Иванов, Колегаев, Касилов - Основи охорони праці на морському транспорті (2003)

2.5.1. Характеристика основних світлотехнічних величин

Світло є різновидом променистої енергії, характер дії якої на людину визначається в основному довжиною хвиль електромаг­ нітних коливань. Випромінювання, що зустрічаються у природі, лежать в межах широкого діапазону. Частина електромагнітного спектру з довжинами хвиль від 10 до 340000 нм3 називається

оптичною областю спектру.

Електромагнітні коливання, що сприймаються органами зо­ ру людини як світло (видима частина спектру променистої енер­ гії), мають довжину хвиль від 380 до 770 нм. Електромагнітне випромінювання з довжиною хвиль від 10 до 380 нм прийнято називати ультрафіолетовим випромінюванням. Випромінювання з довжиною хвиль від 770 до 340000 нм називають інфра­ червоним випромінюванням (рис. 2.5). Видима частина спектру

випромінювання	це гама різних кольорів від фіолетового, з
довжиною хвилі	X = 380 нм, до червоного (А. = 770нм), у

єдиному потоці викликає в органах зору людини відчуття білого кольору.

10 нм		380 нм		770 нм	340000 нм
	V	А .	Y	А	______J
					--------V -------
	Область		Видима		Область
	ультрафіолетового		частина спектру		інфрачервоного
	випромінювання				випромінювання

J

-------------------- У--------------------

Оптична область електромагнітного спектру

Рис. 2.5. Схема оптичної області електромагнітного спектру у довжинах хвиль X , пм

Основними світлотехнічними величинами, що характеризу­ ють освітлення виробничих і житлових приміщень, є світловий потік, сила світла, освітленість і яскравість.

С в і т л о в и м п о т о к о м називають потужність промени­ стої енергії, оцінювану за здійснюваним нею світловим відчут­ тям на органи зору людини, спектральна чутливість яких стан-

3 нм = нанометр = 10"° м (тисячна доля мікрометра) 90

дартизована. За одиницю світлового потоку Ф прийнято люмен (лм). Прийнято, що світловий потік в 1 люмен випромінює аб­ солютно чорне тіло з площею вихідного отвору, що дорівнює 0,5305 мм2, при температурі затвердіння платини (2046 К) при

тиску 1013 гПа.

Світловий потік джерела світла у різних напрямках прос­ тору може мати різну щільність чи силу. Якщо виділити в про­ сторі елементарний конус із вершиною в джерелі світла і ви­ значити світловий потік всередині цього конуса у певному на­ прямку, то відношення світлового потоку до тілесного кута (частини простору, обмеженої конічною поверхнею) і дасть

силу джерела світла.

С и л о ю д ж е р е л а с в і т л а / у деякому напрямку нази­ вають відношення елементарного світлового потоку сІФ до еле­ ментарного тілесного кута с/ш4, в межах якого він рівномірно розподіляється.

! = сІФ/dix).

(2.8)

За одиницю сили світла прийнята кандела (кд). Видимість

залежить від величини освітленості та ступеня яскравості об’­ єктів.

О с в і гл е н і с т ю Е називається відношення елементарно­ го світлового потоку г/Ф, ЩО падає на елементарну площу ds, до величини цієї площі,

Е = сІФ/ds.

(2.9)

За одиницю освітленості прийнято люкс (лк), що дорівнює поверхневій щільності світлового потоку в І лм, рівномірно розподіленого на площі в 1 м2.

Я с к р а в і с т ю L світної елементарної поверхні ds у зада­ ному напрямку а називається відношення сили випромінювано­ го чи відбиваного нею світла dla до проекції цієї поверхні на площину, перпендикулярну даному напрямку JScosa, кд/м2:

L = dI„/dScosa,

(2.10)

4 За одиницю тілесного кута прийнято стерадіан (ер),-тобто кут, що вирізує на поверхні сфери площу, яка дорівнює квадрату її радіуса: to - f / r - 1стерадіан.

91

де а — кут між перпендикуляром до світної поверхні и напрям­ ком, у якому визначається яскравість.

Надмірна яскравість, що викликає відчуття сліпимості, на­ зивається блискістю. Сліпимість справляє пригнічуючий вплив на людину, знижує її працездатність.

Падаючий на освітлену поверхню світловий потік Ф звичай­ но розділяється на три частини: одна частина потоку відбива­ ється (Фр), інша поглинається (Фа), третя (Фх) пропускається по­ верхнею. У зв’язку з цим властивості всіх поверхонь характери­ зуються коефіцієнтами відбивання р = Фр/Ф, поглинання а = Фа/Ф, пропускання т = Фх/Ф.

За законом збереження енергії для будь-якого середовища р + а + т = 1. Ці коефіцієнти використовуються при виборі ко­ льору для оформлення інтер'єрів суднових приміщень і розраху­ нку освітленості робочих місць.

При освітленні газорозрядними джерелами світла освітле­ ність змінюється в часі. Вона пульсує з подвоєною частотою змінного струму. К о е ф і ц і є н т п у л ь с а ц і ї Ки, %, характе­ ризує рівень коливань освітленості газорозрядних ламп при жи­ вленні їх змінним струмом

К \\ — [Cfimax “ £ m in)/2 £ cp ]* 100,

(2.1 1)

де £max> £тіп> ^сР максимальне, мінімальне і середнє значення освітленості за період її коливання, лк.

Діючими нормами допускається Кивід 10 до 20 %.

2.5.2. Нормування освітленості на морських суднах

Норми освітленості суднових приміщень регламентуються Санітарними правилами для морських суден.

У залежності від джерела світла освітлення може бути при­ родним, створюваним сонцем та дифузійним (розсіяним) світ­ лом небесного випромінювання, і штучним, здійснюваним елек­ тричними освітлювальними приладами. Необхідна освітленість суднових приміщень визначається їхнім призначенням і харак­ тером виконуваних у них робіт.

92

Відповідно до санітарних правил, природне освітлення має передбачатися у всіх суднових приміщеннях — там, де це мож­ ливо і доцільно. Ця вимога обумовлена тим, що в спектрі соняч­ ного світла є необхідна кількість ультрафіолетових променів, що справляють на організм людини позитивний біологічний вплив. Крім того, висока дифузність природного світла створює сприятливі умови для органів зору, знижує їхню стомлюваність

ісприяє підвищенню продуктивності праці.

Узв'язку із специфічною особливістю планування суднових приміщень не завжди вдається забезпечити їх природним освіт­ ленням відповідно до санітарних норм. Тому у всіх суднових приміщеннях передбачено також штучне освітлення, яке має

бути загальним рівномірним, місцевим і комбінованим.

З а г а л ь н е освітлення застосовується в приміщеннях, де необхідно створити рівномірне освітлення по всій площі (служ­ бово-виробничі та житлові приміщення).

М і с ц е в е — додаткове до загального освітлення призначено для створення необхідної освітленості окремих робочих місць. Во­ но здійснюється стаціонарними чи переносними освітлювальними приладами, що розташовуються безпосередньо біля робочих місць (верстатів, пультів управління, панелей приладів та ін.).

К о м б і н о в а н е освітлення поєднує елементи загального і місцевого. Застосування місцевого освітлення в приміщеннях значної площі не рекомендується.

Для підтримання мінімальної, достатньої для забезпечення суднових робіт освітленості у випадку раптового короткочасно­

го відключення	робочого освітлення	передбачено два	види
а в а р і й н о г о	т а е в а к у а ц і й н о г о	о с в і т л е н н я :	з жи­

вленням від аварійного дизель-генератора і з живленням від акумуляторів. Аварійне освітлення має забезпечувати на робо­ чих поверхнях, які потрібно обслуговувати в аварійній ситуації, освітленість, що становить 25 % нормальної освітленості лам­ пами накалювання. Евакуаційне освітлення має забезпечувати на палубі, по лінії проходів і на сходинках трапів освітленість не менше 5 лк. Малі аварійне та евакуаційне освітлення мають за­ безпечувати освітленість не менше відповідно 5 лк і 1 лк.

Автономний дизель-генератор запускається в роботу автома­ тично одночасно з відключенням освітлювальної мережі судна.

93

Регістром України рекомендовано місця обов’язкової уста­ новки світильників аварійного й евакуаційного освітлення на судні, а також правила профілактичних оглядів і контролю ро­ боти всієї системи. Світильники, сполучні коробки і групові щи­ тки аварійного освітлення повинні мати спеціальну вирізнювальну відмітку чи фарбування, якщо вони конструктивно не від­ різняються від арматури нормального освітлення.

2.5.3. Освітлювальна апаратура

Як джерела світла для освітлення суднових приміщень за­ стосовуються лампи накалювання і газорозрядні лампи.

У л а м п а х н а к а л ю в а н н я , що відносяться до дже­ рел світла теплового випромінювання, спіраль, виконана з тугоплавкого матеріалу, під впливом електричного струму розжарюється до температури 2500...3000 К. Вони мають ряд переваг: простота устрою та експлуатації, відсутність додат­ кових пристроїв для включення в мережу, короткий період накалювання та ін. Істотними недоліками ламп накалювання є низький к.к.д. (10... 13 %) і малий термін служби (1...2,5 тис. год.). Різними технічними удосконаленнями (вакуумні, з криптонокссноновим наповненням, дзеркальні з дифузновідбивним шаром, галогенні з йодним циклом тощо лампи) вдається підвищити термін їх служби до З тис. год. і збільши­ ти світлову віддачу до 30 лм/Вт.

Застосовувані на суднах г а з о р о з р я д н і л а м п и , у яких випромінювання виникає в результаті електричного розря­ ду в атмосфері інертних газів чи парів металів, мають ряд пере­ ваг перед лампами накалювання. Вони економічні й мають зна­ чний термін служби (8... 14 тис. год.) та високу світлову віддачу (від 40 до 110 лм/Вт). Оптичний діапазон газорозрядних ламп близький до спектра природного освітлення.

Найбільше поширення з серії газорозрядних ламп одержали л ю м і н е с ц е н т н і лампи. Внутрішня поверхня таких ламп покрита шаром особливого світлового складу (люмінофору), що перетворює на видиме світло ультрафіолетове випромінювання, яке виникає в результаті електричного розряду в парах ртуті.

94

Люмінесцентні лампи виготовляють з різним спектральним складом світла: ЛБ — білого світла; ЛТБ — теплого білого світ­ ла, ЛХБ — холодного білого світла, ЛД — денного світла, ЛДУ — денного світла з поліпшеною передачею кольору.

Слід також згадати і ряд істотних недоліків сучасних га­ зорозрядних ламп. Наприклад, для включення їх в освітлюва­ льну мережу необхідно застосування складних пускових при­ строїв (дроселі, стартери), тому що необхідна напруга запа­ лювання цих ламп вище від напруги мережі. Пульсація світ­ лового потоку газорозрядних ламп породжує так називаний стробоскопічний ефект, який полягає у перекрученні зорово­ го сприйняття предметів, що рухаються або обертаються. Га­ зорозрядні лампи мають великий період розгоряння і можуть створювати радіоперешкоди, ліквідація яких вимагає спеціа­ льних пристроїв. Надійність роботи ламп в умовах низької температури значно знижується. Однак конструкція газороз­ рядних ламп постійно удосконалюється і вони знаходять все ширше застосування завдяки високій економічності та якості освітлення.

Останнім часом набувають поширення й нові види газороз­ рядної освітлювальної апаратури з ксеноновими, галоїдними та натрієвими лампами, принцип дії яких ірунтується на викорис­ танні випромінювання дугового розряду відповідно в ксеноні, парах галоїдних солей і натрію. Світлова віддача таких ламп до­ сягає 110... 130 лм/Вт.

Правильна організація освітлення приміщень залежить також і від вибору освітлювальних приладів (світильників). Електричний світильник складається з джерела світла й арматури. Призначення арматури — підводити до лампи електричний струм, створювати спрямований і рівномірно розподілений світловий потік, захищати органи зору від сліпучого впливу джерела світла, захищати лампу від забруднення і механічних пошкоджень.

Суднові освітлювальні прилади за конструктивним офор­ мленням поділяються на відкриті, бризкозахищені, водозахищені і вибухобезпечні. Відкриті та бризкозахищені світиль­ ники встановлюються у суднових приміщеннях, розташова­ них вище ватерлінії. На відкритих палубах, у трюмах, ма­ шинно-котельних відділеннях і в гігієнічних приміщеннях

95

установлюють світильники водозахищеного типу. Освітлюва­ льною апаратурою у вибухобезпечному виконанні обладну­ ються приміщення, призначені для збереження пожеже- і ви­ бухонебезпечних матеріалів, а також приміщення аміачних холодильних установок та акумуляторних батарей. Експлуа­ тація стаціонарних вибухобезпечних світильників дозволя­ ється лише при їх повній справності.

Освітленість палуб і суднових приміщень повинна відпові­ дати рекомендованим нормам (СНиП ІІ-4-79. Природне і штуч­ не освітлення), бути рівномірною, без різких глибоких тіней і сліпучих відблисків поверхонь об'єктів.

У разі потреби передбачається підсвічування шкал приладів, розташованих на щитах і постах управління.

Має здійснюватися регулярний контроль справності схем включення газорозрядних ламп, а також пускорегулювальних апаратів, про несправність яких судять по збільшеному шуму дроселів. Необхідно також стежити за сталістю освітленості в часі й не допускати коливань електричних параметрів у мережі понад установлені норми. Якість освітлення залежить від чисто­ ти поверхні світильників і від справності амортизаторів, що га­ сять вібрацію.

При періодичних оглядах із розкриттям освітлювальної апа­ ратури необхідно перевіряти закладення жил кабелів, міцність контактних і кріпильних з'єднань, чіткість фіксації положень вимикачів і перемикачів, очищати від окислів гнізда і вилки штепсельних з'єднань. При експлуатації освітлювальних систем необхідно дотримуватися вимог електробезпеки і пожежної профілактики.

Рівень освітленості в суднових приміщеннях визначається періодичними контрольними вимірами за допомогою прила­ дів, що називаються об'єктивними люксметрами, принцип дії яких ґрунтується на вимірюванні фотоструму. На флоті най­ більш часто використовуються люксметри типів Ю-15, Ю-16 і Ю-17М.

Створення в суднових приміщеннях раціональних умов освітлення багато в чому залежить від правильного технічного обслуговування освітлювальної апаратури і дотримання Правил технічної експлуатації суднового електроустаткування.

96

2.5.4. Методи розрахунку освітлювальних пристроїв для морських суден

Розрахунок штучного освітлення полягає у визначенні по­ трібної потужності електричної установки для створення необ­ хідної освітленості суднових приміщень, підрахунку кількості світильників і виборі їх типів, а також у визначенні систем осві­ тлення кожного приміщення.

Існує три методи розрахунку освітлювальних установок:

1)з урахуванням коефіцієнту використання світлового потоку;

2)за питомою потужністю;

3)точковий метод.

Метод за коефіцієнтом використання світлового потоку

найбільш широко застосовується для розрахунку освітленості при переважно горизонтальному розташуванні робочих повер­ хонь у приміщеннях, не захаращених устаткуванням.

Цей метод можна використовувати при вирішенні двох задач: а) визначенні світлового потоку лампи Фл та електричної

потужності всієї освітлювальної системи при заданій кількості світильників;

б) визначенні необхідного числа світильників для конкретно­ го типу суднового приміщення за типом, світловими та електрич­ ними параметрами світильників, обумовленими ДСТ 2239-70 (для ламп накалювання) і ДСТ 6825-70 (для люмінесцентних ламп).

При виконанні проектів освітлювальних установок для суд­ нових приміщень частіше приходиться вирішувати другу зада­ чу — визначення числа світильників для забезпечення нормова­ ної освітленості суднових приміщень.

Для цього використовується формула

W = £ HW ( ФлЛ),

(2.12)

де N — необхідне число світильників у приміщенні; Ен— нормована мінімальна освітленість, лк;

S — площа освітлюваного приміщення, м2;

z — коефіцієнт нерівномірності, що дорівнює Еср/Емш, зна­ чення якого лежить в межах 1,2... 1,5 (з достатнім ступенем точ­ ності можна прийняти 1,2);

97

/сз — коефіцієнт запасу (.Еі/Ен), обирається з довідкової літе­ ратури (значення коефіцієнта знаходяться в межах 1,3...1,8);

Фл — сумарний світловий потік від ламп, встановлених в

одному світильнику (визначається за таблицями світлових і електричних параметрів ламп);

г| — коефіцієнт використання випромінюваного світильни­ ком світлового потоку, що залежить від к.к.д. світильника, кое­ фіцієнтів відбиття ПІДВОЛОКа (р„), СТІН (рстін), ПІДЛОГИ (р„іДлогиХ

висоти підвісу світильника над освітленою поверхнею, розмірів Приміщення (або ЙОГО Індексу І), Л = Арп, рстін, рі.ідлоги, 0-

Коефіцієнт г| розрахунковим шляхом визначити дуже важко, тому в довідковій літературі для кожного світильника наведено значення т) в залежності від р, а і визначається за таблицями у тій самій літературі.

Показник, чи індекс, приміщення визначається за формулою

i = S / [ ( h n ( l + b ) l

(2.13)

де Л„ — висота світильника над робочою поверхнею, м;

/ — довжина приміщення, м; b — ширина приміщення, м.

Визначивши кількість і тип світильників, намічають раціо­ нальне їх розташування з метою забезпечення рівномірної осві­ тленості приміщення.

Метод питомої потужності застосовують звичайно при орієнтовних розрахунках. Неточність цього методу деякою мі­ рою компенсується простотою розрахунку потрібної потужності ламп, встановлених в одному світильнику.

Рп = PS/n,

(2.14)

де Рл — потужність лампи (ламп одного світильника), Вт; Р — питома потужність, Вт/м2;

S — площа приміщення, м2;

п — число ламп в освітлювальній установці.

Питомою потужністю називають відношення потужності освітлювальної установки до площі освітлюваного приміщення.

Величина питомої потужності залежить від рівня освітлено­ сті, площі приміщення, висоти розташування світильника і типу. Значення Р наводяться в довідковій літературі.

98

Для орієнтовного визначення загальної потужності всіх ламп, необхідних для освітлення одного приміщення, необхідно площу проектованого приміщення помножити на питому поту­ жність освітлювальної установки.

Точковий метод застосовують для розрахунку освітленості у будь-якій точці поверхні при локалізованому і місцевому освіт­ ленні, коли відбитим світловим потоком можна зневажити. Цей метод розрахунку дозволяє визначати освітленість у приміщен­ нях, що мають переборки і підволоки з малим коефіцієнтом від­ бивання р.

Освітленість в люксах у будь-якій точці приміщення можна визначити за формулою

E = Iacos}o/(kH2),

(2.15)

де /а — сила світла світильника у напрямку від лампи до розгляданої точки, кд;

а — кут між напрямком сили світла і нормаллю до робочої поверхні, на якій лежить точка;

k — коефіцієнт запасу;

Н — висота підвісу світильника, м.

Значення /а та k вибираються з довідкової літератури.

ахист від шуму і вібрації на суднах

Насичення сучасних суден енергетичним устаткуванням і системами нових видів, що найчастіше мають значну віброакустичну активність, нерідко приводить до різкого підвищення рів­ нів шуму і вібрації в суднових приміщеннях. Шум є найбільш розповсюдженим і важко переборним шкідливим виробничим фактором. Високий рівень шуму і вібрації особливо характерний для приміщення суден з кормовим розташуванням надбудов, що знаходяться в безпосередній близькості до суднової енергетич­ ної установки і гребних гвинтів, які є одними з основних джерел шуму і вібрації на суднах. Найбільш високі рівні шуму зафіксо­ вані на суднах з енергетичною установкою, обладнаною серед­ ньо- і високообертовими двигунами внутрішнього згоряння і двигунами із вільнопоршневими генераторами газу.

99