А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 19
Текст из файла (страница 19)
В процессе поиска ресурсов встают две задачи; во-первых, как найти ресурс и, во-вторых, как им распорядиться. И в том, и в другом случае человек использует некоторые приемы. Часто специалисты находят подходящие приемы интуитивно, исходя из своего практического опыта, либо случайно. Для более эффективного„целенаправленного применения приемов их необходимо вычленить, описать и привести некоторые обоснования их применения. Поэтому рассмотрим подходы к поиску ресурсов для решения технической задачи (рис. 6.1). Время Пространство Вещества Поля рис. 6.Ь Виды ресурсов для решения технических задач б. Поиск ресурсов при решении технических задач 87 6.1.
Вещественно-полевые ресурсы Обобщенное абстрактное описание Решение срезультат) Рис. 6Д. Типовая схема решении задачи Альтшуллер применил этот принцип для получения весьма эффективного подхода к формированию приемов поиска решений [3 — 5), который назвал вещественно-полевым или сокращенно вепольпым анализом.
Применение обобщающей абстракции приводит к двум основополагаюшим понятиям: вещество и поле, которые используются как категории мышления при поиске ресурсов для решения задачи. В словаре русского языка понятие «вещество. определяется как качественная сущность материи; то из чего состоит физическое тело [831. Если определить поле как пространство, каждой точке которого можно поставить в соответствие некоторую скалярную или векторную величину, то это понятие будет хорошо согласовываться с понятием поля, принятым в физике и математике.
Инженер в процессе поиска решения ставит перед собой некоторые частные задачи, например: «Какой физико-технический эффект можно применить для выполнения некоторой функции?», «Что бы такое придумать для избавления от некоторого нежелательного эффекта, который наблюдается в созданном (или может возникнуть в проектируемом) объекте».
В последнем случае формулировка задачи весьма расплывчата и не подсказывает направления поиска решения. Задачу необходимо сформулировать таким образом, чтобы, с одной стороны, была намечена область поиска решения, и, с другой — чтобы эта формулировка не ориентировала бы на какие-либо ФПД, ФО (см.
рис. 5.1) при поиске технической функции, а также на конструктивное и конструкторско-технологическое решение проектируемого устройства. Этим исключают возможность формирования ВПИ. Из теории познания известна одна из универсальных мыслительных операций — обобщающая абстракция.
Как уже отмечалось (см. разд. 2.1), этот прием заключается в формулировке более общей задачи или в переформулировании задачи в более общих терминах (рис. б.2). Это позволяет избавиться от ВПИ, сконцентрировать внимание на сушественных свойствах объектов, входящих в условие задачи. Кроме того, нередки случаи, когда решающий задачу домысливает ограничения, которых нет в условии задачи, что существенным образом затрудняет поиск хорошего решения.
Формулирование более общей задачи позволяет выявить и исключить ложные ограничения. Раздел 2. Приеиы и методы решения техничесних задач 88 При поиске ресурсов Альтшуллер предложил использовать следующие физические и технические поля: механическое, акустическое, тепловое, химическое, электрическое, магнитное, электромагнитное. Для лучшего запоминания этих полей Б. Л. Злотин предложил аббревиатуру МАТХЭМ.
Предлагаемые категории мышления «вещества» и «поля», с одной стороны, настолько общие, что не создают ВПИ, и, с другой стороны, настолько конкретные, что позволяют избежать расплывчатой формулировки задачи и ориентируют инженера начинать решение задачи с поиска ФТЭ и синтеза ФПД проектируемого устройства. Используя вепольный подход, вместо вопроса «Что бы такое тут придумать?» специалист ставит перед собой более конкретную задачу: «Какие вещества и (или) поля можно использовать (или ввести в существующую техническую систему) для получения требуемых свойств, нужного результата.
Какими свойствами они должны обладать?» В первую очередь, желательно анализировать вещества и поля, которые уже имеются в рассматриваемой ТС или окружающей среде. 6.1Л. Вещества Полезные функции ТО часто реализуются через свойства веществ.
Эти свойства во многом определяются видом и состоянием вещества; твердое (монолитное и дисперсное), жидкое (монолитное и дисперсное), газообразное,ионизированное. В справочной литературе можно найти более сотни физических, химических и технологических свойств веществ: плотность, твердость, электропроводность, магнитные свойства, прочность, свариваемость, ковкость и т.
д. Для твердых и жидких веществ специально выделены два состояния: монолитное и дисперсное, так как от этого существенным образом зависят их свойства. Например, раздробленная на капли водяная струя лучше очищает загрязненную поверхность, чем сплошная монолитная струя. Твердые дисперсвые вещества (ТДВ) — сыпучие вещества занимающие промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами (921. По сравнению с монолитным веществом они обладают значительно большей поверхностью, поэтому быстрее растворяются, могут адсорбировать больше других веществ на своей поверхности; благодаря большей подвижности частиц хорошо принимают форму тела, с которым соприкасаются. В отличие от жидкости при определенных условиях они могут сохранять свою форму, не вытекают через отверстия, размеры которых превышают размеры частиц, не передают создаваемое на них давление равномерно во все стороны.
6. Поиск ресурсов при решении технических задач Свойства ТДВ находят различное применение в технике, например, для моделирования пространственных форм эластичную оболочку, заполненную ТДВ, прижимают к сложной поверхности, затем из оболочки откачивают воздух. Под действием атмосферного давления частицы ТДВ плотно прижимаются друг к другу.
Силы трения между частицами способствуют сохранению формы, в результате чего получается слепок поверхности. Издавна для фиксации фигурных деталей сложной формы столяры применяли мешочки, заполненные песком, через которые и передавалось усилие закрепления. Вследствие значительного трения между частицами, энергия удара, вибрации, звуковые волны быстро затухают в дисперсной среде. Поэтому ТДВ являются хорошими поглотителями энергии. Свойства ТДВ использованы в безреактивном молотке (пат. США № 273721б). Сыпучий наполнитель в полости молотка при ударе несколько отстает от корпуса и в момент удара гасит отдачу.
Чтобы при гибке трубы сечение не деформировалось, в качестве наполнителя используется песок. Щеточные ковструклии условно тоже можно отнести к дисперсным веществам. Известен так называемый «эффект веник໠— тонкий прутик сломать легко, а сломать веник не так просто. Щеточные конструкции применяются для нанесения покрытий и очистки поверхностей, для организации электрического контакта (так называемый «метелочный контакт»), используют для получения слепков и контрслепков поверхностей (рис. 6.3), а также для изготовления универсальных штампов. Контейнер с эластичной средой иксирутопгая обойма Набор игл Деталь Рис.
6.3. Применение набора игл лля получения слепков и контр«венков поверхностей Щеточные конструкции служат хорошим амортизатором, гасящим вибрации и ударные нагрузки. Их применяют в качестве разделителя материалов и рыхлителя. Так называемые «репейниковые» конструкции, например, застежку-липучку, также можно рассматривать как один из вариантов щеточной конструкции. Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач 90 Пример 6.1. Чипы иа липучке. Инженеры из Технического университета Ильменау в Германии предложили крепить электронные чипы с помощью кремниевой липучки, которая получила название «черный кремний». Для его получения кремниевую пластину облучали мощным лазером или потоком ионов так, чтобы на ее поверхности образовалась густая «шерсть» из волосков длиной 15...25 мкм. Таких волосков можно получить около миллиона на 1 ммз.
Волосатая поверхность выглядит черной, поскольку фотоны в ней легко поглощаются и почти не отражаются. Это свойство ачерного кремния» используют для создания эффективных солнечных накопителей энергии. В настоящее время «черному кремнию» нашли новое неожиданное применение. Ученые сложили два таких слоя и обнаружили, что они прочно держаться друг за друга полобно обычной липучке. В микроскоп видно, что волоски разных слоев застревают друг в лруге.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
