Владимир Петров - Законы развития систем

« Умное» веществоможно также определить, как преобразователь или источник , осуществляющий определенный эффект ( физический, химический, биологический или геометрический ).

Для разных видов технических систем подбирается свое «идеальное» вещество.

Г. Альтшуллер писал: «Материал „идеальной машины“ работает так, что его свойства используются наилучшим образом, например, металлические части работают только на растяжение, деревянные части — только на сжатие и т. д.» 310

В качестве одного из идеальных веществ можно назвать пену. Она имеет минимальный вес и выполняет разнообразные функции, например, теплоизоляция, поглощение шума, изоляция потоков газа и т. п.

Пример 7.66. Защита насаждений от заморозков.

Растения и посевы покрывают полимерной «шубой» из пены, защищая их от заморозков. Она безвредна для растений, долго держится, хорошо защищает почву от мороза, а при необходимости без затруднений смывается водой 311.

Рассмотрим примеры других идеальных веществ.

Пример 7.67. Корпус самолета.

В самолетах используют дюралюминий . Он достаточно прочен и легок.

Приведем пример использования «умных» веществ.

Пример 7.68. Соединительная втулка из никелида титана.

Компания Raychem Corporation (США) в 1971 году разработала втулку для соединения труб гидравлической системы военных самолетов из материала с эффектом памяти формы — нитинола (никилид титана — NiTi). Эта втулка получила название Cryofit. Она показала себя очень надежной. Из 300 000 поставленных втулок не было ни одной поломки.

Внешний вид соединительной втулки показан на рис. 7.45а. Ее функциональными элементами являются внутренние выступы.

Способ применения таких втулок показан на рис. 7.45б.

— Втулка в исходном состоянии при температуре 20 ˚C.

— Втулку помещают в криостат, где при температуре минус 196 ˚C плунжером развальцовываются внутренние выступы.

— Холодная втулка становится изнутри гладкой.

— Специальными клещами втулку вынимают из криостата и надевают на концы соединяемых труб.

— Комнатная температура является температурой, при которой данный состав сплава «вспоминают» свою исходную форму. Внутренние выступы врезаются во внешнюю поверхность соединяемых труб.

Получается прочное вакуумное соединение, выдерживающее давление до 800 атм.

По сути дела, этот тип соединения заменяет сварку и предотвращает такие недостатки сварного шва, как неизбежное разупрочнение металла и накопление дефектов в переходной зоне между металлом и сварным швом.

Рис. 7.45. Втулка Cryofit

7.2.7. Идеальная форма

В некоторых случаях можно говорить и об идеальной форме.

Идеальная форма — обеспечивает максимум полезного эффекта для выполнения определенной функции .

Под полезным эффектом понимается, например:

— прочность , при минимуме используемого материала;

— минимальное аэро- и гидродинамическое сопротивление;

— герметичность;

— трение (минимальное или максимальное);

— и т. д.

Пример 7.69. Корпус подводного аппарата.

Для подводного аппарата идеальная форма прочного корпуса — сфера. Она «обладает высокой устойчивостью и небольшой плотностью. У сферического корпуса минимальное отношение площади поверхности к объему…» 312.

Пример 7.70. Форма антенны.

Антенна радиотелескопа должна иметь гиперболическую форму. Любые отклонения от теоретического гиперболоида дают искажения сигнала.

7.2.8. Пути идеализации

Рассмотрим процесс идеализации. Он будет представлен несколькими направлениями.

7.2.8.1. Переход к процессу

Идеальной технической системой( ТС) быть не должно, а ее функция должна выполняться, т. е. должен выполняться процесс , который осуществляет эта система. Таким образом, идеальная система — это процесс( Пр). Такой процесс может быть получен и с помощью другой системы.

Идеальный процесс — это процесс, которого нет, а его функции выполняются, т. е. производится продукт этого процесса, получается результат . Итак, идеальный процесс —это результат( Р). Такой же результат может быть получен другим путем или мы используем готовый результат (готовый продукт) полученный раньше.

Идеальный результат — результат, которого нет, а его функция( Ф) выполняется.

Идеальная функция — функция, которой нет, а удовлетворяется потребность ( П).

Эти рассуждения приводят нас к цепочке (рис. 7.46):

Рис. 7.46. Цепочка идеализации

где

ТС — техническая система,

Пр — процесс,

Р — результат,

Ф — функция,

П — потребность.

Таким образом, выявляется потребность, которую можно удовлетворить другими, более идеальными путями, например, используя системный подход.

7.1.8.2. Переход в надсистему

Часто стремление к идеальной технической системе приводит к переходу в надсистему ( ТС 2). На этом этапе рассматриваются ее закономерности развития. Тогда указания выше цепочка будет выглядеть следующим образом (рис. 7.47):

Рис. 7.47. Цепочка идеализации

Где

ТС 1 — техническая система 1;

Пр 1 — процесс 1, который выполняет ТС 1;

ТС 2 — надсистема, в которую входит техническая система ТС 1;

Пр 2 — процесс 2, который выполняет ТС 2;

ТС 3 — наднадсистема, в которую входит надсистема ТС 2;

Пр n — процесс n, который выполняет ТС n;

Р — результат,

Ф — функция,

П — потребность.

Пример 7.71. Токарный станок.

В качестве примера возьмем техническую систему токарный станок ( ТС 1). Идеальный токарный станок — процесс точения ( Пр 1). Идеальный процесс точения — готовая деталь ( Р), например, вал двигателя. Станок будет не нужен, если мы получаем готовую деталь. Кроме того, эта деталь может быть получена и другим путем, например, точным литьем или порошковой металлургией. Вал двигателя ( ТС 2) необходим для процесса передачи вращения ( Пр 2) с определенным моментом. Этот процесс может осуществляться с помощью другого двигателя или другим способом. Таким образом, быть может, нам не нужна сама деталь и, следовательно, ТС 1. Далее можно определить, для чего нужно вращение, передаваемое валом, например, приводить в движение колеса автомобиля. Выявляется процесс технической системы автомобиль ( ТС 3) — передвижение пассажиров ( Пр 3). Этот процесс также может быть выполнен другим способом и т. д. Этот процесс является одновременно функцией и потребностью.