Закон опережающего развития рабочего органа

В технической системе основной элемент — рабочий орган. И чтобы его функция была выполнена нормально, его способности по усвоению и пропусканию энергии должны быть не меньше, чем двигатель и трансмиссия. Иначе он или сломается, или станет неэффективным, переводя значительную часть энергии в бесполезное тепло. Поэтому желательно, чтобы рабочий орган опережал в своём развитии остальные части системы, то есть обладал большей степенью динамизации по веществу, энергии или организации.

Пример:

· Производительность токарного станка и его техническая характеристика оставались почти неизменными на протяжении многих лет, хотя интенсивно развивались привод, трансмиссия и средства управления, потому что сам резец как рабочий орган оставался прежним, то есть неподвижной моносистемой на макроуровне. С появлением вращающихся чашечных резцов производительность станка резко поднялась. Ещё больше она возросла, когда была задействована микроструктура вещества резца: под действием электрического тока режущая кромка резца стала колебаться до нескольких раз в секунду. Наконец, благодаря газовым и лазерным резцам, полностью изменившим облик станка, достигнута невиданная ранее скорость обработки металла.

Закон перехода «моно — би — поли»

Примеры:

· Двухмоторный самолет (бисистема) надёжней своего одномоторного собрата и обладает большей маневренностью (новое качество).

· Конструкция комбинированного велосипедного ключа (полисистема) привела к заметному снижению расхода металла и уменьшению габаритов в сравнении с группой отдельных ключей.

· Лучший изобретатель — природа — продублировала особо важные части организма человека: у человека два легких, две почки, два глаза и т. д.

· Многослойная фанера намного прочнее доски тех же размеров.

· Вспомним тот же велосипедный ключ. Когда динамизировался его рабочий орган, т. е. губки стали подвижными, появился разводной ключ. Он стал моносистемой, но в то же время способным работать с многими типоразмерами болтов и гаек.

· Многочисленные колёса вездеходов превратились в одну подвижную гусеницу.

Закон перехода с макро- на микроуровень

Пример:

· В погоне за грузоподъёмностью на закате поршневой эры самолёты снабжались шестью, двенадцатью и более моторами. Затем рабочий орган — винт — всё же перешел на микроуровень, став газовой струёй.

 

 

Практическая часть

Навести примеры (2-3 примера) использования законов развития технических систем.

Практическая работа № 3.

МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Практическая часть

Сделать с представленных текстов задачи.

Текст 1.

У Королевской кобры (самой крупной ядовитой змеи в мире) длина ядовитых зубов достигает 3 - 4 см. От укусов погибают не только люди, но и такие крупные животные, как носороги и слоны... Такая змея запросто может прокусить мешок или корзину, в которых перевозят их обычно ловцы. Зная, что змеи могут неделями обходиться без воды, ловцы сшивают им челюсти прочными белыми нитками.

Текст 2.

В США работники газопроводов для выявления утечек природного газа из труб используют обоняние грифов-индеек. С этой целью в газ добавляют вещество с запахом тухлого мяса. В случае утечки грифы, питающиеся падалью, начинают кружить над местом утечки. Обходчику легко заметить крупных птиц (размах крыльев до двух метров) и найти место утечки.

Текст 3.

Фирма "Рибок" (США), выпускающая спортивную обувь, (кроссовки), построила филиалы в Таиланде и на Тайване. Основное место сбыта продукции - крупные американские и европейские магазины. Но вот проблема: не столь сознательные, как их американские коллеги, рабочие предприятий стали расхищать обувь с целью перепродажи... Руководство фирмы нашло интересный выход из положения: теперь на Тайване производят только правый ботинок, а в Таиланде - левый. По парам же их раскладывают в США или Европе, непосредственно на местах продажи.

Текст 4.

В новинке японской фирмы "Канон" - фотокамере "Эпока" заложено немало оригинальных решений. Вот одно из них.

Как известно, на снимках, сделанных со вспышкой, зрачки глаз людей часто получаются красными. Это происходит, если их размер в момент съёмки достаточно велик. Тогда значительное количество света проникает в глазное яблоко и отражается от его насыщенных кровью внутренних тканей. Новая вспышка выдаёт примерно за секунду до основного импульса предварительный, более слабый, но достаточный для того, чтобы зрачки успели сузиться. В таком случае подсветка внутренности глаза резко слабеет и зрачок на фотографии имеет нормальный чёрный цвет. Сейчас ещё две ведущие японские фотофирмы - "Никон" и "Минолта" создали аналогичные устройства.

 

Практическая работа № 4

РЕШЕНИЕ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ.

 

Теоретическая часть

(пример решения творческой задачи)

Задача: Детям очень трудно выдавливать зубную пасту из тюбика, да ещё определенного объема. Часто для этой цели они используют обе руки, но и это не помогает. Такая борьба с тюбиком, особенно по утрам, не приводит к хорошему настроению и, конечно, эффективному использованию зубной пасты. Что можно сделать, чтобы помочь им?

 

Решение: Имеем техническую систему дозирования зубной пасты: закрытый с одной стороны эластичный тюбик и носик с резьбой с другой стороны, крышку с резьбой, навинченную на носик.

Изделие-паста заполняет внутреннее пространство системы. За изделие примем пасту, а зубная щетка в состав системы входить не будет. Щетку и пасту будем считать элементами надсистемы.

Компонентная схема системы дозирования и надсистемы представлена на рис.1.

Следует учесть еще один важный элемент надсистемы – воду. Щетка всегда перед нанесением пасты смачивается водой.

 

 

1.ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Технологический процесс: выдавливание рукой пасты из тюбика

1.2.Проблема.
Потребность – усилие выдавливания пасты не должно увеличиваться по мере ее расхода.
Тип задачи – совершенствование технологического процесса.

1.3.Цель задачи

Исходное состояние: паста не выдавливается из тюбика после того, как израсходовано около 30% от ее начального объема. Желаемое конечное состояние: паста должна выдавливаться без увеличения усилия по сравнению с начальным усилием в течение всего срока эксплуатации.

1.4.Ограничения
ТС не меняется.

Внести минимальные изменения в существующий ТП.

1.5.Направления решения

Возможным направлением достижения цели является нахождение способа сохранения начальных условий работы системы.

 

2.ВВОД ДАННЫХ

2.1.Формулировка операций, целей, нежелательных эффектов (Табл.1).

 

Таблица 1. Формулировка операций, целей, нежелательных эффектов

 

№	Операции	Цели	Нежелательные эффекты
1	Открыть крышку	Освободить выход для пасты
2	Нажать на корпус тюбика	Выдавить порцию пасты	НЭ1:паста не выдавливается после того, как израсходовано около 30% от ее начального объема
3	При необходимости прочистить отверстие носика	Уменьшить вязкость пасты в носике	НЭ2:часть пасты безвозвратно теряется. НЭ3:потеря времени на чистку
4	Нажать на корпус тюбика	Выдавить порцию пасты
5	Намазать пасту на щетку	Создать на щетке слой пасты	НЭ3:паста попадает на резьбу носика
6	Закрыть крышку	Перекрыть выходное отверстие носика для сохранения пасты	НЭ4:паста попадает в резьбовое соединение. НЭ5:ребенок не всегда плотно закрывает крышку

 

На рис.2 процесс представлен в виде последовательностей операций (а) и целей (б)

 

 

Рассмотрим два объекта - прототип (ПР) и новое техническое решение (НТР). ПР задан в условии задачи со всеми указанными недостатками. У НТР эти недостатки отсутствуют. Изделие-паста легко выдавливается инструментом-тюбиком на всем периоде его работы. Построим физические модели процессов у ПР и НТР (Табл.2).

 

 

Таблица 2. Физические модели процессов у ПР и НТР
Операции	Физическая модель ПР	Физическая модель НТР
1.Открыть крышку	С пастой ничего не происходит	С пастой ничего не происходит
2.Нажать на корпус тюбика	Действуют нежелательные эффекты НЭ1, НЭ4 - паста высыхает в области носика и в резьбовом соединении из-за НЭ5 (ребенок не плотно закрыл крышку). При высыхании вязкость пасты значительно увеличивается.	Паста легко выдавливается из тюбика. Вязкость пасты на выходе из носика такая же, как и вязкость в основном объеме пасты.
3.При необходимости прочистить отверстие носика	Уменьшить вязкость пасты в носике	Операция не нужна
4.Нажать на корпус тюбика	Выдавить порцию пасты	Операция уже выполнена
5.Намазать пасту на щетку	НЭ3:паста попадает на резьбу носика	Паста попадает на резьбу носика, но НЭ нет
6.Закрыть крышку	НЭ4:паста попадает в резьбовое соединение. НЭ5:ребенок не всегда плотно закрывает крышку по причине загрязнения пастой резьбового соединения или не подобрал правильное усилие затяжки.	Паста попадает в резьбовое соединение, но НЭ нет Ребенок не всегда плотно закрывает крышку по причине загрязнения пастой резьбового соединения или не подобрал правильное усилие затяжки, но НЭ нет.

 

Сравнивая оба физических процесса можно прийти к выводу, что причиной всех НЭ является изменение вязкости пасты. Из-за этого приходится выполнять лишние операции 3 и 4.

 

Практическая часть

Привести решение творческой задачи, используя приведенный алгоритм решения творческих задач.