<<
>>

Глава 2 КОГДА ЕСТЬ ПРОТОТИП

  , или о том,

Как и когда гнутся две пластинки,

Что лучше — вопрос «Зачем?» или «Почему?»,

При каких условиях надо ломать и крушить технические системы,

а также о многом другом, например,

О том, может ли техника угнаться за физикой,

О покушении на свободу творчества,

О замыкалке, психологической инерции И о том, хорошо это или плохо — иметь тот самый прототип, которому и посвящена данная глава


ТС —техническая система НЭ — нежелательный эффект ТП — техническое противоречие ПЭ — положительный эффект УК — узловой компонент МР — модель решения ФУР — физические условия реализации ФП —физическое противоречие ТР —техническое решение ПР — принципиальное решение ФР — физическое решение ПС — подсистема

На одном электротехническом заводе возникла проблема.

В электрической машине, изготовляемой заводом, предусмотрены три средства защиты от перегрузки по току. Биметаллический размыкатель срабатывает через 100 с при перегрузке 50% и через 40 с при перегрузке 100%. При десятикратном токе (0,2 с) защиту обеспечивает электромагнитный размыкатель. Стократный ток (0,02 с) прерывателя электродинамическим размыкателем. Биметаллический размыкатель завод изготовляет сам, два остальных средства защиты получает с других заводов.

Биметаллический размыкатель включает в себя биметаллическую пластину, замыкающую два электроконтакта. С одним из них пластина соединена жестко, с другим — через подвижный контакт, который рассоединяется при изгибе пластины вследствие нагрева током при перегрузке. Пластина состоит из двух металлических полос с разными коэффициентами теплового расширения, соединенными контактной сваркой. Весь размыкатель закрыт защитным кожухом, воздушный объем которого обеспечивает требуемый отвод тепла от пластины.

Испытания показали, что биметаллическая пластина при стократном токе перегревается и изгибается слишком сильно, из-за

чего разрушается сварное соединение между составляющими ее полосами. Стало ясно, что с биметаллическим размыкателем надо что-то срочно делать. Причем технологи настаивали, чтобы материал полос и способ их соединения (контактной сваркой) не изменялись. А конструктора машины потребовали не менять электрическую схему и не увеличивать габариты защитного кожуха размыкателя. Как быть?

* * *

Описав проблемную ситуацию, мы уже выполнили первую операцию (1.1) этапа «Постановка и уточнение задачи». Кратко пройдем по остальным операциям этого этапа. Суть конфликта в том, что ТС есть, свою основную функцию выполняет, но выходит из строя при аварийном режиме, т. е. не обеспечивается надежность работы системы.

Конфликт связан с центральной подсистемой ТС (с ее основным функциональным элементом — биметаллической пластиной). Выход из строя биметаллического размыкателя — это снижение надежности работы самой защиты и защищаемой машины в целом, а также увеличение расходов за замену (починку) размыкателя. Однако в данном случае заменить цель, вытекающую из проблемной ситуации, более общей целью нельзя. Следует лишь заменить название размыкателя на более общее, функциональное. Конечная цель решения: устранить выход из строя слаботочной защиты при действии стократного тока. Исходя из требований срочности реализации решения и производства желательно в качестве слаботочной защиты оставить биметаллиеский размыкатель. Конечная цель решения может быть достигнута следующими путями: уменьшить время срабатывания электродинамического размыкателя до 0,012 с; усовершенствовать биметаллический размыкатель; заменить биметаллический размыкатель каким-либо другим типом слаботочной защиты. />В соответствии с 1.4 третье направление нежелательно (хотя для задачи на перспективу — самое подходящее). Из двух оставшихся направлений заводских технологов и конструкторов в наибольшей степени устроило бы первое.

Но с точки зрения срочности внедрения предпочтительнее второе направление: нет уверенности, что резервы совершенствования у электродинамического размыкателя больше, чем у биметаллического, да и организовать корректировку покупного изделия труднее, чем своего. Выбираем второе направление.

Уточненные ограничения: нельзя изменять принцип действия размыкателя, материал полос биметаллической пластины и способ их соединения (контактной сваркой); нельзя изменять габариты кожуха размыкателя; нельзя изменять электрическую схему; решение должно быть максимально простым, обеспечивающим быструю реализацию, чувствительность размыкателя к 1,5ч-2-кратному току должна сохраниться; допустимо увеличение стоимости изготовления размыкателя не более, чем на 30%. Условия задачи:

Дана ТС, состоящая из биметаллической пластины, замыкающей электроконтакты. Пластина, в свою очередь, состоит из двух металлических полос с разными коэффициентами теплового расширения, соприкасающихся друг с другом по всей стороне наибольшей площади и соединенных контактной сваркой вдоль середины полос по всей длине. Через пластину проходит электрический ток, она нагревается и изгибается. Система хорошо работает при слабом токе и выходит из строя (лопается соединение полос) при прохождении сильного тока. Обратимся к массиву типовых решений (см. [9], приложение . Наиболее подходящая группа — первая: «Устранение (предотвращение)... вредных последствий взаимодействия». Из приведенных в нем типовых решений первое явно не пригодится, а насчет остальных ясности нет. Необходимо углубиться в задачу, выполнить ее анализ.

Из-за недостаточной глубины анализа нет смысла обращаться и к поиску аналогичных задач.


* * *

Поскольку в условиях задачи (1.7) описана ТС, переходим к «Блоку преобразования технической системы». Операции этого блока рассмотрим подробнее.

Блок преобразования технической системы начинается этапом П2«Анализ задачи». Цель этапа — перейти от формулировки задачи к оперативной модели решения и, затем, к физическим условиям реализации этой модели. При этом, в частности, может быть выявлено физическое противоречие (ФП). 

<< | >>
Источник: Б.И.ГОЛДОВСКИЙ м.и.вайнерман. комплексный метод поиска решений технических проблем. 1990

Еще по теме Глава 2 КОГДА ЕСТЬ ПРОТОТИП:

  1. Глава IIО МИФОЛОГИИ И ТЕОЛОГИИ
  2. Глава 9. «Но пасаран!» Битва за Мадрид. Октябрь – декабрь 1936 года
  3. Глава 12. Война на Севере и контрудары республиканцев. Весна – осень 1937 года
  4. Глава 13. Республика в кризисе. Ноябрь 1937 года – апрель 1938 года
  5. Глава 3. Когда совместная работа мешает творчеству Рождение нового группового мышления и сила работы в одиночку
  6. Глава 3 Парадокс перенаселения: через новаторство и пиратство — к Священному Граалю рынка
  7. Глава 7 Коллапс социального доверия
  8. Глава 14 РЕЛИГИЯ
  9. Глава 11 Гипноз
  10. Глава X ТРАДИЦИОННЫЕ КУЛЬТЫ И ВЕРОВАНИЯ В ЗАПАДНОЙ АФРИКЕ
  11. Глава III ПРОИСХОЖДЕНИЕ БЮРОКРАТИЧЕСКИХ ПОРЯДКОВ
  12. Глава VIII ПРИДВОРНЫЙ БЫТ И ПОЛИТИЧЕСКАЯ РОЛЬ ДВОРА ПРИ «СТАРОМ ПОРЯДКЕ»
  13. Глава X УПРАВЛЕНИЕ И СУД ПРИ «СТАРОМ ПОРЯДКЕ»
  14. Глава 2 КОГДА ЕСТЬ ПРОТОТИП
  15. ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯСЫН БОГИНИ
  16. Глава 2 ИСТОРИЯ: ГЕРОИ, ЦАРИ И ЭНЗИ
  17. Глава 3 ШУМЕРСКИЙ ГОРОД