Разработка противотуманного стационарного светильника для автомагистралей

Современное дорожное освещение имеет ряд проблем, в числе которых низкая эффективность в условиях тумана. Улучшение качества освещения путем использования противотуманных светильников позволит повысить безопасность на дорогах и снизить усталость водителей. Существующие разработки противотуманных светильников не предусмотрены для работы в условиях Сибири, поэтому возникает необходимость разработки устойчивого дизайна противотуманного светильника. В работе описан процесс разработки дизайна стационарного противотуманного светильника, способного полноценно функционировать в условиях Сибири.

Введение ……………………………………………………………………………………………………………16

1 Аналитический обзор……………………………………………………………………………………19

1.1 Историко-культурный анализ …………………………………………………………………19

1.2 Инженерно-конструкторское обеспечение ……………………………………………..25

1.3 Формообразование и композиция светильника ……………………………………….35

1.4 Условия использования светильников и нормируемые параметры ………….42

1.5 Исследование проблемы освещения в тумане …………………………………………46

2 патентный поиск и анализ аналогов ………………………………………………………………53

2.1 Многомерная система дорожного освещения………………………………………….53

2.2 Лампа низкого позиционирования с острым углом падения света …………..59

2.3 Светильник “Orus” …………………………………………………………………………………61

2.4 Светильник с параболическим отражателем …………………………………………..64

2.5 Антибликовый дорожный светильник встроенного типа. ………………………..65

3 разработка концептуальной модели ………………………………………………………………68

3.1 Описание методологии проектирования …………………………………………………68

3.2 Разбор пользовательских требований и спецификаций ……………………………71

3.3 Генерация концепта ……………………………………………………………………………….75

4 Разработка дизайна светильника …………………………………………………………………..86

4.1 Эскизное проектирование ………………………………………………………………………86

4.2 Техническое обеспечение конструкции ………………………………………………….89

4.3 Разработка дизайн-решения ……………………………………………………………………92

5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……….97

5.1 Технология QuaD …………………………………………………………………………………..98

5.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………………103

5.3 Структура работ в рамках научного исследования ………………………………..107

5.4 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………………..109
5.5 Разработка графика проведения научного исследования ……………………….110

5.6 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………………………113

5.6.1 Затраты на сырье, материалы и покупные изделия ………………………….114

5.6.2 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………115

5.6.3 Дополнительная заработная плата ………………………………………………….116

5.6.4 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………………….117

5.6.5 Накладные расходы ……………………………………………………………………….118

5.7 Определение эффективности исследования…………………………………………..118

5.7.1 Финансовая эффективность проекта ……………………………………………….119

5.7.2 Ресурсоэффективность проекта ………………………………………………………120

5.7.3 Интегральная эффективность разработки ……………………………………….121

5.8 Выводы по разделу ………………………………………………………………………………123

6 Социальная ответственность……………………………………………………………………….124

6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………..124

6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………..127

6.2.1 Отсутствие или недостаток необходимого освещения …………………….128

6.2.2 Отклонение параметров микроклимата …………………………………………..132

6.2.3 Повышенный уровень шума …………………………………………………………..132

6.2.4 Психофизиологические факторы ……………………………………………………133

6.2.5 Статические перегрузки, связанные с рабочей позой ………………………134

6.2.6 Электрический ток …………………………………………………………………………135

6.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………..135

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………..136

6.5 Заключение по разделу…………………………………………………………………………138

Заключение………………………………………………………………………………………………………139

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………………141

Приложение А ………………………………………………………………………………………………….148

Приложение Б ………………………………………………………………………………………………….161
Приложение В ………………………………………………………………………………………………….162

Приложение Г ………………………………………………………………………………………………….163

Приложение Д ………………………………………………………………………………………………….164

Приложение Е ………………………………………………………………………………………………….165

Приложение Ж …………………………………………………………………………………………………166

Приложение З…………………………………………………………………………………………………..167

В данной работе был описан процесс исполнения дизайн-проекта
стационарного светильника, эффективного как в тумане, так и в нормальных
погодных условиях. Были определены недостатки традиционного освещения
и обосновано решение выбора альтернативного светильника с низким уровнем
установки. Такой светильник способен заменить высокоуровневые
светильники, так как он помимо решения данных недостатков будет более
эффективен в тумане, более энергоэффективен и не будет создавать светового
загрязнения.
Мы рассмотрели несколько аналогов низкоуровневых светильников.
Они решают множество недостатков текущей системы освещения, однако, при
использовании таких светильников в условии Сибири, возникает ряд проблем:
отсутствие защиты от вандализма и снежных заносов, вероятность
повреждения в результате работы снегоуборочной техники и низкие
температуры среды. Другие недостатки существующих низкоуровневых
светильников, такие как низкая равномерность света, и низкая
энергоэффективность создают необходимость создания новой разработки.
В аналитическом обзоре мы описали устройство магистрального
светильника: критерии качества, компоненты, классификацию, методы
дизайна, процесс производства и технологии. Мы также проанализировали
аспекты, которые стоит учитывать при разработке формы светильника:
функциональные характеристики, эргономика, художественные принципы
формообразования в промышленном дизайне. Были рассмотрены стандарты,
относящиеся к освещению автомагистралей и проектированию светильников
и научные работы об освещении в тумане. Были выделены достоинства и
недостатки существующих решений, которые будут проработаны в
разрабатываемом дизайне.
Для разработки решения была использована совокупность методологий
проектирования, результат которых обосновывает принятые решения. Был
использован принцип системного дизайна, а также методы разработки
продукта для сбора, классификации информации, определения потребностей
и пользовательских требований, генерации и отбора идей, решения
противоречий дизайна и разработки концепта.
На этапе проработки концепта были сделаны финальные решения
относительно реализации требуемых функций. Были представлены разные
формы и способы реализации функционала в виде эскизов. Путем сравнения
и рациональной оценки был сделан выбор лучшего варианта. Дизайн-концепт
был визуализирован с помощью 3D-программы и представлен на планшете,
где описаны компоненты, сценарии использования и способ установки
светильника.
Был также проведен анализ ресурсоэффективности и
ресурсосбережения, чтобы определить потенциал продукта и вероятные
проблемы в реализации. Мы использовали методы менеджмента, чтобы
спланировать и организовать работу. Был также оценен бюджет проекта. Был
проведен анализ вредных и опасных факторов и способов обеспечения
безопасности на рабочем месте.
Результатом работы является дизайн-концепт светильника, который
обеспечит более эффективное освещение в тумане, повышенную
энергоэффективность и повысит безопасность на дорогах Сибири.
Разработанный концепт использует принцип низкоуровневого освещения и
учитывает экстремальные климатические условия и агрессивную среду:
снежные бури, заносы, вандализм, механические повреждения и низкие
температуры.