МЕТШИЧЕСКИЕ РЕКОТШАЦМ!

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА ЭНЕРГИИ И НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МОРСКИХ И РЕЧНЫХ СУДАХ

Киев - 1901

ЭМП увеличивается на величину ю-аффициента Iby

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИЗ НАД ОТКРЫТИИ ПАЛУБАМИ СУДОВ.

3.1. Для гигиенической оценки ЭМП необходимо знать распределение ППЭ в зависимости от [достояния л вертикальной плоскости в направ-лении максимального излучения в горизонтальной плоскости. Для стой цели и& судах целесообразно использовать специальную характеристику - радиальную диаграмму излучения /РДИ/.

РДИ характеризует распределение ППЭ вдоль расстояния в максимуме диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости при различных превышениях антенны PJ! над точкой облучения. Она удобна для прогнозирования распределения ППЭ иод открытыми палубами проектируемых судов, а такле пои установке новых радиолокаторов на эксплуатируемые суда.

3.2.    РДИ рассчитывается для наибольших значений иалучаеноЯ средней мощности каждого типа РЛ и но возможности провернется инструментальными измерениями распределения ППЭ.

3.3.    Поскольку ближняя граница дальней зоны удалена от антенны

и* сотни ; метров» то -.сечет распределения ППЭ СМП в форме

РД! осуществляется в зоне ближнего излучаемого поля, т.е, для рао-.    d    м

стояний £ неиьвях значения — для этой цели о достаточной

точность») момет быть использована следующая формула

где /]_л - постоянное значение ППЭ;

pfyj-нормированная ДИ в вертикальной плоскости;

Up - интерференционным множитель;

Q - угол в вертикальной плоскости между направлением максимального излучения и направлением на точку облучения;

'Z - расстояние от антенны до точки облучения,

3.3.1,    Величина По определяется техническими параметрами РЛ и расчитывается по формуле

п - ^Р Я±1

11о -    4*    *

где Р -импульсная мощность излучения;

& - коэффициент усиления антенны;

Р, Т -частота повторения и длительность импульсов.

3.3.2.    Угол 9 в общем случае является разностьо двух углов /рис.3.1./: угла /» , определяющего превышение центра антенны над точкой облучения и угла места установки антенны £• • Установка антенны судовых РЛ осуществляется в двух вариантах: либо максимум излучения совпадает о горизонтом /в этом случае 5-^/, либо он направлен ниже горизонта на угол $о , тогда

9^Л-L.

Угол А = <xzctg    ,

где 2* ti-И -превышение центра антенны над точкой облучения, м •

Н -высота точки облучения, м;

А - высота центра антенны, ч;

*Z —горизонтальная дальность от антенны до точки облучения.

3.3.3.    Антенна судового РЛ, кок правило, устанавливается на палубе наиболее высокой надстрой, и /на пеленгаторыой палубе/. Надстройка образует уступ» обращенный в сторону открытых палуб.

В отом случае превышение антенны над точкой получения слагается

из высоты антенны над пеленгаторыой палубой /?/ и высоты уоту-па над открытой палубой /рис.3.2./    .

3.3.4.    Нормированная АН антенны в вертикальной плоскооти для

раочета РДИ аппроксимируется по известной ее ширине    9о.6 ,

Наиболее подходящей аппроксимацией главного лепестка и огибающей первых боковых лепестков является кривая Гаусса.

Рассчитанные значения АН приведены в таблице Л.2 приложения в виде нормированной зависимости. F ( Я'д.

3.3.5.    Значения интерференционного множителя по мощности определены на основе эксперимента/мних результатов измерения ул ЭМП на судах. Для пассажирских судов, открытая палуба которых относительно ровная, он равен 2,7+3,0. В случае палуб с большим числом неровностей /грузовые судя/ величина интерференционного множителя равна I,2+1,3.

3.3.6.    Значения коэффициента Оу    для    косинусоидаль

ного амплитудного распределения вдоль горизонтального размера антенны представлены графически на рис. П.1 притенил.

3.4,    Расчет РДИ удобно вести с помощью специального формуляра.

Образец формуляра и пример расчета РДИ П; "Дон” приведена на

мкВт

рио.3.3. Полученные результаты расчета ПЛЗ П ( Ъ ) ,    -_?

см

оформляются в виде графика. Так, рассчитанная РДИ РЛ "Дон” представлена на рис. 3,4.

3.5.    Для расчета величины ППЭ в облучаемой точке по РДИ необходимо на судне или по его чертежам определить превышение антенны

3 и удаление облучаемой точки от антенны Z .

pun, ЭД Обозначения к раочету 11ПЗ 3-С1.

рис, Э.2 Определение превышения антенны нал точкоя облучения.

Расчетные Д-о.сзх*,. L*£?M. ty=r,J. H=l,S^ . i-r<p. параметры: R = - %?$5 = -*/ Г - P*<r • G- ■ F n, ■ __ ts ;xe>o 0.1 -t.s-ic* _ s /, ■ijT ---- 7, s ' S«8k ' г - м i * ; **; £ 2 : 0=4 - *- : 5/з„ if1; <*,,/ \пь>Чг$‘мг? ' r * * 5 25 0.CI4 0.07 1.6 49 49 4,9 10 100 о.огя 0.14 0.3 39 39 3,9 5.3-1СГ5 7*° 15 225 0,0416 0.22 0,53 23 26 2,e 5.25-10-3 9.5 го 400 0,056 0,25 25 625 0,069 30 900 35 40

-t

Рио. Э.З. ОЗпллец формуляра /ля расчета РХ1. чр.Т’.е? плече?». ?Z\ ?3 "Zo«"

рис.3.4 РДИ рл •’Дон"

Например: определили i * 12м,    2    ^а    30м,    Из    РДИ    находим

ППЭ П “ 7,5

СМ

С помощью РДИ можно также определить выооту расположения антенны цад открытой палубой, при которой уровень ППЭ 5МП в пределах всей палубы не будет превышать нормативный. Например: допустимый уровень ППЭ равен 5 ^£§2 , Из РДИ определяем, что превышение

ом    _ь

антенны над облучаемой точкой на раостоянии, например с- « 28м

должно быть не мене& 12 метров. Следовательно, выоота антенны при допущении, что высота облучаемой точки над палубой Н равна 2 и, должна быть не менее 14 метров.

4. ХАРАКТЕРИСТИКИ СУЛОШХ РАДИОПНРКДАЩИХ УСТРОЙСТВ И СОЗДАВАЕМОГО ШИ СМИ.

^иЛ. Величина получаемой мощности современных судовых РПУ составляет: в диапазонах СЧ и ВЧ от 0_#С25 до 1,5 кВт, в диапазоне УВЧ от С,С01 до 0,025 кВт.

‘1.2, В диапазонам средних и коротких волн используются вертикальные проволочные антенны с горизонтальной частью /Г и Т-образ-н»'е антенны/ и без горизонтальной части /штыревые антенны/. При этом Г и Т-образные антенны, как правило, имеют вертикальную часть н виде одного провода, а горизонтальную - от одного до нескольких параллельных проводов, раслолсменных либо в одной плоскости /плоская горизонтально часть/, либо по образующей цилиндра /цилиндрическая горизонтальная часть/. 3 диапазоне УКВ антенной является вертикальней полуволновой вибратор.

4.3. Геометрические размеры антенны значительно меньше длины водны /СЧ и ВЧ/ или соизмеримы с ней /УКВ/. Открытие палубы судов находится в зонах индуктивного 2МП средних и коротких волн и в зоне излучаемого поля диапазона УКВ.

4.4. Сценка напряженности электрической составляющей 2МП в зоне индукции для малых прекцуеиий основания вертикальной части антенны над течкой облучения /реальные условия для большинства судов/ производится по следующей формуле

г

I—

L

где с — напряженность электрической составляющей ЗИП, fylu Q — расчетный. параметр;

т -превышение основания вс₄/.ч.хэд1НсЛ части антенны над облучаемой точкой, м;

n

*2    — расстояние от основания антенны до точки облуче

ния, м;

А —длина волны, м,

4..4Л. Сценка напряженности электрической составляющей ЭМП в случав использования штыревой антенны.

Расчетный, параметр равен

где t —геометрическая длина антенны, и;

^    —    коэффициент    полезного    действия    антенно-фидерного

устройства. В диапазоне коротких волн л о, О в диапазоне средних волн ^ =: о,Л \ р - мощность передатчика, Вт;

- сопротивление излучения антенны в пучности тока, Ом; Величина сопротивления приведена в таблице П.З приложения.

В качестве примера в таблице 4.I. приведены расчетные значения напряженности электрического поля в зависимости от расстояния £ и превышения антенны £ над точкой облучения для частоты l=./0i*K+_t при которой мощность передатчика является максимальной.

Таблица 4.1. Значения напряженности электрического поля (fyju] в зависимости от расстояния и превышения антенны над точкой облучения при номинальной мощности передатчика I5C0 Вт

2, метры •- 2 , кетры с : I : о • с. • 4 -1_ i X :—з— и * ъ В 67,5 86,5 64,0 82,0 75,6 I? 61.5 61,4 6Т,0 59,6 58,0

Продолжение Та*» 9.1.

7 ! 2 ! 3 ! V ! 1 6 16 47.8 47,8 47,6 46,0 45,0 20 38,5 30,5 38,5 30,0 37,0 24 32,4 32,4 32,4 32,4 32,0

4. '*.2, Оценка напряженности электричеокой составляющей ЭМП в случае использования Г-образной антенны.

Расчетный параметр равен

?уг

- эквивалентная длина антенны,м;

Ц -геометрическая длина онижения антенны,м;

j>₍    л    jj    •эквивалентная длина горизон

тальной части антенны,м;

I - геометрическая длина горизонтаньной части антенными; -волновые сопротивления соответственно горизонтальной и вертикальной частей антенны, (to; их значения приведены в таблице П.4. - П.б приложения ;

У'l - коэффициент полезного действия антенно-<|)Идерного устройства. В диапазоне коротких волн ^ « 0,9; в диапазоне средних волн    У\    *    0,8.

Величины Я^_п для соответствующих значений    « ^е*л

приведены в таблице П.З приложения.

В качестве примера в таблице 4,2. представлены расчетные значения электрического поля в зависимости от расстояния Z и превышения антенны 2 над точкой облучения для частоты f “ 3 мГц, при которой мощность передатчика является

л

Излагаются расчетные методы определения плотности потока энергии и напряженности электрической составляющей электромагнитного поля от радиолокаторов и радиостанций па судах, а также методика измерения внутренних и внешних электромагнитных полей.

Методические рекомендации разработаны в поиошь санитарным врачам СЭС, осуществляющим предупредительный и текущий санитарный надзор за проектированием, строительством и эксплуатацией судов различного назначения, специалистам по охране труда и технике безопасности.

Методические рекомендации разработаны сотрудниками Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. Л.Н.Маоэеева канд. мед. наук,старшим нвуяным сотрудником В.Я.Акименко, канд. техп. наук,доцентом П.А.Базар-новым. В разработке принимали участие м.н.с. Скляренко В.Г., аспирант Е.А.Соленый.

Ответственный за выпуск - директор Киевского иаучио-иссле-довательского института общей и коммунальной гигиены им. А.Н.Мар-зеева заслуженные деятель науки УССР, член-корреспондент АМНСССР, профессор    САНДАЛА    'A.W

AjO

максимальной. Геометрические размеры антенны L - lOai- _% Юи. . Волновые сопротивления j>_r =    **    ,    =*    *^{л0    См}

Таблица 4.2.

Значения напряженности электрического поля ( ^Н/м) в зависимости от расстояния    и    превышения    ан

тенны над точкой облучения при номинальной мощности передатчика 1000 Вт.

*2, :		2	метры
	0	I	• 2 !	3	I 4
8	III, 0	110,0	107.0	103,0	96,0
12	31,8	31,4	31,0	30,5	30,0
16	15,3	15,2	15.1	15,0	14,8
20	9.7	9,7	9,7	9,С	9,5
24	7.8	7.6	7.8	7.8	7,7

4,4.3. Оценка напряженности электрической составляющей ЭМП в диапазоне УКВ.

Оценка производится по формуле

В качестве примера в таблице 4.3. приведены расчетные эна« чения электрического поля в зависимости от раоотонния t и пре-* вывения 2 над точкой облучения для мощности передатчика Р-ЯО6.-

i. тт положении

X.I. На современных морских судах для целен радио и радиотелефонной связи используотоя радиоустройства, работающие на средних, коротких и ультракоротких волнах. Радионавигация осуществляется с помощью радиолокаторов /РЛ/, работавших в диапа-воне оверхвиооккх частот /СВЧ/* Па судах, таким образом, воа-модно формирование одновременно многочастотного электромагнитного поля /ЭЧП/.

1.2,    Создаваемые излучающими устройствами ЗИП могут бить как в закрытых помещениях - внутреннее поло, так и над открытыми палубами - внешнее поле.

Внешнее (Ш создается неподвижными оитениами радиопередающих устройств /РПУ/ л вращающимися антеннами РЛ, расположенными над открытыми пгяубнки.

Внутреннее ЭЧП создается паразитными излучениями, возникающими в тсзультате- нарушения экранировки высокочастотных элементов излучающих устройств,таких, как генераторов, фидерных линий, антенных переключателей.

1.3.    :Сак внутренние, так и внешние ЭМП при определенных условиях /уровень, длительность экспозиции, частота и др./ иогут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека*

I.*, Облучение персонала судна электромагнитной энергией

/Э.43/ внешних полей возможно одновременно или последовательно как в прерывистом режиме при работе РЛ, так и непрерывно при излучении РПУ. Облучение ЭМЭ внутренних полей возможно только в непрерывном режиме.

1.5.    Указанные осооенности электромагнитной ситуации на оу-дах, а также различный характер трудовой деятельности экипажа в условиях весьма широкого перепада температуры воздуха определяют необходимость разработки специальных нормативов,максимально приближенных к судовым условиям.

1.6.    В первом приближении гигиеническую оценку облучаемостк экипажа ЭМЗ внутренних и внешних сМГ1 можно осуществить, используя нормативные документы ГОСТ 12.I.006*76 " Система стандартов безопасности труда, Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования безопасности" и "Санитарные нормы и правила размещения радио, телевизионных и радиолокационных станций #• 1623-76, Москва, 1^76".

Для этого необходимо имсть следующие данные.

1.6.1.    Распределение в пределах судна интенсивности 'JMfl для каждого частотного диапазона.

1.6.2.    Предельно допуотимый уровень /гигиеническую норму/ интенсивности ЭМП для судовых условий.

1.6.3.    Результаты гигиенической оценки распределения интенсивности ЭМЛ, подученные из сравнения его с гигиенической нормой, по форму-

где Еп -измеренныезначения напряженности электрической составляющей ЭМП ri источника,

Wti - гигиенические нормативы в соответствующем диапазоне

частот.

Если левая часть выражения превышает единицу, то суммарный ур« -вень облучения электромагнитной энергии выше допустимого. Последнее определяет необходимость принятия мер по снижению, уровня СИП или применения средств защиты людей от облучения.

1.7. Уровень интенсивности ЭМП в диапазонах оредних , коротких и

s

ультракоротких ноли оценивается напряженностью его электрической составляющей. Основной единицей измерения является Вольт

метр

Н диапазоне СВЧ интенсивность ЗМП оценивается плотностью потока анергии /ППЭ/. Для измерения ППЭ используется либо основная единица    /Ж    I    либо производная J^.^KE9fe.TT. ) H!S§I /

метр* '    сантиметра    см*

Напряженность электрической составляющей и ППЭ 2МП связаны между собой следующей формулой    _

Е,£--т    [/

1.8. Нормативный уровень интенсивности ЗМП установлен для двух категорий людей: профессионально связанных и профессионально не связанных с ЗМП. Применительно к судовым условиям к первой категории относятся радисты, мастере по ремонту радиоаппаратуры и лица, работающие на РЛ. Облучение их возможно внутренними ЗМП в непрерывном режиме. Гигиеническая оценка уровня облучаемости этих лиц осуществляется на основе ГОСТа I2.I.0C6-76, которым установлено, что допустимая напряженность ЗМП по электрической составляющей в диапазоне средних, высоких, ультравысоких частот и ППЭ в диапазоне сверхвысоких чаотот в непрерывном режиме облучения на рабочих местах не должна превышать в точение рабочего дня

см“

Остальные члены экипажа и другие контингенты людь'л, находящиеся на судах, относятся к категории профессионально нс связанных с С МП Находясь на открытых палубах они подвергаются облучению ОМЗ внешних 5Я!. Облучение возможно ь прерывистом рем.ке ьо время работы

РЛ и непрерывном - при излучении РПУ.

При гигиеничеохой оценке уровня обучаемости их можно отнести к населению с распространением на них санитарных норм и правил СНП * 1623-78. По нормативам коммунальной гигиены установлены следующие предельно допустимые уровни при круглосуточном облучении

10_# Э/м для частот от ЗСО кГц до 3 мГц Ц, д/н для частот от 3 мГц до 30 кГц 2, Е/м    от    30    мГц до 300 мГц

5    от    30G    мГц до ЗОС ГГц для вра

щающейся антенны иоточника излучения /прерывистый режим/.

1.9. РПУ в ооотьетотвующем частотном диапазоне работают в весьма широкой полоое частот. Каждой рабочей частоте соответствует определенная величина излучаемой мощности.

Каждый РЛ имеет также несколько значений излучаемой средней мощности.

Поэтому гигиеническая оценка 2МГ» на оудах должна производиться в режимах наибольшей излучаемой средней мощности каждого излучающего устройства.

?. ХАРАКТЕРИСТИКА СУДОВЫХ РЛ И СОЗДАВАЕМОГО ИМИ оМП.

2.1# На морских и речных судах используются несколько типов РА.Окновными техническими параметрами РЛ, определяющими величину НПЗ, яаиягтся: излучаемая импульсная мощность, направленность антенны, частота повторения и длительность импульсов. На распределение ПЛЭ существенное влияние оказывает также высота антенны над палубами. Технические параметры некоторых судовых РЛ приведены в таблице П-Х приложения.

2.2.    Одной из особенностей судовых ГЛ является наличие нескольких фиксированных частот посылок импульсов при соответствующих значениях их длительности# Эти параметры совместно с импульсной мощностью определяют величину излучаемой средней мощности. Каждый судовой РЛ имеет одно значение импульсной мощности и несколько значений излучаемой средней мощности. Наибольшая величина последней получается при наименьшей частоте посылок импульсов и наибольшей их длительности /при пеленгации удаленных объектов/.

2.3.    Сосредоточенность излучающих устройств и людей на ограниченной площади открытых палуб определяет необходимость оценки уровня ЭМП как в зоне дальнего, так и ближнего излучаемого поля#

Граница между этими зонами находится от антенны на растолнии f? , определяемом следующим равенством.

где L - наибольший размер антенны, м;

\ - длина волны, м .

Распределение ЭМП в дальней зоне определяется направленностью иглу ;ения антенны в Форме ее диаграммы направленности /АН/, равной

где 9. Ч> - углы в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

I~j (p if)-плотность потока энергии в направлении углов Q. Ф • Пом -значение ППЗ в направлении максимального излучения.

В зоне ближнего излучаемого поля интерференция волн сглаживается, направленность излучения антенны выражена слабее. В этом

F‘m =7гг^'&'^&

где дд , Bif - коэффициенты    в    вертикальной    и    го

ризонтальной плоскостях соответственно.

Коэффициента 13$ и Q> if характеризуют степень уменьшения направленности антенны. Их величины зависят от расстояния до антенны. Чем ближе к антенне, тем величина коэффициентов меньше.

2.*». Направленность излучения антенны РЛ в вертикальной плоскости сравнительно слабая, а максимальное излучение некоторых РЛ направлено ниже горизонта на некоторый угол &+ . Поэтому часть излученной энергии падает на поверхность палуби. Вследствие этого распределение ЭМП над открытыми палубами определяется взаимодействием /интерференцией/ волн прямой и отраженной от палуби.

Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости в этом случае имеет многолепестковий характер /риз.2.1./.

2.5. Судовые РЛ являютоя РЛ кругового обзора. Поэтому режим облучения на открытых палубах оказывается прерывистым. Суммарное время воздействия ЭМП в дальней зоне определяется по формуле

f _ *Jt., t

С ■    360    у

где    - ширина характеристики направленности антенны в

горизонтальной плоскости по половинному значению мощности, градусы; t — общее время работы РЛ, минуты.

П зоне ближнего излучаемого поля из-за расширения диаграммы направленности АРтенну в горизонтальной плоскости время воздействие

рис, 2.1. ЛЯ антенны РЛ з вертикальной плоскости

1.    без учета отпадения от палубы

2.    о учетом отраженля