Co to jest triz
Rozdział 6. Szukajcie trudnych zadań
Yüklə 1,06 Mb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- P i e r w s z a z a s a d a
- Przykłady na desynchronizację rytmu ( „rozstrojenie systemu)
- D r u g a z a s a d a
- T r z e c i a z a s a d a
- REZONANS W ZADANIACH NA POMIAR
- Przykłady na wprowadzenie jednego przegubu
- Przykłady na wprowadzanie kilku przegubów
- Przykłady na wprowadzanie elastycznych elementów
- Typowy przykład na dynamizację
- NAJLEPSZA POPRZECZKA TA, KTÓREJ NIE MA
- DYNAMIZACJA W HALI SPORTOWEJ
Rozdział 6. Szukajcie trudnych zadań W JEDNYM RYTMIE Chociaż prawa techniki nie mają prawnej siły, to i do nich stosuje się formułę: nieznajomość prawa nie zwalnia od odpowiedzialności za skutki. Im dalej system techniczny odstaje od „prawnych” warunków istnienia, tym niższa jest jego zdolność do wykonywania pracy i efektywność. Trzecie prawo, zapewniające zdolność do „technicznego życia” ST nazywa się prawem synchronizacji rytmu części systemu: koniecznym warunkiem zasadniczej zdolności do realizacji funkcji ST jest synchronizacja ( lub świadoma desynchronizacja) częstości drgań ( okresowej pracy) oraz części systemu. Prawo to jest bardzo proste. W świecie nie ma niczego, co znajdowałoby się w absolutnym spokoju. Ale najbardziej niespokojna część świata – technika: w niej wszystko porusza się, trzęsie, leci, obraca, tj. wykonuje drgania określonej częstotliwości (także potężne monolity fundamentów, domy itd.). Z tego punktu widzenia absolutnie wszystkie systemy i ich części można podzielić na dwie grupy: te, które drgają „jak nam trzeba”, i te, które drgają „jak nam nie trzeba”. Dobrze pracują, a to znaczy są zdolne do „technicznego życia” tylko te systemy, w których postać drgań dobrana tak, żeby części systemu nie przeszkadzały jedna drugiej i w najlepszy sposób wykonywały korzystną funkcję. Rozróżniamy dwa rodzaje drgań: własne i wymuszone, tj. część systemu może drgać, „jak chce” lub „jak jej każe” zewnętrzne otoczenie. Częstość drgań własnych - indywidualna właściwość systemu, zależy od charakterystyk samego systemu ( na przykład od rozmiarów, masy i sprężystości w systemach mechanicznych, od pojemności i indukcyjnych charakterystyk w elektrycznych systemach itd.) Ale najbardziej interesujące zjawisko następuje, gdy częstość zewnętrznych siłowych ( pól) oddziaływań zgadza się z częstotliwością drgań własnych, tj. zachodzi wszystkim znany rezonans. ( Pamiętacie, co może zdarzyć się z lekkim mostem, gdy oddział żołnierzy idzie po nim „w nogę”? Wspomnijcie także pobrzękiwanie okien, gdy przejeżdżają samochody, rozhuśtywanie huśtawek…) Rezonans może być i korzystnym i szkodliwym. Znaczy dla tego żeby poprawić pracę systemu, trzeba albo uzgodnić drgania części systemu, albo odwrotnie „rozstroić” je. Wykorzystanie rezonansu ( lub uniemożliwienie jego pojawienia się) – jest nadzwyczaj dogodną regułą: Poprawienia pracy ST osiąga się prostą zmianą parametrów (rozmiarów, masy, sprężystości) do systemu niczego nie trzeba wprowadzać. Tymczasem to prawo jest często naruszane – jest mnóstwo rozwiązań technicznych, z nieuzgodnioną rytmiką lub uzgodnioną ze szkodliwymi skutkami. Dlatego duża klasa zadań związana jest z koniecznością wprowadzenia „prawnego porządku” do nieprawidłowo drgających systemów.
patent 940 715 – sposób rozpuszczania skrystalizowanego w plastrach miodu polem elektromagnetycznym wysokiej częstotliwości, o częstości równej rezonansowej częstości dipoli wody ( tj. zamiast podgrzewania całego miodu, co może doprowadzić do obniżenia jego jakości, zaproponowano podgrzać tylko molekuły wody); patent 639 546 – sposób miejscowego, cieplnego oddziaływania na włókna nerwowe rytmicznie zmieniającym się polem cieplnym o częstości równej częstości oddychania; patent 1 163 853 - sposób masażu aparatem wibracyjnym w rytmie skurczów serca; patent 1 175 778 - przedstawiono tu najprostsze i efektywne urządzenie do powiadomienia o zbliżającym się pociągu; przedstawia sobą korpus, pręt, membranę i rezonator ( rodzaj głośnika tubowego) – korpus zamocowany jest na szynie, a urządzenie wielokrotnie wzmacnia jej drgania akustyczne. Tę samą „regułę rezonatora” kiedyś wykorzystywano w salach koncertowych. Do jednej z takich zadziwiających sal w Kamieńskim, specjalnie przyjeżdżał w 1912 r Fiodor Szaliapin. Kiedy brał wysoką nutę, w kandelabrach i kinkietach gasły świeczki. Sekret odgadnięto stosunkowo niedawno: do tynku ścian i sufitu dodano stłuczkę szklaną, a pod podłogą ułożono warstwę butelek (tysiące maleńkich rezonatorów, „nastrojonych” na wysokie częstotliwości; w pewnym momencie one tworzyły silną falę dźwiękową, która gasiła świeczki). Przykłady na desynchronizację rytmu ( „rozstrojenie systemu): Piła tarczowa gwiżdże dlatego, że jej zęby rozłożone są w równych odstępach na obwodzie tarczy i fale uderzeń składają się na silne rezonansowe drgania; dla zburzenia rezonansu wystarczy zrobić zęby o różnej wielkości, różnej podziałce lub z różnym odchyleniem od płaszczyzny tarczy. Patent 714 509 – przy silnym wietrze przewody linii energetycznych wysokiego napięcia kołyszą się i jeśli z ich draniami zsynchronizują się porywy wiatru, to możliwe jest zrywanie przewodów.; dla wykluczenia zjawisk rezonansowych, jeden z drutów w przewodzie posiada inną średnicę niż pozostałe. Podczas wojny droga przez jezioro Ładoga do oblężonego Leningradu – znana jako „droga życia” – była pod ciągłym ostrzałem faszystów. Ale nieoczekiwanie powstała alarmując sytuacja: gruby zimowy lód zaczął „sam” pękać i rozlatywać się pod kolumną ciężarówek bez faszystowskich bomb. Fizycy szybko odkryli, że winien jest rezonans, i zaproponowali zmienić odległości kolejnych samochodów tak, żeby powstając fale naprężeń gasiły jedna drugą. Efektywnym sposobem ucieczki prze rezonansem jest zastosowanie wahających się ze zmiennym położeniem środka ciężkości masywnych elementów. Na przykład w patencie 673 995 zaproponowano regulator ciśnienia, w którym dla gaszenia powstających drgań wykorzystano ciężarek ze zmiennym środkiem ciężkości. Te samą regułę zastosowano w projektach dwóch drapaczy chmur ( USA) o wysokości 520 m – na najwyższym poziomie będzie zainstalowany masywny przeciwciężar. D r u g a z a s a d a : w technicznych systemach powinny być zsynchronizowane ( lub rozsynchronizowane) częstości wykorzystywanych w nich pól. W Anglii wyprodukowano cichobieżny wentylator z wbudowanym mikrofonem, i głośnikiem: szum silnika i łopatek wentylatora odbierany jest przez mikrofon, przekształcany elektronicznie w dźwięk z przeciwną fazą, emitowany przez głośnik i szum jest w pełni zneutralizowany. Bardzo sprytnie zastosowano te regułę w Japonii. W salach wystawowych, aeroportach, holach hotelowych itp. wymaga się przekazywania przez głośniki na różne miejsca różnych informacji. Ale jeżeli na suficie lub na ścianach rozmieścić dziesiątki głośników, nadających komunikaty w różnych językach, otrzymamy nieopisaną mieszaninę dźwięków. Co robić? Zaproponowano nakładanie głosów lektorów na ultradźwiękowe drgania (modulacja), Emitowane przez głośniki. Przy czym każdy głośnik emituje dwa skierowane w przeciwnej fazie ultradźwiękowe pasma, pasma przecinają się w potrzebnej strefie sali, gaszą się nawzajem i zostaje tylko głos lektora. W czasie trzęsień ziemi mocne sejsmiczne fale mogą wpaść w rezonans z drganiami własnymi wysokich budynków od 8 do 10 kondygnacji ( tak było w Meksyku w 1985 roku ). Wg patentu 1 067 147 zaproponowano sposób gaszenia drgań sejsmicznych z pomocą osadzonego w ziemi ekranu wykonanego z ferromagnetycznej substancji, przez która przepuszcza się impulsy pola elektrycznego. T r z e c i a z a s a d a : jeżeli dwa działania na przykład zmiana i pomiar, są skonfliktowane, należy jedno działanie realizować w pauzach drugiego. Ogólnie: pauza w jednym działaniu powinna być wypełniona innym korzystnym działaniem. W wielu krajach przez sieć telewizyjną przekazuje się telegazety. Sygnały, przekazujące tekst, są „schowane” między kadrami programu telewizyjnego. Z pomocą przystawki ( „teletekst” można przeglądać wszystkie 999 stron telegazety. Wg patentu 343 722 poprzeczne walcowanie blachy metalowej prowadzi się w pauzach walcowania wzdłużnego. Znany konstruktor lotniczy A. Focke w 1916 roku rozwiązał problem strzelania z karabinów maszynowych przez obracające się śmigło samolotu myśliwskiego, dzięki uzgodnieniu szybkości obrotowej wału silnika z mechanizmem zamkowym karabinu (kule przelatywały w przerwach pomiędzy łopatami śmigła). REZONANS W ZADANIACH NA POMIAR Częstość drgań własnych – to uniwersalna charakterystyka. Jeśli dowolne ciało zmusić do drgań i przy tym płynnie zmieniać częstość wymuszenia, to nastąpi moment rezonansu – wg tej częstości można określić charakterystyki ciała. Na przykład zważyć nie ważąc: patent nr. 271 051 – sposób pomiaru masy płynu w rezerwuarze drogą pomiaru częstości rezonansowej rezerwuaru; patent nr. 244 690 – sposób pomiaru ciężaru poruszającej się nici metodą pomiaru częstości rezonansowej na odcinku nici pomiędzy dwiema rolkami; patent nr. 560 563 – sposób określania stopnia opróżnienia wymion krowy podczas mechanicznego dojenia metodą pomiaru rezonansowej częstości wymienia. A jeśli nie można wymusić drgań obiektu? Wtedy o jego stanie można wnioskować na podstawie pomiaru częstości drgań własnych obiektu „przyłączonego” (lub zewnętrznego otoczenia) Najczęściej do obiektu „przyłączone” jest powietrze. Przykładowo, firma „Marconi Awioniks” opracowała urządzenie do pomiaru ilości węgla w bunkrze o głębokości ok. 80 m. W opisie mówi się, że zawiera ono radar typu koherentnego, mikroprocesor, ekran, pulpit sterowania itd. Czy nie zanadto skomplikowane? Od dawna znany jest sposób lekarskiej diagnostyki – obstukiwanie klatki piersiowej pacjenta. Na podobnej zasadzie opiera się uniwersalna metoda pomiaru objętości dowolnych, sypkich (lub płynnych) ciał w zbiornikach, wg objętości powietrza nad nimi. ( patent 321 687, 507 781) Wystarczy podać dźwięk do zbiornika, zmierzyć częstotliwość drgań powietrza i na tej podstawie można określić objętość powietrza, a tym samym objętość materiału. STANDARD NA ODWAŻNE ROZWIĄZANIE O TRIZ niekiedy mówi się, że jest on uogólnieniem twórczego doświadczenia wielu pokoleń wynalazców. To tylko częściowa prawda. Na początku TRIZ rzeczywiście opierał się zasadniczo na uogólnieniu twórczego kolektywnego doświadczenia. Ale to doświadczenie nie wychodziło poza zastosowania prostych chwytów – zasad wynalazczych. Fundamentalne dla TRIZ pojęcia o prawach rozwoju systemów technicznych, wepolach, sprzecznościach itd. nie mogły wynikać z doświadczeń wynalazców – leżały poza granicami metody prób i błędów. Z rozwojem TIZ gromadził się obszerny materiał o drodze rozwiązywania zadań z najróżniejszych obszarów techniki. Okazało się, że zewnętrznie zupełnie niepodobne zadania mogą mieć zadziwiająco zbieżne rozwiązania. Tak powstał system standardów ( standardowych rozwiązań zadań innowacyjnych – wynalazczych ). Nazwanie „standardem” zyskiwały tylko te grupy rozwiązań, które gwarantowały rozwiązanie swojej klasy zadań na wysokim poziomie. Część standardów już poznaliśmy ( analizę wepolową, zasady stosowania praw rozwoju ST ). Standardy oparte są na bezpośrednim wykorzystaniu praw rozwoju systemów technicznych. Prawo dynamizacji, na przykład mówi: Sztywne systemy dla podniesienia ich efektywności powinny stać się dynamicznymi, tj. przejść do bardziej elastycznej szybko zmieniającej się struktury. A standardy (prawa) pokazują konkretne drogi takiego przejścia. I zadanie o „cenie” tysięcy prób przekształca się w zadanie, dla rozwiązania którego wystarczy sprawdzić wszystkiego parę – paręnaście wariantów. Przy czym to całkowicie różne warianty. Zamiast mglistych wynalazczych idei, które trudno generować i jeszcze trudniej prawidłowo oceniać, trzeba rozpatrzyć konkretne warianty najlepszej realizacji odpowiedzi na postawiony problem. Prawo dynamizacji ST na tyle jasno dyktuje konieczne zmiany w systemie, że często nawet nie pojawiają się „rozwidlenia” – rozwiązanie od razu staje się oczywiste. Na prawie tym oparte są dwa standardowe kierunki rozwiązań:
Wykorzystanie w wynalazczej praktyce prawa dynamizacji ( jak i innych praw) maksymalnie upraszcza nie tylko proces rozwiązywania zadań, ale także ich poszukiwanie. Znajomość praw rozwoju Systemów Technicznych ( ST) pozwala dostrzec i dokładnie sformułować zadania wynalazcze i innowacyjne. Jeżeli wiemy, że dowolny ST przechodzi stadium dynamizacji, trzeba określić, na jakim etapie jest ona w danym momencie i wykonać następny krok. Jedyna trudność - to określenie „chorego” miejsca w ST. Dlatego trzeba znać prostą zasadę: dynamizujemy w pierwszej kolejności tę część systemu, która podlega w danym momencie najsilniejszemu działaniu czynników, hamujących jej rozwój. Czynniki mogą być naturalne, socjalne, mogą pochodzić od innych ST. W najprostszym przypadku to siła, dążąca do złamania części systemu, a żeby ta część się nie złamała, trzeba w tym miejscu zastosować przegub. Weźmy przykładowo żelazko. Najczęściej uszkodzeniu ulega w nim sznur, w miejscu zamocowania w korpusie, z powodu przegięć i przekręceń przy ruchu żelazka ( siła poruszającej żelazkiem ręki uszkadza sznur w tym miejscu). Oznacza to, że pierwszym krokiem dynamizacji powinno być przegubowe połączenie sznura z korpusem, tak jak to zaproponowano w patencie nr. 1 161 614. Zadziwiające jest, że wynalazek ten zgłoszono w 1985 roku, tj. z opóźnieniem o kilka dziesięcioleci. Nieznajomość praw drogo kosztuje społeczeństwo. 138 Powiecie, żelazko – drobiazg. Ale wiele podobnych błędów można przytoczyć z dowolnej, nawet najpoważniejszej dziedziny techniki. Kontynuujemy dynamizację sznura. Linia dynamizacji podpowiada kolejne kroki: wiele przegubów ( cały sznur z przegubów – a co? – wygodnie, nigdy się nie ukręci ) – giętki ( on i tak giętki, ale, można go wykonać jeszcze bardziej giętkim – jak jedwabny sznurek) – płynny sznur ( świetne ćwiczenie na rozwój wyobraźni )…Oczywiście po linii rozwoju niekoniecznie trzeba przechodzić wszystkie kroki, można „przeskakiwać” niektóre etapy dynamizacji, ale do końca należy dążyć zawsze. Zastąpić sznur polem? Piękne rozwiązanie: zrobimy stopę żelazka z ferromagnetyku a w pobliżu stołu ( na suficie, na ścianie ) umieścimy źródło pola elektromagnetycznego, dalej – pole może pracować w reżymie impulsowym ( dzięki inercji cieplnej stopy – pole można okresowo wyłączać ), można wykorzystać punkt Curie itd. Seria wynalazków, których jeszcze nie ma w banku patentowej informacji. Ale i do tych nowych „żelazkowych” wynalazków można zgłaszać pretensje, na przykład że elektromagnetyczne pole będzie nagrzewać nie tylko żelazko ale i pierścionek na palcu, klamerkę u paska metalowe guziki. Co robić? Wykorzystać inne pole i inne substancje ( półprzewodnikowe materiały i pole wysokiej częstotliwości, ferroelektryczne materiały itd.
we Francji produkowany jest żuraw budowlany z przemieszczająca się w górę i w dół kabina operatora, dla ułatwienie pracy ( poszerza się pole widzenia podczas operowania ładunkiem ); patent nr 742 639 – nakrętka z oddzielną nitka gwintu; jeśli z takiej nakrętki zdjąć korpus, gwintowa część daje się zdjąć swobodnie bez odkręcania. patent nr 134 226 – obracająca się spódniczka dla tanecznych tricków, pas spódnicy składa się z dwóch koncentrycznych pierścieni, zewnętrzny pierścień obraca się swobodnie wraz z przymocowaną do niego spódniczką. Przykłady na wprowadzanie kilku przegubów patent USA 3 561 679 – dysza silnika odrzutowego w formie teleskopowo rozsuwanej rury; przy uruchomieniu silnika rozsuwa się, a do transportu zsuwa. patent nr 497 381 – sejsmoodporny budynek na stożkowych przegubach pomiędzy szkieletem budynku i palami fundamentowymi; w Finlandii zaprojektowano maszynę do oczyszczania z krzewów i porostów leśnych dróg, przesiek i skarp, w której często łamały się na kamieniach noże, zastąpiono je łańcuchami; łańcuch obracający się z szybkością 100 obrotów na minutę, jak brzytwa ścina porosty, omijając kamienie.
patent 994 153 – wiertło z wielowarstwowej taśmy, zwiniętej w spiralę; patent nr 889 113 – element filtrujący do oczyszczania gazów i płynów w formie sprężyny z niewielkimi szczelinami pomiędzy zwojami, przez które przechodzi oczyszczana substancja, a zatrzymują się zanieczyszczenia; jak tylko ilość zatrzymanych zanieczyszczeń osiągnie krytyczną wielkość, ciśnienie wewnątrz sprężyny rośnie, rozciąga sprężynę i w rezultacie zostaje ona uwolniona od zanieczyszczeń. problem ochrony brzegów morskich przed erozja ( rozmywania falami) rozwiązano w USA: zamiast masywnych, wzmacniających brzeg elementów betonowych ( fale z czasem rozbijały te „forteczne” ściany) wykorzystuje się sztuczne wodorosty z nieszkodliwego dla środowiska propylenu; wodorosty mocuje się na zakotwiczonej w pobliżu brzegu rurze, dzięki czemu zatrzymują one piasek, co daje przyrost dobowy nanosu ok. 5 – 7 cm i gasi energię fal; szerokie zastosowani znalazły zwierciadła o zmiennej geometrii ( za elastyczna lustrzaną powierzchnią znajduje się pneumatyczna lub próżniowa komora ze zmiennym ciśnieniem) – lusterka wsteczne samochodów, w elektrowniach słonecznych, teleskopach itp.
W ogóle trzeba przypomnieć, że nie ma idealnie sztywnych konstrukcji – dowolna można zgiąć o określony kąt. Dobry przykład: żeby sztywny element zrobić bardziej elastycznym, powiększa się jego długość.
Rys. 19
Na przykład przy montażu rurociągów trzeba zetknąć odcinki rur o długości setek metrów. Niestety, głowice automatów spawalniczych działają tylko na ¼ obwodu, odwrócić całego rurociągu się nie da i dlatego dolnej części obwodu rur spawać nie można. Wg patentu nr 340 495 zaproponowano skręcić rury o 180° - co w niczym nie szkodzi rurociągowi o dużej długości. Taka sama zasadę zastosowano w patencie nr 901 377 – dotyczącym maszyny do przekładania torów kolejowych.. która jednocześnie zdejmuje stare szyny i układa nowe; długość wymienianych odcinków wynosi 800 m, dlatego swobodnie można je zginać i skręcać, umieszczając na tych samych platformach (Rys. 20). 
Rys. 20 Dynamizacja teleskopu i innych przyrządów optycznych okazała się na tyle efektywna, że pojawiła się nowa nauka – adaptacyjne optyka ( tj. przystosowująca się do zmieniających się parametrów zewnętrznych - zanieczyszczeń atmosfery, zmian położenia Słońca itd.) Opracowuje się membranowe zwierciadła, które same przyjmują paraboliczny kształt, płynne soczewki o zmieniających się ogniskowych i nawet… płynny teleskop ( w charakterze zwierciadła wykorzystuje się wirująca ciecz, np. rtęć( ( por. Astronomiczeskij żurnał – 1985, T.62 – wyd. 3. – str. 598). NAJLEPSZA POPRZECZKA TA, KTÓREJ NIE MA Wg patentu 1 020 141 zaproponowano poprzeczkę do skoku wzwyż, która nie spada, a rozkłada się na dwie płowy przy nieudanym skoku ( połówki obracają się i zwisają wzdłuż stojaków) Spróbujcie zrobić dalsze kroki dynamizacji. SZEREG MANEKINÓW Niezmiennym atrybut atelier krawieckich i domów mody – szeregi manekinów wszystkich rozmiarów i konfiguracji. Szczególnie niewygodnie jest korzystanie z nich przy konstruowaniu nowych modeli: standardowy manekin trzeba „dopasowywać” pod potrzebną figurę różnymi nakładkami, watą itp, a później opracować model i zrobić z niego rozkrój detali odzieży. Co robić? DYNAMIZACJA W HALI SPORTOWEJ Zwykła gimnastyczna odskocznia, od której odbijają się sportowcy – to skostniała konstrukcja; jedyny sposób „regulacji” – dosunąć lub odsunąć od przyrządu gimnastycznego. Dlatego też do przewidzenia było pojawienie się kolejnego wynalazku: wg patentu nr 618118 można okresowo zmieniać sztywność odskoczni, podciągając lub luzując nakrętkę mocującą sprężyny śrubowe, znajdujące się pomiędzy podstawą a platformą. Co tu złego? No właśnie! Sportowcy zostają postawieni w nierównej sytuacji – mają przecież różny ciężar ciała, a sztywność odskoczni podczas zawodów jest jednakowa dla wszystkich! Gdyby odskocznia zmieniała sztywność w zależności od ciężaru zawodnika… JAK ZGIĄĆ KRYSZTAŁ Słowa : kruchy” i „krystaliczny” wydają się nam synonimami. Czy można zgiąć kryształ (a jest to konieczne dla niektórych przyrządów)? Jednakowoż nauka o wytrzymałości materiałów mówi, że o niewielki kąt zasadniczo zgiąć można, jeśli się uda rozproszyć siłę gnącą równomiernie na wszystkich powierzchniach. Wtedy nie będzie pęknięć. Ale jak to zrobić? JEŚLI POTRZEBNA SUBSTANCJA – WEŹMY PRÓŻNIĘ Przypominamy: dowolny obiekt ma nieskończenie wiele funkcji i właściwości, a jego główną funkcję może wypełniać nieskończenie wiele innych obiektów. Umiejętność dostrzegania chociażby części tych właściwości i funkcji ( im więcej tym lepiej) jest bardzo ważnym czynnikiem „silnego” myślenia. Tak więc w teorii powinny być konkretne zalecenia, odpowiadające na pytanie: jak nie wypuścić z pola widzenia korzystnych właściwości i funkcji i gdzie ich szukać? Te zasadę nazywamy Analizą substancjalno – polowych resursów. Resursy – to wszystko co nie jest „zagospodarowane” wewnątrz systemu technicznego i najbliższym jego otoczeniu. Zaniedbanie dostrzegania resursów – jest jaskrawą oznaką inercji myślenia. Inercja psychologiczna charakteryzuje się kilkoma cechami szczególnymi:
Yüklə 1,06 Mb. Dostları ilə paylaş:
|
