Ergonomische Gestaltung der Bedienhebel

Die ergonomischen Eckpunkte des Designs von Schiffsgriffen müssen eng mit den besonderen Arbeitsbedingungen des Schiffsbetriebs, wie lange Arbeitszeiten, starke Vibrationen, nasse und rutschige Umgebungen usw., kombiniert werden. Die wichtigsten Ziele sind die Verbesserung des Bedienkomforts, die Verringerung der Ermüdung und die Gewährleistung einer präzisen Steuerung.

I. Anpassung von Form und Größe der Griffe

1. Anpassung an die Handgröße

（1）Durchmesser: Entsprechend der Größe der menschlichen Handfläche (die durchschnittliche Handflächenbreite von erwachsenen Männern beträgt etwa 90-105 mm, die von erwachsenen Frauen etwa 80-95 mm), wird empfohlen, den Durchmesser des Griffs auf 30-50 mm zu begrenzen:

①Feiner Arbeitsgriff (wie z.B. Schneiden): 30-40mm (bequem für einhändigen Griff und flexible Drehung);

②Kraftbetriebener Griff (z.B. Ankerwinde, Festmacherwinde): 40-50mm (vergrößert die Kontaktfläche und verteilt die Griffkraft).

（2）Länge: Die effektive Grifflänge des Griffs muss vom Daumenansatz der Handfläche bis zur Wurzel des Mittelfingers reichen, in der Regel 120-150 mm. Vermeiden Sie eine zu kurze Länge, die zu einem instabilen Griff führen kann, oder eine zu lange Länge, die die Belastung des Handgelenks erhöhen kann.

2. Gestaltung der Griffform

（1）Bionischer Bogen: Er entspricht der natürlichen Biegeform der Handfläche. Zum Beispiel ist die Rückseite des Griffs erhöht (in Übereinstimmung mit dem Bogen des Hypothenarmuskels), und die Fingermulde ist so gestaltet, dass sie zu den Kraftangriffspunkten von Zeigefinger und Daumen passt, wodurch der Druck auf die Handflächenmitte reduziert wird (Schwitzen und Abrutschen sind bei Langzeitbetrieb wahrscheinlich).

（2）Anti-Rutsch-Textur: Die Oberfläche ist gerändelt, gummiert oder weich beschichtet (Shore-Härte 60-70A). Die Tiefe der Textur beträgt 0,5-1mm, und der Nassreibungskoeffizient ist ≥0,6 (GB/T 20295 Standard), was die Griffstabilität in nasser Umgebung verbessert.

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II. Optimierung von Betätigungskraft und Hub

1. Auslegung des Schwellenwerts für die Betätigungskraft

（1）Statische Griffkraft: Die empfohlene kontinuierliche Betätigungskraft einer einzelnen Hand ist ≤30% der maximalen Griffkraft (die durchschnittliche maximale Griffkraft erwachsener Männer beträgt etwa 400-500N und die von erwachsenen Frauen etwa 250-350N) und sollte 150N nicht überschreiten (um eine Ermüdung der Unterarmmuskeln zu vermeiden).

（2）Dynamisches Drehmoment:

①Ruderrad/Telegrafengriff: Das Lenk-/Schub- und Zugdrehmoment ist ≤50N-m (der empfohlene Wert der ISO 6846), und es ist mit einem Dämpfer ausgestattet, der eine gleichmäßige Widerstandsrückmeldung bietet, um Fehlbedienungen durch plötzliches Verklemmen zu vermeiden;

②Nothandgriff: Die Auslösekraft muss sich deutlich von den regulären Vorgängen unterscheiden (z. B. muss die kombinierte Kraft von "Drücken + Heben" des Rettungsboot-Auslösegriffs ≥80N sein, um eine versehentliche Berührung zu verhindern).

2. Abstimmung von Hub und Präzision

（1）Feinabstimmung des Griffs (z. B. Einstellung der Radarverstärkung): Der Hub ist ≤20mm, und er wird mit Zahnrädern/Potentiometern kombiniert, um eine Präzisionssteuerung auf 0,5°-Ebene zu erreichen;

（2）Grobsteuerungsgriff (z. B. Start und Stopp der Ankerwinde): Der Hub beträgt 50-100mm. Die Getriebeknoten (z. B. die drei Gänge "Neutral - niedrige Geschwindigkeit - hohe Geschwindigkeit") sind durch die Begrenzungsvorrichtung klar definiert, und während des Betriebs wird ein "Klick" als taktile Rückmeldung ausgegeben.

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III. Anpassung von Betriebsposition und Körperhaltung

1. Installationshöhe und -winkel

（1）Sitzende Bedienung im Cockpit: Die Höhe der Griffmitte von der Sitzfläche beträgt 600-700 mm (gemäß der Norm für die Sitzhöhe von GB/T 14774), und der Winkel zwischen der Griffachse und der horizontalen Ebene beträgt 15°-30° (die natürliche neutrale Position des Handgelenks, wodurch der Winkel der Ulnarabweichung/Radiusabweichung reduziert wird).

（2）Stehende Bedienung auf dem Deck: Die Höhe des Griffs beträgt 900-1100 mm (zur Anpassung an Besatzungsmitglieder unterschiedlicher Größe, und die Basis kann um ±100 mm verstellt werden), und der Neigungswinkel beträgt 20°-45° (bequem für den Blick nach unten, um die Griffposition und den Ausrüstungsstatus zu beobachten).

2. Optimierung der Kraftanwendungsrichtung

（1）Horizontaler Push-Pull-Griff (z. B. Telegraf): Die Betätigungsspur verläuft parallel zur Sagittalebene des menschlichen Körpers, wodurch eine übermäßige seitliche Streckung des Arms vermieden wird (der maximale Betätigungsbereich ist ≤400mm, und der Körper muss bewegt werden, wenn er diesen Bereich überschreitet);

（2）Vertikaler Zuggriff (z.B. Brandventil): Die Richtung der Zugkraft stimmt mit der Achse des Unterarms überein, und der Schwerpunkt des Griffs liegt nahe der Mitte der Handfläche, wodurch die von der Schulter ausgeübte Ausgleichskraft reduziert wird.

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IV. Feedback und Komfort bei der Bedienung

1. Multimodales Feedback-Design

（1）Taktile Rückmeldung: Vibrationsmotor (z.B. niederfrequente Vibration bei 50Hz bei Überlastung), Dämpfungsstufengefühl (plötzliche Widerstandsänderung von 0,3-0,5N-m beim Schalten);

（2）Visuelle Rückmeldung: Eine LED-Anzeige ist am Ende des Griffs integriert (grün = normal, rot = Fehler, blau = Standby), und die Farben entsprechen dem Sicherheitsfarbstandard der ISO 3864;

（3）Auditorische Rückmeldung: Während des Betriebs ertönt ein deutlicher Signalton (30-60 dB), der sich von den Umgebungsgeräuschen (normalerweise ≤85 dB im Cockpit) unterscheidet.

2. Design zur Verringerung von Ermüdung

（1）Gewichtsausgleich: Das Eigengewicht des Griffs ist ≤500g (bei Griffen von mobilen Geräten), und bei festen Griffen werden Lager/Ausgleichsgewichte verwendet, um die Trägheitskraft während des Betriebs zu verringern;

（2）Handflächen-Druckentlastung: In der Mitte des Griffs ist ein Hohlraum von 10-15 mm vorgesehen (um Taubheitsgefühle zu vermeiden, die durch langfristigen Druck auf die Handflächenmitte verursacht werden), und der Bogenübergang am Daumenballen (R≥15 mm) verringert die Weichteilreibung.

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V. Anpassung an spezielle Szenarien

1. Bedienung unter nassen/glitschigen Bedingungen oder mit Handschuhen

Der Abstand der Griffoberflächenstruktur ist ≥2mm (um das Festhalten von Seewasser/Ölflecken zu verhindern). Der Durchmesser des Griffs, der für das Tragen von Handschuhen geeignet ist, wird um 5-10 mm vergrößert, und die Tiefe der Fingerrille wird auf 2 mm vertieft, um eine präzise Bedienung beim Tragen von kältebeständigen/rutschfesten Handschuhen (mit einer Dicke von 3-5 mm) zu gewährleisten.

2. Reaktion bei Notbetätigung

Der Notbetätigungsgriff hat ein "großes Format + auffälliges rotes Farbschema" (Durchmesser ≥60mm), und der Betätigungsmodus wurde auf einen einstufigen Auslöser vereinfacht (z.B. ein nach unten drückender Not-Aus-Taster mit einem Hub ≤15mm und einer Auslösekraft ≤50N), und er ist im Bereich von ±200mm der horizontalen Sichtlinie positioniert (was der Notwendigkeit einer schnellen Positionierung entspricht).

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VI. Gruppenunterschiede und Anpassungen

1. Anpassung an Unterschiede in der menschlichen Körpergröße

Für unterschiedliche Besatzungsgruppen verschiedener Schiffstypen (z. B. sind die meisten Besatzungsmitglieder auf Hochseefrachtschiffen männlich, während auf Yachten auch Frauen arbeiten können) sind verstellbare Griffe (Länge ±20 mm, Winkel ±10°) vorgesehen, oder die Griffe sind in verschiedenen Modellen (Größen S/M/L) ausgeführt.

Gemäß "GB/T 10000-1988 Dimensions of Chinese Adults" decken die Schlüsselmaße des Griffs den Anpassungsbereich vom 5. Perzentil der Frau bis zum 95.

2. Kompatibilität mit Bedienungsgewohnheiten

Beidhändiges Design: Symmetrische Griffe (wie z. B. das Ruderrad ohne Richtungsangabe) oder Griffsockel, die für die linke und rechte Montage umgeschaltet werden können (wie z. B. der Krangriff, der den Wechsel zwischen linker und rechter Hand unterstützt), um die Bedürfnisse von Linkshändern zu erfüllen.

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VII. Normen und Prüfnachweise

1. Übereinstimmung mit internationalen Normen

ISO 6846 "Ergonomische Anforderungen für Schiffsmanövriergeräte": Legt die Sicherheitsschwellenwerte für die Betätigungskraft, den Hub und die Position des Griffs fest;

ISO 11226 "Ergonomie - Betätigungskraft": Leitet die Konstruktionsgrenzen für statische/dynamische Betätigungskräfte.

2. Prüfung der Benutzerfreundlichkeit

Simulieren Sie die holprige Umgebung des Schiffes (Vibrationsfrequenz 1-20Hz, Beschleunigung ≤2m/s²), um die Greifstabilität des Griffs zu testen;

Durchführung eines 4-stündigen Ermüdungsversuchs im Dauerbetrieb, Überwachung des Elektromyogrammsignals (EMG) und des subjektiven Ermüdungsgrads (RPE-Skala) sowie Optimierung des Gewichts und des Griffgefühls des Griffs.

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Schlussfolgerung

Bei der ergonomischen Gestaltung von Schiffsgriffen muss die Koordination von Mensch-Maschine-Umwelt" im Mittelpunkt stehen. Durch Größenanpassung, Optimierung des Kraftsinns, Verbesserung des Feedbacks und Anpassung an das jeweilige Szenario werden die Ziele "präzise Bedienung, komfortable Haltbarkeit sowie Sicherheit und Zuverlässigkeit" in rauen Meeresumgebungen erreicht. Der Schlüssel liegt darin, die physiologischen Eigenschaften der Besatzung mit den technischen Konstruktionsparametern in Kombination mit den tatsächlichen Problemen der Besatzung (z. B. nasse und rutschige Bedingungen, Vibrationen, lange Arbeitszeiten) in Einklang zu bringen, um letztendlich die Effizienz und Sicherheit des Schiffsbetriebs zu verbessern.