基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，具体为：1)、确定监控台外形尺寸与人体主要尺寸的制约关系；2)、确定监控台的容膝空间；3)、确定监控台工作面最大高度、台面厚度；4)、确定监控台工作面深度gs及操纵员视距sd。本发明专利技术充分考虑船员人体尺寸，使船用监控台外形尺寸符合人因工程原则，以满足船员身体的舒适性要求。

【技术实现步骤摘要】
基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法
本专利技术属于船舶人因工程
，具体涉及一种基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法。
技术介绍
人因工程学是研究人、机器及其工作环境之间相互关系和相互作用的学科。它是20世纪50年代开始迅速发展起来的一门新兴的边缘学科。对于船舶来说，人因工程学主要关注四方面的问题：第一，船舶各组成系统布置的人性化；第二，船舶各组成系统人机接口的人性化；第三，船舶各组成系统工作人员工作负荷的人性化；第四，船舶舱室环境的人性化。对上述四方面问题的研究，国外发达国家起步早，研究的深度和广度远远大于我国。当前，船用监控台主要存在操作界面不友好、监控台外形尺寸不符合人因工程原则等问题。这是因为船舶设计师在确定船用监控台外形尺寸时主观性、随意性较大，造成船用监控台不满足舰员人体尺寸的要求，尤其是其容膝空间很小，对于个头比较大的舰员，其双腿根本放不进去。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，该方法充分考虑舰员人体尺寸，使船用监控台的操作界面变得友好、监控台外形尺寸符合人因工程原则，以满足舰员身体的舒适性要求。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，所述监控台包括工作面，所述工作面上设有显示屏幕，所述工作面下设有容膝空间，所述容膝空间呈梯形体，所述方法具体为：1)、确定监控台外形尺寸与人体主要尺寸的制约关系；2)、确定监控台的容膝空间；3)、确定监控台工作面最大高度、台面厚度；4)、确定监控台工作面深度gs及操纵员视距sd。步骤1中，监控台外形尺寸与人体主要尺寸的制约关系为：监控台总高应低于坐姿基准眼高；对于船用监控台，其监控台总高应低于坐姿基准眼高，主要是基于船用监控台的正前方布置有大屏幕，操纵员正直坐着时应能看到大屏幕最低位置所呈现的信息，因此，监控台不能挡住操纵员的视线；工作面台面高度位于坐姿肘高的±25mm之间；在一定的坐高条件下，工作面台面过高，工作时肩关节外展角加大，肌肉易于疲劳，作业效率降低；工作面台面过低，作业效能也不理想；当工作面台面高度位于坐姿肘高的±25mm之间时，对工作效率无明显不良影响，但最佳作业面高度，应略低于坐姿肘高；视线与显示屏幕的法线夹角μ应小于或等于40°；显示屏幕与工作面的夹角θ应在10°至20°之间；监控台上的显示屏幕最佳空间位置应与操纵员视线垂直，且最佳视距为635mm；若监控台主要应用于人工控制过程，工作面台面深度应在男子第5百分位手功能前伸长范围内，不应超过500mm；若监控台主要用于监视自动化或半自动化控制过程，其工作面台面深度不宜超过790mm；因为对于男子第5百分位，其立姿躯干向前弯曲时，手的可及范围可向前延伸250mm～300mm。若监控台的工作面高度是不可调节的，容膝空间应按男子第95百分位人体测量数据确定，其最小尺寸为小腿加足高、大腿厚、鞋高修正量25mm、大腿上沿与工作面下沿预留20mm间隙之和。按上述方案，所述监控台的容膝空间的包括容膝高度hr、容膝宽度lk、容膝深度lx、容腿深度lt；容膝高度hr的计算公式为hr＝A+C+D+E+F上式中，A为小腿加足高；C为穿鞋修正量，取25mm；D为坐姿大腿厚；E为工作面下沿与大腿上沿间的间隙，最小不低于20mm；F为裤子厚度修正量；容膝宽度lk容腿宽度lk最小值为510mm；容膝深度lx容膝深度lx最小值为460mm；容腿深度lt容腿深度最小值为660mm。按上述方案，容腿宽度lk最大值为1000mm；容膝深度lx最大值为660mm；容腿深度lt最大值为1000mm。按上述方案，监控台工作面最大高度hg的计算公式为hg＝A+B+C上式中，A为小腿加足高；B为坐姿肘高；C为穿鞋修正量，取25mm；监控台工作面最大高度应按按男子P95百分位数人体尺寸确定。按上述方案，工作面深度gs的计算公式为t1＝gs+H×sin(θ)300mm≤gs≤790mm上式中，t1为显示屏幕最高点至工作面外缘的垂直距离；H为屏幕高度；θ为屏幕与垂直面的夹角，10°≤θ≤20°；操纵员视距sd的计算公式为400mm≤sdα+γ≤45°α≤15°上式中，H为显示屏幕高度，γ为操纵员视角；α为操纵员自然视线与水平线的夹角。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于人因工程原则确定船用监控台外形尺寸，提供了明确的计算过程，理论依据充分，计算过程简单，并充分考虑人因工程原则；本专利技术适用于船用监控台外形尺寸的确定，亦适用于其他行业监控台外形尺寸的确定；本专利技术能较好地依据人因工程原则精确量化确定船用监控台的外形尺寸，能够有效改变船用监控台外形尺寸确定过程缺少执行标准这一现状，推动人因工程技术在船舶领域的应用；本专利技术将人因工程原则中的视野设计要求、坐姿腿部舒适性要求转化为数学公式，依据平面几何的三角公式，求出监控台的外形尺寸，原理简单，使用方便，为船用各系统监控台、其他行业监控台的人性化设计提供参考依据。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为容膝空间的(最小尺寸)结构示意图；图2为人眼最佳视区、有效视区示意图；图3为显示屏幕位置与视线的关系示意图；图4为船用监控台的结构示意图；图5为船用监控台视距求解示意图；图6为视距与显示屏幕倾斜角、工作面深度的关系曲线图；图7为船用监控台侧视示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。国军标GJB2873-1997《军事装备和设施的人机工程设计手册》中规定了坐姿监控台的基本尺寸要求，包括以下三方面：第一，工作面宽度至少为585mm，工作面深度至少为300mm；第二，工作面离地面高度最佳值为760mm；第三，容膝空间的最小限度尺寸应分别为：容膝高度应不小于640mm，容膝宽度应不小于510mm，容膝深度应不小于460mm。详见图1。国军标1062A-2008《军用视觉显示器人机工程设计通用要求》中规定了显示器布局一般视区要求：最佳视区一般位于水平视线以下15°～45°、左右距主视线15°的视区内，重要的、关键的或者查看频率较高的显示器应置于最佳视区内。详见图2。国军标GJB/Z131-2002《军事装备和设施的人机工程设计手册》中规定，操纵员人眼至显示器的视距最小值为400mm，最佳视距为635mm。另外，还指出操纵员人眼至显示器表面任何一点的视线与显示器表面法线的夹角应小于或等于40°。图4给出了座椅、视野及监控台尺寸关系的示意图，图中所示各设计参数单位均为mm，下面针对该示意图论述本专利技术的实施过程，主要包括四大步骤，一种基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，所述监控台包括工作面，所述工作面上设有显示屏幕，所述工作面下设有容膝空间，所述容膝空间呈梯形体，所述方法具体为：1)、确定监控台外形尺寸与人体主要尺寸的制约关系：监控台总高应低于坐姿基准眼高；对于船用监控台，其监控台总高应低于坐姿基准眼高，主要是基于船用监控台的正前方布置有大屏幕，操纵员正直坐着时应能看到大屏幕最低位置所呈现的信息，因此，监控台不能挡住操纵员的视线；工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，所述监控台包括工作面，所述工作面上设有显示屏幕，所述工作面下设有容膝空间，所述容膝空间呈梯形体，其特征在于所述方法为：1)、确定监控台外形尺寸与人体主要尺寸的制约关系；2)、确定监控台的容膝空间；3)、确定监控台工作面最大高度、台面厚度；4)、确定监控台工作面深度gs及操纵员视距sd。

【技术特征摘要】
1.一种基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，所述监控台包括工作面，所述工作面上设有显示屏幕，所述工作面下设有容膝空间，所述容膝空间呈梯形体，其特征在于所述方法为：1)、确定监控台外形尺寸与人体主要尺寸的制约关系；2)、确定监控台的容膝空间；3)、确定监控台工作面最大高度、台面厚度；4)、确定监控台工作面深度gs及操纵员视距sd。2.根据权利要求1所述的基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，其特征在于：步骤1中，监控台外形尺寸与人体主要尺寸的制约关系为：监控台总高应低于坐姿基准眼高；工作面台面高度位于坐姿肘高的±25mm之间；视线与显示屏幕的法线夹角μ应小于或等于40°；显示屏幕与工作面的夹角θ应在10°至20°之间；监控台上的显示屏幕最佳空间位置应与操纵员视线垂直；若监控台主要应用于人工控制过程，工作面台面深度应在男子第5百分位手功能前伸长范围内，不应超过500mm；若监控台主要用于监视自动化或半自动化控制过程，其工作面台面深度不宜超过790mm；若监控台的工作面高度是不可调节的，容膝空间应按男子第95百分位人体测量数据确定，其最小尺寸为小腿加足高、大腿厚、鞋高修正量25mm、大腿上沿与工作面下沿预留间隙之和。3.根据权利要求1或2所述的基于人因工程原则的船用监控台外形尺寸确定方法，其特征在于：所述监控台的容膝空间的包括容膝高度hr、容膝宽度lk、容膝深度lx、...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶金亮，黄杰，熊巍，李小辉，方成跃，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北,42