Боевой рюкзак

Контекст

Национальный оборонный R&D-проект в рамках программы военно-гражданского технологического сотрудничества (Civil-Military Technology Cooperation) под управлением KRIT по созданию лёгкой модульной рюкзачной системы для корейских спецподразделений. NH Co., Ltd. руководила проектом и системной интеграцией; UNIST отвечал за раму и систему распределения веса, а также за оценку удобства использования.

Задача

Бойцы спецподразделений подолгу переносят тяжёлые грузы, и рюкзаки, которые не передают вес на таз, постоянно подвергают их риску травм спины. Кроме того, не существовало устройства или протокола для объективного измерения того, насколько хорошо рюкзак распределяет нагрузку.

Моя роль

• Требования на основе исследований. Я проанализировал литературу о переноске грузов и травмах (к марту 2022 года была собрана 61 статья), изучил потребности женщин-военнослужащих и провёл бенчмаркинг военных и туристических рюкзаков, чтобы составить проект требований к дизайну.
• Концепции рамы. Я разработал в SolidWorks концепции рамы — эластичную подвеску, точку поворота в верхнепоясничной области и одноточечное крепление поясного ремня, — которые легли в основу итоговой карбоновой рамы.
• Испытания. Позже я участвовал в создании устройства для измерения распределения веса и его испытаниях, а также в исследовании удобства использования с 60 участниками, где помогал разрабатывать дизайн эксперимента, провёл около половины сессий и подготовил данные пульса и анкет.

Процесс

От литературы к требованиям. Обзор охватывал распределение нагрузки, системы переноски грузов, конструкцию рюкзаков, эргономику и контекст использования и напрямую лёг в основу списка требований.

Поиск идей для рамы. Я перешёл от эскизов к CAD-концепциям: раме, которая поворачивается в верхнепоясничной области, чтобы рюкзак следовал за телом при ходьбе, и одноточечному креплению поясного ремня. Концепции команды обсуждались с NH с точки зрения прочности, комфорта и распределения нагрузки, и на основе этого этапа была разработана итоговая изогнутая карбоновая рама.

Измерение распределения веса. Команда создала манекен торса с четырьмя тензодатчиками, который измеряет, какая часть нагрузки рюкзака приходится на плечи, а какая — на таз. В опубликованном испытании с рюкзаком весом 35,1 кг регулировка лямок изменила долю нагрузки на таз с 63,6% до 97,6%.

Результаты

• Требования к дизайну на основе литературы и бенчмаркинга
• Концепции рамы и CAD-модели, которые легли в основу итоговой рамы
• Вклад в создание измерительного устройства, протокола его испытаний и исследования удобства использования

Работа привела к регистрации промышленного образца и двум патентным заявкам (в качестве соавтора изобретения), включая измерительную систему для оценки того, как рюкзак распределяет нагрузку по телу.