人体工程学在船舶设计中的具体应用

于海洋

（中国舰船设计研究中心，上海 200120）

人体工程学的主要研究内容是人体、环境以及二者之间的联系，重点解决在不同环境中，人体表现出来的各种特征。随着社会的不断发展，人体工程学得到了很多专家和学者的重视。目前人体工程学已经应用于船舶设计中，主要研究船员如何在船舱里安全高效地开展工作，如何实现船舶设备的功能，对此进行了浅谈和分析。

1 机具设备和生活空间

船舱机具设备的种类复杂多样，不仅包括日常生活用品、家具、电子设备等，还包括与人体工程学紧密相关的机械设备。因为机具设备是为人所服务的，所以在设计机具设备时，要遵循以人为本的理念，保证船员工作环境的舒适性。例如桌子和柜子的高度应该符合人的立位基准点；椅子的高度应该符合人的坐位基准点；床的高度应该符合人的卧位基准点。

生活空间的设计也应该以人为本，人体工程学对生活空间的舒适程度提出了要求。因为船舶舱室的最小空间也应该满足以下几种空间的和。（1）个人生活空间。个人生活空间包括休息的空间，日常用品的空间以及个人用品的空间，这部分空间大约占总体空间的20%左右。（2）工作空间。工作空间包括坐着工作的空间，科学仪器和设备的空间以及工作用品的空间,这部分空间大约占总体空间的40%左右。（3）公共空间。公共空间包括走廊过道空间、卫生间等，这部分空间大约占总体空间的35%。

长时间在船舶舱室内工作的人员，他们的生活空间在不断增加，进一步也提高了生活质量。根据人体工程学的要求，在驾驶室配备了控制系统，给工作人员创造了良好的工作生活环境。

2 人体工程学对船舶环境的要求

根据对船舶舱室内的工作人员的长期调查跟踪，总结出了影响人体对舱室环境的适应程度的因素。舱室中的声音、尘埃、气体、光照以及热量等都会影响人体的生理和心理，进而会影响人的工作效率。因此，要对船舶舱室内的环境进行严格控制，确保人员工作的安全性和舒适性，进而提高工作人员的工作效率。在众多影响因素中，噪声、振动以及温度是3个比较重要的影响因素，接下来对这3方面因素进行简单论述。

2.1 噪声环境

噪声对人们的生活造成了非常严重的影响，调查研究发现，噪声的种类有很多种，但最主要有以下3种：（1）空气动力性噪声。它是因为气体振动产生的，当空气中出现涡流现象或者气压发生变化时，气体就会出现振动，进而就会发出声音。通风机、空气压缩机所产生的噪声就属于空气动力性噪声。（2）机械性噪声。它是因为固体振动产生的，固体通过碰撞摩擦会产生噪声，例如机器的金属板、齿轮和轴承等发生碰撞时，会发出刺耳的声音，这样的噪声就属于机械性噪声。（3）电磁性噪声。它是因为高频率磁场的相互作用产生的，磁场的相互作用会产生周期性变化的交流电，进而会导致电磁振动，最终产生电磁性噪声。

现阶段，噪声已经成为了主要环境污染源，噪声会严重影响人们的工作和生活，甚至会影响人的身体健康。根据科学测定，130dB以下的噪声会给人们的正常生活带来影响，干扰人们的学习、工作和生活；130dB以上的噪声会给人的身体带来伤害，会让人的听力受损，会导致耳膜破裂甚至使人失聪；如果长时间生活在噪声环境中，人们的听力和言语会受到不同程度的伤害，有些人甚至会出现心脑血管方面的疾病。因此，控制噪声、减少噪声污染是非常必要的。

根据调查研究，控制噪声的基本途径有3种，分别是控制噪声源、控制传播途径以及控制接受部分。控制噪声源就要对产生噪声的源头进行控制，通过降低机器的激发力、改变原有振动频率、增加振动阻力以及采用隔振设备等措施来减少噪声污染；控制噪声传播途径就是要让噪声在传播过程中衰减，可以在噪声源附近设置隔振装备，将噪声控制在源头附近，减少其传播；控制噪声接受部分就是要对人们进行保护，有些噪声不能避免，因此就要对人们的听力加以保护，给人们配备耳塞、耳罩和耳帽对人们进行保护。只有加强对噪声污染的控制，才能保护工作人员的身体健康，才能使工作人员更有效率地开展工作。

2.2 振动环境

船舶振动是船舶普遍存在的问题，而振动会对人体产生影响。根据调查研究，人体之中存在特殊弹性系统，这个系统可以自发产生振动现象。一个体重正常的人，最大振动频率可以达到4～8Hz/s，该频率可以对人体产生最大影响作用，也称为第一共振峰。人的体内一共有3个共振峰，第二共振峰的振动频率是10～12Hz/s，第三共振峰的振动频率是20～25Hz/s。频率不断增加的同时，人体内的振动传递在减少，生理反应也随之减少。通常来说，如果人体承受的振动强度超出了人体所能承受的范围，人体的生理就会做出反应，例如头疼、头晕、耳鸣、恶心、目眩、流鼻血等症状。船舶船舱的振动是因为机械设备运转所导致的。因此，在船舶的设计过程中，要结合人体工程学的相关知识，对机械设备的振动频率进行严格把控，保证工作人员的身体健康。与此同时，船舶座椅的设计也要符合人体工程学的要求，要让座椅振动的频率与船舶振动的频率不一致，以免出现共振现象，损害人体健康。

2.3 温度环境

人体只有在适宜的温度环境中，才能正常地开展工作，才能健康地生活。所以，加强对船舶舱室内温度环境的把控是非常重要的。一定要保证适宜的温度环境，不能过热也不能过冷，这样才能使工作人员高效的工作。但是在船舶行进的过程中，温度往往是不容易控制的，这样就会使工作人员的工作效率降低。船舶的传热方式主要有3种：热传导、对流、辐射。所以，在船舶的室内设计过程中要想办法控制或者阻断传热方式，进而达到维持室内温度的目的。同时也要考虑人体喜欢的温度范围，将温度维持在舒适的范围内。通过先进的科学技术手段，控制室内温度，使其满足人体工程学的要求。此外，也要改进设备的冷却方法，及时进行降温，维持适宜的温度。

3 以船舶中室内梯的行走高度和天花板高度为例

船舶室内梯子的踏板高度是指从天花板到踏板表面的垂直高度，在这个高度范围内必须是平滑的，不能有凸起的地方。梯子的高度是根据《人体工程学设计中的人为因素—人体设计》来确定的：梯子顶部的最小空间是2235mm，屋顶净高度为2438mm。根据人体工程学可知，个人之间是有差异的，每个个体的大小都不一样。因此在设计过程中，将个体分为了100个等值点。在船舶设计过程中，很难满足所有个体的需求，但是必须要满足大多数个体的需求。所以在室内设计中，要满足95%的人的需求，例如舱室过道的大小要让95%的人感到舒适，这样就达到了合格的设计标准。

4 结语

近几年，人体工程学越来越被人们所重视，而且随着人体工程学应用到船舶设计领域，给船舶设计带来了很多便利。船舶设计与人体工程学相结合，可以更好地了解人体的结构标准、心理尺度以及生理状态，更有利于实现人性化的设计。只有牢记以人为本的设计理念，才能改善船舶舱室内的工作环境，使工作人员工作得更有效率，生活的更为舒适。因此，人体工程学应用到船舶设计中是非常有意义的。