Человек - основа нормирования мебели

Проблема размерообразования мебели, как уже отмечалось, требует знания габаритов и пропорций тела физически нормально развитого человека, размеров частей тела в различных положениях, в покое и в движении. Изучением этих вопросов занимается антропометрия (гр. anthropos человек + гр. metreo мерю) - статистическая отрасль науки о человеке (антропологии) на основе научно обоснованных обмеров его тела.

Измерения проводят по характерным точкам, называемым антропометрическими, на специальных устройствах - стендах, снабженных трансформирующимися опорными элементами и измерительными приборами. Для получения достоверных результатов измерениям подвергается значительная группа населения (не менее 300 человек). Результаты измерений обрабатывают методами вариационной статистики. Установлено, что характер изменчивости большинства антропометрических признаков подчиняется закону нормальных распределений (Гаусса), что позволяет установить рациональную величину признака, обеспечивающую комфортные условия при эксплуатации изделий данного размера для исследуемой группы населения.

При измерениях учитываются возрастные, половые, территориальные и другие факторы (рис. 8).

В разных странах и даже отдельных районах люди различны по росту. Средний рост скандинавов, например, больше среднего роста японцев. В СССР средний рост народов Средней Азии и Крайнего Севера значительно отличается от роста жителей Прибалтики.

Особенно значительны колебания роста детей и подростков не только для отдельных возрастных групп, но и в пределах этих групп (табл. 4, 5 и 6). Исследованиями установлено, что за 1 год в период наивысшего развития организма индивидуальная прибавка в росте составляет 8 см. В условиях Ленинграда, например, период "ростового толчка" наступает у юношей в 14-16 лет, а у девушек в 12-14 лет. К 13 годам девушки сравниваются по росту с юношами.

Таблица 4. Рост детей дошкольного возраста в различных городах (по данным различных авторов)

Примечание. М - мальчики, Д - девочки.

Таблица 5. Рост детей школьного возраста в различных городах, по данным различных авторов

Наибольшая разница в ростовых показателях наблюдается среди детей и подростков в учебных заведениях (в школах более 70 см, профтехучилищах, техникумах и вузах около 40 см).

Средний рост населения, особенно молодежи, по статистическим данным, увеличивается. Происходят так называемые процессы акселерации, т. е. ускорение соматического развития подростков.

Таблица 6. Рост подростков и молодежи (по данным В. М. Левина, г. Ленинград, 1964 г.)

Статистика 1920 г. показывает, что средний рост взрослого мужчины в нашей стране составлял 1650 мм. По данным исследований НИИ антропологии МГУ им. М. В. Ломоносова, проведенных в 1964 г., средний рост взрослых мужчин достиг уже 1680 мм, а женщин - 1560 мм.

Еще более увеличивается рост молодежи. В 1935 г. средний рост 13-летних девочек был 1456 мм, а теперь он составляет 1545 мм. Если в том же году средний рост 14-летних мальчиков был 1523 мм, теперь 1592 мм.

Рис. 8. Пропорции человеческого тела изменяются в процессе роста. Так, голова взрослого человека составляет ¹/₇-¹/₈ часть его общей высоты, а у новорожденного 1/4. За весь период роста ноги увеличиваются в 5 раз, длина рук в 4 раза, длина туловища в 3 раза

Художнику-конструктору необходимо знать, что антропометрические показатели не могут быть стабильными, их нельзя использовать без соответствующих поправок в течение длительного времени, без учета динамики средних показателей роста человека.

Рис. 9 Основные антропометрические признаки детей дошкольного возраста

Антропометрические признаки обычно устанавливаются из соотношений размеров тела нормальной фигуры, среднего типа морфологического статуса человека, в статистических положениях тела стоя и сидя (табл. 7-9).

Таблица 7. Антропометрические признаки детей дошкольного возраста (3-7 лет; по данным НИИ гигиены детей и подростков Минздрава СССР, 1961-1967 гг.)

Приведенные на рис. 9, 10 и в табл - 7-9 антропометрические признаки детей дошкольного и школьного возраста, а на рис. 11 и в табл. 10 взрослых мужчин и женщин получены в положении тела стоя и сидя. Данные могут служить исходным материалом в работе художника-конструктора при назначении функциональных размеров мебели с учетом ростового интервала, обычно не превышающего 100 мм.

Таблица 8 (к рис. 9). Дополнительные антропометрические признаки детей дошкольного возраста (по X. Трузеттелю, ГДР, 1962 г.)

Для проектирования мебели для одной возрастно-ростовой группы проводят антропометрические обследования людей в пределах данной группы и определяют средние значения наиболее важных показателей частей тела в заданных положениях. Проектируя мебель в пределах нескольких близких по своим показателям групп (например, для высших учебных заведений), указывают средние показатели возрастно-ростовых групп.

Рис. 10. Основные антропометрические признаки детей школьного возраста (8-17 лет)

Художественное конструирование массовой и серийной мебели ведется на основе среднестатистических антропометрических показателей. При этом средние значения показателей берутся в том случае, если они более удобны в функциональном отношении, чем их крайние варианты.

Индивидуальная мебель проектируется на основе антропометрических признаков и особенностей человеческого тела, для которого она предназначается.

Таблица 9 (к рис. 10). Антропологические признаки детей школьного возраста по данным НИИ гигиены детей и подростков Минздрава СССР (1961-1967 гг.)

Пространство, необходимое человеку при различных положениях тела, зависит не только от размеров тела, но и от характера совершаемого действия, размеров и формы окружающего оборудования и планировочных параметров помещения. Некоторые размеры человеческой фигуры при различных положениях и занимаемое человеком пространство изображено на рис. 12.

Знания только антропометрических признаков в статических положениях тела недостаточно для проектирования удобной в функциональном отношении мебели. Художник-конструктор при назначении размеров элементов конструкций должен учитывать биомеханические возможности человека, отвечающие физиологическим, гигиеническим и психологическим особенностям его организма.

Рис. 11. Основные антропометрические признаки взрослых

Основными вопросами физиологии и гигиены труда, находящимися в поле зрения художника-конструктора, являются обеспечение удобного и устойчивого рабочего положения тела (статического и динамического), определение функциональных рабочих зон, траектории движений конечностей и характер мускульного утомления.

Исследованиями установлено, что положение, тела оказывает влияние на деятельность внутренних органов и на весь организм человека.

В позе сидя человек проводит значительную часть своего времени. Она более устойчива, требует меньшего мышечного напряжения. Однако человек будет уставать в положении сидя, если стул неудобен, неправильно сконструирован. Установлено, например, что, если высота стула не соответствует росту человека, расход энергии увеличивается на 22%, а при резко изогнутой позе - до 46%.

Таблица 10 (к рис. 11). Антропометрические признаки взрослых мужчины и женщины (по данным НИИ антропологии и ВНИИТЭ) 1967 г.

Примечания:

1. Приведенные в таблице антропометрические признаки ограничиваются необходимыми в процессе художественного конструирования мебели (в рекомендациях ВНИИТЭ этих признаков 49).

2. Признаки 4, 6, 15, 18, 27, 29, 30, представляющие интерес в художественном конструировании мебели, требуют дополнительных исследований.

М - среднее арифметическое величины признака;

σ - среднее квадратичное отклонение.

Особенно необходим подбор сидений, соответствующих росту учащихся, и соблюдение прямой посадки, так как несоблюдение этих требований может отразиться на физическом развитии и формировании осанки детей, а систематическое отклонение от норм вызвать целый ряд заболеваний, таких, как сколиоз, кифоз и др.

При чрезмерно высоком сиденьи передняя кромка стула нарушает кровообращение бедра, прямая спинка вызывает сутулость и усталость позвоночника, а от неправильного соотношения высоты стула по отношению к столу и наклону крышки развивается близорукость. Эти отклонения заставляют человека делать несколько сот движений в поисках наиболее удобного положения. По данным физиологов ВНИИ профтехобразования, учащиеся за 45 мин делают до 300 больших и от 600 до 2500 мелких движений.

Чтобы повысить функциональные качества мебели для сидения, необходимо создавать стулья или кресла определенного назначения (например, сиденье для учащегося, машинистки, кресло для парикмахерской, для летчика и т. д.). Рабочие кресла и стулья административных, жилых зданий и учебных заведений должны проектироваться с учетом того, что тело человека во время работы принимает различные положения (при письме, отдыхе, управлении приборами), т. е. человек не должен быть стеснен в своих движениях.

Неоправданно стремление к созданию "анатомического" кресла, т. е. кресла, соответствующего фигуре человека, так как такое сиденье может подойти только для одного человека, да и то он будет уставать, сидя в одном положении. Целесообразно в современных условиях сиденье с трансформирующимися элементами и высотой несколько ниже расчетной. Строго фиксированная прямая жесткая спинка и сиденье в рабочих стульях будут менее удобными при длительном сидении.

Рис. 12. Занимаемое человеком пространство при различных положениях тела в процессе труда и отдыха

В основном рекомендации гигиенистов в размерообразовании мебели для сидения сводятся к следующему:

а) высота сиденья должна находиться в таком соотношении с длиной голени (вместе со стопой), чтобы во время работы обеспечивалось одновременное использование стула в качестве опоры для седалища и пола как опоры для ног (стопы); высота сиденья обусловлена длиной голени со стопой с добавлением 2-3 см на высоту каблука; жесткое сиденье проектируется с углублением 12-15 мм, расположенным от переднего края сиденья на ²/₃ его глубины, что исключает скольжение человека вперед; горизонтальное сиденье создает избыточное давление в области таза, поэтому допускается изготовление непрофилированного сиденья с наклоном в сторону спинки 3-5°;

Рис. 13. Построение параметров сиденья на основе антропометрических и физиологических исследований: а - схема посадки ребенка; б - схема посадки взрослых мужчин и женщин (по А. Н. Филиппову, 1990 г.); в - схема профиля сиденья стула; г - то же, кресла (по Б. Акерблому, 1948 г.)

б) ввиду различного телосложения людей и периодической смены положения тела ширина сиденья должна быть несколько более нормативной;

в) глубина стула должна составлять ³/₄ длины бедра, чтобы обеспечить достаточную опору; при большой глубине передний край стула будет сдавливать подколенные сосуды и нарушать кровообращение нижних конечностей; менее глубокое сиденье не обеспечивает человеку достаточной площади опоры, из-за чего посадка его становится менее устойчивой, а следовательно, более утомительной;

г) спинка и сиденье стула должны обеспечивать опору туловища в пояснично-крестцовой и в подлопаточной областях (рис. 13); нижняя часть спинки, на которую опирается поясница, должна иметь наклон 3-5° от вертикали и подпирать туловище в месте поясничного искривления; верхняя часть спинки, на которую опирается спина, должна достигать нижних углов лопаток и быть наклонена на 7-12°; спинка должна быть слегка вогнутой (в плане), чтобы спина не скользила в горизонтальном направлении.

Рис. 14. Взаимоположение стола и стула: а - дистанция сиденья; б - отрицательная; в - нулевая; г - положительная

В процессе художественного конструирования рабочих мест необходимо обращать внимание на ряд соотношений элементов стола и стула, на дифференцию и дистанцию спинки и сиденья (рис. 14).

Дифференция - разница в высоте между задним (со стороны сидящего человека) краем стола и сиденьем. Недостаточная или излишняя дифференция ведет к асимметричному положению тела, заставляет человека наклоняться, приводит к плоскогрудию, сутулости и близорукости, поэтому она должна быть такой, чтобы человек свободно располагал на столе предплечья, не наклоняя корпуса и не приподнимая плечевого пояса. Практически диффереиция равна разности высоты сиденья и локтя опущенной руки плюс 2-2,5 см. Высота стола равна высоте сиденья стула плюс дифференция. Отклонения дифференции ±2 см допустимы и не повлекут за собой нарушений в организме.

Дистанция спинки - расстояние по горизонтали от заднего края стола до спинки сиденья. Она равна толщине туловища сбоку плюс 3-5 см. При большой дистанции увеличивается расстояние глаз до рассматриваемого объекта, что приводит к наклону туловища. Небольшая дистанция стесняет движения, давит на грудную клетку.

Дистанция сиденья - расстояние от заднего края крышки стола до переднего края сиденья (глубина сиденья за вычетом дистанции спинки и выступа спинки в сторону сиденья). Дистанция сиденья бывает отрицательной, нулевой и положительной (см. рис. 14).

При проектировании учебной мебели необходимо учитывать, кроме того, следующее:

а) высота заднего края крышки стола должна позволять свободно, без поднимания или опускания плеч, класть предплечья на крышку;

б) при письме и чтении крышка стола должна находиться в наклонном положении под углом 12-15°, а крышка с изменяющимся углом - 7-15°; органы зрения формируются у детей до 12 лет, поэтому наклон крышки стола в этот период обязателен; наклон стола для старшеклассников не столь важен, хотя условия видимости при чтении и письме, когда крышка находится при наклонном положении, лучше, чем при горизонтальном;

в) полки, ящики или другие приспособления для хранения различных предметов должны располагаться таким образом, чтобы человек мог свободно размещать ноги;

г) подножка стола должна располагаться таким образом, чтобы была опора вытянутым ногам, иметь наклон 20-25° и ширину 80 мм.

Работа стоя утомляет человека. По данным физиологов, она требует в 1,6 раза больше мышечной энергии, чем работа сидя.

Оптимальная высота рабочей поверхности при работе стоя за верстаком или станком соответствует расстоянию от уровня пола до локтя согнутой руки. Например, по данным исследований, в 83% случаях высота слесарных тисков должна находиться в пределах 91-110 см.

В учебных мастерских, где работают стоя, мебель и оборудование должны соответствовать ростовым показателям. Рабочие места, высота которых больше этой нормы, регулируются в соответствии с ростом каждого человека путем изменения высоты верстаков, станков или мебели. Подгонка оборудования под рост человека при помощи различных подставок не желательна.

Для достижения оптимальных результатов труда следует чередовать позу "стоя - сидя" и везде, где это возможно, оборудовать рабочие места специальной мебелью (трансформирующимися и поворотными стульями и др.).

При перемене позы должны быть учтены требования сохранения положения тела человека относительно рабочей поверхности, соблюдение того же угла зрения (см. рис. 12).

Рис. 15. Рабочие зоны: а - обзора; б - рук; в - ног

Проектирование мебели для положения человека полусидя - полустоя и полулежа зависит от специфических требований эксплуатации и времени пребывания человека в данной позе (например, производственная мебель, кресло космонавта).

Важный этап в художественном конструировании рабочих мест и мебели - определение рабочей зоны, связанной с комплексом рациональных трудовых движений человека, зон эксплуатации и видимости. Это дает возможность более точно определить параметры рабочих мест, мебели, рациональную компоновку их в помещении.

Рис. 16. Зоны видимости при просмотре телевизионных передач

Рабочая зона рук определяется действиями их на рабочем месте в трех измерениях и должна ограничиваться движениями пальцев, запястья, предплечья и плеча (рис. 15, б). Движения корпуса выходят за пределы нормальной рабочей зоны, приводят к более быстрому утомлению.

Рабочая зона ног характеризуется действием их в трех измерениях и имеет максимальные размеры свободного пространства по высоте 63 см, ширине 50 см и глубине 45 см (рис. 15, в).

Удобная подставка для ног предупреждает возможное нарушение кровообращения и связанные с этим расстройства чувствительности и координации движений. Как показывает опыт, высота подножки, ее наклон и ширина должны быть рассчитаны так, чтобы угол между голенью и бедром, а также между голенью и стопой был несколько больше прямого.

При неправильном размещении ног рабочего на некоторых видах работы снижается точность движений до 5%.

Художественное конструирование рабочих мест связано с обеспечением условий для нормального зрительного восприятия в пределах рабочей зоны, поэтому художнику-конструктору необходимо знать границы и основные зоны зрительного поля человека (рис. 15, а).

Зона наилучшей видимости (рис. 16) при положении тела сидя и стоя определяется верхним вертикальным углом, равным 30°, и нижним углом, равным 40° вниз от линии зрения. Эту зону увеличивает движение глазного яблока вверх до 50-60° и вниз до 70-80°, а также поворот головы до 45° в горизонтальной плоскости и 30° - в вертикальной. Оптимальный угол обзора в горизонтальной плоскости равен 30-40°.

Знание границ зрительного поля и зон обзора необходимо художнику-конструктору при проектировании мебели и интерьера в целом. Особое значение зрительное восприятие приобретает при просмотре телевизионных передач как в бытовых условиях, так и в условиях учебного и промышленного телевидения.

Эффективное восприятие изображения в просмотровых телеаудиториях зависит от размера экрана, высоты его расположения от уровнй. пола, расстояния мест сидения от телевизора и относительно продольной оси кинескопа. Эти факторы влияют на определение просмотровой зоны - площади перед экраном телевизора, в пределах которой видно изображение.

Просмотровая зона может быть условно разделена на участки комфортной зоны видимости, оптимальной зоны, зоны удовлетворительной видимости и неудобной зоны. Каждая зона ограничивается минимальным и максимальным расстоянием от экрана и горизонтальным углом обзора (рис. 16).

Нижний край телевизора при общественном просмотре должен располагаться на расстоянии 130 см от пола и выше, чтобы зрители могли легко видеть изображение над головой своих соседей. Превышение луча зрения не должно быть меньше 12-13 см. Возможна установка экрана ниже 130 см для младших школьников, а также при смещении сидений (в шахматном порядке) или расположении их для просмотра передачи небольшой группой.

Существует три способа просмотра телеизображения: телевизор установлен впереди зрителей; телевизионные устройства находятся сзади зрителей; телевизионные экраны расположены непосредственно на рабочем месте.

Впереди зрителей телевизоры устанавливают при помощи подставок (стационарных и с поворотным диском), а также закрепляют на стене, что более целесообразно, так как телевизору можно придать любой поворот и наклон, высвободить место в помещении. Крепление телевизионных устройств на потолке или сзади помещения наиболее эффективно в учебных целях. Этот способ требует левого изображения и индивидуальных поворотных зеркал на рабочих местах учащихся.

В процессе художественного конструирования важное значение приобретает инженерная психология, которая, являясь важнейшей частью эргономики, разрабатывает методы приспособления техники к психофизиологическим возможностям человека^*.

^* (Основные проблемы, методы исследования и результаты, достигнутые в инженерной психологии, изложены в монографии Б. Ф. Ломова "Человек и техника", "Советское радио", М., 1966.)

В русском издании руководства по инженерной психологии У. Вудсона и Д. Коновера [11] изложены два принципиальных соображения, которые необходимо помнить художнику-конструктору в процессе создания изделий, отвечающих требованиям инженерной психологии:

"Не претендуйте на то, что вы своими психическими и физическими характеристиками, своими симпатиями и антипатиями представляете все человечество";

"помните, что все так или иначе конструируется для человека и для использования человеком".

В художественном конструировании мебели, в практике проектирования рабочего места и организации рабочей среды все эти положения находят непосредственное отражение. Основными вопросами инженерной психологии в этой связи являются:

художественное конструирование и компоновка рабочего места, пультов управления и контроля с учетом особенностей восприятия и передачи информации человеком, надежности и эффективности управляющих действий человека;

организация комфортного микроклимата в пределах рабочей зоны освещения, цвета, шумового, температурного и влажностного режимов с целью создания оптимальных условий труда.

Мебель должна быть удобной и комфортабельной в эксплуатации, снижать до минимума отрицательные воздействия условий труда на нервную систему человека, повышать его работоспособность. Мебель должна иметь достаточные размеры, быть регулируемой для сохранения удобной позы в соответствии с ростом человека и изменением положения его тела.

Следует учитывать рациональное размещение органов ручного и ножного управления, приборов, расположение их в удобной зоне действия верхних и нижних конечностей человека в зависимости от положения тела, зрительного восприятия и биомеханических возможностей работающего. Нужно учитывать необходимость замены деталей, свободный и удобный доступ к различным механизмам, удобство размещения и использования в нужный момент аварийного и спасательного оборудования.

На психологическое состояние человека отрицательно влияют неудобство мебели, наличие острых углов (особенно в рабочих столах), выступающих травмоопасных элементов, яркий раздражающий цвет (о психофизиологическом воздействии цвета см. раздел "Цвет и отделка").

Для поддержания нормального темпа работы необходим оптимальный психологический климат, соответствие его санитарно-техническим нормам: рациональное освещение, достаточная вентиляция, отсутствие шума, вибрации и загазованности воздуха (табл 11).

Таблица 11. Оптимальные уровни состояния рабочей среды (по У. Вудсону и Д. Коноверу) [11]

В отдельных случаях целесообразно изолировать человека от внешних раздражителей (шума, вибрации и др.), чтобы он мог сосредоточиться, не отвлекаться, сберечь работоспособность. Рабочие места в этих случаях должны быть индивидуальные, со звукоизоляционными перегородками, с антивибрационными устройствами.

Художественно-конструкторское совершенство мебели, ее новизна, экономические показатели имеют психологическое влияние и на потребителя. К эстетически совершенным и хорошо выполненным изделиям мебели люди относятся бережливее, заботятся об их сохранности.

В заключение отметим, что теоретические и практические вопросы эргономики, применительно к художественному конструированию мебели недостаточно разработаны. Необходимы специальные всесторонние исследования.

САПЕМ-ИНВЕСТ еще.