人體工程學在船舶設計中的具體應用

于海洋

（中國艦船設計研究中心，上海 200120）

人體工程學的主要研究內容是人體、環境以及二者之間的聯系，重點解決在不同環境中，人體表現出來的各種特征。隨著社會的不斷發展，人體工程學得到了很多專家和學者的重視。目前人體工程學已經應用于船舶設計中，主要研究船員如何在船艙里安全高效地開展工作，如何實現船舶設備的功能，對此進行了淺談和分析。

1 機具設備和生活空間

船艙機具設備的種類復雜多樣，不僅包括日常生活用品、家具、電子設備等，還包括與人體工程學緊密相關的機械設備。因為機具設備是為人所服務的，所以在設計機具設備時，要遵循以人為本的理念，保證船員工作環境的舒適性。例如桌子和柜子的高度應該符合人的立位基準點；椅子的高度應該符合人的坐位基準點；床的高度應該符合人的臥位基準點。

生活空間的設計也應該以人為本，人體工程學對生活空間的舒適程度提出了要求。因為船舶艙室的最小空間也應該滿足以下幾種空間的和。（1）個人生活空間。個人生活空間包括休息的空間，日常用品的空間以及個人用品的空間，這部分空間大約占總體空間的20%左右。（2）工作空間。工作空間包括坐著工作的空間，科學儀器和設備的空間以及工作用品的空間,這部分空間大約占總體空間的40%左右。（3）公共空間。公共空間包括走廊過道空間、衛生間等，這部分空間大約占總體空間的35%。

長時間在船舶艙室內工作的人員，他們的生活空間在不斷增加，進一步也提高了生活質量。根據人體工程學的要求，在駕駛室配備了控制系統，給工作人員創造了良好的工作生活環境。

2 人體工程學對船舶環境的要求

根據對船舶艙室內的工作人員的長期調查跟蹤，總結出了影響人體對艙室環境的適應程度的因素。艙室中的聲音、塵埃、氣體、光照以及熱量等都會影響人體的生理和心理，進而會影響人的工作效率。因此，要對船舶艙室內的環境進行嚴格控制，確保人員工作的安全性和舒適性，進而提高工作人員的工作效率。在眾多影響因素中，噪聲、振動以及溫度是3個比較重要的影響因素，接下來對這3方面因素進行簡單論述。

2.1 噪聲環境

噪聲對人們的生活造成了非常嚴重的影響，調查研究發現，噪聲的種類有很多種，但最主要有以下3種：（1）空氣動力性噪聲。它是因為氣體振動產生的，當空氣中出現渦流現象或者氣壓發生變化時，氣體就會出現振動，進而就會發出聲音。通風機、空氣壓縮機所產生的噪聲就屬于空氣動力性噪聲。（2）機械性噪聲。它是因為固體振動產生的，固體通過碰撞摩擦會產生噪聲，例如機器的金屬板、齒輪和軸承等發生碰撞時，會發出刺耳的聲音，這樣的噪聲就屬于機械性噪聲。（3）電磁性噪聲。它是因為高頻率磁場的相互作用產生的，磁場的相互作用會產生周期性變化的交流電，進而會導致電磁振動，最終產生電磁性噪聲。

現階段，噪聲已經成為了主要環境污染源，噪聲會嚴重影響人們的工作和生活，甚至會影響人的身體健康。根據科學測定，130dB以下的噪聲會給人們的正常生活帶來影響，干擾人們的學習、工作和生活；130dB以上的噪聲會給人的身體帶來傷害，會讓人的聽力受損，會導致耳膜破裂甚至使人失聰；如果長時間生活在噪聲環境中，人們的聽力和言語會受到不同程度的傷害，有些人甚至會出現心腦血管方面的疾病。因此，控制噪聲、減少噪聲污染是非常必要的。

根據調查研究，控制噪聲的基本途徑有3種，分別是控制噪聲源、控制傳播途徑以及控制接受部分。控制噪聲源就要對產生噪聲的源頭進行控制，通過降低機器的激發力、改變原有振動頻率、增加振動阻力以及采用隔振設備等措施來減少噪聲污染；控制噪聲傳播途徑就是要讓噪聲在傳播過程中衰減，可以在噪聲源附近設置隔振裝備，將噪聲控制在源頭附近，減少其傳播；控制噪聲接受部分就是要對人們進行保護，有些噪聲不能避免，因此就要對人們的聽力加以保護，給人們配備耳塞、耳罩和耳帽對人們進行保護。只有加強對噪聲污染的控制，才能保護工作人員的身體健康，才能使工作人員更有效率地開展工作。

2.2 振動環境

船舶振動是船舶普遍存在的問題，而振動會對人體產生影響。根據調查研究，人體之中存在特殊彈性系統，這個系統可以自發產生振動現象。一個體重正常的人，最大振動頻率可以達到4～8Hz/s，該頻率可以對人體產生最大影響作用，也稱為第一共振峰。人的體內一共有3個共振峰，第二共振峰的振動頻率是10～12Hz/s，第三共振峰的振動頻率是20～25Hz/s。頻率不斷增加的同時，人體內的振動傳遞在減少，生理反應也隨之減少。通常來說，如果人體承受的振動強度超出了人體所能承受的范圍，人體的生理就會做出反應，例如頭疼、頭暈、耳鳴、惡心、目眩、流鼻血等癥狀。船舶船艙的振動是因為機械設備運轉所導致的。因此，在船舶的設計過程中，要結合人體工程學的相關知識，對機械設備的振動頻率進行嚴格把控，保證工作人員的身體健康。與此同時，船舶座椅的設計也要符合人體工程學的要求，要讓座椅振動的頻率與船舶振動的頻率不一致，以免出現共振現象，損害人體健康。

2.3 溫度環境

人體只有在適宜的溫度環境中，才能正常地開展工作，才能健康地生活。所以，加強對船舶艙室內溫度環境的把控是非常重要的。一定要保證適宜的溫度環境，不能過熱也不能過冷，這樣才能使工作人員高效的工作。但是在船舶行進的過程中，溫度往往是不容易控制的，這樣就會使工作人員的工作效率降低。船舶的傳熱方式主要有3種：熱傳導、對流、輻射。所以，在船舶的室內設計過程中要想辦法控制或者阻斷傳熱方式，進而達到維持室內溫度的目的。同時也要考慮人體喜歡的溫度范圍，將溫度維持在舒適的范圍內。通過先進的科學技術手段，控制室內溫度，使其滿足人體工程學的要求。此外，也要改進設備的冷卻方法，及時進行降溫，維持適宜的溫度。

3 以船舶中室內梯的行走高度和天花板高度為例

船舶室內梯子的踏板高度是指從天花板到踏板表面的垂直高度，在這個高度范圍內必須是平滑的，不能有凸起的地方。梯子的高度是根據《人體工程學設計中的人為因素—人體設計》來確定的：梯子頂部的最小空間是2235mm，屋頂凈高度為2438mm。根據人體工程學可知，個人之間是有差異的，每個個體的大小都不一樣。因此在設計過程中，將個體分為了100個等值點。在船舶設計過程中，很難滿足所有個體的需求，但是必須要滿足大多數個體的需求。所以在室內設計中，要滿足95%的人的需求，例如艙室過道的大小要讓95%的人感到舒適，這樣就達到了合格的設計標準。

4 結語

近幾年，人體工程學越來越被人們所重視，而且隨著人體工程學應用到船舶設計領域，給船舶設計帶來了很多便利。船舶設計與人體工程學相結合，可以更好地了解人體的結構標準、心理尺度以及生理狀態，更有利于實現人性化的設計。只有牢記以人為本的設計理念，才能改善船舶艙室內的工作環境，使工作人員工作得更有效率，生活的更為舒適。因此，人體工程學應用到船舶設計中是非常有意義的。