Технические науки / 4. Транспорт

Ст. преп. В.В. Жибоедов, А.В. Кузьмина

Севастопольский национальный технический университет

Постановка задачи по обеспечению обитаемости

и безопасности на судах при проектировании

Как известно, судно или техническое сооружение - это одновременно сложное инженерное сооружение и специфический производственно-коммунальный объект, который характеризуется единством зон труда и отдыха, круглосуточным действием на организм моряка динамичного комплекса природных, производственных и бытовых факторов, параметры которых могут достигать экстремальных величин. Тип судна или технического сооружения во многом определяет автономность и безопасность плавания, тяжесть и напряженность труда, качество обитаемости экипажа. В судовой среде выделяют физико-химические, медико-биологические, информационно-эргономические и социально-психологические факторы, которые существенно влияют на состояние здоровья, работоспособность моряков. Большинство перечисленных факторов влияет на членов экипажа, как непосредственно на рабочих местах и в рабочих зонах, так и во время отдыха, сна, проведения свободного времени и т.п.

Исследования здоровья моряков на судах различного назначения показали следующее. При продолжительности рейса до 2 - 2.5 месяцев сохраняется устойчивая работоспособность; до 4 месяцев – происходят неблагоприятные изменения со стороны центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, более 4 месяцев – происходит прогрессирующее ухудшение всех показателей состояния организма [1].

Несмотря на повсеместное повышение комфортности судовой среды, факторы микроклимата до сих пор остаются неблагоприятными. Это связано с наличием мощных тепловыделений от работающих двигателей, котлов и трубопроводов энергетического отделения (ЭО), резким изменением относительной влажности воздуха, зависящим от режима работы кондиционеров типа “лето-зима” и скорости движения воздуха [2]. Кроме того, значительное воздействие оказывают наружные гидрометеорологические условия тропического и полярного районов плавания [3], тип жилых и общественных судовых помещений, эффективность и рациональность их компоновки в жилом блоке судна или технического средства.

Рациональная компоновка помещений может способствовать повышению экологичности при компенсации таких вредных воздействий, как шум, вибрация, температура, загазованность, а также возможность быстрой эвакуации при пожаре и взрывах на основном технологическом комплексе. Поэтому основными требованиями, которым должна отвечать любая надстройка являются:

1. Функциональная целесообразность, т.е. надстройка должна быть удобна в первую очередь для полноценного отдыха, труда или других процессов связанных с длительным пребыванием в изоляции;

2. Техническая целесообразность т.е. надежная защита от атмосферных воздействий, быть прочными т.е. способность выдерживать нагрузки связанные с тяжелыми морскими нагрузками;

3. Экологическая целесообразность которая предусматривает, при минимальных затратах труда, средств и времени на постройку, получение максимально полезной площади. Кроме того, требование экологичности должно распространятся не только на единовременные затраты, но и на эксплуатационные расходы в течении всего срока эксплуатации.

Таким образом, определив глобальные требования к жилой зоне судна, можно выделить требования, удовлетворяющие решению внутренней задачи проектирования и оказывающие влияние на формирование всей структуры помещений:

1. Комфортабельные места для проживания и отдыха (1 - 2 местные каюты).

2. Места для временного пребывания людей и обеспечение дополнительных потребностей (бани, сауны, бассейны и др.).

3. Места для временного пребывания грузов и провизии (кладовые различных типов для продуктов и оборудования).

4. Места для эффективного и безопасного доступа в пределах жилой зоны (коридоры, лестницы, лифты).

5. Места для активного отдыха (спортзал, кинозал, видеосалон и др.).

6. Изолированный доступ в жилой район с возможностью очистки от загрязнений и дезактивацией.

7. Удобное и достаточно просторное место для организации встреч командного состава, управления и контроля за состоянием всего сооружения.

8. Системы кондиционирования или подогрева помещений, обеспечение фильтрации воздуха от запахов и вирусов, бактерий и пыли.

9. Удобные помещения для хранения рабочей одежды и переносных вещей, а также мелкого инструмента.

10. Заграждения обеспечивающие беспрепятственный проход к различным функциональным зонам в случае разнесения их на определённые расстояния.

11. Противопожарная защита.

12. Чёткие границы между различными функциональными зонами.

13. Поддержание естественной освящённости в жилых помещениях.

14. Контроль за источниками шума и вибрации.

15. Средства защиты жилья от местного шума и аварий.

16. Возможность беспрепятственной погрузки и выгрузки.

17. Обеспечение возможности быстрой эвакуации по аварийным путям.

18. Переход людей из зоны в зону или внутри функциональной зоны при минимальных расстояниях и затратах сил.

19. Изоляция мест для сбора мусора и отходов, предотвращение загрязнения окружающей среды.

20. Эффективная организация службы быта.

21. Частичная защита от атмосферных воздействий свободных пространств и переходов.

Надстройки на судах и сооружениях образуют материально - организованную среду для осуществления людьми различных процессов труда, быта, работы и отдыха. Основным в надстройке или помещении является его функциональное назначение, т.е. удовлетворение определенных функций общественной и личной жизнедеятельности людей: обеспечение нормальных условий для отдыха экипажа; управление технологическим процессом; обеспечение нормальной жизнедеятельности в течении всего времени изоляции от внешнего мира.

Основную функцию, для каждого помещения, можно разделить на главную и подсобную. При этом главная функция для одного помещения в другом может быть подсобной, и часто трудно чётко их разделить. Будем считать, что помещение является основным структурным элементом. Соответствие помещения той или иной функции достигается только тогда, когда в нем создаются оптимальные условия для человека, т.е. среда, отвечающая выполняемой им в помещении функции.

На рисунке 1 изображена общая схема зависимостей архитектурного реше –

Рисунок 1 – Схема функциональных зависимостей

ния помещения от основных функциональных процессов[4]. Так, для столовой при проектировании должны учитываться все перечисленные факторы; для коридора (функциональный процесс - движение людей) такие факторы, как акустика, звукоизоляция и видимость значения почти не имеют и могут не учитываться. Большинство из перечисленных факторов влияет на выбор размеров помещений и их конструкцию. Таким образом, чтобы правильно спроектировать помещение и создать оптимальную среду для человека в соответствии с выполняемыми им функциями, необходимо соблюдать все требования, определяющие качество среды. Исходя из главного функционального назначения основной массы

помещений, а именно длительного проживания экипажа, формируется надстройка. Поэтому, помещения каюты имеют приоритетное положение при размещении. Кроме главной функции надстройка выполняет подсобную функцию: питание, активный отдых, развлечения, бытовые и санитарные нужды, медицинское обеспечение.

Все помещения, имеющие главные и подсобные функции, связаны между собой группой помещений, назначение которых движение людей и материалов: коридоры, лестницы, лифты грузовые и пассажирские, тамбуры, вестибюли расположение, которых имеет большое значение при эвакуации людей в аварийных ситуациях. Таким образом рациональное их расположение может дать определённый экономический эффект. Это предполагает решение задачи оптимизации размеров, формы, количества помещений, формы самой надстройки, её прочности и устойчивости от влияния различных воздействий.

Следующим фактором, который значительно может повлиять на процесс проектирования является учёт силовых воздействий на жилой блок. К ним будем относить: постоянные - от собственного веса; временные, длительные - от веса стационарного оборудования, длительно хранящихся продуктов; кратковременные – люди, мебель и другое; особые - вибрация от работы технологического оборудования.

Компоновочные аспекты касаются в равной степени всех критериев оптимальности, поскольку рационализация ее способствует повышению экологичности при компенсации таких вредных факторов, как: шум, вибрация, температурное воздействие, загазованность, потенциальная возможность аварий и пожаров. Основным источником этих вредных воздействий являются машинное отделение и технологический комплекс.

Возможным решением компоновочной задачи является формирование защитных зон в виде конструктивных преград и промежуточных помещений. Поскольку размещение жилых помещений является наиболее важным мероприятием и при выборе акустически рациональной архитектуры, это должно оценивается в первую очередь в период разработки эскизного проекта.

По характеру размещения жилых помещений, все суда можно разделить на три типа: длинномерные транспортные суда (танкеры, сухогрузы и т.п.), пассажирские суда, различные технические средства. Для длинномерных судов проблема защиты от вибрации решается путём разнесения жилой надстройки от машинных отделений и дизель-генераторных. При максимальных расстояниях в 30 - 40 м это значительно удлиняет кабельные трассы и коммуникации. Поэтому выбор расположения жилых помещений на таких судах следует производить на основании не только акустических оценок, но и экономических.

При невозможности использования приведенного способа размещения помещений, то есть для пассажирских, транспортных судов и технических средств, необходимо придерживаться следующих рекомендаций.

Между шумными и жилыми помещениями должна предусматриваться буферная зона из нежилых помещений (кладовые, коффердамы, санитарные блоки, коридоры). К буферной зоне должны примыкать помещения с менее жёсткими санитарными нормами (камбуз, служебные и общественные помещения). Буферная зона должны отделять шумные помещения, от жилых помещений, как в горизонтальной плоскости, так и вертикальной.

Наиболее эффективным решением этой задачи является установка надстройки на виброизолирующие амортизаторы. Успешные опыты проведенные в этом направлении были описаны в работах [5, 6] для надстроек массой до 12 тонн и для надстроек массой 2500 тонн. Снижение уровней шума на однотипных судах, на одном из которых надстройка была установлена традиционно, а на другом - на амортизаторы, составила около 10 дБ. уже на первой палубе надстройки. На других палубах эта величина была более значительна.

Для обеспечения взрывопожаробезопасности сам блок надстройки располагают как можно дальше от центра предполагаемой опасности, для морских буровых установок это устье скважины. При оптимизации компоновки помещений основными параметрами задачи будут следующие характеристики подсистемы общего расположения: назначение помещения и вытекающие из этого требования; пространственно-геометрические параметры помещений; характеристики конструктивного каркаса жилого блока; нормативы обеспечения безопасности и обитаемости; характеристики взаимосвязи помещений с трубопроводами, цистернами, электросетями, шахтами лифтов.

Отметим, что архитектурные требования к внутреннему устройству судна, в первую очередь должны быть направлены на обеспечение удобств экипажа. Особое внимание при этом обращают на взаимное расположения жилых и общественных помещений, которые стараются обеспечивать естественным освещением.

Литература:

1. И.А. Салов, А.С. Солодков Состояние функций и работоспособность моряков. – Л.: Медицина, 1980, 192С.

2. Войтенко А.М.. Шафран Л.М. Гигиена обитаемости морских судов. – К.: Здоров'я, 1989.- 136с.

3. Мацевич Л.М. Охрана здоровья моряков. – М.: Транспорт, 1986. - 200с.

4. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Уч. для ВУЗов. Под общ. Ред. В.М. Предтеченского. Т. II. Основы проектирования. Изд. 2-е перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1976, 215 с.

5. Палий О.М., Поляков В.М., Шавров Ю.Н. Пути улучшения вибрационных условий обитаемости транспортных судов. - Л.: Судостроение, 1984, № 2, с. 8-9.

6. Nilsson A. Reduction of Structure-borne Sound in simple Ship Structures: Results of Model Test// J.Sound Vid, 1978, V. № 1, P. 45-60.