Лекция 9

План лекции

• Законы развития технической системы

• Линии жизни технических систем

• Особенности жизненных кривых

• Этапы развития технических систем

• Морфологические карты

6. Законы развития технической системы

Любые задачи, легкие и трудные – это задачи на развитие техники. Поэтому в основе теории решения изобретательских задач лежит знание законов развития технических систем (ТС).

Законы делятся на три группы:

• 1-я определяет условия, при которых из отдельных частей возникает жизнеспособная техническая система.

LEX 1: Необходимыми условиями принципиальной жизнеспособности технической системы являются:

1. Наличие и хотя бы минимальная работоспособность четырех основных частей системы: двигателя, трансмиссии, рабочего органа и средств управления.

2. Сквозной проход энергии по всем частям системы.

3. Согласованные ритмы частей системы (угольная добыча).

• 2-я

LEX 2: Отражает ход развития технической системы:

1. В направлении увеличения степени идеальности (электрокинематика).

2. Неравномерно: одни части системы опережают в развитии другие ее части, вследствие чего возникают технические противоречия (велосипед).

3. С переходом в надсистему: исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из ее частей; при этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы.

• 3-я отражает тенденции развития современных технических систем.

LEX 3: Развитие технических систем идет в направлении:

1. увеличения степени вепольности (достройка веполей);

2. перехода с макроуровня на микроуровень.

Задача 2. Необходимо изготовить несколько керамических изделий неправильной (строго) формы. Изготовление такого изделия несложно, но после изготовления нужно проконтролировать толщину стекла, а сделать это не разбивая стекла сложно. Что можно предложить?

Сопротивление ртути очень мало и показания омметра зависят только от толщины стенки, куда поднесен контакт.

Задача 3. Для выемки угля в пласту бурят скважины, заполняют водой и передают через нее импульсы давления, разрыхляющие уголь. Частота импульсов равна частоте собственных колебаний разрабатываемого угольного массива (7 лет, мост), что дает колоссальную эффективность.

Задача 4. Любой вид электрохимической обработки – фрезерование, сверление, шлифование, маркировка сводятся к так называемому анодному растворению. При прохождении тока через электролит металл заготовки, подключенный к положительному полюсу (аноду) источника тока, переводятся в ионное состояние и растворяется в электролите – водном растворе поваренной соли. Там, где у детали должна быть выпуклость, у инструмента делают впадину и наоборот.

Растворение металла починяется строгой закономерности: там, где расстояние между электродами минимально проходит максимальный ток и анод растворяется быстрее всего. В результате заготовка автоматически принимает форму, обратную форме инструмента – катода.

Анализируя недостатки – точность, размытость рельефа, производительной емкости, периодического вспыхивания Морозов понял, что это происходит из-за слишком большого расстояния между электродами. Значит расстояние нужно уменьшить, но это приведет к трудностям при прокачке электролита между заготовкой и инструментом. Межэлектродный зазор забивается шлаком – процесс прекращается. Зазор нужно уменьшить и одновременно увеличить.

Решение 1. Обработка зазора уменьшается, прокачка электролита увеличивается, но не выполняется закон повышения производительности и изобретение не применяется.

Решение 2. Увеличить зазор, намеренная коррекция, исказить инструмент так, чтобы он компенсировал искажения, вызванные большим расстоянием.

Рассмотрим закон неравномерности развития технических систем и возникновения технических противоречий.

Пример:

• Первый велосипед был предложен австрийцем Дрезом в 1813 году. Он состоял из двух деревянных колес, рамы и руля, трансмиссия отсутствовала, отталкиваться нужно было ногами от земли.

• В 1840 году в конструкцию были введены педали. В конструкцию педалей и колес вносились незначительные изменения, скорость движения постепенно нарастала.

• Возникло техническое противоречие: в 1845 году были введены тормоза, способствующие снижению скорости. Дальнейшие усовершенствования теряют смысл. От колес требовалась прочность и легкость, так как возросла длина пробега. Противоречие было устранено заменой дерева на металл.

Диаметр ведущего колеса увеличился, но его трудно вращать (шарикоподшипник, устойчивость уменьшилась). Выигрыш в скорости дает проигрыш в безопасности.

Необходимо изменять трансмиссию, чтобы за один оборот педалей колесо делало не один оборот, а несколько.

• В 1884 году была предложена цепная передача. Противоречие: при увеличении скорости удары колес о неровности быстро разрушали машину. Оно устраняется введением пневматических шин. Противоречия проходят красной нитью, преследуют велосипед. При большой скорости педали бешено крутятся, ездок не успевает их крутить.

• В 1897 году изобретен механизм свободного хода, при использовании которого набрав скорость, велосипедист может держать ноги неподвижными.