Формулировка и основные правила применения при развитии ТС.
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы
вляется сквозной проход энергии
по всем частям системы.
Следствие из закона 2: чтобы часть системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органом управления.
Любая ТС является проводником и преобразователем энергии. Если энергия не будет проходить сквозь всю систему, то есть "застрянет" где-то, то какая-то часть ТС не будет получать энергию, значит не будет и работать. Энергия, поступающая извне или вырабатывающаяся в двигателе, идет на обеспечение работы самой ТС (всех частей), на компенсацию потерь, на измерение (контроль) параметров работы частей системы и обрабатываемого изделия. Таким образом, надо всегда стремиться к тому, чтобы ТС была не только хорошим проводником энергии, но и обеспечивала бы минимальные потери энергии (потери при преобразовании, бесполезные отходы, унос с изделием).
Передача энергии от одной части ТС к другой может быть вещественной (вал, шестерня, удар чем-то и т.д.), полевой (магнитное поле, электрический ток и т.д.) и вещественно-полевой (например, поток заряженных частиц). Многие задачи сводятся к подбору поля и вида передачи, эффективных в данных условиях.
При этом следует руководствоваться тремя правилами:
- при синтезе ТС надо стремиться к использованию одного поля (одного вида энергии) на все процессы работы и управления в системе.
При развитии ТС (развертывании) любые новые подсистемы должны работать на энергии, проходящей сквозь систему или на бесплатной энергии (из внешней среды или в виде отходов от другой системы).
Например, разработанный в Японии способ использования ветровой энергии для обогрева парников ("Знание-сила", 1988, № 3, с. 91) предусматривает превращение этой энергии непосредственно в тепло, минуя промежуточную стадию получения электроэнергии (ветросиловая установка вращает колесо компрессора, который сжимает воздух и благодаря этому нагревает его до 170 град.). Такое прямое превращение энергии дало сенсационные результаты: оно оказалось в 6 раз (!) эффективнее, чем прежний метод с использованием электричества.
- Если ТС состоит из веществ, менять которые нельзя, то используется поле, которое хорошо проводится веществами системы.
- Если вещества частей системы можно менять, то плохо управляемое поле заменяют на хорошо управляемое по цепочке:
Одновременно заменяют вещества или вводят в них добавки, обеспечивающие хорошую проводимость энергии (вещества должны быть "прозрачными" для выбранного поля).
Поиск наиболее эффективных сочетаний полей и веществ, переход к легко управляемым полям и подбор восприимчивых к ним веществ идет в стихийном изобретательстве запутанными и переплетающимися путями. Но наиболее прогрессивные технические решения ( повышающие идеальность системы ) всегда лежат в конце приведенной выше цепочки.
Вот изобретения одного десятилетия (1970-е годы) по подклассу "Механизм ударного действия для забивки свай" (способы передачи удара в системе "рабочее тело (боек) - головка сваи"):
- а.с. 258 123 - гидравлическая передача;
- а.с. 607 885 - пневматическая передача;
- а.с. 633 981, 647 405 - электромагнитная передача (разгон бойка в соленоиде),
- а.с. 274 718 - электрогидравлический удар (использование эффекта Юткина);
- а.с. 246 396 - электромагнитный молот, в котором боек заполнен внутри немагнитным материалом для увеличения массы;
- а.с. 390 231 - поверхностный слой головки бетонной сваи пропитывается электролитом, бетон становится проводником - вместо бойка "разгоняется" сама свая.
Все изобретательские задачи в технике делятся на два типа: задачи на изменение ТС (синтез, развитие) и задачи на измерение ТС (обнаружение, контроль параметров).
В задачах первого типа направление движения энергии всегда от источника энергии (двигателя) через трансмиссию к рабочему органу и далее к изделию. В задачах второго типа , наоборот, требуется ловить информацию (то есть энергию или изменение энергии), исходящую от "изделия", то есть той части ТС или любого процесса в природе и технике, которую (или который) мы измеряем (обнаруживаем, контролируем). Таким образом, энергия движется в направлении от Изделия к Датчику (вместо рабочего органа), далее через Трансмиссию к Преобразователю (вместо двигателя) и, наконец к Приемнику энергии (вместо ИЭ), в качестве которого обычно используется показывающий прибор (сигнализатор) или исполнительный орган.
В случае появления обратной связи орган управления вытесняется из данной ТС на следующий этаж управления.
Часто энергия, улавливаемая датчиком, подведена к изделию от этой же ТС, проходит сквозь изделие, "просвечивает" его, отражается, вызывает появление энергии другого вида или природы. Поэтому здесь система играет двойную роль - воздействует на изделие и контролирует (измеряет) его. Такой измерительный блок может состоять из двух систем или одной системы, выполняющей обе функции.
Последовательность вопросов на применение закона при решении изобретательских задач:
- есть ли в ТС сквозной проход энергии?,
- существует ли хорошая проводимость между частями ТС и ОУ?,
- какое поле лучше всего проводят вещества в ТС?,
- можно ли применить более управляемое поле?,
- какое поле лучше всего использовать для новой ПС - имеющееся или даровое?
Дополнительные вопросы для измерительных задач:
- какую энергию проще подвести к Изд.?,
какую проще вывести и передать к ПЭ?