Законы развития технических систем

 

Лекция 2

4. Законы развития технических систем 

Законы развития технических систем делятся на три  группы.  

Первая  группа законов определяет условия, при которых из отдельных частей возникает жизнеспособная техническая система. Иногда первую группу законов называют "законы статики". 

Необходимыми  условиями принципиальной жизнеспособности технической системы являются: 

1. - наличие и хотя  бы минимальная  работоспособность  четырех основных  частей системы:  двигателя, трансмиссии,  рабочего органа  и средств управления; 

2. - сквозной проход  энергии по всем  частям системы; 

3. - согласование ритмики  (частоты колебаний,  периодичности и  пр.) всех частей  системы. 
 

Необходимо заметить, что работоспособная сама по себе система может оказаться неработоспособной в составе надсистемы (двигатель внутреннего сгорания нельзя применять для подводного движения подводной лодки и др.). 
 

Передача энергии  от одной части системы к другой может быть организована при помощи:

- вещества (вал, шестерня, рычаг и пр.),

- поля (магнитное, тепловое, силовое и пр.),

- системы: вещество + поле (поток заряженных частиц и пр.). 

С точки зрения управляемости технической системы  первый и второй законы имеют следующие  следствия: 

1. чтобы техническая система  была управляема, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой;

 

2.     чтобы часть технической системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органом управления. 

Вторую  группу законов называют "законы кинематики". Эти законы определяют наиболее общие направления развития систем.  

Развитие  технических систем идет: 

4. - в направлении увеличения степени идеальности; 

5. - неравномерно: чем сложнее система, тем неравномернее идет развитие ее частей; 

6. - с переходом в надсистему: исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из ее частей и дальнейшее развитие ее идет на уровне надсистемы. 

Повышение степени  идеальности технической системы  может проводиться в трёх направлениях:  

а) количество элементов, их вес, объем стремятся к нулю (системы нет), а функция системы сохраняется; 

б) количество элементов, их вес и объем не меняется, а число функций выполняемых системой увеличивается. 

в) в ряде случаев увеличение степени идеальности более наглядно видно при сравнении относительных параметров системы. 
 

Схема повышения  идеальности и перехода в надсистему  «моно-би-поли». 
 

 
 

Неравномерность развития частей системы является причиной возникновения технических и  физических противоречий и, следовательно, изобретательских задач. 

Третью  группу законов называют "законы динамики". Эти законы отражают главные тенденции развития ТС. 

   Развитие технических  систем идет в  направлении: 

7. - перехода с макроуровня  на микроуровень: особенно это характерно для рабочих органов;

8. - увеличения степени  динамичности;

9. - увеличения степени  вепольности. 

В качестве примера  перехода с макро- на микроуровень можно привести:

- для рабочих органов (винт самолета - струя газа; колеса автомобиля - воздушная подушка; ковш экскаватора - струя жидкости и др.),

- для трансмиссии (механическая трансмиссия экскаватора - гидротрансмиссия и др.). 

Увеличение  степени динамичности

(неизменное  – меняется дискретно – непрерывно  – управляемо – самоуправляемо). 
 

Символы вепольного анализа (ВА): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Увеличение  степени вепольности  идет в следующих  направлениях: 
 

 

Примеры построения простого веполя: окраска цилиндра; течь в холодильнике. 

Сложный веполь: комплексный (магнитная мешалка), двойной (течь хладогена), цепной (клин). 

Форсированный веполь:

- использование  ресурсов ТС,

- свёртывание  (подача проволоки сварочным током),

- динамизация  (лихтеровоз),

- согласование (частоты инструмента и древесины),

- магнитное  поле (дренажные трубы),

- микроинструмент(дробь-разделитель),

- структурирование (дезинфекция).