人机工程理论在潜艇设计中的运用

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1、人机工程理论在潜艇设计中的运用人机工程理论在潜艇设计屮的M用研究作者:admin发表时间:2010-01-1216:01:23提要文章运用人机工程理论探讨了在潜艇设计中涉及的人机工程。主要指出了艇员的生理心理因秦，显示操纵器、驾驶室、机舱的人机工程应用，艇内环境因索和潜艇人机工程总设计原则。1潜艇人机工程学简介人机工程学是上世纪50年代初期发展起來的一门边缘学科。它将人体特性、能力和活动限度等方面的数据用于机器(系统)及其所处环境的设计中去，使操作者能安全、舒适和高效率地工作。人机工程学研究的核心是

2、“人-机-环境”。潜艇人机系统是基于潜艇对彖的人-机-环境系统，是由艇员、潜艇和环境构成的一个复杂的动态系统。人是指潜艇上指挥作战和操作设备的所有作战人员。机是指潜艇上被作战人员控制的一切仪器设备，是由一-系列为了实现水血或水下巡航作战功能的功能部分组成的复杂系统。环境主要指周I韦I事物可能提供的条件和限制。环境包括潜艇内部环境和潜艇外部环境两部分。内部环境是指与人、机共处的特定工作条件。外部环境包括水文、障碍、敌情等。我们着重研究艇内环境。潜艇的特殊性在于它的主要工作状态是潜入水下，其运动是三维的

3、(不同于水而舰船，其运动是二维的)，舱室完全处于封闭状态。因此,研究潜艇的人机工程学要考虑的问题也是很特殊的。研究潜艇人-机-环境系统T程学的根本U的是实现潜艇系统的最优组合。研究潜艇人机系统有助于改善潜艇设计;改善艇员的工作环境;降低艇员的劳动强度;简化潜艇操作难度;捉高潜艇战斗能力［1］。2进行设计的前提——艇员的生理和心理特征艇员的生理和心理特性是潜艇人机工程系统设计的基础和前提，因此有必要介绍这方而的研究。2.1按艇员的身体尺寸进行设计机器的外形、尺寸、丁作岗位尺寸等，都必须根据艇员身体尺寸

4、的要求来决定，使90%的艇员均可适应。然而，艇员的身高又各不相同，以哪种尺寸为设计依据呢?人们运用人体测量学对艇员进行统计分析，用艇员身体尺寸百分位数来表示艇员的身材。一般以第95百分位数(P95)作为大身材，以第5百分位数(P5)作为小身材，第50百分位数(P50)则为平均身高。设计中，根据工作性质和结构特点进行选用。其基本原则为：(1)包容艇员身体的尺寸用P95,例如，潜艇的门、舱室等;(1)被艇员包容的尺寸丿I]P5,例如，潜艇桌面高度、椅子高度等；(2)最佳作业范围用P50,例如，潜艇门把手

5、及电源开头的高度；(3)与安全防护有关的尺寸应按P1和P99设计，以使99%的艇员的安全得到保障。另外，设计中既要注意艇员的视觉、听觉、触觉的特征，充分利用艇员感官的优势，又要避免感官的局限;对潜艇工作空间和丁作设备的设计，应考虑到在工作过程屮身体尺寸的因索;还耍考虑到人的能力限度，强度耍求应限制在人体牛理所能适应的范围内，身体的动作应遵循自然规律,人体的姿势、作用力和动作应相互协调一致。2.2按艇员的心理特点进行设计潜艇或其部分组件设计不合理,容易产牛心理问题。2.2.1心理负荷与心理疲劳工作中，

6、当人机系统中呈现的信息量较人时，操作者容易出现感知信息的遗漏或感知错误,这种现象称为“心理超负荷”；相反，当信息呈现较少时，表现出反应时间延长、反应敏感性较差，当真冃标出现时，很可能发生漏报,这种现彖称为“心理低负荷”。只冇让操作者处丁•中等心理负荷强度，才能取得较佳的操作结果。心理疲劳是指艇员身体肌肉工作强度不大，但由于长时间的心理超负荷(如作战演习、意外风险、比较紧张)状态或长时间从事单调、厌烦的工作而引起的疲劳。为防止心理疲劳，改善工作过程质量，应采取相应措施：(1)合理的操作设计；(2)操作

7、内容变换；(3)改善工作环境——科学地安排环境色彩、环境装饰和作业场所布局。2.2.2心理空间潜艇作业空间设计仅依据艇员身体尺寸是不够的，还须考虑人的心理因素。舱室或驾驶室太小会有压抑感，人的前方空间太小会有碰壁感,在集体作业中，尚须考虑避免艇员与艇员Z间相互干扰。3潜艇显示操纵系统设计潜艇上显示器操纵器众多，因此，显示器操纵器设计的好坏，直接影响着人-机系统的工作效率和艇员的劳动强度，影响着艇员操作的正确与错误。3.1潜艇上显示器的设计依据艇员的感觉特征划分，显示器有视觉显示器、听觉显示器和触觉显

8、示器等。在信息传递方面，大部分采用视觉显示的方式,我们主要介绍视觉显示器的设计。视觉显示器通常由专业厂制造，并C商品化。潜艇设计师的任务是选用适当的视觉显示器来满足系统功能的要求。显示器的选择受多种因索的制约,选择时应遵循的基本原则如下：(1)人机系统任务，例如，对信号的功能要求，对显示类型，对显示器空间布置的考虑等；(2)艇员的作业特点和作业环境特点；(3)显示器的精度不耍超过所需精度；(4)传递的信息耍简单易记，便于处理,不耍冇多余的信息。3.1.1视觉显示器设计