Ветеринария/ 2.Зооинженерия

 

Д.ф.м.н. Зюзгин А.В.

к.с/х.н. Попцова О.С.

к-т 3 курса УСП Парфенова К.И.

к-т 3 курса УСП Нефедова М.В.

 

Пермский институт ФСИН России, Россия

 

Измерение скоростных, разгонных и ударных

характеристик атакующей служебной собаки

 

 

Использование служебных собак широко распространено в силовых структурах РФ, в том числе, и в кинологической службе ФСИН России. Необходимо отметить, что для повышения эффективности выполняемых кинологами задач, остаются актуальными вопросы подбора перспективных пород служебных собак, обладающих повышенными рабочими характеристиками, а также выбор методик тренировки традиционно используемых и уже хорошо себя зарекомендовавших пород.

В данном случае, важна разработка методов количественного измерения скоростных показателей служебных собак, которая позволит оценивать и вводить в применение новые породы для решения широкого спектра задач по охране, розыску, задержанию и конвоированию, а также подбирать адекватные сочетания различных методик дрессировки.

Рассмотрим такие из важных рабочих характеристик, как скоростные и разгонные качества собаки. Очевидно, что при задержании вооруженного преступника, высокая скорость служебной собаки сокращает время огневого воздействия на нее, что позволяет увеличить сохранность животных (6). Высокие значения скоростных и разгонных характеристик собаки также существенно снижают эффективность стандартных приемов рукопашного боя, которые могут быть применены по отношению к ней при задержании невооруженного фигуранта. Отметим также, что скорость реагирования служебной собаки играет существенную роль при ситуациях, когда фактор времени является определяющим, например, при угрозе захвата заложников или при действиях в малогабаритных и других замкнутых помещениях (3,6).

Таким образом, высокие значения скоростных и разгонных характеристик служебных собак повышают их боевую устойчивость и эффективность применения.

В тоже время ранее описанные методы измерения пространственно-временных характеристик движущихся объектов с использованием фото-ви-деоаппаратуры, в применении к обсуждаемому случаю неэффективны ввиду того, что относительно неподвижного регистратора объект измерения, находящийся вблизи, движется по сильно криволинейной дуге окружности. Тогда как обработка видеоряда подразумевает прямолинейное перемещение, что в данном случае обуславливает значительную погрешность измерений (4). Таким образом, разработка недорогой, но высокоточной методики измерения скорости и ускорения служебных собак является актуальной.

В данной работе рассматривается и апробируется метод измерения скоростных и разгонных характеристик служебных собак сравнением измеренных величин по небольшой выборке собак двух служебных пород - немецкая и бельгийская овчарки. В эксперименте исследовались характеристики немецкой овчарки как основной породы, используемой в качестве розыскной и бельгийской овчарки в качестве перспективной для использования в кинологической службе ФСИН России.

Для обоснования целесообразности введения новых пород, используемых при силовом задержании, необходимо определение критериев оценки ударно-атакующих свойств собаки и разработка методик их измерения. Учитывая процесс гуманизации системы УИС, предположим, что при задержании вооруженного преступника, результатом атаки служебной собаки должно быть падение фигуранта, сбитое дыхание и потеря ориентации в пространстве. В то же время атака собаки не должна приводить к нанесению увечий и летальному исходу (1,7). Поэтому возникает проблема подбора эффективных способов развития физических показателей животных и методик тренировки с целью оптимизации их рабочих качеств при задержании человека, что невозможно без оценки текущих ударных характеристик и знания их оптимальных значений.

Ударно-атакующие качества собаки определяются в первую очередь импульсом собаки и силой удара. Однако в данной работе нами выбрано основной характеристикой ударных свойств давление, оказываемое собакой при атаке на тело фигуранта. Это обусловлено тем, что давление характеризует деформирующее действие силы, а именно, величина деформации оболочек тела и костной структуры фигуранта определяет степень тяжести повреждений.

Натурный эксперимент проводился на учебно-дрессировочной площадке в соответствии с Общими положениями проведения испытаний по защитно-караульной службе (ЗКС). В эксперименте участвовало по три собаки исследуемых пород. Возраст собак от 1,5 до 7 лет. Все изучаемые собаки прошли подготовку по общему курсу дрессировки (ОКД). По методике ЗКС проводилось задержание фигуранта.

Схема измерительной площадки представлена на рис.1.

 

Рис.1. Схема измерительной площадки

На твёрдой асфальтированной поверхности мелом наносилась прямая мерная линия с отметками через каждые 2 м, общей длиной – 30 м. Напротив каждой метки находился курсант с секундомером, который запускался при старте каждой собаки (по команде «фас») и останавливался по прохождению собакой данной метки. На нулевой метке располагался инструктор-кинолог со служебной собакой на коротком поводке.

Из-за укрытия, расположенного на расстоянии не менее 25 м, появлялся фигурант в защитном костюме и двигался  по направлению к собаке. Произведя несколько возбуждающих собаку движений, он убегал в противоположную от собаки сторону. Пробежав 10 шагов, помощник поднимал руку, что являлось сигналом к пуску собаки на задержание. По команде “фас”, собака активно (галопом) двигалась в сторону фигуранта прямолинейно и контратаковала его. Для нивелирования случайных ошибок измерений опыт с каждой собакой состоял из 3-х реализаций.

Результатом каждой из реализаций являлось определение зависимости координаты собаки x от времени t, проиллюстрированных на рис. 2 для трех реализаций.

 

Рис.2. Зависимость координаты x движущейся собаки от времени t;

Значками       ,      ,       обозначены данные первой, второй и третьей реализаций соответственно

 

Из рисунка видно, что точки, соответствующие экспериментальным данным укладываются вдоль линии с отклонениями, обусловленными случайными ошибками измерений. Чтобы снизить влияние таких ошибок на результаты косвенного измерения скорости проводилось осреднение временных значений для каждой координаты по данным трех реализаций. Полученная зависимость представлена на рис. 3.

 

Рис. 3. Зависимость координаты атакующей собаки x от среднего по трем реализациям времени t;1 – нелинейный участок зависимости ; 2- линейный участок зависимости

 

Из рисунка видно, что линия x (t) имеет два характерных участка: 1 – нелинейный – соответствующий разгону собаки и 2 – линейный – отвечающий бегу атакующей собаки с постоянной скоростью. Графическое дифференцирование линейного участка x(t) позволяло определить скоростные характеристики собак ( ), а двойное дифференцирование нелинейной части – ускорение

( ), принятое нами в качестве разгонной характеристики. Зависимости скоростных характеристик от времени приведены на рис. 4.

Рис.4. Сравнение скоростных характеристик бельгийской овчарки Авантюры        и немецкой овчарки Аниты……

 

Результаты исследований представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Скоростные и разгонные характеристики собак, м/с (X±Sx)

 

Показатель

Порода

немецкая овчарка

бельгийская овчарка

Скорость, м/c

7,2±0,31**

10,1±0,35

Ускорение, м/c2

6,3±001***

10,4±0,01

 

Из анализа табличных данных следует, что бельгийские овчарки обладают почти двукратным превосходством перед немецкими овчарками в быстроте набора скорости, что может оказаться важным, например, при подавлении огневой точки противника и при конвоировании осужденных преступников в небольших замкнутых помещениях.

Для определения ударных свойств атакующей собаки из второго закона Ньютона:

    (1)

выражалось уравнение движения собаки массы m в момент удара, в проекции на горизонтальную ось x:

F=ma   (2)

где F, в соответствии с третьим законом Ньютона, является силой, с которой собака взаимодействует с фигурантом.

Используя определения ускорения a = ∆v/∆t и импульса |p| = m∙|v| уравнение (2) можно привести к виду:

F∆t = ∆mv = ∆p,    (3)

где слева расположен импульс силы удара, а справа – изменение импульса собаки.

Полагая, что длительность удара [2] составляет 0,1 с, а собака после удара полностью останавливается, можно принять

p = ∆p.

Тогда, измерив скорость и массу собаки, можно определить силу удара F. Однако в качестве характеристики ударного воздействия собаки на фигуранта более подходит давление

P = F/S,   (4)

как физическая величина, характеризующая деформирующее действие силы.

Здесь S – площадь передних лап собаки. Тогда в качестве рабочей формулы для определения давления можно предложить

P = (m∙v)/(∆t∙S)   (5)

Скорость атакующей собаки определялась по вышеизложенной методике. Масса измерялась на напольных весах с точностью 0,1 кг. Площадь лап рассчитывалась следующим способом (рис. 5). Лапа собаки покрывалась слоем жидкой глины, после чего прижималась к листу мерной бумаги. На полученном отпечатке обозначались контуры пальцев и пятки, после чего измерялась их суммарная площадь. С учетом того, что атакующая собака наносит удар двумя лапами, полученный результат удваивался для получения значения S.

 

Рис.5. Отпечаток лапы служебной собаки с обозначенной площадью пальцев; иллюстрация к методу определения площади лап S

 

Полученные средние данные по породам приведены в таблице 2.

 

Таблица 2.Ударные характеристики исследуемых пород служебных собак

Показатель

Порода

немецкая овчарка

бельгийская овчарка (малинуа)

Масса, кг

30,4

22,9

Площадь ударных лап , м2

5,8

5,2

Импульс, кг∙м/c

238,4

205,7

Сила удара, Н

2384,0

2057,3

Давление, МПа

0,42

0,41

 

Сравнительный анализ полученных данных свидетельствует, что, несмотря на меньшую массу и силу удара собак породы малинуа, они сопоставимы с немецкими овчарками по деформирующему влиянию на фигуранта. Понятно, что малинуа обладает меньшей живой массой, чем у немецких овчарок, что требует дополнительного исследования ударных свойств изучаемых пород.

Отметим, что во всех реализациях давление, оказываемое на реберный отдел не защищенного спецкостюмом фигуранта, составляло бы ~1/10 от критического значения, необходимого для перелома реберной кости, однако более чем в 6 раз превосходило предел прочности реберного хряща при динамической нагрузке (8)

Таким образом, предложенная методика определения скоростных и разгонных характеристик атакующей служебной собаки позволяет определить динамику развития скорости и резвости наблюдаемой собаки в зависимости от выбора методик тренировки, что может послужить актуальной темой дальнейшего исследования.

Отметим также, что в данной работе время удара не измерялось, а оценивалось, исходя из общепризнанных методик. В то же время ошибка в определении длительности удара может внести существенную погрешность в результаты косвенного измерения давления (см. формулу (5)). Поэтому, для повышения точности предлагаемого метода представляется целесообразным определять длительность удара как описано в монографии, проводя видеосъемку атаки и используя покадровое разложение в фоторяд.

 

Литература:

 

1.                 Концепция развития уголовно-исполнительной системы (УИС) до 2020 года. Распоряжение правительства РФ № 1772-р. 2010. 29 с.

2.                 Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. 11-е изд., перераб., М.: Наука, 1985.  384 с.

3.                 Гриценко В.В. Воспитание собаки-защитника. М.: Вече. 2007. 154 с.

4.                 Зюзгин А.В. Информационно-коммуникационные технологии в препода-вании и изучении естественнонаучных дисциплин. Пермь: ПермГУ, 2007.  291 с.

5.                 Зюзгин А.В., Попцова О.С., Нефедова М.В., Парфенова К.И. О методе измерения скоростных и разгонных характеристик служебных собак // Вестник Пермского института ФСИН России, 2012. Вып. 2(6). С. 20−24.

6.                 Фатин Д.А., Бондарев С.Н., Бондарев А.С. и др. Собаки специального назначения: рассекреченные методики подготовки охранных собак. М.: Центрполиграф, 2009. 334 с.

7.                 URL http://www.arms-expo.ru/049057054049124052049052048.html  Министр юстиции РФ: Необходимая гуманизация уголовно-исполнительной системы.

8.                 URL http://journal.forens-lit.ru/node/688 Дебой Н.Н. Устойчивость тканей и органов тела человека к травмированию // Судебно-медицинский журнал.