基於人機工程學的警棍設計與分析

摘要:本文從人機工程學的角度分析了警棍的設計特點,使其外形、功能、結構設計符合人的生理特性和使用習慣,最終達到人與器材的最佳結合狀態,發揮裝備的最高使用效能。 
  關鍵詞:人機工程學;警棍;設計 
   
  一、概述 
   
  現代越來越多地提到人機工程的產品,只要是人類所使用的物品,包括武器裝備,都應該在人機工程上加以考慮,產品的造型與人機工程無疑是結合在一起的。優化產品設計,用以建立人與物之間和諧關係的方式,最大限度地挖掘人的潛能,綜合平衡地使用人的機能,從而提高作用效率。 
  警棍的設計應在認真研究人、警棍,環境三個要素本身特性的基礎上,充分考慮三個要素相互間的關係,優化警棍總體的效能。人機工程學上警棍的結構設計標準為: 


   
  一警棍與人手的尺寸形狀、生理特點是否配合; 
  二警棍在使用時是否順手和便於發力; 
  三警棍是否便於清潔、保養及修理。 
   
  二、警棍的外形結構設計分析 
   
  一警棍握把的設計分析 
  手握式操作工具,握把當然是最重要的部分。對於警棍,其操作方式是掌面與手指周向抓握,所以其設計因素應包括握把直徑,長度,形狀等。 
  1、直徑:警棍的握把設計應避免掌部組織受壓力,如果握把直徑太大,長時間的緊握會在掌部和手指處造成很大的壓力,引起區域性性的缺血,導致手的麻術;直徑太小則會減小握力,降低靈活性與操作速度,並使指端彎曲增加,長時間操作會導致指端疲勞。握把的直徑大小取決於工具的用途與手的尺寸,著力抓握比較適合的直徑是30~40毫米,所以警棍握把直徑也應設計為30~40毫米。 

  2、長度:警棍的握把應避免過長或過短,過長不僅浪費材料增加重量,而且還使得在操作時的靈活性變低,影響使用的效能;過短使得手掌不能完全用上力,影響作戰時的發揮。而且在用力操作時警棍容易脫手。握把長度主要取決於手掌寬度,掌寬一般在70~98毫米之間,因此合適的握把長度為100~125毫米。 
  3、形狀:對於警棍著力式抓握,握把與手掌的接觸面積越大,則壓力愈小,因此選用圓形截面握把較好,使壓力能分佈於較大的手掌面積上,減小應力,或者使壓力作用於不太敏感的部位,如拇指與食指之間的虎口部。為了防止使用時出現滑脫,可以在握把上面設計防滑紋。 
   
  二警棍棍體的設計分析 
  警棍的材料不但要有好的強度和韌性,而且要求質地輕、耐腐蝕。目前國內警棍的材料大多采用橡膠,很難適應新形勢下防暴制暴的複雜多變性。警棍的材料最好選用強度的較高的聚碳酸酯材料和醋酸纖維素材料,因為這類材料手感凝重,質地精良,耐敲打,在高溫下不彎曲,膨脹率低,吸收能盛的效能較好,打擊後棍上不留凹痕。 
  長度不宜過長或過短。長警棍可以增強威懾力,擴大作戰的範圍,但太長攜帶不方便,警棍過短則很難發揮出警棍的威力,鑑於此並結合人體前臂的尺寸,警棍的合適長度在400~700毫米之間。如目前武警部隊裝備的98-1型橡膠警棍的全長為490毫米,符合作戰的需求。 
  警棍總重量不宣太重也不宜太輕,雖然警棍重量大可以增加打擊力度,但操作起來比較費力,不適合長時間操作,警棍太輕發揮不出打擊的力量,握在手裡沒有手感,不適合作戰。例如98-1型橡膠警棍的全重為0.8千克,重量適中,符合人機工程學的要求。 

三、警棍功能實現方面的人機工程學設計分析 
   
  一防搶功能設計分析 
  在警棍前部的外側面或外圓柱面上設有隱藏的刀刃,如果暴徒膽敢抓住警棍的前部外側實施搶奪,使用者只需用力抽回警棍,設定的了刀刃就會割傷暴徒的手掌。 
   
  二威懾功能分析 
  警棍作為一種警用器材,必須要有強悍的外觀,能使對方產生一種恐懼。所以在棍體形狀設計必須滿足人機心理學方面的特性,使用時能給暴徒在心理上施加一定的震撼。例如,將警棍棍體設計成帶有尖刺的狼牙二棒狀,這能在外觀上帶給敵人一定的恐懼感。 
   
  三行動式設計分析 
  警棍的攜帶設計,可以在手柄的尾部帶有一個金屬環,通過金屬環將警棍棍體與一個卡鉤相連線。在不用警棍時可利用卡鉤把警棍別掛在腰上。佩戴警棍時,將警棍的卡鉤掛在腰上,置於身體的左側,棍身下垂貼於褲縫。這樣長時間佩戴不會對腰部及腿部產生不良影響,當遇到緊急情況時,也可以迅速持棍,進入戰鬥狀態。 
   
  四、警棍的發展趨勢 
   
  一趨於多功能化 
  目前裝備的警棍只具有打擊的功能,效能比較單一,為了更有效的打擊犯罪勢力,維護社會秩序,警棍的發展應趨於多功能化,集警報、電擊、噴霧、照明手一體。例如在警棍前端增加一個強光手電,既可用作照明又可使用強光刺激敵人的眼睛,使其目眩;或者在棍體內攜帶刺激劑,必要時將其噴出以制服暴徒。 
   
  二新穎的外觀設計 
  如將警棍做成可伸縮式或拐形狀,可達到出其不意、一招致敵的效果。警棍作為一種警用裝備器材,外觀必須具有強大的威懾力,使人產生畏懼感,首先在氣勢上壓倒敵人。 
   
  三更高效能材料的應用 
  警棍材料的未來發展趨勢應該是向著高韌性、高比強度、高耐磨性、耐高溫、抗腐蝕的方向發展,同時要重視創立和採用新理論、新工藝、新技術來改造傳統工藝和傳統材料。