户外便携式背负系统的研究与设计

1、户外便携式背负系统的研究与设计李雪琪许熠莹毛梦吉【摘要】本文从简述背负系统的概念及结构入手，注重人与产品的关系，论述为提高人体使用时的舒适度可做的改进与拓展。文章研究的便携式背负系统主要针对短途户外旅行的用户。全文由背负系统的结构调节、舒适度的组成及提高方向和设计方案这三个方面构成。【关键词】背负系统;结构;舒适;人性化中图分类号：S225文献标识码：A文章编号：2095-2457202107-0035-002DOI：10.19694/j ki.issn2095-2457.2021.07.014【Abstract】Startingwiththeconceptandstructureoftheb

2、ackpacksystem，thispaperfocusesontherelationshipbetweenpeopleandproducts，anddiscussestheimprovementandexpansionthatcanbemadetoimprovethecomfortofhumanbody.Theportablebackpacksystemstudiedinthispaperismainlyaimedatuserswhotraveloutdoorsforshortdistances.Thepaperconsistsofthreeaspects：structureadjustme

3、ntofthebackpacksystem，compositionofcomfortofthebackpacksystem，directionimprovementanddesignscheme.【Keywords】Saddledsystemstructure;Comfortablehumanity0引言背負系统是指在背负产品中，主要运用于承受整个产品重量，同时为使用者提供身心舒适的负重平台。背负系统以一定的承重性能为根底，需具备长时间使用的舒适性及耐用性。所以在设计中，以背负系统的重点与核心作为切入点。本文以可调解式背负的欧式包作为研究对象，主要有Bigpack、Duter等品牌。从背负结构

4、的研究、舒适性分析和寻求轻量化这几个方面入手，到达对便携式背负系统再设计的目的。1户外便携式背负系统结构研究1.1背负系统结构组成首先，受力带包括为肩带、胸带、腰带、肩部受力带、腰部受力带和包底受力带等。以GregorySTOUT30L背包为例如图1。肩带的作用是为防止背包从身体上滑落以及兼顾局部背包承重;肩部受力带的作用是连接包身与肩带顶部，可以拉近身体与背包的距离，将局部重量转移到锁骨上;腰带是将背包重量分担给臀部的重要局部，是背负系统中关键的一环;腰部受力带主要用来承重，增强稳定性;包底受力带增强背包的承重与稳定性。其次是受力支撑局部，主要包括：支撑装置内支架，如图2、通风装置和调节装置

5、。构成支撑装置内支架的形式多种多样，如V形、倒U形、H型、X型等。通风装置主要为解决背负系统背部设计中的通风散热问题。调节装置灵活的满足了背负系统的包容性，符合不同人群的需求。1.2背负系统的可调节性1可调节背负结构的必要性对于不同身高、体重和性别的人群，所需求的背包尺寸不同，背包的可调节式结构必不可少。除此之外还有三个方面的原因：一是背包所装物品;二是背包与身体接触程度不同;三是使用者活动状态的不同。【1】2背负结构可调节设计的要素参考背板是背负结构的核心，背板的形状取决于人体背部的形状。健康的背部是由颈部曲线、胸部曲线和腹部曲线构成，组成类似字母“S的形状，这个“S形曲线能合理有效地将身体

6、重量分布在脊椎间和脊柱的椎间盘之间，保证人们生活的正常自由活动。所以背板的根底形状应是“S形，在此根底上的外接支撑装置可做变化和调整。【2】3可调节背负结构的设计首先是背包整体的调节设计。现今的可调节式分为上调节式、下调节式以及腰肩连接无极调整式，符合不同使用者的要求，满足不同位置的需求。【1】比方BIGPACK的Performic系列背包，都是采用这一调节方式。其次是腰带调节设计，在初次使用背包时需要调节腰带的位置及内倾角度，使得背包更加贴合腰臀部，有效地将重量分散在腰部。最后是肩带调节设计。除了需要调节背带的长度还需要调节背带的角度，使背带在使用时能够转动到适宜的角度，有效地减轻背包对肩部

7、和头部两侧的压力。2户外便携式背负系统的舒适性分析1稳定性首先承重点的位置要与人体背部曲线及肌肉分布相适应，根据背包承重原理，人体的尾骨上方的腰窝是主要承重点，腰窝连接到两侧胯骨顶端是主要受力区，双肩是辅助受力及掌握平衡区。由于要减少背负时的横向摆动及前后摆动，这就需要起码三个支撑点，结合几何学原理，肩部左右两个支点和腰部一个支点。肩部的左右两个支点保证了背包的横向稳定性，腰部的支点和肩部支点的上下排列保证了背包前后的稳定性。其次三点支撑的受力方式最大程度上的保证了背部的通风空间。2贴合性背包与身体的可靠结合不但能很大程度上的保证背负时的稳定性，还对减轻背包重量有一定作用。腰部和胯部的贴合使用

8、腰带来调节;肩颈部使用肩带调节，保证头部的灵活转动;背包上部与背部的结合使用肩部受力带调节。合理地调整四个受力带是使身体与背包到达最正确贴合的必要行为。3通风性良好的通风性能不但可以大大提升背负时的舒适度，还可以适当延长背负时间。人在较长时间的背负及运动中，背部会产生大量的汗液及热量，使人感到不舒服。因此在背负设计中，除了要解决根据人体背部肌肉分布而设计的背垫排布，还要考虑背垫的薄厚、凹凸及大小以此构成良好的通风系统。4重力传递合理性重力传递合理性是缓解背负压力、提高舒适度的首要前提，也是背负系统的关键。为解决这个问题，我们需要先从重力传导的规律入手。首先根据科学的负重分配比例，腰胯受力70%

9、、背部受力20%、肩部受力10%，所以將重心放在腰胯部，减轻肩、背部负担。其次从前人经验来看，无论是我国南方山区采药人的背篓，还是葡萄牙人背酒的酒桶等，其形状大都呈现为锥形，根本为上部偏大下部略小，接近于倒梯形，所以背包的合理形状应遵循这个规律。3户外便携式背负重系统的轻量化设计方法为到达背包的轻量化要求，可以从结构、面料、配件等方面入手，背包的轻量化设计是表达出背包的针对性和专业性的一大因素，本文主要从背包的结构轻量化和材料轻量化做研究。3.1结构的轻量化市面上的旅行背包在背负系统的设计上大多遵循“五带三装置。由于背包功能的繁琐导致包体重量的增加，所以轻量化的背包设计可以从简化背包的功能入手

10、。在背板设计中采用“X形钛管作为支撑背包的主体，背包侧面穿出的侧管为副体。在此根底上增加弧形镂空的树脂板作为背包背部的支撑。树脂板的镂空位置需要遵从背部肌肉的分布，以缓解肌肉疲劳。3.2材料的轻量化面料的选择是背包轻量化的关键点。通常情况下，市面上传统背包面料主要有涤纶和尼龙。中低档背包大多采用涤纶，常见面料是500D和600D，这种面料相较于尼龙厚重一些，但胜在价格低廉，质感、耐磨度等相对优良。而高档背包一般采用高密度尼龙CORDURA、HTNYLON、高强聚乙烯纤维织物DYNEEMA等。4户外便携式背负重系统设计方案这个方案的表现形式是去掉外部包体，留下内支架、肩带和腰带，直观表现内部样式。在结构设计上背板采用“X型支架、“米型背垫，最大程度上的减少背部与包体的贴合;针对脊椎、腰胯尺寸进行改进;舒适性方面肩带宽度60mm，其整体造型为“S型，小弧度的弯曲，满足头部灵活转动;背架下部的延伸承重架，与背架一体化连接，有助于压力的分散;轻量化方面背架采用弹性轻质钢架，背带由3D网纱和多层海绵组成，PE材料不但保证背负舒适性还可以提高承重量。【参考文献】