Исследование движения центра масс малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли

Предметом исследования эргономики в этой области стало согласование психо-физических возможностей человека со свойствами современных технических систем. Только в этом случае можно рассчитывать на высокое качество и эффективность его труда. Особую актуальность эта проблема приобретает в связи с возросшим культурным уровнем современного персонала, предъявляюшего повышенные требования к содержанию и условиям труда на рабочем месте (РМ).

Под рабочим местом в эргатических системах (ЭС) согласно ГОСТ 26387-84 понимается «часть пространства в системе человек-машина (СЧМ), оснащенная средствами отображения информации, органами управления, вспомогательным оборудованием и предназначенная для осуществления деятельности оператора СЧМ». Соответственно среда на РМ определяется этим же ГОСТом как «совокупность физических, химических и психологических факторов, воздействующих на оператора СЧМ, на его РМ в ходе его деятельности». 

4.2 АНАЛИЗ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ

Нормальная и безопасная работа инженера-программиста за экраном дисплея во многом зависит от того, в какой мере условия его работы соответствуют оптимальным. При этом под условиями работы подразумевают комплекс физических, химических, биологических и психофизических факторов, установленных стандартами по безопасности труда (ССТБ).

К физическим факторам относятся:

- вибрация и шум из-за движущихся машин, механизмов и их элементов, запыленность и загазованность воздуха, температура поверхностей оборудования, материалов и воздуха;

- плотность воздуха, ее резкое изменение, подвижность и ионизация воздуха;

- ионизирующие и электромагнитные излучения, статические заряды и повышение напряжения в цепи, электрические и магнитные поля;

- отсутствие или недостаток естественного света, повышенная или пониженная освещенность, яркость и контрастность, блесткость поверхности, пульсация светового потока;

- ультрафиолетовое или инфракрасное излучение.

К химическим факторам относятся:

- общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные;

- действующие через дыхательные пути, пищеварительную систему, кожный покров.

К биологическим факторам относятся:

- микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы и т.д.);

- макроорганизмы (растения и животные). 

К психофизическим факторам относятся перегрузки:

- физические (статические, динамические, гиподинамия);

- нервно-психические (умственное перенапряжение, монотонность труда, эмоциональные перегрузки). 

При проектировании рабочего места инженера-программиста необходимо учитывать и нормировать все указанные группы факторов, поскольку при определенных условиях они могут вызвать нежелательные функциональные сдвиги в организме оператора, снизить качество и эффективность его работы, оказать отрицательное влияние на его здоровье.  

Наиболее значительным фактором является микроклимат, особенно температура и влажность воздуха. Исследования показывают, что высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха оказывают большое влияние на работоспособность человека. Резко увеличивается время сенсорных и моторных реакций, нарушается координация движений, увеличивается количество ошибок. Высокая температура отрицательно сказывается и на ряде психологических функций человека. Уменьшается объем оперативной памяти, резко суживается способность к ассоциациям. При +110С начинается окоченение конечностей, такая температура минимально допустима. Наиболее благоприятный диапазон температур в летнее время от +180С до +240С, в зимнее время от +170 до +220С.

Движение воздуха позволяет увеличить рабочий диапазон температур. Так при скорости движения воздуха 0.1, 0.5, 0.9 м/с верхняя допустимая граница рабочего диапазона сдвигается соответственно до +220, +240, +260С при интенсивном расходе энергии человеком порядка 1000 Дж/ч.

Атмосферное давление в пределах 80-106 кПа легко переносимо человеком. При давлениях, выходящих за эти пределы, человеку требуется предварительная акклиматизация. 

Результаты работы инженера-программмиста в большой степени зависят и от освещенности рабочего места. Чтобы правильно спланировать рациональную систему освещения, необходимо учитывать яркость источников света, их расположение в помещении, яркостной контраст между устройствами ЭВМ и фоном, блесткость поверхностей, качество и цвет светильников и поверхностей. Для малой и средней контрастности поверхностей ЭВМ при темном фоне наименьший уровень освещенности должен быть 150 лк. Для большой контрастности при светлом или темном фоне наименьший уровень освещенности 100 лк. 

В помещениях, где эксплуатируют ЭВМ, необходимо предусматривать систему искусственного освещения из люминисцентных ламп дневного света или ламп  накаливания. Существуют прямая, отраженная и диффузная системы искусственного освещения. При прямом освещении свет попадает на объект непосредственно от источников света. При этом 90-100% мощности светильника направлено на рабочую поверхность, что вызывает яркостные контрасты, резкие тени и блесткость (свойство ярко освещенной поверхности вызывать ослепление или дезадаптацию наблюдателя). При освещении отраженным светом 90-100% света направляется на потолок и верхнюю часть стен, от которых свет более или менее равномерно отражается по всему помещению. При этом достигается равная освещенность без теней и блесткости. Диффузное освещение обеспечивает рассеянный свет, одинаково распределенный по всем направлениям. Такая система освещения требует меньшей мощности, чем две предыдущие, но вызывает частичное образоование теней и блесткости.

Кроме освещенности, большое влияние на деятельность человека оказывает цвет окраски помещения и спектральные характеристики используемого цвета. Рекомендуется, чтобы потолок отражал 80-90%, стены - 50-60%, панели - 15-20%, а пол - 15-30% падающего на них света. Кроме того, цвет обладает некоторым психологическим и физиологическим действием. Так, например, применение тонов теплой гаммы (красный, оранжевый, желтый) создает впечатление бодрости, возбуждения и замедленного течения времени. Эти же цвета вызывают у человека ощущение тепла. 

Большое влияние на деятельность инженера-программиста  оказывает и уровень акустического шума. Шум резко снижает  производительность труда и увеличивает травматизм. Физиологически шум воздействует на органы зрения и слуха, повышает кровяное давление, при  этом притупляется внимание.

Шум оказывает также и эмоциональное воздействие: он является причиной возникновения таких отрицательных эмоций, как досада, раздражение. Особенно неприятны высокочастотные и прерывистые шумы. 

Основным из механических факторов производственной среды являются вибрации. Они не только вредно воздействуют на организм, но и мешают человеку выполнять как мыслительные так и двигательные операции. Под действием вибраций ухудшается зрительное восприятие, в осообенности на частотах между 25 и 40 Гц и между 60 и 90 Гц. Наиболее опасна вибрация с частотой 6-8 Гц, так как в этом диапазоне лежит собственная резонансная частота тела, головы и брюшной  полости человека.

К числу неблагоприятных факторов относятся злектромагнитные поля (ЭМП) высоких частот. Их воздействие на человека может вызвать функциональные сдвиги в организме: быструю утомляемость, головные боли, нарушение сна, раздражительность, утомление зрения и т.п. 

Предельно допустимые уровни ЭМП следующие: 

- в СВЧ-диапазоне - мкВт/см;

- в диапазоне до 300 МГц по электрической составляющей - 5 В/м, по  магнитной составляющей - 5 А/м. С учетом этого стандарта было исследовано свыше 150 мониторов различных типов.

На жизнедеятельность человека большое влияние оказывает газовый состав воздуха. Здесь обычно исследуется две группы факторов: изменение обычного  состава воздуха (кислорода и углекислого газа) и посторонние добавки к нему в результате работы техники. 

Благоприятными условиями газового состава воздуха считается содержание кислорода 19-20%, углекислого газа около 1%; допустимые значения, при  которых не происходит выраженного снижения работоспособности составляют: кислорода - 18-29%, углекислого газа - 1-2%. Снижение содержания кислорода ниже 16% и повышение содержания углекислого газа выше 3% являются недопустимыми и могут привести к нежелательным последствиям. Важнейшим способом борьбы с неблагоприятным воздействием на человека химических факторов является соблюдение их предельно допустимых концентраций в производственных помещениях. Предельно допустимыми считаются такие максимальные концентрации вредных веществ, которые при ежедневной работе не могут вызывать у работающих заболевания или отклонения в состоянии здоровья. Такими концентрациями считаются, например, для аммиака - 20 мг/м, анилина - 3 мг/м, ацетона - 200 мг/м, бензола - 5 мг/м, бензина - 100 мг/м, серной кислоты - 1 мг/м.

При выполнении данной дипломной работы используются следующие элементы вычислительной техники:

персональный компьютер IBM PC 486DX;

струйный принтер Canon Bubble Jet.

Персональный компьютер питается напряжением 220В/50Гц, которое превышает безопасный предел 42 В. Следовательно возникает опасность поражения электрическим током.

Воздействие на человека электрического тока приводит к общим травмам (электроудары) и местным (ожоги, металлизация кожи, электрические знаки, электроофтальмия, механические повреждения).

Возникновение рентгеновского излучения обусловлено наличием на  аноде электронно-лучевой трубки дисплея напряжения до 30 кВ (а при напряжении 3-500 кВ присутствует рентгеновское излучение различной жесткости). Пользователь попадает в зону мягкого рентгеновского излучения.

При воздействии рентгеновского излучения на организм человека происходит:

образование чужеродных соединений молекул белка, обладающих даже токсическими свойствами;

изменение внутренней структуры веществ в организме, приводящее к развитию малокровия, образованию злокачественных опухолей, катаракты глаз.

При работе за экраном электронно-лучевой трубки дисплея пользователь попадает под воздействие ультрафиолетового излучения с длинами волн < 320 нм. Также при образовании строчной и кадровой разверток дисплея  возникает излучение электромагнитных полей частотой до 100 кГц. Это может являться причиной возникновения следующих заболеваний:

обострение некоторых заболеваний кожи (угревая сыпь, себорроидная экзема, розовый лишай, рак кожи и др.);

нарушение в протекании беременности;

увеличение в 2 раза вероятности выкидышей у беременных женщин;

нарушение репродуктивной функции  и  возникновение рака;

нарушение режима терморегуляции организма;

изменения в нервной системе (потеря порога чувствительности);

понижение/повышение артериального давления.

При работе на персональном компьютере человек попадает под воздействие статического электричества. Под действием статических электрических полей дисплея пыль помещения электризуется и переносится на лицо пользователя, что приводит к заболеваниям (раздражению) кожи (дерматит, угри).

При работе за персональным компьютером для вывода информации на бумажный носитель применяется принтер. Принтер Canon Bubble Jet имеет уровень звука на расстоянии 1 метр от корпуса 49 дБ (используется 1 час в течении смены), что соответствует норме. Следовательно, вредного воздействия по звуку на пользователя не оказывается.

Таким образом пользователь, работающий с персональным компьютером подвергается воздействию следующих опасных и вредных факторов:

поражение электрическим током;

воздействие рентгеновского излучения;

ультрафиолетовое излучение и излучение электромагнитных полей радиочастот;

воздействие статического электричества.

4.3 ТРЕБОВАНИЯ К ВИДЕОТЕРМИНАЛЬНЫМ УСТРОЙСТВАМ

Основными поражающими факторами, при работе с компьютером, являются вредные излучения видеотерминального устройства.

Видеотерминальное устройство должно соответствовать следующим требованиям:

яркость свечения экрана не менее 100 кд/м2;

минимальный размер светящейся точки не более 0,4 мм для монохромного дисплея и не более 0,6 мм для цветного;

контрастность изображения знака не менее 0,8;

частота регенерации изображения при работе с позитивным контрастом в режиме обработки текста не менее 72 Гц;

количество точек на экране не менее 640;

экран должен иметь антибликовое покрытие;

размер экрана должен быть не менее 31 см по диагонали, а высота символов не менее 3,8 мм, при этом расстояние от экрана до глаз оператора должно быть 40-80 см.

При работе с текстовой информацией наиболее предпочтительным является предъявление чёрных знаков на светлом (белом) фоне.

Таблица. Максимальные значения напряженности магнитного поля, измеренные на расстоянии 50 см от экранов наиболее распространённых мониторов:

Полоса частот	Магнитное поле, А/м	Нормы BGA
5 - 1000 Гц	0,2	160 - 0,8
10 - 150 кГц	0,17	0,8 - 0,6
150 - 300 кГц	-	0,6 - 0,42
0,3 - 30 Мгц	0,00000066	0,42 - 0,73
30 - 300 Мгц	0,00000066	0,73

Максимальная напряженность электрического поля, допускаемая нормами BGA, равна 2,5 кВ/м. Это значение установлено из расчёта того, чтобы при прикосновении к заряженной проводящей поверхности электрический разряд не стал причиной шока.

Таблица. Максимальные значения напряженности электрического поля, измеренные на расстоянии 50 см от экранов наиболее распространённых мониторов.

Полоса частот	Электрическое поле,В/м	Нормы BGA
5 - 1000 Гц	4,8	2500 - 177
10 - 150 кГц	4,8	87
150 - 300 кГц	0,48	87
0,3 - 30 Мгц	0,0024	87 - 27,5
30 - 300 Мгц	0,0024	27,5

Измерения BGA показывают, что напряженность электростатического поля около монитора может превысить 7 кВ/м. Согласно полученным SSI и SEMKO (Швеция) данным, эти значения для некоторых устройств достигают 50 кВ/м.

В России нормирование электромагнитных полей осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 и санитарными нормами СНиП2963-84.

В зоне индукции нормируется напряженность электрического и магнитного поля в зависимости от частоты. В зоне излучения нормируется плотность потока энергии в зависимости от времени пребывания.

Нормир.	Частота f, МГц
велич.	0.06-1.5	1.5-3.0	3.0-30	30-50	50-300	300-3*105
Е, В/м	50	50	20	10	5	нет
Н, В/м	5.0	-	-	0.3	-	нет
I, Вб/м2	-	-	-	-	-	I0 = e/T

Электромагнитные поля нормируются следующим образом:

электрические: E = 6/OT; 1 ? T ? 9, где Т- время воздействия;

магнитные: Hn ? 8 кА/м в течение рабочего дня; e = 2 (Вт r/м2) - энергетическая нагрузка на организм.

4.4 РАСЧЕТ ВРЕДНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ ВИДЕОДИСПЛЕЯ

Время работы на персональном компьютере по санитарным нормам не должно превышать 4 часа.Большинство используемых в России мониторов не соответствуют шведскому стандарту защита пользователя от излучений и имеют  на расстоянии 5 см от экрана дисплея имеют мощность дозы рентгеновского излучения 100 мкР/час. Рассчитаем, какую дозу рентгеновского излучения получит пользователь на различном расстоянии от экрана дисплея.

Pr = P0e-mr,

Где Pr - мощность дозы рентгеновского излучения на расстоянии r, мкР/час;

P0 - уровень мощности дозы рентгеновского излучения на расстоянии 5 см от экрана дисплея, мкР/ч.

m - линейный коэффициент ослабления рентгеновского излучения воздухом, см-1;

r - расстояние от экрана дисплея, см;

Возьмем m = 3.14*10-2 см-1.

r, см	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
P, мкР/ч	100	73	53	39	28	21	15	11	8	6	4

Среднестатистический пользователь располагается на расстоянии 50 см от экрана дисплея. Рассчитаем дозу облучения, которую получит пользователь за смену, за неделю, за год.

За смену	4 часа	4*21	84 мкР/ч
За неделю	5 дней	5*84	420 мкР/ч
За год	44 рабочие недели	44*420	18480 мкР/ч

4.5 РАЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА

Для повышения производительности труда при работе за компьютером необходимо создать на рабочем месте наиболее благоприятные условия с точки зрения эргономики и эстетики.

Разработка мероприятий по рациональной организации рабочего места инженера-программиста и инженера-разработчика может идти в следующих направлениях:

устранение неблагоприятных факторов:

снижение шума в помещении;

правильный выбор источников освещения;

устранение запылённости и загазованности.

оптимизация условий труда на рабочем месте:

эргономические требования;

психологические требования.

создание комфортных условий отдыха в течение рабочего дня.

Производственные помещения вычислительного центра должны проектироваться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.04-87 - “Административные и бытовые здания и помещения производственных предприятий”.

Площадь помещения следует принимать из расчёта 6 м2 на одного работника. При оснащении рабочих мест терминалами ЭВМ, печатающими устройствами и пр. площади помещения допускается увеличивать в соответствии с техническими условиями на эксплуатацию оборудования. Кубатура должна быть не менее 19,5 м3 с учётом максимального числа одновременно работающих.

Минимальная ширина проходов с передней стороны пультов и панелей управления ЭВМ при однорядном расположении должна быть не менее 1 м, при 2-х рядном расположении не менее 1,2 м. Видеотерминалы должны располагаться при однорядном размещении на расстоянии не менее 1 м от стен. Рабочие места с дисплеями должны располагаться между собой на расстоянии не менее 1,5 м.

На постоянных рабочих местах и в кабинах операторов должны быть обеспечены микроклиматические параметры, уровни освещённости, шума и состояния воздушной среды, определённые действующими санитарными правилами и нормами.

4.6 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ УТОМЛЯЕМОСТИ

Необходимо расположить экран дисплея немного выше уровня глаз. Это создаст разгрузку тех групп окологлазных мышц, которые наиболее напряжены при обычном направлении взгляда - вниз или вперёд.

Помещение, где находятся компьютеры и видеомониторы, должно быть достаточно просторным с постоянным обновлением микроатмосферы. Минимальная площадь на один видеомонитор - 9-10 м2. Крайне нежелателен визуальный контакт работника с другими мониторами или телевизионными экранами. Необходимо исключить наличие всевозможных бликов на экране монитора, часто возникающих на стеклянных экранах. Следует также избегать большой контрастности между яркостью экрана и окружающего пространства - оптимальным считается выравнивание яркости экрана и компьютера. Запрещается работа с компьютером в тёмном или полутёмном помещении.

Вечернее освещение рабочего помещения желательно голубоватого цвета с яркостью, примерно равной яркости экрана. В условиях дневного освещения также рекомендуется обеспечить вокруг монитора голубой фон - за счёт окраски стен или хотя бы наличия плакатов.

Для большего эргономического комфорта целесообразно расположить в кресле опору - в районе поясничного изгиба позвоночника (в виде продолговатой подушечки или валика).

Если работник имеет те или иные рефракционные отклонения (близорукость, дальнозоркость и др.), то последние должны быть полностью коррегированы очками. При более серьёзных отклонениях вопрос о возможности работы с видеотерминалами должен решаться с участием врача-офтальмолога.

Через каждые 40-45 минут необходимо проводить физкультурную микропаузу: вращение глаз по часовой стрелке и обратно, лёгкие гимнастические упражнения для всего тела, например поднимание и опускание рук.

Каждый час необходимо делать перерыв и выполнять несколько упражнений на расслабление, которые могут уменьшить напряжение, накапливающиеся в мышцах при длительной работе за компьютером.

4.7 ЗАЩИТА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ. ЗАНУЛЕНИЕ

Занулением называется преднамеренное соединение нетоковедущих частей с нулевым защитным проводником (НЗП). Оно применяется в трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью в установках до 1000 вольт и является основным средством обеспечения электробезопасности.

При попадании напряжения сети на корпус ПЭВМ возникает режим короткого замыкания. Для защиты электрической сети от короткого замыкания и перегрузок применяются автоматические выключатели или предохранители. При проектировании защитного устройства необходимо рассчитать его номинальный ток срабатывания - Iном:

Ialarm ? KIном,

где

Iном = Ialarm/K

Iном - номинальный ток срабатывания защитного устройства, A;

K - коэффициент, учитывающий тип защитного устройства:

K = 3 - для автомата с электромагнитным расцепителем,

K = 1.4 - для теплового автомата,

Ialarm - ток короткого замыкания, A.

Рассчитаем величину тока короткого замыкания:

Ialarm = Uf/(Rn + Rm/3)

Rn = Rf + R1 + jx1

Uf = 220 В

Rm = 0,312W

Rf = 0,412W

jx1 = 0,6W

R1 = r/S

r - удельное сопротивление НЗП, [Wmm2/m];

l - длина НЗП, m;

rcu = 0,0175 W mm2 /m,

l = 50 m,

S = 1,5 mm2

R1 = 0,0175(50/15) = 0,58W

Rn = (0,412 + 0,58 + 0,6) = 1,59W

Ialarm = 130 A

Iном = 43 A

Для того, чтобы в случае короткого замыкания или других причин ПЭВМ отключалась от электрической сети необходимо в цепь питания поставить автомат с электромагнитным расцепителем с Iном = 43 A.

4.8 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

В помещениях ВЦ существуют все три основные фактора, необходимые для возникновения пожара.

Горючими материалами на ВЦ являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы, изоляция силовых и сигнальных кабелей, шкафы, жидкости для очистки элементов и узлов ЭВМ и т.д.

Для отвода тепла от ЭВМ в производственных помещениях ВЦ постоянно действует система кондиционирования. Поэтому кислород, как окислитель процессов горения, имеется в любой точке помещений ВЦ.

Источниками зажигания на ВЦ могут оказаться электронные схемы ЭВМ, приборы, приборы, применяемые для технического обслуживания, устройства электропитания, кондиционеры воздуха.

По пожарной опасности ВЦ относятся к категории “В” (в производстве обращаются твердые сгораемые вещества и материалы). Исходя из этого ВЦ проектируется с II степенью огнеустойчивости.

Минимальные пределы огнеустойчивости в часах:

Cтепень огнестойкости зда-ний и сооружений	II
Основные строительные конструкции:
Несущие стены, стены лестничных клеток, колонны	2
Лестничные площадки	1
Наружние стены из навесных панелей	0,25
Внутренние не-сущие стены, перего-родки	0,25
Несу-щие конст-рук-ции междуэтажных перекрытий	0,75
Плиты, настилы и др.	0,25

Для обнаружения начальной стадии загорания используют систему автоматической пожарной сигнализации (АПС). АПС состоит из пожарных извещателей, линий связи и приемных пультов (станций).

В помещениях ВЦ применят дымовые пожарные извещатели типа РИД-1.

Принцип действия РИД-1 основан на изменении величины электрического тока, протекающего через ионизационную камеру, при попадании в нее дыма.

Технические показатели для РИД-1:

чувствительный элемент	ионизационная камера
параметр срабатывания	тлеющий фитиль
инерционность, сек	10
диапазон температур, С	-30 ...+50
относительная влажность, %	80

Норма расстановки пожарных извещателей в помещениях с гладким полом:

Тип	Защищаемая площадь, i2	Расстояние между извещателями, м
		максимальное	в узких коридорах
РИД-1	100	12	15

Линии связи систем АПС с приемными станциями строятся по лучевому принципу. Приемные станции АПС устанавливаются в помещении дежурного по ВЦ, где организуется круглосуточное дежурство.

Приемные станции обеспечивают следующие функции:

прием сигналов от пожарных извещателей с индикацией номера луча;

непрерывный контроль состояния лучей по всей длине с автоматическим выявлением характера повреждения;

световая и звуковая сигнализация тревоги;

автоматическое переключение на резервный источник питания при сбоях сети с включением соответствующей сигнализации.

На ВЦ используется приемная станция РОУП-1.

Технические характеристики устройства РОУП-1:

извещателей РИД-1, шт	до 300
шлейфов блокировки, компл.	до 30
напряжение питания, В	220±10
потребляемая мощность, Вт	не более 180
диапазон температур, С	+5 ... +50
относительная влажность, %	до 80
срок службы, лет	8
дополнительные функции	может управлять устройствами пожаротушения

На ВЦ применяются установки газового тушения пожара, действие которых основано на быстром заполнении помещения газом с низким содержанием кислорода. Используется автоматическая установка газового пожаротушения (АУГП) с электрическим пуском.

Технические характеристики АУГП с электрическим пуском:

число пусковых баллонов, шт	2
число рабочих баллонов, шт	4
заряд пускового баллона	сжатый воздух
заряд рабочего баллона	фреон 114 Вч
вместимость пускового баллона, л	27
вместимость рабочего баллона, л	40
давление в пусковом баллоне, МПа	125
давление в рабочем баллоне, МПа	12,5
продолжительность пуска, с	65
масса батареи без заряда, кг	480

При использовании АУГП для предотвращения отравления персонала предусмотрена предупредительная звуковая и световая сигнализация, срабатывающая при ручном, дистанционном и автоматическом включении за 30 секунд до начала выпуска газа.

Расчет необходимого количества баллонов с сжатым воздухом и огнегасительным средством:

Количество огнегасительного вещества (фреона)

Gт = GвWпKу,

где Gт - количество огнегасительного вещества,

Wп - расчетный объем защищаемого помещения, м3,

Gв - огнегасительная концентрация газового состава, кг/м3,

Kу - коэффициент, учитывающий особенности процессов газообмена в защищаемом помещении.

Для ВЦ Gв= 0,25 кг/м3, Kу = 1,2.

Wп = SH, где S - площадь помещения, м2.

H - высота помещения, м.

S = 100 м2. H = 3 м. Wп = 300 м3.

Gт = 0,25*300*1,2 = 90 кг.

Необходимое количество баллонов

Nб = Gт/Vбra,

где Vб - объем баллона, м3,

r - плотность, кг/л,

a - коэффициент наполнения баллона.

Vб = 40 л, r = 2,17 кг/л, a = 0,9.

Nб = 90/(40*2,17*0,9) = 2.

Объем воздушных баллонов

Wб = (Рсмин+1)(Wс+Wт)/(Рмакс-Рбмин),

где Рсмин и Рбмин - конечное давление в воздушных баллонах и баллонах с огнегасительным средством, МПа,

Рмакс - начальное давление воздуха в баллоне, МПа,

Wс иWт - объем баллонов с огнегасительным составом и трубопроводов, л.

Рсмин = Рбмин = 5 Мпа, Wс = 2*40 = 80 л, Wт = 20л, Рмакс = 125 МПа.

Wб = (5+1)(80+20)/(125-5) = 4,8 л.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Основы теории полета космических аппаратов» / Под ред. Г.С.Нариманова, М.К.Тихонравова. М., Машиностроение, 1972.

2. А.П.Разыграев «Основы управления полетом космических аппаратов». М., Машиностроение, 1990.

3. Г.Г.Бебенин, Б.С.Скребишевский, Г.А.Соколов «Системы управления полетом космических аппаратов». М., Машиностроение, 1978.

4. К.Б.Алексеев, Г.Г.Бебенин «Управление космическими летательными аппаратами». М., Машиностроение, 1974.

5. В.В.Солодовников, В.Н.Плотников, К.В.Яковлев «Теория автоматического управления технических систем». М., изд.МГТУ им.Баумана, 1993.

6. Б.Страуструп «Язык программирования С++». М., «Радио и связь», 1991.

7. А.В.Бошкин, П.Н.Дубнер «Работа с С++». М., «Юкис», 1991.

8. В.В.Арсеньев, Б.Ю.Сажин «Методические указания к выполнению организационно-экономической части дипломных проектов по созданию программной продукции», М., изд. МГТУ им.Баумана, 1994.

9. ГОСТ 2.103-68 НИР. М.: Изд-во стандартов, 1968.

10. В.К.Зелинский «НОТ в проектно-конструкторской организации». М.: «Экономика», 1969.

11. «Управление трудовым коллективом» / Г.П.Зайцев, Э.В.Минько, Н.В.Артамонова и др. Свердловск, Изд-во УГУ, 1989.

12. «Типовые нормы времени на программирование задач для ЭВМ», утвержденные постановлением Государственного комитета СССР по труду и социальным вопросам и Секретариата ВЦСПС от 27 июля 1987 г. №454/22-70

13. Ю.Г.Сибиров «Охрана труда в ВЦ». М., «Машиностроение», 1985.

14. Сибиров Ю.Г., «Основы инженерной психологии» / под ред. Б.Ф.Ломова. М., «Машиностроение», 1986.

15. СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания и помещения производственных предприятий».

16. «Зрение» / под ред. Н.И.Кудряшовой, М., «Машиностроение», 1995.

17. «Временные рекомендации труда операторов за дисплеями». ГОСТ 12.1.006-84.

18. СНиП2963-84 «Нормирование электромагнитных полей».

19. «Современные нормы электростатического и электромагнитного излучения», «Computer World» №7, 1995.3

6. ПРИЛОЖЕНИЕ. ТЕКСТЫ ПРОГРАММ ДЛЯ BORLAND C++ И MATHLAB 4.0 FOR WINDOWS

6.1 ОСНОВНОЙ ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ MAIN.CPP

#include <fstream.h>

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include "rk5.h"

#include "sfun.h"

#include "init.h"

#include <math.h>

typedef long double real;

const float g_r = M_PI/180.;

const float r_g = 180./M_PI;

real t_beg;

real t_end;

real dt;

real toler;

int Np;

int Curp;

real dTp;

real mu_z;

real mu_s;

real mu_l;

real m;

real m_t;

real W;

real w_s;

real w_z;

real w_l;

real ww_l;

real xs,ys,zs;

real xl,yl,zl;

real Fz,Fs,Fl,Fa,U20;

real J1,J2,J3;

int nomin;

real par[8];

real parn[8];

real a_p,e_p,p_p,Om_p,i_p,om_p,Rp_p,Ra_p;

real y_main[6];

real prmt[5];

int Fl_u;

real u_last;

int Fl_ka;

int Fl_kp;

int Fl_ki;

int Fl_i;

int Fl_p;

int Fl_a;

int Fl_lu;

int Fl_pkT;

real dl;

real T_vd;

real dRa;

real dRp;

int Sig;

int Sig_a;

real Tkor;

real Tkore;

real Vkor[3];

real akor[3];

int Fl_l0;

int Fl_l1;

int Fl_pki;

real dV_ps;

real dV_as;

real dV_is;

real dV_ss;

ofstream m_y ("m_y.dat");

ofstream m_f ("m_f.dat");

ofstream m_s ("m_s.dat");

ofstream m_l ("m_l.dat");

ofstream m_par ("m_par.dat");

ofstream u_f ("u_f.dat");

ofstream u_par ("u_par.dat");

ofstream k_par ("k_par.dat");

void out_p(real,real *,real*,int,int,real*);

void main()

{

clrscr();

init_m();

real dery[]={ .167, .167, .167, .167, .166, .166};

int ihlf;

int ndim = 6;

Drkgs(prmt,y_main,dery,ndim,ihlf,fct,out_p);

clrscr();

if (ihlf<11)

  {

  cout << '\n' << "Успешное завершение моделирования" << '\n';

  cout << " t0 = " << t_beg << " tk = " << t_end << " dt = " << dt;

  cout << '\n' << "Число делений шага=" << ihlf;

  }

else

  {

  cout << '\n' << "Ненормальное завершение моделирования" << '\n';

  cout << " t0 = " << t_beg << " tk = " << t_end << " dt = " << dt;

  cout << '\n' << "Число делений шага=" << ihlf;

  }

getch();

m_y.close();

m_f.close();

m_s.close();

m_l.close();

m_par.close();

u_f.close();

u_par.close();

k_par.close();

}

void out_p(real x,real *y,real*,int,int,real*)

{

if (x >= (dTp*Curp))

  {

  Curp++;

  gotoxy(1,20);

  cout << "Процесс выполнения:" << float(Curp)*100./Np << " % " << '\n';

  cout.precision(7);

  m_y << x << '\t' << y[0] << '\t' << y[1] << '\t' << y[2] << '\t'

      << y[3] << '\t' << y[4] << '\t' << y[5] << '\n';

  m_f << x << '\t' << Fz << '\t' << Fs << '\t' << Fl << '\t' << Fa

      << '\t' << U20 << '\n';

  m_s << x << '\t' << xs << '\t' << ys << '\t' << zs << '\n';

  m_l << x << '\t' << xl << '\t' << yl << '\t' << zl << '\n';

  m_par << x << '\t' << par[0] << '\t' << par[1] << '\t' << par[2]

          << '\t' << par[3] << '\t' << par[4] << '\t' << par[5]

          << '\t' << par[6] << '\t' << par[7] << '\n';

  }

if (Fl_u && (par[7] > parn[7]))

  {

  Fl_u = 0;

  dl = -(w_z-w_s)*(par[6]-parn[6]);

  u_par << x << '\t' << par[0] << '\t' << par[1] << '\t' << par[2]

          << '\t' << par[3] << '\t' << par[4] << '\t' << par[5]

          << '\t' << par[6] << '\t' << par[7] << '\n';

  u_f << x << '\t' << Fz << '\t' << Fs << '\t' << Fl

      << '\t' << Fa << '\t' << U20 << '\n';

  }

if ((x > 79000) && (x < 81000))

  {

  k_par << x << '\t' << par[5] << '\t' << par[7] << '\n';

  }

}

6.2 ПОДПРОГРАММА РАСЧЕТА ВОЗМУЩАЮЩИХ УСКОРЕНИЙ, ПАРАМЕТРОВ ОРБИТЫ И КОРРЕКЦИИ SFUN.CPP

#include "sfun.h"

const real p = 4.64e-6;

const real sm_s = 8.;

const real A = 1.496e11;

const real Cx = 2.;

const real sm_a = 2.5;

const real ro = 5.098e-13;

void korr (real& t, real *f, real *dery);

void fct(real& t, real *f, real *dery)

{

real x = f[0];

real y = f[1];

real z = f[2];

real Vx = f[3];

real Vy = f[4];

real Vz = f[5];

real Tet_s = (28.1+60*g_r)+w_s*t;

real e_0 = 23.45*g_r;

xs = A*cos(Tet_s);

ys = A*sin(Tet_s)*cos(e_0);

zs = A*sin(Tet_s)*sin(e_0);

real Tet_l = 0+w_l*t;

real Om_l = 0-ww_l*t;

real i_l = acos(cos(e_0)*cos(5.15*g_r)-sin(e_0)*sin(5.15*g_r)*cos(Om_l));

real rsr_l = 3.8448e8;

xl = rsr_l*(cos(Tet_l)*cos(Om_l)-cos(i_l)*sin(Tet_l)*sin(Om_l));

yl = rsr_l*(cos(Tet_l)*sin(Om_l)+cos(i_l)*sin(Tet_l)*cos(Om_l));

zl = rsr_l*sin(i_l)*sin(Tet_l);

real R_ka = sqrt(x*x+y*y+z*z);

real Fz_x = -mu_z*x/pow(R_ka,3.);

real Fz_y = -mu_z*y/pow(R_ka,3.);

real Fz_z = -mu_z*z/pow(R_ka,3.);

real mu_sd = p*sm_s*A*A/m;

real R_s = sqrt((x-xs)*(x-xs)+(y-ys)*(y-ys)+(z-zs)*(z-zs));

real Fs_x = -(mu_s-mu_sd)*x/pow(R_s,3.);

real Fs_y = -(mu_s-mu_sd)*y/pow(R_s,3.);

real Fs_z = -(mu_s-mu_sd)*z/pow(R_s,3.);

real R_l = sqrt((x-xl)*(x-xl)+(y-yl)*(y-yl)+(z-zl)*(z-zl));

real Fl_x = -mu_l*x/pow(R_l,3.);

real Fl_y = -mu_l*y/pow(R_l,3.);

real Fl_z = -mu_l*z/pow(R_l,3.);

real V_ka = sqrt(Vx*Vx+Vy*Vy+Vz*Vz);

real Fa_x = (-Cx*sm_a/(2*m))*ro*V_ka*Vx;

real Fa_y = (-Cx*sm_a/(2*m))*ro*V_ka*Vy;

real Fa_z = (-Cx*sm_a/(2*m))*ro*V_ka*Vz;

const real c20 = -1.09808e-3;

const real c22 = 5.74e-6;

const real d22 = -1.58e-6;

const real r_e = 6378137.;

real cr = mu_z*r_e*r_e/pow(R_ka,5);

real lr = 2*atan(y/x);

real mr = 3*(c22*cos(lr)+d22*sin(lr));

real U20_x = cr*x*(c20*(1.5-7.5*z*z/pow(R_ka,2))+mr*(5*z*z/pow(R_ka,2)-3));

real U20_y = cr*y*(c20*(1.5-7.5*z*z/pow(R_ka,2))+mr*(5*z*z/pow(R_ka,2)-3));

real U20_z = cr*z*(c20*(4.5-7.5*z*z/pow(R_ka,2))+5*mr*(z*z/pow(R_ka,2)-1));

dery[0] = Vx;

dery[1] = Vy;

dery[2] = Vz;

dery[3] = (Fz_x+U20_x+Fs_x+Fl_x+Fa_x+akor[0]);

dery[4] = (Fz_y+U20_y+Fs_y+Fl_y+Fa_y+akor[1]);

dery[5] = (Fz_z+U20_z+Fs_z+Fl_z+Fa_z+akor[2]);

Fz = sqrt(Fz_x*Fz_x+Fz_y*Fz_y+Fz_z*Fz_z);

Fs = sqrt(Fs_x*Fs_x+Fs_y*Fs_y+Fs_z*Fs_z);

Fl = sqrt(Fl_x*Fl_x+Fl_y*Fl_y+Fl_z*Fl_z);

Fa = sqrt(Fa_x*Fa_x+Fa_y*Fa_y+Fa_z*Fa_z);

U20 = sqrt(U20_x*U20_x+U20_y*U20_y+U20_z*U20_z);

parn[3] = parn[3]+w_s*t;

par_or(f,par);

korr(t,f,dery);

if ((u_last-par[7]) > 300*g_r)

  Fl_u = 1;

u_last = par[7];

}

void korr(real& t, real *f, real *)

{

if (t > (Tkor+172800.))

  {

  if ((fabs(dl) > 0.1*g_r) && (!Fl_ka) && (!Fl_kp) && (!Fl_ki))

    {

    Fl_kp = 1;

    Fl_ka = 0;

    Fl_ki = 0;

    cout << "Результат измерений накоплен" << '\n';

    cout << "Необходима коррекция периода. dl=" << dl*r_g << "град." << '\n';

    cout << "Период ном.=" << parn [6] << "Период тек.=" << par[6] << '\n';

    cout << "Параметры орбиты" << '\n';

    cout << " Rp = " << par[2]*(1-par[1]) << '\n';

    cout << " Ra = " << par[2]*(1+par[1]) << '\n';

    cout << " p = " << par[0] << '\n';

    cout  << " a = " << par[2] << " e = " << par[1] << "\n T = "

           << par[6] << " w = " << par[5]*r_g << " u = " << par[7]*r_g

           << '\n';

    clrscr();

    }

  }

Fl_a = 0;

Fl_p = 0;

Fl_lu = 0;

real da;

if (par[5] > par[7])

  da = fabs(par[5]-par[7]-M_PI);

else

  da = fabs(par[5]-par[7]+M_PI);

if (da < .1*g_r)

  {

  Fl_a = 1;

  }

if (fabs(par[5] - par[7]) < .1*g_r)

  {

  Fl_p = 1;

  }

if (par[7] < .1*g_r )

  {

  Fl_lu = 1;

  }

real Vk;

if (T_vd)

if (t >= (T_vd +20))

  {

  T_vd = 0;

  akor[0] = 0;

  akor[1] = 0;

  akor[2] = 0;

  cout << "Выкл.дв. \n t = " << t;

  }

if (((Fl_kp && Fl_a) || (Fl_ka && Fl_p) || (Fl_ki && Fl_lu)) && (!T_vd))

  {

  cout << " \n Коррекция \n";

  cout << "\n Начало t=" << t << "сек \n";

  int sim;

  if ((t-Tkor) < 2500)

    {

    cout << "Не корректировать!";

    return;

    }

  Tkor = t;

  real R_t = sqrt(f[0]*f[0]+f[1]*f[1]+f[2]*f[2]);

  real V_t = sqrt(f[3]*f[3]+f[4]*f[4]+f[5]*f[5]);

  real R_n = parn[0];

  if (Fl_a)

    {

    dRa = R_t-R_n;

    dRp = par[2]*(1-par[1])-R_n;

    cout << "Апоцентр dRp:" << dRp << "м \n";

    cout << "dRa:" << dRa << "м \n";

    cout << "w=" << par[5]*r_g << "u=" << par[7]*r_g << '\n';

    real l,ln;

    l = -(w_z-w_s)*par[6];

    ln = -(w_z-w_s)*parn[6];

    dl = -(w_z-w_s)*(par[6]-parn[6]);

    cout << "T=" << par[6] << "Тном=" << parn[6] << " T-Tном="

           << par[6]-parn[6] << '\n' << "l=" << l*r_g << "lном="

           << ln*r_g << "l-lном=" << (l-ln)*r_g << "dl=" << dl

           << '\n';

    if (dRp > 0)

      Sig_a = -1;

    else

      Sig_a = 1;

    cout << "Знак ускорения:" << Sig_a << '\n';

    clrscr();

    real Rp = par[2]*(1-par[1]);

    real Ra_p = par[2]*(1+par[1]);

    real Rp_p2 = Rp;

    real Ra_p2 = R_t;

    cout << "Rp=" << Rp_p2 << "Ra=" << Ra_p2 << '\n';

    cout << "Ra_p=" << Ra_p << "\n Rt=" << R_t << '\n';

    if (fabs(Rp - R_n) < 500)

      {

      Fl_kp = 0;

      Fl_ka = 1;

      cout << "Закончить коррекцию в апоцентре \n" << "dRp=" << Rp-R_n

             << "dRa=" << dRa << "t=" << t << '\n';

      cout << "Параметры орбиты: \n" << "Rp=" << par[2]*(1-par[1])

             << "Ra=" << par[2]*(1+par[1]) << "\n p=" << par[0]

             << "a=" << par[2] << "e=" << par[1] << "\n T="

             << par[6] << "w=" << par[5]*r_g << "u=" << par[7]*r_g

             << '\n';

      cout << "Суммарный импульс для коррекции перицентра=" << dV_ps << '\n';

      clrscr();

      }

    else

      {

      if (R_t > R_n)

          {

          Rp_p = R_n;

          Ra_p = R_t;

          a_p = (Ra_p+Rp_p)/2.;

          e_p = 1-Rp_p/a_p;

          p_p = a_p*(1-e_p*e_p);

          Vk = sqrt(mu_z/p_p)*(1-e_p);

          }

      else

          {

          Rp_p = R_t;

          Ra_p = R_n;

          a_p = (Ra_p+Rp_p)/2.;

          e_p = 1-Rp_p/a_p;

          p_p = a_p*(1-e_p*e_p);

          Vk = sqrt(mu_z/p_p)*(1+e_p);

          }

      real dV = Vk-V_t;

      real dVmax = 20*25./m;

      cout << "\n dVтреб=" << dV << "dVmax за 20 сек=" << dVmax;

      if (fabs(dV) > dVmax)

          {

          akor[0] = Sig_a*(25./m)*f[3]/V_t;

          akor[1] = Sig_a*(25./m)*f[4]/V_t;

          akor[2] = Sig_a*(25./m)*f[5]/V_t;

          cout << "\n dV=" << dV << "dVmax=" << dVmax;

          cout << "\n Корректирующее ускорение:" << akor[0] << '\t' << akor[1]

               << '\t' << akor[2] << '\t' <<

               sqrt(akor[0]*akor[0]+akor[1]*akor[1]+akor[2]*akor[2]) << '\n';

          dV_ps = dV_ps+dVmax;

          cout << "Суммарный импульс=" << dV_ps << '\n';

          }

      else

          {

          akor[0] = Sig_a*(fabs(dV)/dVmax)*(25./m)*f[3]/V_t;

          akor[1] = Sig_a*(fabs(dV)/dVmax)*(25./m)*f[4]/V_t;

          akor[2] = Sig_a*(fabs(dV)/dVmax)*(25./m)*f[5]/V_t;

          cout << "\n dV=" << dV << "dVmax=" << dVmax;

          cout << "\n Корректирующее ускорение:" << akor[0] << '\t' << akor[1]

               << '\t' << akor[2] << '\t' <<

               sqrt(akor[0]*akor[0]+akor[1]*akor[1]+akor[2]*akor[2]) << '\n';

          dV_ps = dV_ps+fabs(dV);

          cout << "Суммарный импульс=" << dV_ps << '\n';

          }

      if (dVmax > fabs(dV))

          {

          dVmax = fabs(dV);

          real Vk_r = Sig_a*dVmax+V_t;

          real Ra_r = R_t;

          real e_r = -(Vk_r*Vk_r*Ra_r/mu_z)+1;

          real a_r = Ra_r/(1+e_r);

          real p_r = a_r*(1-e_r*e_r);

          real Rp_r = a_r*(1-e_r);

          cout << "Параметры орбиты: \n" << " Rp_r = " << Rp_r

               << " Ra_r = " << Ra_r << "\n p_r = " << p_r << " a_r = "

               << a_r << " e_r = " << e_r << '\n';

          }

      else

          {

          real Vk_r = Sig_a*dVmax+V_t;

          real Ra_r = R_t;

          real e_r = -(Vk_r*Vk_r*Ra_r/mu_z)+1;

          real a_r = Ra_r/(1+e_r);

          real p_r = a_r*(1-e_r*e_r);

          real Rp_r = a_r*(1-e_r);

          cout << "Параметры орбиты: \n" << " Rp_r = " << Rp_r

               << " Ra_r = " << Ra_r << "\n p_r = " << p_r << " a_r = "

               << a_r << " e_r = " << e_r << '\n';

          }

      T_vd = t;

      cout << "Вкл.дв. t=" << T_vd << '\n';

      }

    }

  if (Fl_p)

    {

    dRp = R_t-R_n;

    dRa = par[2]*(1+par[1])-R_n;

    cout << " Перицентра - dRp:" << dRp << "м \n";

    cout << "dRa:" << dRa << "м. \n";

    cout << "w=" << par[5]*r_g << "u=" << par[7]*r_g << '\n';

    real l,ln;

    l = -(w_z-w_s)*par[6];

    ln = -(w_z-w_s)*parn[6];

    dl = -(w_z-w_s)*(par[6]-parn[6]);

    cout << "T=" << par[6] << "Tном=" << parn[6] << "T-Tном="

           << par[6]-parn[6] << '\n' << "l=" << l*r_g << "lном="

           << ln*r_g << "l-lном=" << (l-ln)*r_g << "dl=" << dl << '\n';

    if (dRa > 0)

      Sig_a = -1;

    else

      Sig_a = 1;

    cout << "Знак ускорения:" << Sig_a << '\n';

    clrscr();

    real Ra = par[2]*(1+par[1]);

    real Rp_p1 = R_t;

    real Ra_p1 = Ra;

    cout << "Rp=" << Rp_p1 << "Ra=" << Ra_p1 << '\n';

    if ((fabs(Ra-R_n) < 500) || (fabs(dl*r_g) < .0001))

      {

      cout << "Закончить коррекцию в перицентре \n" << "dRa="

             << Ra-R_n << "dRp=" << dRp << "t=" << t << '\n';

      cout << "Параметры орбиты: \n " << "Rp="

             << par[2]*(1-par[1]) << "Ra=" << par[2]*(1+par[1])

             << " \n p=" << par[0] << "a=" << par[2] << "e="

             << par[1] << " \n T=" << par[6] << "w=" << par[5]*r_g

             << "u=" << par[7]*r_g << '\n';

      cout << "Суммарный импульс для коррекции перицентра=" << dV_as << '\n';

      clrscr();

      Fl_ka = 0;

      Fl_ki = 1;

      }

    else

      {

      if (R_t > R_n)

          {

          Rp_p = R_n;

          Ra_p = R_t;

          a_p = (Ra_p+Rp_p)/2.;

          e_p = 1-Rp_p/a_p;

          p_p = a_p*(1-e_p*e_p);

          Vk = sqrt(mu_z/p_p)*(1-e_p);

          }

      else

          {

          Rp_p = R_t;

          Ra_p = R_n;

          a_p = (Ra_p+Rp_p)/2.;

          e_p = 1-Rp_p/a_p;

          p_p = a_p*(1-e_p*e_p);

          Vk = sqrt(mu_z/p_p)*(1+e_p);

          }

      real dV = Vk-V_t;

      real dVmax = 20*25./m;

      cout << "\n dVнадо=" << dV << " dVmax за 20 сек=" << dVmax;

      if (fabs(dV) > dVmax)

          {

          akor[0] = Sig_a*(25./m)*f[3]/V_t;

          akor[1] = Sig_a*(25./m)*f[4]/V_t;

          akor[2] = Sig_a*(25./m)*f[5]/V_t;

          cout << "\n dV=" << dV << "dVmax=" << dVmax;

          cout << "\n Корректирующее ускорение:" << akor[0] << '\t' << akor[1]