автореферат диссертации по инженерной геометрии и компьютерной графике, 05.01.01, диссертация на тему:Пространственное моделирование естественногоосвещения помещений

МШ1СТЕРСТВО осетти укра&ш ЮЙВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНГЧНИЙ УШВЕРСИТЕТ р р g ВУД^1|ИЦТВА I АРЮТЕКТУРИ

♦ч fb t « « .»J J,--.

à -'s U-U !¿i¿

ePIUOBA Dopa Володимир1вна

На правах рукопнсу УДК 515.2

ПРОСТОРОВЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРИРОДНОГО ОСВ1ТЛЕННЯ ПРИМНЦЕНЬ

Спец)алыНсть 05.01.01 - Прикладна геометр!я, комп'ютерна граф!ка, дизайн та ергоном)ка

АВТОРЕФЕРАТ дисертацГГ на здобуття наукового ступеня кандидата техн!чних наук

KHÏB - 1996

До захисту пропонусться рукопис.

Роботу виконано в КиГвському державному техн!чному ун!верситет1 буд!вництва 1 архитектур».

Наукопий кер1вник: - доктор техн!чних наук,

професор ТПдгорпихХ О.Л.

Оф{ц<йн< опоненти:

доктор тсхн!чних наук, професор Бадаев Ю.1. кандидат техшчних наук, доцент Пугачов &.В.

Пров)дна орган{зац!я: ВАТ "Кшвпроект"

Захист в!дбудсться 12 червня 1996 р. о 13.00 годиш на заЫданн! спец1ал1зовано! вченоТ ради Д 01.18.06 в КиГвському державному техн!чному ун1верситет! буд!вництва 1 арх1тектури за адресою: 252037, Ки!в-37, Пов1трофлотсыши проспект, аудитор!« 319.

3 дпсертац!сю молна ознайомитися в. бШлштец} КиГв-ського державного техн{чного ун!верситету буд!вництва 1 арх!тектури.

Автореферат роз!слано

тг

травня 1996 р.

Вченни секретар спец{ал13овано1 вченоГ ради Д 01.18.06 кандидат техн!чних наук, доцент

Плоский. В.О.

Заесиъна тратеристиса робот

При проекгуванн! 1 реконструкц!I сучасних об'ект1в буд1вшщ-тва 1 арх!тектури основоположник принципом е створення комфортного середовища шттед1яльност! людини, найб!лып ваиошвим показником якого е як!сть природного осв!тлення прим1щеяь.

В тепер!шн!й час все б!льше значения набувае автоматизац1я проектно-конструкторських роб 1т (в тому числ! 1 св!тлотехн!чних розрахунк!в>, яка в значит м!р! прискорюе 1х проведения, розширяе коло задач. Розв'язання цкх задач вимагае створення ориг1нальних просторових геометричних моделей, як1 найб!льш повно в1дображакггь особливост! процесу, об'екта або явища, що моделюються.

У в!тчизнян!й практиц! проектування природного осв!тлення ви-користовукггься переважно метод буд!вельних норм 1 правил (СНиП II-4-79), геометрична модель якого запропонована ще в 80-х роках минулого стол1ття Х.В!нером. В 30-40 роках шш!шнього стол!ття во-на була розвинута 1 вдосконалзна 0. М. Дяншяжом . який запропонував граф!чний метод промен!в для визначення геометричного коеф1ц!е!гга природного осв!тлення (ГКПО) робочих плотин.

Простота геометричяоТ модал! на основ1 методу промен!в, зруч-н!сть користування нею. та достатньо достов!рн1 результата зробили II широко розповсюдаеною 1 перспективною для практики проектування.

Але необх!дя!сть комп'ютеризацП проектування 1 розрахунк!в природного осв!тлення прим!щень вимагае створення пристосованих для цього пох!дщих геометричних моделей. Вони повинн! виключати безпосередне використаиня граф!к!в ! роэкривати нов1 можливост! методу О.М.Данилюка за рахунок просторового п1дходу до моделювання осв!тлення примШень.

Нормативная метод передбачае розрахунок КЛО переважно в точках характерного розр1зу. Проте умовм зорово! робота вимагаоть ви-значати осв!тлен1сть в будь-як!й точц! примЩення, яка може налэ-жати не т!льки горизонтально чи вертикально площин!, алэ й пло-щинам загального положения. Розв'язання под1бних задач приводить до необхШост! створення просторових Геометричних моделей розпо-д!лення КПО.

Кр1м того, традиц!йна методика розрахунку природного осв1т-лення не передбачае врахування зат!нюючого впливу об'ект1в, розта-шованих в простор! прнмШення, Останве е особливо взжлиьим в умо-вах виробншггва-з застосуваниям великогабаритного устаткування.

Ири прямому сонячному ocbîtjishhI зат!нення робочих поверхонь такими об'сетами моиша з'ясувати за допомогою в!домо! тсорП побудови власних 1 годэючих т!ней. Проте при розрахунку коеф!ц1ента природного оев!тления вона не може бута використана, тому що св!тло хма-ртя'о веба ККО <М1кснародно1 ком ! с i Т по осв1тленню> приймаеться ди-фузним, Тому да досл!дйонкя впливу зэт!нення в подЮних умовах гвобх!диа в!длов!дна просторова 1'еометрична модель.

11я робота прксвячена досл!дшшю геометричних аспект!в модз-..чювання природного осв!тлеиня робочих площкн дов1льного положения в умовах осв!тлшня повнач дифузним ев!тлом неба, яке надходить чоре» св1тлолрор1э. або з урахуванням зат!шочого вгошву устатку-мння, оцИщ! на основ! лросторового п!дходу до модэлювашшя р!вня осв!тл'Элост1 примШонь буданкЛв, як! проектуклъся або зяаходятьея в ¡«конструкц!I.

йвернення до геометричного модзлювання обумовлено там, що в основ! метода О.М.Даншвока дожить гоометрична задача визначепня ГКПО. Вона оаклмчасться в тому, ко за модель кебосхилу виэираеться пгвофзрз î оц!квсться величина сп!вв1дношош?я провтП на робочу шющипу площадки п!всфери, яка вис!кзетьея т!лесяим кутом, що проходить через св!тлолрор!э 1 мае вершину в роэрахунков!й точи!, до ироекцН Швсфери. Метода геометричного модзлювання роблять мокози-вим створення на ц1й основ! просторовоТ кзртини розиод!лекня ос~ в!тлешост! ллошин дов!льного положения, розробку алгоритм!в да аэтоматизованого проектуванвя природного осв!тлення î отримання рекомендаШй для практичного використання запропоновапих моделей.

Мша робот-. розробити комплекс просторових геометричних моделей природного оев!таення робочих плода! стосовно до розв'язання задач по розрахунку коеф!ц1евт8 природного осв! тления 1 оцШки в автоматизованому режим! якост! св!тлового середовивд пркмШень,

Для досягнеияя поставлено! мета в робот! поставлен! наступи! геометричп! задач! теоретичного ! практичного характеру:

- розробити просторов! геометричн! модэл! розшд1лення ГКПО на робочих шющипах <РП) р!зиого положения в умовах осв!тлення повним прямим св!тлом неба, що поступав через св!тлопрор!з, або з урахуванням зат!нюючого вгшиву на основ! граф1чного методу проме-н!в О.М.Дянилша;

- розробити просторову геомзтричну модель для визначення координат точок простору пркмШеняя э шст1йним задавим ГКПО ! ор!~ снтаШТ робочих площта, що 1м належать;

- розробити методику реад1зац!Т просторових геометрачнюс ни далей дчя розрахунку ГКПО ! KII0 з врахуванням геометричних параметра прим Iщень t св!тлопрорез!в в умовах проектувенвя або реконст-РУкцП систем Гх природного осв!тлешы;

- реал1зувати запропоповэн! алгоритма у вигляд! ирограмниго комплексу, приэяаченого .для вмкористаняя в проекта!й практиц!.

УшзОша дослЮжень. Дяя вир!шення поставлзних в робот! задач застосован! метода нарисно!, преектквноТ, аиал1тичиоТ, дафрепц!-алыюТ та обчислювальяо! геомэтр1я, теор!я конгруенц!й, эасоби об-чмслювалъноГ техн!кя та машинно! граф!гш.

Загальною теоретичною базою цих досл!даеиь слугували ро&пи:

- з гоггавь геометричного моделювання природного осв!тлешзя; А.М.Висоиького, М.Ф.бфстифзева, В.Л.Марггинова, СЛ.Орла, О.Л.Шд-горного, G.В.Пугачева, М.Садикова, Н.1.Сн1саренко та 1ша,

- з прикладно! геометр!I поверхень та геометричного моделювання: ЮЛ.Бадаева, О.В.Бубеюйкова, 1.С.Джапар!дев, Г.С.Гвапова, С.М.Ковальоза, Ы.Котова, В.М.Найдиша, В.е.Михааченка, В.С.Обухо-во1, А.В.Павлова, О.Л.Шдгорного, М.М.Рижова, Н.1.С1длецькоТ та Т* учн!в, а також е.0.Глазунова, О.В.Локтева, А.А.Савелова:

- з гоггань розрахунку 1 проектуванля природного осв!тлвм»1 прим!щгнь: К.'€.Бабур1на. Д.В.Бахарева, М.Г.Волдирева, X.BInepa, А. А. Герату на, М.Т.Гл!кмзна, М.М.Гуторова, U.M.Гусева, О.М.Дашгажа,

A.Дреслера, М.М.Спанбин!кова, М.М.К1ресва, Р.К1гглзра, С,(¿.Любимова, В.В.Мешкова, ГЛ.Хавалда!, Х.Х!гб!;

- з питань автоматизованого проектування: Л.М.АвдотЫна,

B.М.Кислоокого, В.С.Михайлевка, К.О.Сазонова, а також Д.Роджерса I Дн.Адамса, А.Фокса 1 М.Пратта, Дк.Фол! i A.Bau Дема, Т.в.Шупа.

Наукоду новизну доелШеяь складають:

1. Просторов! геокетричн! модел! I розрахунков! алгоригаи ы? -значения розпод!лення ГКПО на робочих плошках доз1лыюго положения в умовах осв!тлеияя повним свГглом неба, що поступав чеиез св!тлопрор!з, або з урахуванням затПияочого впишу устатаувзння,

2. Просторова модель точек з пос'Нйним т!лесиим кутом як по-верхня, що отримана в результат! перетину пучк!в тор!в з осями, що перетинзються, та результата досл!дшень ШеТ модел!, як! в!днося~ ться зокрема до визяачеяяя виду нроекц!я Ix д!нШ пектину при на-явпост! трьох сп!льних гшошда симетрП.

3. Методика реал!»эцП гвометричних моделей св!тлорозпод!лу на робочих площинах дов!льного положения з урахуванням особливое-

тей геометрН примШень та св!тлопрор!з1в, способи та алгоритми оц!нки р!вня осв!тленост1 робочих площин в умовах проектування або рекопструкцП систем природного осв1тленвя прим!щень,

4. Методика 1 алгоритми автоматазованого проектування природного осв!тлення прим1щень.

Прашпичну цЬайстъ досл!даеиь склада с методика, яка дае мож-див1сть в умовах проектуванвя або реконструкц11 систем природного осв!тлення примШень вести в автомэтизованому режим! розрахуяок КТО, отримувати просторову картину св1тлорозпод! лення на задание рабочих плотинах, визначати положения робочих плотин з заданим р!вием КПО. враховувати зат!нюючий вплив устаткування, оц!нювати природну осв1тленн!сть 1снуючих прим1щень, то п1двишуе як1сть про-'м-тних р!шень та в зкачн!й м!р1 скорочуе час проектування.

На saman вшюсяпься положения, як1 складаоть наукову новизну

робО'ГИ.

r&utsanln робот. Результата теоретичних досл!даень, викона-иих в ц1й робот1 використан! при анал!з1 просторово! картипи роз-П'Шлемт осЫтленност1 в мохан!чному цеху КиТвського верстатобу-п1вного об'еднання 1 прим!тень стц!альноТ школи-1нтернату nII для л!тей з обмеженим зором в к.Житомир! (за замовленням науково-ироектного арх1текггурного бюро "Л1ЦЕГО1ЛРХ") та прийнят! до впро-вадазння:

- Укра1нським рег1ональним техно-торговим дантром "Р1гонда":

- СШлышм укра!нсько-рос1йським Шприемством "1нтер-Вест

ЛД".

АпробацЫ робот. Основн! положения д!сертац1йно1 робота до-пов!дались та були обговорен! на Всеукра1нськ!й науково-методичн!й конференцп "Геометричне моделювання, 1юкенерна та комп'кггерна граф!ка" /м. Харк1в, 1983/, М1жнародн!й науково - методичн1й кон-Ференц! I "Геометричне моделювання. 1нженэрна та компьютерна граф!-ка" /м,Льв!в, 1894/, на 53-57-их науково - пракгичних конференц!ях КДТУБА.

Структура í об'ем робот. Дисертац!я складаеться з вступу, трьох глав, висновк1в, списку використаноТ л!тератури з найме-нувань 1 склздае стор!нок машинописного тексту, рисунк1в ! таолиць.

3U1CT РОБОТИ

У вешуni обгрунтована актуальн!сть досл!джень по тем! дисер-

тацП, виконаний анал1з л1тературних джерел 1 досягнень в галуз1 геометричного моделювання, природного осв!тлення зокрема, сформу-льован! Щль 1 задач! робота, II наукова новизна 1 практична ц!н-н1сть, а таком викладен! в!домост1 про структуру та об'ем робота.

В перш/О елаЫ виконано анал1з теоретично! основи граф!чяого методу промен!в О.М.Даншвока, п1дготовлен! вих!дн! дан! для геометричного моделювання осв!тлення I запропонован1 просторов! модел! роспод1лення ГКПО площин дов!льного положения в умовах осв1тлення повним дифузним св!тлом неба, то проходить через св1тлопрор!з, або з урахуванням зат!нюючого впливу устаткування.

В метод! О.М.Данилюка для визначення ГКПО небесна п1всфера розбита двома пучками площин на 10000 д!лянок, проекцП яких на горизонтальну площину р!вновелик!. Якщо в!дом1 N д!лянок небосхи-лу, що дають св!тло через св1тлопрор!з в розрахункову точку, то формули по визначешш ГКПО монна записати у вигляд!:

е = 100% «Г! / 10000 = N/100, при прямокутному св!тлопрор!з!:

£= 0.01 П П , 1 г

да п I пг - к!льк1сть промен1в св!тлопрор!зу, р!вних к!лькост1 д1лянок неба, що дають св!тло в розрахункову точку по висот! та ширин 1 св!тлопрор1зу.

Для створення просторово! геометрично! модел! природного ос-в!тлення з метою автоматизац!I св!тлотехн!чних розрахунк1в, зруч-н1ше використовувати не к!льк!сть промен!в, а величини кут!в, як! вони визначають. Використовуючи геометричн! параметри св!тлопрор1-зу. прим!шення та положения розрахунково! точки, можна встановити залеш!сть м!и к!льк!стю промен!в та 1х вирззам в градусах (рис.1,а> 1 визначатм на ЕОМ значения ГКПО розрахунково1 точки, не вдаючись до беспосереднього використання граф!к!в.

Для зручност! перерахуяку к1лькост! промен1в I пг на гра-дуси пропонуеться вести в граф!ках О.М.Даншяока нумерац1ю промен!в в!д 0 до 100 по годинников1й стр!льц! в!д основи граф!ка, Тод! п4 (або пг) будуть р!вн! р!зниц! к1лькост! П1 ' ! П( " (ябо 1Г 1 па") промен!в до стор!н кута, який проведено через розрахункову точку 1 св!тлопрор!з на поперечному розр!з1 (або в план!), тобто: п =■ п' -п", п - п' - п".

1112 2 г

Так само пропонуеться п1драховувати ! кути т* I т1 • як! в1дпов1дзклъ I пг:

■»• , -У» ' _ -у» " ,

и-

5

Ягацо таку залежн1сть виразити у вигляд! графШв, то з 1х до-помогов монша визначати кути 71 1 т1' для горизонтально! робочо! плодини за величинами п ! пг.

Положения дов1льно! робочо! плошини в простор1 визначаеться кутом а фронтал! з горизонтальною плотиною 1 кутом р горизонтал1 з плотиною поперечного розр!зу. Тод1 при визначенн! nt 1 пг врахову-оться ц1 параметри (рис.1,б>. При цьому можна користуватись 1 гра-ф!ками (рис.2>. Тод1 зам1сть •{* 1 т1 дая граф1ка Г необх1дао в!дрзховувати + а > 1 + а ), дая граф1ка II зам!сть т11 1 Т11 - <Т" + Р> 1 <f1' + Р) 1 значения I пг отримукггь

вигляд: п - F <т*'+ «) - F4 (Т1 '+ а);

„ Fz(f Р> - FJf1 '+ р>.

Для автоматизованого розрахунку граф!ки I ! II рис.2 апрокси-новэн! куб1чними пол!номами:

nt - -0.0000389<<f V - (f ")а ) +

+ (0.0105 - 0.0001167а )<<j'')z - (f " )г ) *

+ (0.021а - 0.0001167а1 - 0.08053)<f f ")

nz = -o.ooooeEatíf1 >a - <f'')3) +

+ (0.01763 - 0.00019590 >((7">l - <t"')a) +

+ (0.03526p - 0.00019590* - 0.53567 M711 - f1 ">

Дня визначення натуральних величин кут1в, як} вШов1дакггь nt 1 пг<> методом обертання 1х плопш до положения, паралэльного одн!й

1з площин проекШй, введено розрахунков1 параметри: u', w*. и",

ч[г (рис.1,6), тод1 величини кут!в f 71", 7"7" "дор1вню-оть: '

. w1 + а/2 ., w1 - а/2

71 arctg —--г- ; "f - arctg —s- :

u1 u1

г x

V11 + b/2 v" + b/2

T - arctg —*—-- ; f1 = arctg —s——-;

u" u11

i 1

В робот! наведен! формули для визначення розрахувкових параметров робочих площин: горизонтально!, вертикальноI, проектушого ! загального положения.

Поверхня розпод1лення ГКПО (рис.З) гаюшин часткового 1 загального положения представляеться в робот! пучком кривих розпод!-лення, розташованих в паралельних площинах перер!з!в, або в плоши-

Рис.1

наz, що прохожгь через в1сь св!тлопрор1зу. Тому в алгоритмах виз-пачення поверхн1 враховуеться зм1нний параметр площини.

Метою моделювання осв1тлення примШень з врахуванням зат1нюю-чого впливу устаткування е визначення зон такого впливу та оц!нки його р!вня. Геометрична модель зат!нення включае в себе два об'екга - контур св!тлопрор!зу I поверхню зат!ншчого об'екта. Ди-фузне св1тло неба для ц!е! модел! розглядаеться як со* промен!в, з якого контур св!тлопрор!зу f та поверхня Ф зат1нюючого об'екта ви-д!лякггь конгруенц1ю промен!в.

Ящо контур св1тлопрор!зу описаний ода! ею л!н!ею, а зат!нюю-чий об'ект - одн1ею поверхнею, то визначена ними як фокальними ф(-гурами дуальна конгруенц1я мае порядок 1 клас, р!вн! добутку по-рядк!в ф!гур f 1 Ф. На рис.4 показано св1тлопрор1з, який умовно мае форму ел1пса Г, та зат1нююча сфера Ф. Вони визначають дуальну конгруенц!ю Кг(4,4), Якщо f 1 Ф складен!, то 1 конгруенц!я буде складеною з конгруенц1й, як! визначаоться участками Г та Ф.

Конгруенц1я промен!в може мати карстову область, яка обмежена полами ¿4 та Дг торса А, отриманого обкаткою фокальних ф!гур сп!льною дотичною плотиною. Ц! поли, перетинаючись з робочою плотиною, под!ляють II на три зони: повного зат!нення <ЗПЗ>, частко-вого зат1нення (343) та повного осв!тления (ЗПО). У випадку скла-дено! конгруенцИ ц! зони окреслюються складеними л!н!ями.

Для отримання зон ЗПО, ЗПЗ, 343 використовуеться методика по-будови, основана на тому, що через кожну точку контура св!тлопро-р!зу проводиться в'язка промен!в, що в!дкидае т!нь в!д зат!ншчого об'екта на робочу поверхню. При перем!щенн! ц!е! точки по контуру отримуеться множина таких т1ней. Сп!льна 1х частина утворюе зону повного зат!нення. 0бв1дна контур!в т!ней е межею м1ж 343 1 ЗПО.

В робот! запропоновано спос!б визначення ГКПО точок 343 в!д св!тлопрор!зу зм1нноТ площ1, яка отримуеться в результат! проецо-вання зат!нюючого об'екта з розрахунково1 точки на плотину св!тло-прор!зу. За допомогою цього способу будуеться поверхня розпод!лен-ня ПСПО в зон! часткового зат1нення.

В друг ta елав1 розглядаеться р1шення задач визначення геомет-ричних м!сць точок простору перем!шення з пост1йним р1внем осв1т-ленност! I ор1ентац1ею РП, що 1м належать.

В процес! проектування поряд з прямою задачею розрахунку ос-в1тленност! PII з задании положениям робочих м!сць часто виникае зворотна задача знаходаеиня положения точок та иалежних 1м РП з

задании р!внем природного осв!тлення, шо виникае при оттш1зац11 системи прородного осв!тления.

Дня розв'язання задач под!бного типу запропонован! просторов! модзл! геометричних м1сць точок з пост1йними величинами т1лесних кут!в у вигляд! 1зол1н1й та 1зоповзрхонь.

ГКПО такою характеристикою не може бути, тому що граф!чния метод О.М.Данилюка даредбачае обов'язкову належн!сть кожно! розра-хунково1 точки конкретн1й робоч1й площин! 1 не розглядае точку ок-ремо в1д не1.

Бстановлено, що геометричним м!сцзм точок, що утворюють з межами св1тлопрор1зу кути 71 1 711 постШго! величини е л!н1я перетину пари тор!в.

На рис.5,а показано св!тлопрор!з з осями симетрП АВ ! СБ. Точка О - центр св!тлопрор!зу I початок системи координат, сум1ще-но! з осями АВ 1 СО, Кут, який спираеться на в!др!зок АВ 1 точку N. е кут т' , а який спираеться на в!др!зок СБ I точку N - 71 , При пост!йному 71 вершини кут!в опишуть в площин! АЫВ коло о1 з хордою АВ, а при пост!йному 711 - коло о11 в гоющин1 СШ з хордою СБ як геоматричн! м!сця перетяну в!дпов1даих прямих двох пар проективних пучк1в з центрами в точках А I В , С 1 Б.

Якщо обертати плотину АНВ (рис.6) навколо ос! (Л., а площину СЮ) навколо ос! ОУ, то в простор1 утворяться поверхн!, як1 являться геометричними месдями точок з пост1ними величинами кут!в т1 1 т11. Д1 поверхн! представляють собою пару зэкритих тор!в, що са-моперетмнаються: Т1 -при пост!иному т1 I Т11- при пост1йному т11.

Крива перетину тор!в уявляе собою геометричне м!сце точок, як! утворюють одинаков! т!десн1 кути.

Через кожну точку к!л о*, ! о" , як1 е тв!рними тор!в, можна провести два пучки фронталей та горизонталей 1 вибрати пару з них, що задаюгь рабочу плошину. Цей виб1р здШснюеться за допомогою ку-т!в а" та р11 , де: а'= 71'+ а , р11 = 7" "+ р.

Для автоматизац!I цього продасу необходно встановити залежно-ст! величин к!лькост! промен1в в!д величин кут!в, що 1м в!дпов1да-ють, аналог!чн! отриманим в перш!й глав1:

п - ^ (7\аМ. п2 - ^(Г'.р"), в яких, при заданих п п , можуть вар!юватись або 7" ! 711, або о1 1 р".

Одержан! залежност! мають вигляд:

П - -0.0000389(f )e + (0.0105-0.0001167a1 )(?'>* +

+ (-0.0001167(a1 )* * 0.021a1 - 0.08053 , Па - -0.0000653(т")а + (0.01763 - О.ОООЮБЭр11 > (f1 >* + + (-0.0001959 (P1' )z + 0.03526P11- 0.53567)7"

Геометричний смисл встановлених залежностей заключаеться в тону, що при заданих постШшх значениях не т!льки величин т* ! fа 1 величин a р" (рис.5,0), кожн!й точц! визначаеться в!дпо~ в1даа робоча плошна, яка мае в н1й не т1льки одинаковий т1лесний кут, ада ! ГКПО.

В простор 1 при сталих величинах Y 1 у", а1 1 р11 крива перетину тор1в, т'в 1 piffl.Mii яких е о' 1 о", уявляе собою 1зол!н1ю ГКПО (п - const, пг- const), утворену точками, кожн!й з яких належить твна робоча шгошина.

В робот! розглянут1 особливост! геометрично1 задач! знаход-жания проекц!й л1н11 перетину тор1в за наявн1стю трьох сШльних площда симетр!! ! взаемноперпендакулярних осей.

Синтетично ! анал!тично встановлено. до крива перетину тор1в мае восьми» порядок. Досл!дження властивостей проекц1й ц!еТ криво! показало, що при заданих особливостях положения тор!в порядок про-екц1й на три площиш! симетр!I р!вняеться 4. В!тки цих кривих в д1йсн!й чаетин! близьк! до кривих 2-го поряжу (рис.6). Тому в робот! запропоновано апроксимувати проекц11 л!н!1 перетану параш кон!к.

На приклад! шретину тор1в висунуте ! доказано теореттне твердхеиня'.

яшо де1 алгебраТчн! поверхн! порядк!в р 1 q маюгь сп!льну площину симетрИ, паралельиу одн!й !з площин проекШй, то л!н!я !х перетяну проекюоеться на нет у вигляд1 криво! порядку pq/2 .

Розглянута можлив!сть апроксимацИ проекцИ криво1 шретину тор!в парами кон!к, з яких для роэв'язаняя светотехв1чвих задач використовукггься т!лыш т!, як! апроксимуоть зовн!шн1 Ыткм проек-ц!1 криво! як! маоть Ф!зичний смисл. Зам!на в1ток криво! 4-го порядку кривими 2-го порядку дозволяе при необх1даост! розглядати кожну з них окремо, що значно спрошуе розрахунки. Виконана оШнка точност1 апроксимацИ, анал1з залежност! типу кривих в!д парамет-р!в тор!в. запрогюнован! алгоритми обчислювання коеф!ц!ент1в р!в-няаь кривих.

Ооверхня точек ! в1дпов1дних 1м робочих площин з пост1йним значениям ПОЮ представляеться сtм'ею просторових л!н!й восьмого

<Cj

ti £

f Är ^

порядку, яка отримуеться при варшванн! параметра I nz, при сталях значениях ГКЕО, ах 1 р1Умовно така поверхня названа "1зо-поверхнек» ГКПО".

Для аналогичного опису поьерхн! формула визваченкя ГКПО £6=0.01ntпг записана у вигляд!: r^ = I00Ee/nz, де ес- геоматричний НПО, Ю0е6-const, r^-var, nz-var.

Кожне значения аргумента (п2) в наведенШ формул! визначае одну 1эол1н!ю. Вар!ювання параметра пг веде до утворення в простор! двох пучк1в тор1в (Т1 >* l 21 (Т11 )4, в!дпов!дн! елементи яких перетииаючись утворшгь "поверхко пост1йних ГКПО". Встановлено, що д1асна частаяа поверхн! мае порядок, р1вниа 8,

Запропонована модель розиирюе можливост! використаяня методу промен!в О.М.Данилюка 1 дозволяв вир!шувати зворотн! задач!. При-м!ром, яшцо розрзхунков1 точки треба розташувати на як!йсь поверхн 1 П чи шюшн1 С. то отримуеться л1н1я g перетину С 1 П. 1 на ц!й л!н!Т рсзташовуються розрахунков! точки ! виэначашъся хюлож-штя в1дшов!даих 1м робочих плошин з одинаковою осв!тлен!сто. Така задача дюже виникнути, наприклад, при щюекгувтн! експозиц!я. При отриман! л!н11 g використовуоться результата апроксимацИ проекцШ л!н!й пектину тор!в. Де дае точки л!и!Т g як результат перетину двох проешяочих шиПндрГв другого порядку ! плоадаи С.

В трет id елав! роботи запропонован! методи використанкя ство-рених просторових моделей для розрахунку ГКПО для р!знн:к робочих шющин з урахуванням геометричних параметрЛв прим!щення 1 св!тло-прор!з1в, !х к!лысост! 1 положения. Запропонована методика розрахунку ГКПО при св!тлопрор!зах складно! форми.

Запропонована методика автоматизованого проектувания природного осв1тлення прим!июнь, опрацьований граф лог!чно! схеми проектувания t структурна схема програмного комплекса.

Методи просторового моделшания використан! в пронес1 проектувания при аиал!з! просторовот каргини розпод!лешя осв!тлеяост! в примШенн! сшШально! иколи-1нторнату м11 для д1тей з обмеженш зором в м.Житомир 1 (за замовленням науково-проектного арх1текгур-вого бюро "ЛЩЕН31АРХ").

На основ! розроблених просторових моделей запропонована методика оШнки природного осв1тлення !снуючих прим1шзнь в умовах ро-конструкцП з метою покращення умов зорово! робота. Не використано при анал1з1 осЫтлення реального об'екту - механ!чного цеху вер-статс>буд!ьаого об'еднашя (м.КиТв) на основ! зам!р!в природного

осв!тлйння. викснэних сп1вроб!тяиком кзфедри охорони прац! КДТУБА Н.М.йэумець.

Розроблениа метод одержэндя просторово! картини осв!тленост1 передано для впровэдаоння в УкраТнський рег1ональний техно-торговия центр "Р'гоида" 1 сп!льне укра1нсысо-рос!йське п!дприсмс~ тво "1нтер-Еест ЛТД",

внсновт

В дисорт.г)н!йн1я робот!, присвячен!й просторовому моделвванню природного осв!тлення, розроблешш моделей розпод1лсння осв!тлення на роботах плотинах р1 злого положения та методики зэстосування ют моделей в автоматизованому проектуваян! системи природного осв!т-ленпя чи II реконструкцП, отримано наступи! результата:

I. На основ! анал!зу геомэтричних метод!в розрзхунку КПО для формал'ззцП геометричного методу промзн1в та його автоматизац! Т зялропоновян! фунюпональн! залежност! м1ж к!льк!стю промен!в I величиной кут!в, як! вони виэначэюгь, що дозволяв виключиги з розрзхунк!в ручке використання граф!к!в,

2.. Ззпропонована просторова модель розпод!лзння КПО на робо-ч!й ШЮЩШ1 дов!льного положения в простор! щжм!щевпя при осв!т-лснн! ттовнкм дмфузккм св!тлом неба через св!тлопрор!з, з допомогою якоТ можна визиачати !зол!н!1 нормованих значень КПО I виконувати оШнку р'вня осв!тленост! робочоТ плошки.

3. Запропонована просторова геометричня модель розпод!лення осв!тленост! при зат!нени! устаткуванням на основ! розгляду кон-груенц!П промен!в дифузного св!тла неба, як! визяачакггься контуром св!тлс,1рор!за ! поверхне» зат!ншчого об'екта ! дозволять моделю-вати зат1нюючия ефект ! зонувати по осв!тленост! робочу площину.

4. Запротановано просторова модель для визначення координат точок 1 ор1ентац11 робочих площин, що 1м належать 1 макггь в них точках заданий р!ьень Ш10, на основ! визначення поверхонь геомет-ричяих м!сць точок простору з одинаковти т!лесяими кутами, визна-ченими шми точками та контурами св!тлопрор!зу.

Б. Отримэн! результата дослШшня особлквостей запропоновя--но! геомечрично! модел!, яка. представляеться пучком кривих дар^ти-* ну в!дпов!дних еленент!в пари пучк!в тор!в. Щ результата стосую-ться визначення вид!в проекц1й л!н!й перетину тор!в, як! мають три си!льп! гаошини спмэтрИ та моделтеання них проекцМ як доох и«р ¡фИВИХ другого порядку.

б. Роироблен! методизм: а) застосування простороких »о/г^п

св1тлорозпод1леш1я з урахуванням геометричних параметра прим!щень 1 св!тлопрор!з!в; (5) використання просторового моделювання для оц!нки р!вня осв!тленост! лрим!щень, в яких проектуеться або рекон-струююеться система природного осв!тлення.

7. Опрацьовании програмний комплекс, методика та алгоригми для автоматизованого розв'язання св!тлотехн1чних задач в процес1 проектуваявя чи реконструкц!Т.

8. Результата теоретичних дослШень застосован1 в проенту-ванн! та прийнят! для розробки програмного продукту.

0сновн1 положения дисертацП опубл!кован1 в таких роботах автора:

1. Ершова Д.В. Построение кривых с постоянным коэффициентом естественного освещения. // Прикл. геометрия и инж, графика, - К., 1993, ВЫП.55, С.167-169.

2,€раюва Д.В., Наумец Н.М. Геометричне моделювання процеса природного осв1тлення за дашши вим!р!в. 1Т Прикл. геометр!я та 1нж. граф!ка. - К., КДГУБА, 1994, Вип.56, с. 109-Ш.

3. Ершова Д.В. Методика автоматизированного расчета естественного освещения помещений на основе пространственных моделей распределения К.Е.О. // Прикл. геометрия и инж. графика. - К., КГТУСА, 1994, ВЫП.57, С.156-158.

4, Ершова Д.В. Геометрическое моделирование естественного освещения помещений с учетом затенения оборудованием. // Прикл. геометрия и инж. графика. - К., КГТУСА, 1995, вып.58. с.165-169.

Б, Ершова Д.В. О моделировании пространственных характеристик естественного освещения. // Тезисы 53 научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов.// КИСИ, 1993", с.29.

6. Ершова Д.В. Построение пространственных и плоских геометрических моделей одинакового естественного освещения, // Геометр!-чне моделювання, !нженерна та комл'кггерна граф1ка: Тез. допов. на Всеукра!нськ, науково-метод!чн. конф., 21-23 вересня 1983 р. -Харк!в, 1993. - с.174.

7. Ершова Д.В. Построение изолиний геометрического коэффициента естественного освещения помещений с использованием ПЭВМ. // Геометр1чнэ моделювання, 1нженерна та комп'кггерна граф1ка: Тез. допов. на М1жнародн. науково-метод1чн. конф., м.Льв!в, Дэрж. Ун!в. иЛьв!вськ» Пол1техн!каи 22-24 л!стопадэ 1994 р.: Льв!в, Деря. Ун!в. "ДьЫвеька Пол!техн!ка" 22-24 л!стопада 1994 р.. с. 65-66.

Ершова йора Владимировна. Пространственное моделирование естественного освещения помещения.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.01.ОТ - "Прикладная геометрия, компьютерная графика, дизайн и эргономика.

Киевский государственний технический университет строительства и архитектуры. Киев, 1998.

Защищаются 7 работ, в которых изложены вопросы пространственного моделирования естественного освещения помещений на основе графического метода лучей А.М.Данилкжа,

Разработаны геометрические модели и компьютерные алгоритмы создания пространственной картины распределения косффщиента естественного освещения для заданных рабочих плоскостей произвольного положения в пространстве, при полном использовании светопроема и затенении оборудованием, предложена модель определения положения рабочих плоскостей с заданной освещенностью.

Ключевые слова: естественное освещение помещений, геометрическое моделирование, пространственная модель, рабочая плоскость, геометрический коэффициент естественного освещения (ГКЕО), поверхность распределения ГКЕО, изоповерхность ГКЕО.

The thesis on scientific degree candidate of science {technology) by speciality 05.01.01 - Applied geometry, computer graphics, design and ergonomics. The Kylv state technical University of til 11 ding end architecture, Kyl7, 1896.

Defending 7 scientific works in which gives an account describe or spacelng geometric modelling or room natural lighting by A.M.Danlluc's graphic method. Solved the geometric techniques and computer algorithms of spacelng modells distribution natural lighting.

The complex of programs for projecting work are solved.

Keywords: geometric modelling, spacelng modell, working flat, natural lighting geometric coefficient, natural lighting geometric coefficient distribution surface, constant natural lighting geometric coefficient surface.