13 и 14. Между пятой и корпусом гидроцилиндра установлена пружина 15 для возврата поршня в исходное положение. Тренажер помещен за стенкой 16 с отверстием диаметром D. Для обеспечения возврата поршня 17 в исходное состояние на его рабочем торце выполнена кольцевая камера; возврат жидкости в гидроцилиндр производится самотеком по трубопроводу 18.
Работа тренажера основана на принципе перемещения рабочей жидкости из гидроцилиндра в рабочую емкость под воздействием множественных точечных последовательных ударов по пяте штока гидроцилиндра, несущего поршень. При каждом ударе порция жидкости выталкивается поршнем и через обратный клапан по трубопроводу подается в рабочую емкость. Чем точнее в осевом направлении приложена нагрузка и сильнее удар, тем больше размер порции жидкости перетекает в рабочую емкость. При наполнении рабочей емкости до заданного уровня жидкость замыкает электрический контакт электроцепи, в которую входит звуковой динамик,
он включается и оповещает о наполнении емкости. Критериями эффективности является время, затраченное на перемещение жидкости из гидроцилиндра в рабочую емкость под воздействием множественных ударов по штоку.
Спасателям часто приходится долбить и разрушать с помощью простых инструментов (лом, кирка, ЭРАС и т.д.) кирпичные, бетонные и другие стенки и перегородки для деблокирования и спасения пострадавших, оказавшихся в замкнутых, тупиковых участках, с засыпанными и заваленными входами и проходами. Чем точнее и сильнее прикладываются множественные удары, тем быстрее разрушается преодолеваемый объект. Предлагаемый тренажер позволяет сократить время подготовки спасателя к работам такого типа на 35-50 %.
Большую роль играет прямой и очевидный временной фактор, связанный с быстрым и точным получаемым результатом.
Можно усложнять или упрощать работу на тренажере путем изменения диаметра D отверстия и расстояния L от отверстия до пяты. Как показал опыт, для полного перемещения поршня, необходимо наносить от 10 до 20 ударов. В соответствии с этим выбираются объемы гидроцилиндра и рабочей емкости.
На рис. 2 показан тренажер в самом конце цик-
Рис. 2. Тренажер «Накопитель энергии»
ла, когда осталось несколько миллиметров для перемещения поршня в крайнее правое положение, т.е. еще один удар по пяте и последняя порция жидкости перемещается так, что поплавок 5 всплывает до уровня электроконтактов 6 и электроцепь замыкается, о чем сообщит звуковое устройство 8.
Опытный экземпляр тренажера использован на XI Чемпионате по пятиборью спасателей как одно из упражнений на дистанции «ПСР в условиях ЧС техногенного характера». Он может быть взят за основу при разработке серийного образца и рекомендуется к широкому внедрению на соревнованиях различного уровня, к использованию в центрах подготовки спасателей и в других организациях, связанных с подготовкой специалистов, например, строительных специальностей (положительное решение от 10.06.2006 г. по заявке № 2003112995 на выдачу патента).
Тренажер прохождения спасателями стесненных (зауженных) участков, расположенных вертикально, горизонтально или под углом (патент 2230369) предназначен для подготовки спасателей к работе в условиях техногенных ЧС и позволяет повысить эффективность подготовки спасателей и развитие навыков работы с АСИ (рис.3).
Шесть передвижных контейнеров 1 выполнены в виде рамной конструкции прямоугольного сечения с соединительными отверстиями по периметру торцевой части рамы. Первый контейнер расположен горизонтально на поверхности. Второй контейнер расположен под углом а к поверхности, на которой размещен тренажер, и соединен торцевыми частями через промежуточные элементы 2 и 3 с первыми контейнерами. Торцевые части второго контейнера опираются на трапецеидальные опоры разной высоты. Третий контейнер расположен горизонтально и опирается на трапецеидальные опоры 4 одинаковой высоты. Четвертый контейнер расположен под углом а к поверхности, на которой размещен тренажер, и соединен через промежуточные элементы одной торцевой частью с третьим контейнером, а другой
— с пятым контейнером. Торцевые части четвертого контейнера опираются на опоры трапецеидальной
формы, имеющие разную высоту. Пятый и шестой контейнеры расположены горизонтально на поверхности и последовательно соединены один с другим через промежуточные соединительные модули.
Каждый промежуточный соединительный модуль выполнен в виде рамной конструкции и представляет собой треугольную призму. Высота призмы равна ширине контейнера. Ширина двух боковых поверхностей, расположенных под углом а друг к другу, равна высоте контейнера. Ширина третьей боковой поверхности равна удвоенному произведению значения высоты контейнера на косинус половины угла а. Поверхности оснований призмы и третей боковой поверхности выполнены в виде решеток. По периметру первых двух боковых поверхностей имеются отверстия для соединения модулей с контейнерами с помощью болтов.
Наиболее интересным и эффективным изделием из группы имитаторов является манекен «Малай». Целью создания этого манекена, содержавшего головную часть, торс, верхние и нижние конечности, соответствующие типовым формам человеческого тела, является обеспечение возможности его работы в условиях различных динамических, термических и силовых воздействий, в условиях водных и агрессивных сред при его минимальной стоимости.
Это достигается за счет того, что манекен выполнен, например из дерева, содержит накладные металлические пластинки и сквозные оси с помощью которых верхние и нижние конечности шарнирно установлены на торсе. Он имеет шарнирные сочленения в местах сгиба по локтям и бедрам, а головная часть выполнена за одно целое с торсом, на котором установлены накладные металлические пластинки, шарнирные соединения снабжены быстродействующими профильными шайбами, рукоятки поворота которых в фиксированных положениях расположены вдоль оси конечностей (рис. 4).
Манекен состоит из торса 1, головной части 2, верхних 3 и нижних 4 конечностей. Верхние конечности включают плечо 5 и локоть 6, нижние — бедро 7, голень 8 и ступню 9. Верхние и нижние конечности
Рис. 3. Тренажер прохождение спасателями стесненных (зауженных) участков
Научно-технические разработки
Научно-технические разработки
Рис.4. Манекен «Малай»
соединены с торсом 1 с помощью сквозных осей 10 и 11, а сами конечности имеют шарнирные соединения 12 и 13. С двух сторон на торсе установлены металлические накладки 14 толщиной И, конфигурация которых соответствует конфигурации торса. Все шарнирные соединения снабжены рукоятками 15, установленными на осях через профильные шайбы 16, которые обеспечивают поджатие шарниров при повороте рукоятки и при ее положении вдоль оси манекена. Таким образом, достигается фиксация шарниров и исключается произвольное перемещение («болтание») конечностей. Сквозные оси 10 и
11, проходящие через торс и конечности, связывают всю конструкцию в один узел и обеспечивают ее жесткость, которая позволяет получить высокие эксплуатационные характеристики манекена.
По основным антропологическим параметрам манекен представляет собой прообраз человека (общая длина — 180 см, вес с металлическими накладками при И = 5 мм — 70 -г- 80 кг).
Манекен изготавливается из дерева, а металлические накладки определенной толщины необходимы для создания заданного веса. Лучше всего их вырубать из нержавеющей стали, т.к. манекен используется в воде и агрессивных средах.
Опытные экземпляры манекенов в 2005—2006 гг. использовались на XI Чемпионате России по пятиборью спасателей на трех основных дистанциях: «ПСР в условиях природной среды», «ПСР в условиях техногенного характера» и «ПСР на акватории». На каждой дистанции необходимо 20-25 манекенов, всего около 100 штук. С учетом региональных и других соревнований, а также потребностей центров подготовки спасателей и дру-
гих учебных заведений общая потребность в данных манекенах по РФ составляет 1,0 +1,5 тыс. шт.
По сравнению с ранее используемыми матерчатыми манекенами, наполненными опилками и песком предлагаемый манекен имеет следующие преимущества:
1. Возможность многократного (многолетнего) использования.
2. Более благоприятное сочетание со всеми элементами оборудования учебно-материальной базы и с элементами дистанций соревнований.
3. Постоянный вес.
4. Предельно простые требования к изготовлению, транспортировке, ремонту и восстановлению.
Экономический эффект может составить несколько миллионов рублей в год, поэтому предлагаемые манекены рекомендованы к широкому внедрению для соревнований спасателей всех уровней, для обучения в центрах подготовки спасателей и в других учебно-тренировочных учреждениях.
Кроме тренажеров профессиональной подготовки и ее контроля имеется огромное разнообразие общефизических тренажеров, упражнения на которых широко используются при подготовке спасателей, поскольку они дают возможность избирательного и эффективного воздействия на многие мышечные группы с целью улучшения их функционального состояния, развития силы и силовой выносливости, придания им тонуса. Это достигается возможностью фиксации целесообразных исходных положений и строгой выверенностью движений по направлению, амплитуде, весу, отягощении, что обеспечивается устройством тренажеров.
Эти тренажеры можно условно разделить на три основные группы:
1. Весовые тренажеры, нагрузка при работе на которых создается путем перемещения грузов посредством разнообразных механических систем (тросо-блоковых или роликовых). Существуют две разновидности таких тренажеров:
а) основанные на «тяге» веса с последующим сдерживающим опусканием (станок для грудных мышц, станок для мышц бедра и т.п.);
б) предназначенные для «выталкивания» отягощения (станок для вставания из приседания с отягощением и т.п.).
2. Амортизационные тренажеры, в устройстве которых предусмотрено преодоление сопротивления за счет воздействия на упругие материалы. Это может быть надавливание на амортизирующую поверхность (различные варианты пружинных площадок) или растягивание упругих элементов (резины-амортизатора, пружин).
3. Позиционные тренажеры, сконструированные как специфические гимнастические снаряды, создающие возможность принять определенное положение тела, из которого рационально выполнять движения для эффективного воздействия на определенные мышечные группы. В качестве отягощения при работе на таких тренажерах выступает вес собственного тела. Например, — станок для поднимания ног из упора на предплечьях, наклонные площадки для тренировки мышц живота или спины и т.п.
Чтобы наиболее эффективно использовать тренажеры в учебном или тренировочном процессе важно осознать преимущества и недостатки упражнений в них.
Основные преимущества упражнений на тренажерах:
- возможна быстрая и глубокая проработка мышц, участвующих в упражнениях;
- дизайн тренажеров создает рабочий настрой и повышает мотивацию обучаемых;
- создаются хорошие условия для индивидуальной работы;
- облегчается работу преподавателя.
Недостатки упражнений на тренажерах:
почти не развивается координация движений,
т.к. сведено к минимуму разнообразие взаимодействия различных частей тела;
эффективность упражнений быстро снижается, т.к. опорно-двигательная система так же быстро адаптируется к однообразной работе.
Работа в тренажерных залах проводится по индивидуальному использованию тренажеров и рекомендациям по последовательности и дозировке упражнений (время и темп работы, вес отягощения).
Общие методические рекомендации по работе на тренажерах:
1) работу на тренажерах следует начинать только после предварительной разминки, в ходе которой происходит подготовка опорно-двигательного аппарата к активным движениям;
2) в комплексы физической подготовки, проводимые по типу круговой тренировки, следует включать упражнения для всех частей тела, чередуя их так, чтобы была возможность отдыха для уставших мышц при работе других;
3) следует строго соблюдать принципы доступности и постепенности при выборе веса отягощения, т.к. чрезмерная нагрузка может нанести вред здоровью;
4) активная силовая работа должна сочетаться с расслаблением и растягиванием мышц;
5) работа на тренажерах требует осознания занимающимися пределов своих возможностей, поэтому необходим инструктаж и контроль со стороны тренера.
Бесконтрольное использование тренажеров может вместо пользы привести к травмам и другим негативным последствиям. Тренажерная подготовка может быть эффективна только в сочетании с другими видами упражнений, поэтому ее следует рассматривать не как самоцель, а как составную часть подготовки спасателей в целом.
Литература
1. Легошин В.Д., Запорожец А.И. Научно-методические вопросы профессионального отбора и подготовки спасателей МЧС России // Технологии гражданской безопасности. — 2007. — № 1 (11).
2. Одинцов Л.Г., Курсаков А.В., Аппель В.М. Разумное соперничество в дружеской атмосфере // Противопожарные и аварийно-спасательные средства. — 2005. — № 4.
3. Одинцов Л.Г., Тодосейчук С.П., Зенцов О.Э. Тренажеры для подготовки спасателей // Пожарная безопасность. — 2006.
Научно-технические разработки
