Использование законов развития технических систем в инженерном творчестве. Анализ устройства по законам развития технических систем

результате получим оптическую систему, которая изображена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Изображение НТР5

Используемые сокращения в рисунке 4:

1 – источник излучения;

2 – контролируемый объект;

3 – зеркало;

4 – рейка;

5 – шкала деления;

НТР5.   Для увеличения степени идеальности И можно уменьшить знаменатель, то есть , и увеличить числитель, то есть . Уберем также из исходной системы поверхностно нерегулярный световод, его сердцевину и 2 фотоприемника. Заменим источник излучения на длинны металлический штырь, который также будет прикреплен к контролируемому объекту. На штырь необходимо нанести шкалу деления. Введем еще одну шкалу деления на рейке, как показано на рисунке 3.4. Полученная система будет измерять линейные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскости. С добавлением новой функции мы также увеличили идеальность системы и получили техническое решение.

Рисунок 3.4 – Изображение НТР5

(1 – металлический штырь со шкалой деления; 2 – контролируемый объект;

3 – рейка со шкалой деления)

Но в нашем техническом решении возникает противоречие между рейкой со шкалой деления и штырем, из-за которого невидно на какое расстояние переместился объект в горизонтальной плоскости. Это противоречие может быть разрешено по АРИЗу.

3.5 Закон неравномерного развития ТС

При повышении степени идеальности системы  для измерения линейных перемещения, в НТР5 сложилось противоречие. Разрешим это противоречие по алгоритму решения изобретательских задач (АРИЗ).

1 Анализ задачи

1.1 Мини-задача. Дана техническая система для измерения линейных перемещений, состоящая из металлического штыря со шкалой деления, контролируемого объекта, скрепленного со штырем, и рейкой со шкалой деления.

Техническое противоречие 1: если металлический штырь очень широкий, то на нем хорошо видно шкалу деления, следовательно, можно точнее определить вертикальное перемещение, но тогда возникает погрешность в измерении горизонтального перемещения, т.к. из-за штыря не видно шкалу деления рейки.

Техническое противоречие 2: если штырь очень узкий, то на нем не видно вертикальную шкалу деления, зато точно можно определить горизонтальное перемещение.

1.2 Выбор конфликтующей пары: инструмент и изделие.

Изобретение состоит из: штыря, контролируемого объекта, рейки, шкалы деления на штыре и рейке, системы управления объектом.

В качестве инструмента выберем штырь, так как он больше всего подвергается изменению, в качестве изделия выберем шкалу деления.

1.3 Граф-схема технического противоречия (Рисунок 3.5)

Рисунок 3.5 – Граф-схема технического противоречия

1.4 Выбор главного производственного процесса. Выбираем ТП-2, так как штырь находится на переднем плане и гораздо уже рейки, которая находится за ним.

1.5 Усиление конфликта. Очень широкий штырь, на котором полностью показана цена деления.

1.6 Модель мини-задачи. Дана техническая система для измерения линейных перемещений, состоящая из штыря, на котором расположена шкала деления вертикальных перемещений, рейки со шкалой деления  горизонтальных перемещения. Необходимо ввести такой X-элемент, который, не мешал бы видеть шкалу деления рейки и давал возможность определять вертикальные перемещения.

2 Анализ ресурсов модели

2.1 Определение оперативной зоны (ОЗ). ОЗ будем считать сам штырь, так как из-за него не видно рейки и на нем есть вертикальная шкала.

2.2 Определение оперативного времени (ОВ).

,                                                                                         где  - время до конфликта (определения начального положения контролируемого объекта),  - время конфликта.

2.3 Определение вещественно-полевых ресурсов (ВПР)

Анализ ВПР проведем в виде таблице (Таблица 3.1)

Таблица 3.1 – ВПР системы

3 Формирование идеального конечного результата (ИКР) и физического противоречия

3.1 ИКР.  Дана техническая система для измерения линейных перемещений, состоящая из штыря, на котором расположена шкала деления вертикальных перемещений, рейки со шкалой деления  горизонтальных перемещения. Необходимо ввести такой в ОЗ и ОВ такой  X-элемент, который, не мешал бы видеть шкалу деления рейки и давал возможность определять вертикальные перемещения, при этом не усложнял систему.

3.2 Усиленный ИКР. Дополним ИКР следующим ограничением: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, ввести X-элемент, используя ВПР. Подставив поочередно вместо X-элемента ВПР, получим:

НТР6.  Можно изменить материал и форму нашего инструмента, то есть штыря. Например, создать штырь из прозрачного материала (чтобы видеть шкалу деления за ним) и в виде прямоугольного параллелепипеда, чтобы не было искажений, когда смотришь сквозь него (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 – Прозрачный штырь в виде прямоугольного параллелепипеда

3.3 Физическое противоречие на макроуровне. Предъявим требования к X-элементу. X-элемент должен быть жестким, чтобы точно показывать на каком отрезки шкалы он находится, и должен быть неплотным, чтобы не загораживал шкалу рейки.

3.4 Физическое противоречие на микроуровне. 

В оперативной зоне должны быть тесно связанные частицы, чтобы штырь