Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Риск нарушений здоровья человека при воздействии электромагнитных полей 12
Выводы к главе 1 21
Глава 2. Нормативная база обеспечения электромагнитной безопасности 22
2.1. Отечественные нормативные документы по обеспечению электромагнитной безопасности 22
2.2. Нормирование электромагнитных полей радиочастотного диапазона 26
2.3. Нормирование электромагнитного поля промышленной частоты 50 Гц . 30
2.4. Нормирование постоянного магнитного поля 33
2.5. Нормирование электромагнитных полей персональных электронно-вычислительных машин 34
2.6. Нормативные документы по гипогеомагнитным полям 35
2.7. Сравнение отечественных и зарубежных нормативных регламентов по обеспечению электромагнитной безопасности 36
Выводы к главе 2 40
Глава 3. Характеристика основных источников электро-магнитных полей на судах 41
3.1. Источники электромагнитных полей радиочастотного диапазона 41
3.2. Электромагнитные поля электроэнергетических систем в подпалубных пространствах 43
3.3. Электромагнитные поля ПЭВМ и дисплеев, гипомагнитное поле 46
Выводы к главе 3 48
Глава 4. Объемы и методы исследования электромагнитных полей, измерительная аппаратура 49
4.1. Электромагнитные поля радиочастот 49
4.2. Переменные низкочастотные электрические и магнитные поля 53
4.3. Электромагнитные поля и электростатический потенциал мониторов
персональных электронно-вычислительных машин 57
4.4. Постоянные магнитные поля 58
Глава 5. Результаты комплексных исследований электромагнитных полей на судах 60
5.1. Измерения электромагнитных полей, создаваемой аппаратурой радиосвязи и навигации 60
5.2. Измерения низкочастотных электромагнитных полей 73
5.2.1. Измерения электрических полей промышленной частоты 50 Гц 73
5.2.2. Измерения низкочастотных магнитных полей 77
5.3. Измерения электромагнитных полей, создаваемых мониторами персональных компьютеров 93
5.4. Измерения постоянных магнитных полей 97
Выводы к главе 5 100
Заключение 102
Список использованной литературы 108
Приложения
- Риск нарушений здоровья человека при воздействии электромагнитных полей
- Отечественные нормативные документы по обеспечению электромагнитной безопасности
- Источники электромагнитных полей радиочастотного диапазона
- Электромагнитные поля радиочастот
Введение к работе
Развитие технического прогресса сопровождается изменением среды обитания человека, возникновением факторов, негативно влияющих на здоровье. Электромагнитные поля являются один из таких факторов. На высокую биологическую активность техногенных ЭМП ученые обратили внимание еще в 30-е годы XX века, С развитием средств радиосвязи и радиолокации, были получены первые клинические данные о повреждающем действии ЭМП на организм человека, В настоящее время электромагнитное загрязнение (ЭМЗ) окружающей среды стало объективной реальностью. Источники ЭМП вошли в повседневную жизнь. Человек подвергается воздействию электромагнитных излучений (ЭМИ) на работе, в электротранспорте, в быту. Всё больше становится источников электромагнитных полей двойного назначения, которые используются и в профессиональной деятельности, и в быту. Это персональные компьютеры, сотовые телефоны, электробытовые приборы. По данным Всемирной Организации здравоохранения (ВОЗ), электромагнитное загрязнение окружающей среды (электромагнитный смог) выходит на одно из первых мест среди вредных факторов окружающей среды. Проблема электромагнитной безопасности имеет международное значение. Исследованиями по проблеме ЭМБ занимаются такие международные организации, как Всемирная Организация здравоохранения (ВОЗ), Международная ассоциация по радиационной защите (IRPA), Международный комитет по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP), Европейский комитет по электромагнитной стандартизации (CENELEC) и другие. Во многих странах созданы национальные комитеты по защите от неионизирующих излучений. В 1997 году был создан Российский национальный комитет по защите от неионизирующих излучений (РНКЗНИ). РНКЗНИ активно сотрудничает с международными организациями, занимающимися проблемой ЭМП. Одной из основных задач комитет считает разработку концепций по обеспечению ком- плексного решения проблемы защиты от неионизирующих излучений человека и окружающей среды, рекомендаций по уменьшению экономического и социального ущерба от воздействия неионизирующих излучений и охране здоровья населения [31].
Электромагнитная безопасность - это система организационных и технических мероприятий, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электромагнитного поля. Актуальность проблемы обеспечения электромагнитной безопасности на флоте несомненна. Процессы эксплуатации судового электрооборудования, радиотехнических и радиоэлектронных устройств, сопровождаются созданием в окружающей среде электромагнитных полей и излучений различных частотных диапазонов, амплитудных значений и характеристик модуляции [15,73]. На экипаж судов воздействуют ЭМП радиочастотного диапазона, промышленной частоты 50 Гц, постоянные магнитные поля, электромагнитные поля персональных компьютеров, ослабленное и искаженное магнитное поле Земли [14,16,18,22, 23,26,51,56,82]. Электромагнитные поля являются распространенным биологически активным фактором обитаемости на судах.
Известно, что надежность функционирования судна обусловлена надежностью функционирования техники и экипажа [95,97]. Статистика свидетельствует о том, что количество чрезвычайных ситуаций на водном транспорте постоянно увеличивается. При этом не менее двух третей аварийных случаев происходит вследствие неверных действий судоводителей и экипажей судов в конкретных условиях плавания. Причиной этому служит специфика работы на флоте, Надежды на то, что совершенствование навигационных средств судовождения приведет к сокращению аварий, не оправдались. Насыщение судов новыми техническими средствами приводит к увеличению количества неблагоприятных факторов и расширению диапазона их повреждающего действия на организм. Комплекс факторов, воздействующих на экипаж, обширен. Это ускорения в движении корпуса судна, неблагоприят- ный микроклимат, нарушенный ионный состав и химическое загрязнение воздуха, гиподинамия и гипокинезия, напряженная деятельность моряков (ответственность за жизнь экипажа, ночные вахты, аварийные и экстремальные ситуации, отрыв от берега и семьи). На экипаж воздействуют неблагоприятные физические факторы, в их числе электромагнитные излучения. Ведущее место в клинической картине хронического воздействия ЭМП занимают функциональные нарушения со стороны центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Нервная система занимает первое место по чувствительности к воздействию электромагнитных полей. Так, уже в начальной стадии заболевания появляются характерные жалобы на быструю утомляемость, снижение работоспособности, раздражительность, головную боль, ослабление памяти и внимания. Решение задачи защиты экипажа от ЭМИ одновременно является решением задачи обеспечения безопасности мореплавания [103,104,108], Поэтому последние годы одним из направлений работы Государственного Морского регистра судоходства (МРС) является создание нормативных документов, направленных на предотвращение опасности электромагнитных полей для здоровья членов экипажей судов и пассажиров [87,94,149].
Проблеме защите экипажа от ЭМИ уделялось внимание в предыдущие годы. Наиболее разработаны вопросы защиты от ЭМИ радиочастотного диапазона [103,104,107,144]. Однако требуют оценки электромагнитные излучения средств морской радиосвязи и навигации нового поколения, устанавливаемые на судах в последние годы. Практически не исследованы низкочастотные магнитные поля, характерные для подпалубных пространств [15,16,17].
По данному направлению не решены и методические вопросы измерения и оценки ЭМП. Не изучались электромагнитные поля бортовых компьютеров и гипогеомагнитная среда. Не проводились комплексные исследования по оценке электромагнитной обстановки на современных судах. Всё вышеизло- женное и послужило предпосылкой для постановки настоящего исследования.
Цель работы: проведение комплексных исследований и оценка элек-тромагнитных полей на судах для разработки предложений по обеспечению электромагнитной безопасности плавсостава.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи:
Провести анализ действующих отечественных и зарубежных стандартов в области регламентирования ЭМП на судах, аппаратурного обеспечения измерений, анализ риска здоровью человека при воздействии электромагнитных полей.
Разработать методику проведения измерений ЭМ факторов на судах,
Провести измерения ЭМП, создаваемых средствами морской радиосвязи и навигации б помещениях и на открытых палубах судов.
4. В судовых помещениях провести измерения низкочастотных электриче- {4 ских и магнитных полей электротехнического оборудования, гипомагнит- ного поля, ЭМП мониторов.
5. На основании результатов комплексных исследований дать оценку элек тромагнитной безопасности на судах и разработать предложения по сни жению риска здоровью экипажа от воздействия электромагнитных полей.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Впервые выполнены комплексные исследования и дана оценка электро магнитных полей, создаваемых техническими средствами различного на значения на открытых палубах и подпалубных пространствах современ ных судов. ^ 2. Дана оценка гипогеомагнитной обстановки в судовых помещениях,
3, Впервые разработана Инструкция по проведению работ по измерений электромагнитных полей в судовых помещениях.
4. Разработаны научно обоснованные предложения по обеспечению электромагнитной безопасности плавсостава. Практическая значимость,
Разработана Инструкция по проведению измерений электромагнитных полей в судовых помещениях. Инструкция представлена Российский Морской Регистр Судоходства (отчет ГМТУ №РС 48/2002/Х548.2002),
Разработан Санитарный паспорт на судовые радиопередающие устройства. Документ утвержден Главным государственным санитарным врачом Центра Госсанэпиднадзора на транспорте (водном и воздушном) 30 сентября 1998 г.
Разработаны МУК 4.3.007-98 Методические указания по определению параметров электромагнитных излучений на рабочих местах пользователей персональных электронно - вычислительных машин и при использовании видеодисплейных терминалов. Утверждены Главным государственным санитарным врачом в г. Санкт-Петербурге 07 октября 1998г.
Применение разработанных документов обеспечит необходимую точность инструментального контроля уровней ЭМП, позволит выявлять зоны, опасные для пребывания экипажа, и целенаправленно разрабатывать организационные и технические мероприятия по защите плавсостава от воздействия электромагнитных полей.
Реализация результатов работы.
Результаты диссертационной могут быть использованы:
Российским Морским Регистром Судоходства; специалистами проектных организаций и предприятий судостроительной промышленности; службами охраны труда и специалистами учреждений Госсанэпиднадзора; - в учебном процессе при подготовке специалистов в области судостроения и эксплуатации флота.
Апробация результатов работы и публикации.
Основные положения и результаты работы докладывались на конференциях «Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов» 1998 и 2000гг; на третьей международной конференции «Электромагнитные поля и здоровье человека» 2002г., на конференции «Кораблестроительное образование и наука» 2003, С-Щ), ГМТУ.
По теме диссертации опубликовано 14 научных публикаций. На защиту выносятся:
Анализ современной нормативной базы в области регламентирования и аппаратурного обеспечения измерений электромагнитных полей на судах, научных данных о риске здоровью человека в условиях воздействия ЭМП,
Результаты комплексных исследований и оценка электромагнитных полей технических средств и гипогеомагнитной обстановки на судах различного назначения.
Предложения по обеспечению электромагнитной безопасности плавсостава.
Диссертация состоит из 5 глав. В первой главе выполнен обзор и анализ отечественной и зарубежной литературы по влиянию ЭМИ на здоровье человека. Вторая глава посвящена состоянию анализу нормативной базы в области обеспечения электромагнитной безопасности. В третьей главе дана характеристика основных источников электромагнитных полей на судах. В четвёртой главе представлены объем и методы исследования, приборы- измерители электромагнитных полей, использованные в работе. Пятая глава посвящена изложению результатов исследования и оценке электромагнитной обстановки на судах. В заключении представлены основные выводы, вытекающие из научной работы, и рекомендации по обеспечению электромагнитной безопасности плавсостава. В приложении представлен Проект Инструкции по измерению электромагнитных полей в судовых помещениях.
Риск нарушений здоровья человека при воздействии электромагнитных полей
Трансформация электромагнитной среды обитания человека является существенным фактором риска здоровью человека и относится к одной из актуальных проблем современности. Это обусловлено все возрастающим внедрением источников электромагнитных полей в повседневную жизнедеятельность человека и высокой биологической активностью техногенных электромагнитных излучений. Первые отечественные клинические данные о влиянии ЭМП на здоровье были получены в 40-50-х годах прошлого столетия и касались воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона, создаваемых физиотерапевтической аппаратурой, средствами радиосвязи и навигации, промышленными установками диэлектрического и индукционного нагрева. В последующие десятилетия представления о биологическом действии ЭМП существенно расширились.
Установлено, что организм человека воспринимает и реагирует на воздействие электромагнитных излучений от разнообразных источников ЭМП [3, 4, 8, 27» 28, 30]. Степень выраженности реакций организма может варьировать как по мере увеличения, так и снижения силы воздействия электромагнитных излучений, характера модуляции сигнала, Е и Н поляризации ЭМП, продолжительности облучения. Выявлена кумуляция эффектов ЭМП. Установлено, что реакция организма также зависит и от исходного состояния организма, от сочетания воздействия электромагнитных полей с другими факторами среды обитания. В настоящее время проблемы электромагнитной безопасности приобрели особую актуальность [8, 38, 42, 47, 55, 80, 125, 126]. Это связано с получением новых данных об отдаленных последствиях электромагнитного облучения, активным внедрением новой техники, работающей в самых различных частотных диапазонах и режимах излучения, с использованием все более высоких мощностей и различных видов модуляции. Внедрение новой техники влечет за собой увеличение численного состава контингентов, подвергающихся воздействию ЭМП, возрастанию потенциально опасных для здоровья уровней электромагнитных полей [10, 19, 42, 47, 50, 66, 85]- Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила проблему электромагнитного загрязнения окружающей среды в перечень приоритетных проблем современности, В современных условиях воздействию электромагнитных полей подвергаются не только лица, непосредственно обслуживающие источники ЭМИ (профессиональное облучение); значительные контингенти персонала, по роду своей профессиональной деятельности, не связанные с источниками ЭМП, но вынужденные в процессе труда находиться в зоне излучения (непрофессиональное облучение) и население. На судах представлены все три категории лиц.
Среди зарегистрированных последствий электромагнитных воздействий на человека есть указания на повреждение основных функциональных систем организма: центральной нервной системы ( включая психические расстройства), сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта, эндокринной и иммунной систем [6, 12, 24, 25, 42, 43, 44, 54, 65, 99, 100, 113]. Уже в первые годы контакта с ЭМИ работающие начинают предъявлять жалобы на головную боль, боли в сердце, повышенную утомляемость, ухудшение памяти, понижение работоспособности. С увеличением профессионально стажа частота жалоб возрастает. Центральная нервная система (ЦНС) наиболее чувствительна к воздействию электромагнитных полей. В структуре патологии ведущие места занимают функциональные нарушения ЦНС (ас-тено-вегетативный синдром, вегетативная дисфункция, неврастенический синдром) и церебральный атеросклероз. Проведенные обследования персонала, обслуживающего источники импульсных электромагнитных полей, показало, что выявленные изменения в состоянии здоровья укладываются в симптомокомплекс психовегетативной дизинтеграции, характерный для состояния дезапдаптации к воздействию стрессорных ситуаций. Авторы указывают, что самый существенный рост психической дезадаптации с формированием пограничных нервно-психических расстройств регистрируется у персонала после15 лет работы с СВЧ и достигает 50% [127]. У лиц, длительное время работающих в условиях воздействия ЭМП РЧ, имеет место нарастающее со стажем падение уровня функциональных резервов мозга, приводящее к общей астенизации организма и нарушению адаптационного процесса [114]. При изучении состояния здоровья судовых радиооператоров, подвергавшихся воздействию электромагнитных полей KB и СВ диапазонов, выявлена более высокая, чем в контроле распространенность вегетативной дисфункции, невростенического синдрома, гипертонической болезни, миокар-диодистрофии. Выявлены нарушения в состоянии здоровья судовых радиооператоров, подвергавшихся воздействию ЭМП KB и СВ диапазонов. Зарегистрированы отклонения в показателях периферической крови [26].
В зарубежной литературе имеются исследования, свидетельствующих об определенной степени риска развития депрессивных состояний среди рабочих электроиндустрии [129]. Клинические данные о влиянии ЭМП различных частотных диапазонов на центральную нервную систему подтверждаются результатами многочисленных экспериментальных исследований на животных при воздействии ЭМП высокой и низкой интенсивности [24, 36, 38, 63]. Авторы констатируют нарушения памяти, отклонения в поведении животных.
Для судовых условий особенно существенными могут оказаться непосредственные психо- невропатические нарушения состояния человека [112], Они могут явиться причинами неадекватных действий членов экипажа, что должно приниматься во внимание на фоне превалирующей «доли человеческого фактора» в причинах аварий и катастроф на море, составляющей по данным мировой статистики 60-80% от их общего числа [60].
Второе место в структуре заболеваний у работающих с ЭМП занимает патология сердечно-сосудистой системы: нейро-циркуляторные дистонии, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, У работающих в контакте с ЭМП регистрируются повышенные уровни холестерина и р- ли-попротеидов в крови [6, 7 и др.].
Имеются медицинские доказательства влияния электромагнитного фактора на репродуктивную систему женского и мужского организма. У мужчин при облучении ЭМП репродуктивные нарушения проявляются в виде снижения уровня тестостерона в крови, нарушения половой потенции и сексуальной функции [1, 62, 65, 132]. Экспериментальные исследования на животных подтверждают влияние ЭМП на мужскую репродуктивную систему [61, 119, 124, и др.]. У женщин, подвергающихся воздействию ЭМП различных участков электромагнитного спектра, наблюдаются расстройства менструального цикла, нарушения детородной функции (токсикозы беременности, самопроизвольные выкидыши, патология родов), доброкачественные опухоли [44, 45, 71, 123, 135 и др.]. Воздействие на самок постоянных магнитных полей, МП 50 Гц, ЭМП ВЧ и СВЧ диапазонов не высоких уровней приводило к изменениям репродуктивной функции [2, 44, 45, 46, 75, 86, 123]. Облучение животных в период беременности вызывало нарушения течения беременности, приводило к отклонениям в состоянии потомства. Воздействие ЭМИ, создаваемых видеодисплейными терминалами, вызывало у самок более раннее половое созревание и преждевременное старение репродуктивной системы [74]. В настоящее время имеются основания рассматривать электромагнитные поля как фактор риса врождённых пороков у детей [116].
Отечественные нормативные документы по обеспечению электромагнитной безопасности
Современный флот оснащен различными типами средств радиосвязи и радионавигации как отечественного, так и импортного производства. Это оборудование является источником электромагнитного излучения не только в производственных помещениях, но и на открытых палубах и надстройках судов. Характеристике ЭМИ радиочастотного диапазона на судах уделялось наибольшее внимание еще с 60-х годов XX века. Исследовалось состояние здоровья специалистов, связанных с обслуживанием радиопередающих устройств (РПУ) и радиолокационных станций (РЛС). Проводились измерения уровней ЭМП от антенн РЛС и РПУ на открытых палубах судов, которые являются не только зонами отдыха, но и рабочими местами различных специалистов.
В ранних работах [56, 57, 58] указывалось, что радиооператоры и экипаж, выполняющий работы на открытых палубах, могут подвергаться облучению сверхвысокочастотными полями значительной интенсивности (до со-тен мкВт/см ) и ЭМП высокочастотного и средне частотно го диапазонов ( до 500 и 1500 В/м соответственно). Наиболее неблагоприятная электромагнитная обстановка складывалась на тех судах, где антенны РПУ и РЛС расположены низко. В последующие годы были проведены гигиенические и организационно-технические мероприятия по защите персонала от ЭМИ. Измерения ЭМП на судах различного назначения, выполненные в 80 - 90 годы [51, 52, 63, 77] показали, что уровни ЭМП на рабочих местах членов экипажа, профессионально связанных с обслуживанием передающих радиотехнических устройств (в радиорубках и у генераторов СВЧ) не превышали ПДУ. Однако не решены задачи по защите плавсостава от воздействия ЭМП, создаваемых антенными системами средств связи на открытых палубах и надстройках, где регистрировались по-прежнему высокие уровни электрических полей составляющей до 1000 В/м в СЧ диапазоне и 500 В/м в диапазоне КВ. Главными источниками ЭМП средств связи являются антенные вводы и снижения антенн, которые создают в районе ходового мостика неблагополучную обстановку. В 80-е годы Ленинградском НИИ гигиены труда и профзаболеваний совместно с КБ «Связьморпроект» были выполнены экспериментальные исследования по научному обоснованию ПДУ ЭМП высоких и средних частот для плавсостава, выполняющего работы на открытых палубах. В 1984 году дифференцированные по времени ПДУ были утверждены Министерством здравоохранения. С учетом гигиенических регламентов с КБ «Связьморпроект» разрабатывались организационные и технические мероприятия по защите экипажа от ЭПМ.
Измерения ЭМИ СВЧ диапазона показали, что уровни излучений, создаваемые антеннами навигационных РЛС, зависят от мощности станции, места установки антенны, архитектурных особенностей судна, наличия вторичного излучения. Максимальные значения регистрируются в районе пеленгаторной палубы, палубах бака, юта. На различных судах плотность потока энергии составляла от единиц до десятков, на некоторых судах до сотен, мкВт/см .
В последние годы значительно изменился состав радиочастотного оборудования. Современные суда оснащаются новыми типами РПУ и РЛС преимущественно зарубежного производства. Внедрение нового радиопередающего и радарного оборудования, строительство судов по новым проектам влияют на формирование электромагнитной обстановки на судах. Суда обеспечиваются системами спутниковой связи, переходят на глобальную систему связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ). Однако вопросы опасности ЭМИ РЧ, создаваемых новыми типами оборудования, не изучены. Продолжают оставаться актуальными вопросы воздействия модулированных ЭМП, создаваемых антеннами радиосвязи, на судоводителей, местом постоянной вахты которых является крылья мостика, верхний мостик.
Источниками электромагнитных полей промышленной частоты (ЭМП ПЧ) на судах являются электроэнергетические системы (ЭЭС) (источники и многочисленные потребители электрической энергии, протяженные кабельные трассы). По данным авторов [16, 73, 95] электрические поля промышленной частоты у большинства источников не превышают предельно допустимых уровней за счет металлических экранов оборудования и брони кабелей. Более опасно воздействие магнитных полей промышленной частоты [12, 31, 99], особенно на специалистов, которые несут вахтенную службу и выполняют ремонтные и профилактические работы в помещениях энергетического отделения, где уровни индукции магнитных полей могут достигать значений, превышающих предельно допустимые уровни.
Увеличение мощностей энергетического оборудования (с токами до 100 кА и более) влечёт за собой увеличение в окружающем пространстве на рабочих местах уровней магнитных полей. Задачи обеспечения электромагнитной безопасности для экипажа и пассажиров, в подпалубных пространствах ранее не ставились и не решались. Имеются лишь отдельные измерения ЭМО во внутренних помещениях, но их результаты не вылились в необходимые обобщения и проектно-организационные решения.
В настоящее время имеются немногочисленные данные по исследованию ЭМО в помещениях главных и вспомогательных механизмов, электростанций, жилых помещениях дают информацию о значениях параметров ЭМП во внутренних пространствах судов [15, 16, 48, 73, 95, 96]. По данным авторов амплитуды первых гармоник модуля напряженности магнитного поля 50 ГЦ достигают десятков А/м, а в отдельных случаях превышают сотню А/м. В нормальных, достаточно часто повторяющихся эксплуатационных переходных режимах судовых асинхронных двигателей зафиксированы амплитуды импульсов напряженности поля свыше 150 А/м. Наибольшие из измеренных амплитуд электрического поля промышленной частоты оказались в пределах 3-5 кВ/м.
Исследования показали [48, 73, 95], что электромагнитная среда, которая формируется в энергетическом отделении, создается полями, излучаемыми (рассеиваемыми) силовым оборудованием. Наибольший вклад в поле среды вносят: мощные электрические машины, трансформаторы, главные распределительные щиты, электромашины и статические преобразователи, кабельные трассы. Ближние магнитные поля электрических машин мало изучены. Расчетное прогнозирование чрезвычайно сложно из-за трудностей создания адекватных математических моделей. Поэтому, экспериментальное определение ближних магнитных полей электрических машин является более доступным и в первом приближении более достоверным. Последнее особенно справедливо для переходных режимов машин, в которых имеют место значительные и быстрые изменения мгновенных токов и в которых можно предполагать существенные изменения МП (импульсы) и в окружающем пространстве. Имеет место превышение амплитудного значения при установившихся режимах. В удалении от корпуса на 0,1 м наибольшие значения индукции МП регистрируются, как и в установившихся режимах, в плоскости среднего сечения машины. При этом составляющая индукции МП параллельная оси двигателя оказывается в несколько раз меньше тангенциальной и радиальной составляющих. Величины амплитуд последних близки и не превышают двукратных значений, по сравнению с установившимся режимом (порядка 50 мкТл).
Источники электромагнитных полей радиочастотного диапазона
Предварительным этапом тестирования источников СВЧ излучения явилось выполнение расчетов ожидаемых (прогнозируемых) уровней ППЭ СВЧ энергии, создаваемых РЛС. Расчеты выполнялись для РЛС «Печора», расположенной на ледоколе «Капитан Плахин» на мачте высотой 6 м над пеленгаторной палубой. Расчеты выполнялись в соответствии с Руководящим документом «Аппаратура радиосвязи и радиолокации. Методы оценки электромагнитных полей и средства защиты личного состава судов от облучения» РД5Р.8713-93. Расчеты плотности потока выполнены по оси луча. Определялась граница ближняя граница дольней зоны, ППЭ СВЧ осевого поля антенны в области ближнего поля и на уровне 1,8 м над пеленгаторной палубой
Для определения плотности потока СВЧ энергии осевого поля в дальней зоне проводился расчет ближней границы дальней зоны. Измерения ЭМП радиочастотного диапазона выполнялись на открытых палубах при различных вариантах работы средств связи и навигации. Измерения плотности потока СВЧ энергии выполнялись измерителем плотности потока энергии ГТЗ-20. Прибор позволяет измерять средние значения плотности потока энергии электромагнитного поля в дальней зоне СВЧ источников излучения и непосредственно на рабочих местах персонала, обслуживающего радиотехнические установки. Прибор измеряет уровни ЭМИ СВЧ от антенн радиолокационных станций только при фиксированной антенне. Прогнозирование интенсивности ЭМП средств морской радиосвязи не проводилось ввиду сложности расчетов уровней электромагнитных полей в ближней зоне в условиях большого количества источников вторичного излучения (леерные ограждения, трапы, тросы, различные металлические конструкции). Для тестирования ЭМП сред нечастотного и высокочастотного диапазонов использовались измеритель напряженности поля типа ПЗ-17 и измеритель напряженности ближнего поля типа НФМ-1. Данная аппаратура позволяет оценивать напряженность электрического поля в режимах амплитудной и частотной модуляции в ближней зоне излучения мощных ВЧ источников. Измерения проводились на трех дискретных частотах (в начале, середине и конце диапазона). При измерении и оценке уровней ЭМП руководствовались СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях», РД5, 8313-85 «Аппаратура радиосвязи и радиолокации. Методы оценки электромагнитных полей и средства защиты личного состава от облучения», Методическими указаниями по определению и гигиенической регламентации электромагнитных полей, создаваемых береговыми и судовыми радиолокационными станциями №4258-87. Методическими рекомендациями «Предупредительный и текущий санитарный надзор за радиопередающими средствами связи на судах» от 26 сентября 1980г. Всего выполнено более 1026 измерений электромагнитных полей радиочастотного диапазона.
Параметры электрических и магнитных полей определялись в пространстве помещений, на расстояниях 0,2 - 0,5 м от поверхностей корпусов оборудования. В процессе измерений регистрировались значения составляющих векторов напряженности ЭП и индукции МП по трем взаимно перпендикулярным осям. Затем по формулам рассчитывалось значение модуля вектора магнитной индукции в каждой точке.
Однако, указанные приборы не позволяют измерять электромагнитные поля в динамическом режиме, в условиях множества переходных процессов и изменяющихся нагрузок, что характерно для судовых условий. Поэтом для измерения и оценки низкочастотных магнитных полей нами была использована магнитометрическая станция MVC-1, сочлененная с Notebook. Прибор позволяет измерять измерения амплитудных спектров и спектральных плотностей сигналов переменных магнитных полей в диапазоне частот от 0 до 100 Гц при стоянке и во время движения судна. Прибор разработан ИЗМИ-РАН и измерения выполнялись нами совместно с сотрудниками института. Так же магнитометр позволяет регистрировать изменение градиента магнитного поля во времени в цифровом виде в трех взаимно-ортогональных компонент переменного низкочастотного магнитного поля. В процессе исследований было выполнено более 950 измерений низкочастотных электрических и магнитных полей. При измерениях и оценке уровней электрических и магнитных полей промышленной частоты 50 Гц руководствовались Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц) №5802-91, СанПиН 2.2.4.723-98 «Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях», СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях», ГОСТ 12.1.002-84 «Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах».
Измерения ЭМП выполнялись при работе ПК в различных режимах: электронная карта, система Инмарсат, связь через Интернет. Персональные компьютеры располагаются на ходовых мостиках, в радиорубках, в каютах экипажа. Для проведения измерений использовались комплект "Циклонам". Указанная аппаратура специально предназначена для измерений ЭМП, создаваемых мониторами ПК в двух частотных диапазонах 5 Гц-2 кГц и 2 кГц -400 кГц. Комплект приборов "Циклон-05м" состоит из измерителя электрического поля ИЭП-05, предназначенного для измерения напряженности переменных электрических полей и измерителя магнитного поля, измеряющего модуль вектора магнитной индукции. Измерения потенциала электростатического выполнялись на экране монитора.
Выполнено 299 измерения от мониторов различных типов, установленных на судах. Измерение и оценка уровней ЭМП, создаваемых мониторами ПК, проводилась в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы» и СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы», МУК 4.3.007-98 «Определение параметров неионизи-рующих электромагнитных излучений на рабочих местах пользователей персональных электронно-вычислительных машин и при использовании видеодисплейных терминалов».
Измерения постоянных магнитных полей выполнялись в рулевых рубках у магнитного компаса. Измерения проводились тесламетром «Нева-4», предназначенным для измерения постоянной составляющей вектора индукции магнитного поля. Измерения выполнялись по осям X,y,Z. Регистрировалось максимальное значение в каждом положении.
С целью исследования степени снижения постоянного магнитного поля Земли, нами выполнено тестирование МП подпалубных пространств судов. Измерения проводились в технологических помещениях, жилых каютах. Измеренные значения модуля индукции постоянного магнитного поля в помещениях поля сравнивались со значениями фонового уровня магнитного поля Земли в открытом пространстве (на прилегающей территории) и рассчитывался коэффициент ослабления ГМП.
Было выполнено 230 измерений индукции постоянного магнитного поля. Оценка уровней постоянного магнитного поля у магнитного компаса выполнялась в соответствии с ПДУ № 1742-77 «Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и материалами». Исследования и оценка гипогеомаг-нитной обстановки выполнялись в соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» и ГОСТ Р 51724-2001 «Экранированные объекты, помещения, технические средства. Поле ги-помагнитное. Методы измерений и оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам».
Электромагнитные поля радиочастот
Источниками ЭМП радиочастот являются средства связи и навигации. В настоящее время оснащение судов меняется в соответствии с международными требованиями. Передающие устройства прошлых лет эксплуатируются вместе с РПУ нового поколения, в основном зарубежного производства.
Насыщенность судна оборудованием связи зависит от района плавания. В зависимости от типа и класса судна состав средств радиосвязи и навигации различен,
Есть отличия и в их расположении. Так, на ледоколе «Юрий Лисянский» генераторные шкафы радиолокационных станций (РЛС) и передатчики связи расположены в отдельном помещении - агрегатной, а на ледоколе «Капитан Плахин» - в штурманской рубке. Работа РПУ осуществляется на различные антенны. На ледоколе «Юрий Лисянский» передатчики радиосвязи работают на широкополосную (ШПА) и проволочную антенны; на ледоколе «Капитан Плахин» - только ШПА. Различна высота подвеса антенн РЛС: 8 и 10 м - на первом 6, 7 и 10 м - на втором ледоколе. Указанные выше отличия влияют на параметры электромагнитных излучений. Таблица 5.1Л. Состав оборудования - источников ЭМП РЧ
Результаты измерений ЭМП СВЧ диапазона в помещении агрегатной ледоколе «Юрий Лисянскии» представлены в таблице 5.1.2. Измерения ЭМП ВЧ диапазона, выполненные в помещении агрегатной данного судна, представлены в таблице 5.1,3.
Измерения показали, что уровни СВЧ у передней и боковых стенок генераторных шкафов, а так же сочленений волноводных трактов при работе РЛС «Наяда» и «Печора» на ледоколе не превышали ПДУ ( 25 мкВт/см2) и были ниже чувствительности измерительного прибора - 0,32 мкВт/см2.
Как видно из таблицы, уровни напряженности ЭС ЭМП, создаваемые генераторными шкафами передатчиков KB и СВ диапазонов и антенными переключателями в помещении агрегатной, также не превышали ПДУ (30 В/м и 50 В/м).
На первом этапе работы по исследованию ЭМИ СВЧ на открытых палубах было выполнено расчетное прогнозирование уровней электромагнитных полей, создаваемых антенной РЛС «Печора» (ледокол «Капитан Пла-хин»). Антенна станции установлена на высоте 6 м от пеленгаторной палубы.
По результатам расчета осевая плотность потока энергии на границе дальней и ближней зон при длительности зондирующего импульса т = 700 нсек составляет 7,05 мкВт/см2, что ниже предельно-допустимого уровня ЭМИ СВЧ (25 мкВт/см2). Поэтому, следующим этапом был выполнен расчет плотности потока энергии осевого поля антенны в области ближнего поля. Результаты расчета приведены в таблице 5.1.4.
Как следует из таблицы 5.1.4., уровни плотности потока энергии ближнего поля на высоте 6 метров на расстояниях 3, 5 и 8 метров от антенны РЛС (район пеленгаторной палубы) выше предельно допустимого уровня 25 мкВт/см2, установленного для лиц, профессионально не связанных с обслуживанием источников СВЧ излучений.
Были выполнены измерения ЭМИ СВЧ от антенн РЛС на открытых палубах. На открытых палубах могут находиться и выполнять работы лица, профессионально не связанные с обслуживанием радиопередающих устройств. При оценке уровней ЭМП излучения в данных районах судна следует руководствоваться пунктом 2.3. СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях». Согласно документу, обеспечение защиты персонала, профессионально не связанного с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМП, осуществляется в соответствии с требованиями гигиенических нормативов ЭМП, установленных для населения. ПДУ СВЧ излучений от антенн РЛС составляют 25 мкВт/см2.
В таблицах 5.1.6. и 5.1.7. представлены результаты измерения ППЭ СВЧ, создаваемой радиолокационными станциями на открытых палубах ледоколов. Установлено, что при работе радиолокационных станций ледокола «Капитан Плахин» уровни плотности потока энергии составили от 0,32 — 26,4 мкВт/см . Максимальное значение, превышающее ПДУ, регистрировалось при работе РЛС «Печера» (26, 4 мкВт/см ) на пеленгаторной палубе, т.к. ее антенна расположена на высоте 6 м от палубой. Сравнение расчетных и измеренных значений уровней ЭМП СВЧ при работе данной станции показало следующее. На высоте 1,8 м от пеленгаторной палубы и расстоянии 5 м от антенны измеренные и расчетные значения практически совпадают и соста-вили 4,8 мкВт/см и 3,99 мкВт/см соответственно. Однако при проведении измерений ЭМП на высоте 1 м от пеленгаторной палубы прибором были зарегистрированы в 5 раз более высокие значения ППЭ (26,4 мкВт/см2). Это обусловлено вторичным излучением от верхнепалубных конструкций и оборудования. Поэтому реальные уровни интенсивности ЭМИ, воздействующие на экипаж на открытых палубах и надстройках судов могут быть получены только при проведении измерений уровней электромагнитных полей.
Антенны других РЛС расположены на высоте 7м «Furuno», 10 м «Миус» и соответственно уровни ППЭ на пеленгаторной палубе были ниже. На ледоколе «Юрий Лисянский» антенны РЛС расположены на высоте 8 и 10 м. Максимальные значения плотности потока энергии регистрировались на пеленгаторной палубе до 5,4 мкВт/см2.
