Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 26
Текст из файла (страница 26)
В устройствах автоматического регулирования широко применяется регуляторУатта — два груза, размещенных на шарнирно отклоняющихся тягах, размещенных навращающемся валу (рис. 9.1). Изменение количества оборотов приводит к ростуцентробежных сил. Перемещение элементов конструкции в зависимости от измененияколичества оборотов позволяет обеспечивать процесс управления. Такие регуляторыиспользуются на паровых машинах, турбинах. Известно, что повышение точности(чувствительности) можно обеспечить, если увеличить массу грузов.
В этом случаеувеличение скорости вращения на один оборот в минуту вызовет большую тянущую силу. Впроцессе создания авиационной техники появилась задача создания простого и надежногорегулятора Уатта с повышенной точностью и малым весом.Page 81/111Сформулируем техническое противоречие.ТП-1: Увеличение веса шаров позволяет обеспечить высокую чувствительность, нонедопустимо для применения в авиации.ТП-2: Шары малого веса позволяют создать легкий регулятор Уатта, но чувствительностьтакого устройства низка.Переформулируем противоречие, сведя улучшающуюся и ухудшающуюся характеристики ктем, которые приведены в таблице устранения противоречий.
Изменение веса шаров можетбыть определено нами как цель и такая характеристика в таблице есть.Рис. 9.1Но оказывается, что в таблице вес встречается дважды — это «вес подвижного объекта» и«вес неподвижного объекта». Какой из вариантов выбрать? Четких правил здесь нет, но естьрекомендации. Если в процессе работы совершенствуемый объект перемещаетсяотносительно иных объектов, описанных в условиях задачи, то его следует относить кподвижным.Какую характеристику взять как аналог интересующей нас чувствительности регулятора?Можно выбрать «точность измерений». Это в целом корректный вариант. Он мог быполностью нас устроить в ситуации, когда отсутствует информация о том, за счет чегодостигается точность измерений.
Но в данном случае вариант не самый лучший. Ведь мызнаем, что точность измерений жестко связана с силой, развиваемой вращающимисяшарами. Поэтому в качестве второй характеристики для поиска приемов целесообразновыбрать «силу».Общее правило работы с таблицей: более точно поставленный вопрос позволит получитьболее детальный ответ. Выбрав обобщенные формулировки требуемого улучшения ивозникающих ухудшений, следует переформулировать для себя задачу.
Ведь в случаевыбора «точности измерений» таблица будет помогать нам решать задачу, общую для оченьмногих ситуаций, не связанных с требованием увеличения действующей силы с помощьюмалых масс.На пересечении выбранных нами осей будут приемы с номерами 8, 1, 37, 16. Их поочередноеиспользование позволяет найти следующие варианты решений:Прием № 8 «Принцип антивеса» — предлагается выполнить грузы в виде профиля крыла(Рис 9.2). В этом случае при увеличении скорости движения профиля на нем будетсоздаваться подъемная сила, увеличивающая тянущую силу.
Решение можно развить, еслипрофиль сделать с изменяемым углом атаки.Это позволит подбирать для каждого режима вращения наиболее оптимальнуючувствительность.Рис. 9.2Прием № 1 «Принцип дробления». Мы можем работать здесь с различными элементами:валом, скоростью его вращения, шарами, рычагами, на которых они закреплены, пружинами.Возьмем для примера шары. Начнем их дробить — представим себе, что их не два, а четыре,причем суммарная масса шаров осталась прежней.
Что изменилось? Центр масс шаровнесколько удалился от оси вала, а это может дать дополнительный момент прираскручивании шаров.Доведем процесс дробления до предела — заменим два шара на две части плоского кольцаPage 82/111(рис. 9.3).Для принципа термического расширения и частичного или избыточного решенияэффективных вариантов решения пока не найдено.Рис. 9.3Задача 9.4. Из поколения в поколение передается легенда о незадачливом изобретателе,который пришел к Эдисону наниматься на работу. При этом он заявил, что работает надуниверсальным растворителем — веществом, которое сможет растворять буквально все.Собственно легендой стал вопрос Эдисона — «Как же вы собираетесь его хранить?» Говорят,что обескураженный изобретатель немедленно покинул лабораторию Эдисона.
Но временаменяются и задача, казавшаяся смешной или абсурдной, вновь становится все болееактуальной. Сегодня нам очень нужен универсальный растворитель. Предположим, чтосоздать его можно. Осталось решить, как его хранить.Рассмотрим эту задачу с помощью таблицы устранения технических противоречий (ТУТП).ТП: Повышая способность вещества растворять, мы сужаем перечень материалов, изкоторых можно сделать емкость для его хранения.Выберем оси из данного нам перечня. Мы улучшаем способность вещества растворять.Такой характеристики системы нет в нашей таблице и поэтому важной задачей являетсявыбор характеристики аналога.
К сожалению, отсутствуют точные рекомендации по такогорода переходу. Мы можем выбрать в качества аналога «силу» (№ 10), «универсальность» (№35), «производительность» (№ 39). Наиболее подходящей характеристикой будем считатьуниверсальность.Рассмотрим второй параметр, введенный нами в противоречие. Создав универсальныйрастворитель, мы получаем ситуацию, в которой портятся все возможные хранилища. Приэтом можно выбрать в качестве недопустимо ухудшающихся такие параметры, как«ухудшение устойчивости состава объекта» (№ 13), «потери вещества» (№ 23), «вредныефакторы, генерируемые самим объектом» (№ 31). Здесь наиболее подходящейхарактеристикой будут «вредные факторы, генерируемые самим объектом».Важно при этом помнить, что процедура выбора осей приводит к корректировке, изменениюзадачи.
Выбрав конкретную пару осей, например, «увеличение силы приводит к ухудшениюсостава объекта», мы получим рекомендации по использованию приемов для решения уже неисходной задачи, а новой, именно той, что складывается в новом противоречии (увеличиваядействующую силу, мы ухудшаем состав объекта). Поэтому применение приемов такжетребует некоторой адаптации.Для противоречия, выбранного нами (строка 35, столбец 31) в таблице нет рекомендаций.Это значит, что в патентном фонде Г. С. Альтшуллер не смог найти сильных решений,позволяющих бороться с поставленным противоречием. (Видно, легенда не обманывает нас,в прошедшие времена задача была неразрешима…)Возьмем иную пару характеристик.Увеличивая силу (строка 10) воздействия растворителя, мы получаем ухудшениеустойчивости состава объекта (столбец 13).
Объект здесь? емкость для хранениярастворителя.В таблице для выбранного нами противоречия предлагаются приемы:№ 35 изменение физико — химического состояния.Page 83/111Растворитель можно заморозить и хранить в таком неактивном состоянии.№ 10 принцип предварительного исполнения.Растворитель можно хранить так, как хранят бинарные химические отравляющие вещества, ввиде неактивных составляющих, которые соединяют непосредственно перед применением.№ 21 принцип проскока.Хранилище всеобщего растворителя может быть выполнено в виде магнитной ловушки (дляэтого растворителю придется придать магнитные свойства) или иной системы удержанияполями (в струях воздуха и т. д.).Также могут быть рассмотрены и иные пары улучшающихся и ухудшающихся характеристик.Рассматривая все варианты выбранных нами осей, мы получим девять клеток.Работа практически с каждым из представленных приемов может привести к позитивномурезультату.
Но как выбрать из такого многообразия? Предлагается рассмотреть частотуповторения выбранных приемов.Наиболее часто встречаются приемы 39 (пять раз), 10 (три раза). Именно с их рассмотренияи стоит начать работу.Прием № 39 предлагает заменить среду инертной средой, вести процесс в вакууме.Детализируя данное предложение для поставленной задачи, можем предположить, чтохранилище для растворителя выполнено из модифицированного вещества самогорастворителя. И опять нам рекомендуется хранить растворитель вне контакта с чем?либо (ввакууме).
Это предполагает бесконтактное полевое удержание вещества в какой?то ловушке.Задача 9.5. Внутренние полости многих отливок (например, корпусов электродвигателей)очищают от остатков формовочной смеси подачей воды под высоким давлением (например40 атм). Если вода не содержит в себе взвешенных частиц, она чистит плохо; если же пуститьводу с песком, то быстро изнашиваются сопла гидромониторов.ТП-1: Подавая через гидромонитор воду, насыщенную песком, можно эффективно очищатьотливку, но при этом быстро изнашивается сопло гидромонитора.ТП-2: Подача чистой воды позволяет сохранить сопло гидромонитора, но отливка очищаетсяхуже.Перефразирование характеристик с целью выбора осей может дать вариант:Улучшаем производительность (39) — ухудшается продолжительность действиянеподвижного объекта (16).Рекомендуемые в этом случае приемы:№ 20 — принцип непрерывности полезного действия,№ 10 — принцип предварительного исполнения,№ 16 — принцип частичного или избыточного действия,№ 30 — использование гибких оболочек и тонких пленок.Рассмотрим эти приемы.Page 84/111№ 20.
В чем же на сегодня можно увидеть прерывистость процесса? Очистка происходит присоударении частичек песка, увлекаемого водой, с частичкой удаляемой формовочной смеси.Частички песка поступают дискретно, они разделены водой. Хорошо бы сделать процессмеханического воздействия непрерывным. Может быть перейти к пескоструйной обработке?№ 10. Предварительное исполнение может состоять в том, что каким — то образомизменяется формовочная смесь. Например, уменьшается ее способность к смачиваниюзаливаемым металлом. В этом случае обработка после залавки будет более простой иливообще не потребуется.№ 16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
