Показатель мягкости позволяет определять функциональную рациональность конструкции, оценивать пригодность материалов для функциональных элементов, устанавливать их расход. Однако только одного показателя деформации элемента под давлением пуансона в виде жесткого диска для характеристики его мягкости недостаточно, так как при этом нельзя представить характер взаимодействия мягкого элемента и человека, распределение давления на поверхности его тела, т. е. нельзя судить о воздействии функциональных элементов на анатомо‑физиологическую систему.
Оптимальная мягкость мебели должна быть такой, чтобы тело человека занимало правильное положение, а нагрузка равномерно распределялась на поверхность опоры. При этом конструкция должна позволить человеку легко менять позу.
Более удобными считаются функциональные элементы с точечной эластичностью, т. е. прогибающиеся лишь в месте давления выступающими частями тела человека.
Рис. 81. Положение тела человека на функциональных элементах различной мягкости: а – на чрезмерно мягких; б – на жестких; в, г – на эргономически правильно сконструированных
Тогда при пользовании изделиями для лежания позвоночник не искривляется, сохраняет естественное положение (на рис. позиции в, г). При чрезмерно мягком функциональном элементе происходит изгиб позвоночника, что содействует выдавливанию межпозвоночных дисков и ущемлению нервных окончаний (позиция а). Слишком твердый функциональный элемент (позиция б) обусловливает неестественно вытянутую позу человека и влечет за собой искривление позвоночника.
Во время эксплуатации твердые опоры для сидения по сравнению с мягкими обеспечивают лучшую возможность изменения положения тела человека и способствуют снижению утомляемости. Элементы повышенной мягкости без жесткой опоры для таза могут создавать условия для искривления позвоночника. Еще один минус: сидящему невозможно занять правильное устойчивое положение.
Рис. 82. Схема взаимодействия тела человека с сидениями различной мягкости: а – при эргономически правильном сидении; б – при эргономически неправилъном положении, вызывающем искривление позвоночника
Анализ процесса взаимодействия тела человека с мягкими функциональными элементами мебели показал, что это взаимодействие лучше определять по удельному давлению, воспринимаемому телом человека. Есть мнение, что характер взаимодействия тела человека с функциональным элементом более точно определяется эпюрой распределения давлений, а также глубиной внедрения тела в элемент. Эпюры распределения давлений показывают воздействие функционального элемента на состояние человека, а глубина внедрения характеризует мягкий элемент с точки зрения возможности изменения в нем положения тела. Оба показателя находятся между собой в функциональной зависимости и точно характеризуют взаимодействие тела человека и изделия. Эпюры распределения давлений используются как качественные характеристики конструкций мягких элементов также за рубежом, в частности при проектировании сидений в авиастроении.
Измеряют давление с помощью датчиков различных конструкций, индикаторов давлений, методом «отпечатков» на специально обработанной бумаге, размещаемой на поверхностях исследуемых изделий.
За оптимальные значения максимального давления, действующего на тело человека со стороны функционального элемента, и деформации последнего принимаются такие, которые вызывают у людей наименьшие изменения анатомо‑физиологических систем. Эти изменения изучаются на основании физиологических исследований, которые проводятся одновременно с техническими. Для исследования анатомо‑физиологическон системы человека применяются следующие методы:
– реовозография – регистрация электрического сопротивления в зависимости от кровенаполнения сосудов нижних конечностей в области голени;
– электромиография – регистрация биоэлектрической активности мышц (чем удобнее функциональный элемент, тем меньше амплитуда биопотенциала);
– актография – регистрация двигательной активности испытуемого (чем удобнее изделие, тем меньше коэффициент активности человека).
Короче говоря, для принятия оптимальных решений при разработке изделий новых конструкций из новых материалов или для уточнения функциональных показателей изделий нужна их анатомо‑физиологичеcкая оценка.
Мебель для сидения и лежания представляет собой очень большую группу изделий, разнообразных по функциональному назначению и конструкции. Самыми массовыми изделиями являются табуреты и стулья. Табуреты изготавливают с жестким, гибким и мягким сидениями. Стулья подразделяются на столярные, гнутые, клееные из шпона, а также смешанных конструкций. Сидения стульев могут быть жесткими и мягкими.
Кресла для отдыха подразделяют на столярные, гнутые, гнуто‑клееные и смешанных конструкций, с высокой и низкой спинкой, с подлокотниками и без них. В креслах из жестких и эластичных полимерных материалов сидение, спинка и подлокотники могут выполняться в едином блоке.
Диваны‑кровати состоят из основания, сидений и спинок, боковин и трансформирующих устройств. В качестве оснований принимаются опорные коробки, скамейки и рамки с подсадными ножками. Мягкие элементы могут быть односторонней и двусторонней мягкости. Подлокотники делают щитовой или рамочной конструкции. Вертикальные бруски рамочных подлокотников одновременно могут быть и ножками. Подлокотники крепят так, чтобы их можно было снимать.
Требования к трансформирующим устройствам стандартны: они должны обеспечивать возможность трансформации изделия усилием одного человека.
Для хранения постельных принадлежностей служат специальные отделения, которые чаще всего находятся под сидением. Бывают конструкции, в которых отделения устраивают за спинкой или в виде специального ящика вместо одной из боковин и т.п.
Рис. 83. Расположение отделений для постельных принадлежностей в диванах
Схемы трансформации диванов‑кроватей различны, они во многом определяют конструкции этих изделий. Они могут быть с трансформируемыми цельными сиденьями и спинками, цельными сиденьями и составными спинками, составными сиденьями и спинками.
Рис. 84. Схемы трансформации диванов‑кроватей: а – сидение выдвигается вперед, спинка поворачивается назад; б – спинка поднимается вверх; в – двойное сидение выдвигается вперед, верхнее откидывается, а спинка поворачивается; г, е, ж – трансформирующее устройство выдвигается вперед из‑под сиденья и на него укладываются подушки спинки; д – то же, но трансформирующее устройство выдвигается с боков; з – трансформирующее устройство выдвигается вперед, на него укладывают подушки сиденья, а в образовавшееся свободное место– подушки спинки Диваны изготавливают двух– и трехместными. Они имеют основания или ножки, подлокотники, мягкие сидения и спинки, которые могут быть цельными или составными. Разновидностями диванов являются кушетки и тахты. Кушетки делаются без спинки и с одним подлокотником, выполняющим роль подголовника. Ширина кушеток 800 мм.
Тахта изделие с подлокотниками или без них, с подушками спинки, шириной не менее 900 мм. При необходимости устройства в диване отделения для постельных принадлежностей его располагают в основании или под ним в виде выдвижного ящика.
Кресла‑кровати используют как кресла и как кровати. Для использования в качестве кровати их трансформируют по схемам, показанным на рисунке.
Рис. 85. Схемы трансформации кресел‑кроватей: а – подушки двойного сидения вытягиваются вперед и раскладываются, спинка поворачивается; б – опорное устройство вытягивается вперед, свободно лежащие подушки двойного сидения и спинки укладываются на него; в – подушки двойной спинки откидываются назад и раскладываются
Стационарные кровати по конструкции могут быть с царгами и без царг, кровати с царгами могут быть с навесными и опорными спинками. В царговых кроватях с опорными спинками ножки и царги крепят к спинкам. Матрац укладывают на четыре опорных бруска, которые закрепляют к внутренним сторонам царг. Если спинки у кроватей навесные, ножки крепят к царгам.
Бесцарговые кровати могут быть с навесными спинками и матрацем, к которому крепят ножки, или состоять из рамки или коробки с различными видами оснований, прикрепляемых к ним ножек, съемных спинок и съемного мягкого элемента двусторонней мягкости.
Кровати могут изготавливаться складными, убирающимися, например в шкаф‑стенку. Стационарные детские кровати часто делают двухъярусными.
Основания мебели для сидения и лежания бывают жесткие, гибкие и эластичные. К основаниям первого типа относятся рамки или коробки с заглушинами из фанеры клееной или ДВП, щиты и гнутовыклейные элементы. К основаниям второго типа относятся рамки и коробки с полотнищами и лентами из ткани, резинотканевыми лентами, подпружиненные элементы из плоскоклееных деталей. К основаниям третьего типа относятся рамки и коробки с сеткой из пружин различного типа и резиновых лент.
Мягкие элементы могут быть односторонними и двусторонними – в виде съемных подушек, укладываемых на жесткие, гибкие или эластичные основания.
Мебель для сидения.
Профилировка сиденья определяется из анатомо-физиологического анализа положения тела сидя, т. е. приближающаяся по форме к бедру человека. Допускается использование непрофилированных сидений.
В зависимости от назначения мебель для сидения может иметь следующие основные детали: сиденье, спинку, подголовник, локотники.
Различают высоту сиденья и высоту опоры сиденья.
В креслах для отдыха удобны профилированные сиденья с расположением наклонного участка передней части под оптимальным углом, исключающим сдвигающие усилия, а также с удлиненной наклонной площадкой задней части (2.74), позволяющей тазу удобно располагаться в любой точке без нарушения устойчивости против скольжения; для стульев и рабочих кресел — с незначительным положительными углом наклона задней части сиденья и отрицательным углом наклона передней части с закруглением его переднего края (2.75).
Высота опоры сиденья (Н). определяется расстоянием от основной точки опоры тела при сидении, т.е. точки расположения на поверхности сиденья седалищных бугров сидящего, взятой на расстоянии 120 ± 10 мм от спинки или проекции на плоскость сиденья нижней передней кромки спинки до пола.
Высота сиденья (Нс) — расстояние по вертикали от наивысшей точки поверхности передней части сиденья до пола.
2.7 Функциональная схема кресла для отдыха:
Н — высота; Нс — высота сиденья; L — глубина; 1с — глубина сиденья; Д — основная точка опоры тела при сидении; L0 — расстояние от точки Д до задней кромки сиденья; Нос — высота опоры сиденья; р — угол уклона сиденья; у — угол наклона задней части сиденья; С — угол между сиденьем и спинкой изогнутого профиля; а „ — угол наклона спинки прямого профиля; Да — угол поясничного изгиба; I — глубина поясничного лордоза человека в положении стоя; Rn — радиус кривизны поясничной опоры; R — радиус кривизны верхней части изогнутой спинки обычной; Rc— радиус кривизны передней части сиденья; ф — угол наклона передней части сиденья; 5 — угол наклона подголовника; Нп— высота поясничного изгиба спинки; hH — высота опорной поверхности спинки низкой; п0 — высота опорной поверхности спинки обычной; hn— высота опорной поверхности верхней части спинки высокой изогнутого профиля; hB — высота опорной поверхности спинки высокой; а из ~ Угол наклона верхней части спинки обычной изогнутого профиля; Но— высота спинки обычной над сиденьем; Н — высота локотника над сиденьем; Б — длина локотника
Высота сиденья не должна превышать минимальной длины голени со стопой с добавлением высоты каблука обуви лиц, для которых проектируется изделие. При этом низкое сиденье более предпочтительно. Высоким людям легче приспособиться к низким сиденьям, чем наоборот.
2.7 Функциональная схема кресла рабочего. Обозначения те же, что и на 2.4
Для детей дошкольного возраста рекомендуется высота сиденья 220-300 мм, школьного — 320-480 мм.
С учетом морфологических групп потребителей различают сиденья: низкое — высота 350-389 мм, оптимальной высоты — 390-450 мм, высокое — 450-480 мм. Если высота сиденья регулируется, то ее параметры равны 380-530 мм.
Ширину сиденья стульев рекомендуют не менее 360 мм, кресел рабочих — не менее 400 мм, кресел для отдыха — не менее 480 мм. Ширина сиденья стульев конторских 380-450 мм, мягкой мебели для отдыха — одноместных 500-700 мм, многоместных — не менее 480 мм.
Ширина сиденья — расстояние между правым и левым краями наиболее широкой части сиденья. Она определяется шириной таза среднего антропометрического размера женщин из расчета 1 и У4 его наибольшей ширины.
Глубина сиденья — расстояние от передней кромки сиденья до линии пересечения его со спинкой (при прямой спинке) или до проекции на плоскость сиденья нижней передней кромки спинки.
Ширина сиденья для детей определяется шириной бедер ребенка с добавлением 50-100 мм на свободное изменение положения и движений тела. Дети дошкольного возраста садятся чаще всего на край сиденья, поэтому для обеспечения чувства уверенности при усаживании ширина сиденья должна быть более нормативной и составлять 320 мм. Для детей школьного возраста ширина сиденья рекомендуется 320-400 мм.
Глубину сиденья стула рекомендуют 360-450 мм, кресла рабочего — 400-500 мм.
Глубина сиденья определяется длиной бедра низкорослых женщин из расчета 3/4 его длины с учетом зазора между передним краем сиденья и подколенным углом (не менее 50 мм). Определено, что легче высокому человеку устроиться на менее глубоком сиденье, чем человеку небольшого роста на более глубоком.
Спинка — деталь мебели для сиденья, служащая опорой для спины. Различают спинки низкие, средней высоты (обычные), высокие; спинки профилированные и непрофилированные.
Глубина сиденья детской мебели: для дошкольников — 200-240 мм, для школьников — 270-360 мм.
Профилирование опорной поверхности спинки задается радиусом изгиба спинки у основания, высотой и радиусами кривизны поясничной опоры, углом уклона и радиусами изгиба верхней части спинки
Наиболее удобная спинка с изогнутым профилем, обеспечивающая естественное положение позвоночника и соответственно естественную линию спинц. Изогнутая спинка имеет две части: нижнюю для опоры таза и поясницы, верхнюю — для опоры грудной части спины.
Радиус кривизны поясничной опоры равен 460 мм, а изгиба спинки для грудного отдела позвоночника — 620 мм.
Глубину поясничного лордоза в положении стоя принимают 40 мм, Да == Ю°. При минимальном наклоне прямой спинки а =15°, а из = 23°. С возрастанием наклона спинки уклон верхней части изогнутой спинки уменьшается с 10 до 3°.
Глубину деформации спинки устанавливают в соответствии с нагрузкой от тела человека и принимают: в нижней зоне до 25 мм, в верхней — 40-100 мм.
Изгибы спинки по горизонтали в соответствии с формой тела человека определяются радиусами кривизны: у основания — не менее 310 мм, на уровне поясницы — не менее 400 мм, на уровне лопаток — не менее 450 мм.
Высота опорной поверхности спинки низкой (пн) определяется расстоянием от поверхности сиденья до верхнепоясничной точки сидящего.
Высота спинки — расстояние от поверхности задней части сиденья до наивысшей точки верхнего края спинки.
Высота опорной поверхности спинки (hB) определяется расстоянием от поверхности сиденья до линии плеч над сиденьем.
Высота опорной поверхности спинки обычной (ho) определяется расстоянием от поверхности сиденья до нижнелопаточной точки.
Высоту поверхности опоры спинки для грудного отдела позвоночника устанавливают 255 мм для нижней и 380 мм — для верхней точки изгиба.
Наиболее выступающая точка поясничной опоры спинки должна располагаться на уровне 5-го поясничного позвонка, для женщин это 165-200 мм от плоскости сиденья. Именно на такой высоте целесообразен поясничный изгиб спинки при жестком сиденье. При мягком сиденье эта высота составляет 140-175 мм.
Высоту спинки низкой (поясничной) принимают не более 320 мм с высотой опорной поверхности — не менее 100 мм.
С увеличением наклона спинки ее высота уменьшается; при наклоне спинки 0-70°среднее уменьшение составляет 40 мм.
Ширина опорной поверхности спинки прямоугольной формы — расстояние от правого до левого края спинки, а трапециевидной формы — от правого верхнего до левого верхнего угла спинки и от правого нижнего до левого нижнего угла спинки.
Высоту спинки обычной принимают 320-420 мм, а высокой — более 420 мм. Высоту опорной поверхности верхней части спинки высокой изогнутой принимают 195-345 мм. Высота спинки высокой будет равна 700-770 мм.
Ширина спинки низкой принимается 280-320 мм, спинки обычной стульев — 300-400 мм, кресел рабочих — 360-500 мм, кресел для отдыха — не менее 480 мм.
Ширина спинки обычной определяется величиной поперечного диаметра груди, а спинки высокой — величиной поперечного диаметра груди высокорослых мужчин.
Высота локотника над сиденьем — расстояние от точки опоры тела при сидении, взятой на расстоянии 120 ± 10 мм, от спинки или проекции на плоскость сиденья нижней передней кромки спинки по прямой параллельно спинке до верхней грани локотника (2.76).
Локотник — деталь или часть формы мебели для сидения, выступающая над поверхностью сиденья на высоту более 110 мм. Он служит опорой для рук при усаживании и вставании, изменении положения тела, выполнении точных работ, а также для отдыха рук. Сиденье может иметь один или два локотника. Руки на локотнике располагаются несколько внутрь и сравнительно редко опираются по всей плоскости локотника. В месте прикосновения локтей сидящего целесообразно делать углубления для предотвращения сдавливания лучевого нерва, онемения мизинного и безымянного пальцев.
2.7 Параметры локотника:
Длина локотника — расстояние от переднего края локотника до пересечения с проекцией передней плоскости спинки и принимается не менее 300 мм. В креслах рабочих длина локотника допускается не менее 180 мм.
В соответствии с морфологическими характеристиками групп потребителей и выполняемой функции различают: локотники низкие с высотой над сиденьем 110-179 мм, локотники оптимальные — 180-240 мм, локотники высокие — 250-420 мм. Для кресел рабочих рекомендуются локотники оптимальной высоты.
Уклон локотника различают положительный, к спинке, и отрицательный — от спинки, что зависит от выполняемой функции. Рекомендуемый уклон локотников 0-15°.
Ширина локотника определяется на расстоянии 120 мм от спинки и рекомендуется 50-80 мм.
Расстояние между локотниками для кресел рабочих рекомендуется не менее 450 мм, кресел для отдыха — не менее 480 мм.