Владимир Петров - Законы развития систем

Рис. 7.94. Башня В. Г. Шухова на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде, 1896 г.

Рис. 7.95. Чертеж В. Г. Шухова к привилегии №1894 на висячие конструкции

Это пример этапа 1.2b(рис. 7.90) с использованием геометрического эффекта — гиперболоид и физического эффекта — натяжения .

Сегодня широко используются сетчатые конструкции.

Мембранные конструкции являются переходом от шага 1.2b к 1.2c.

Мембраны, в частности, используют при перекрытии больших площадей.

Пример 7.139. Крыши спортивных сооружений.

В Санкт-Петербурге построен спортивно-концертный комплекс «Юбилейный» с покрытием в виде мембраны диаметром 160 м, толщиной 6 мм и универсальными вантовыми конструкциями. За натяжением мембраны ведутся постоянные наблюдения.

Крыша-мембрана спортивного зала Олимпийского стадиона в Москве толщиной 5 мм перекрывает без единой промежуточной опоры площадь свыше 30 тыс. кв. м. (рис. 7.96).

Рис. 7.96. Крыша мембрана спортивного зала Олимпийского стадиона в Москве

Этап 1.2c — уменьшение жесткости связей между отдельными жесткими элементами, постепенно связи делаются гибкими — шарнирными, пружинными, гибкими частями и т. п.

В примере 7.127 (рис. 7.82) показан робот, имеющий 53 степени свободы, которые ему придают шарнирные связи.

Пример 7.140. Компьютер Flybook VM.

Компания Dialogue в 2006 году представила новый дизайн ноутбука.

Он имеет специальный шарнир (рис. 7.97), позволяющий не только поворачивать экран в двух плоскостях, превращая компьютер в планшет, но и приближать экран.

Рис. 7.97. Компьютер Flybook VM

Пример 7.141. Складной автобус.

Существует проект автобуса, складывающегося или растягивающегося с помощью гармошки в зависимости от потребности — количество пассажиров (рис. 7.98).

Рис. 7.98. Складной автобус

7.5.3.3. Гибкое состояние (этап 2)

Приведем пример гибкого состояния.

Пример 7.142. Гибкий сканер.

Такао Сомея (Takao Someya) и его коллеги из университета Токио создали сканер изображений, представляющий собой гибкую, прозрачную, тонкую полимерную пленку (рис. 7.99а). В одном слое имплантированы тысячи органических транзисторов, а в другом — фотодетекторы.

Сканер прикладывается к объекту, свет проходит сквозь пленку и, отражаясь от объекта, попадает на фоточувствительные элементы

(рис. 7.99б).

Против каждого транзистора расположен фотодиод.

Поскольку пленка гибкая, ее можно прикладывать не только к плоским поверхностям, но и к закругленным.

Рис. 7.99. Гибкий сканер

7.5.3.4. Переход от гибкого к порошкообразному состоянию

7.5.3.4.1. Общая последовательность

Последовательность подобная рис. 7.90, характерна и для перехода от эластичного вещества (2)к порошкообразному (3). Она изображена на рис. 7.100.

Первоначально гибкий объект разбивается на части, вплотную присоединенные друг к другу (2.1а). Это соединение может быть разъемным и неразъемным. Дальнейшее разбиение приводит к увеличению количества частей в системе (2.1b, c, d). Для повышения эффективности конструкций используются физические эффекты , например, предварительно напряженные, вантовые, надувные и гидравлические конструкции .

На следующем этапе гибкие конструкции соединяются гибкими связями (2.2a, b, c). Необходимо учесть, что постепенно число частей увеличивается, а связи между ними становятся все более гибкими.

Далее объект разбивается ни отдельные не связанные между собой части (3.1). Части измельчаются вплоть до микрочастиц, микросфер, порошка.

Рис. 7.100. Линия перехода от гибкого состояния к порошкообразному

7.5.3.4.1.1. Гибкие части вплотную присоединяются друг к другу (этап 2.1)

Пример 7.143. Соединение электрических проводов.

Разъемное соединение одиночных проводов, чаще всего, осуществляют с помощью штекера (рис. 7.101а), а соединение нескольких проводов — с помощью разъема (рис. 7.101б).

Рис. 7.101. Соединение электрических проводов

Это пример разъемного соединения. Этапы 2.1а — 2.1d

(рис. 7.100).

Неразъемное соединение проводов осуществляется пайкой или сваркой.

Пример 7.144. Гибкая печатная плата по технологии струйной печати.

Компания Seiko Epson продемонстрировала гибкую печатную плату размером 20 х 20 мм, состоящая из 20 слоев и имеющая толщину без основы всего 200 микрон (рис. 7.102). Она изготовлена по технологии струйной печати электронных плат.

Рис. 7.102. Печатная плата Seiko Epson , созданная по технологии струйной печати

Это пример неразъемного соединения. Этап 2.1d(рис. 7.100).

7.5.3.4.1.2. Соединение гибких частей с помощью гибких связей (этап 2.2)

Гибкие конструкции соединяются гибкими связями (2.2 a, b, c). Постепенно число частей увеличивается, а связи между ними становятся все более гибкими.

Пример 7.145. Цанга.

Чтобы цанга надежно зажимала деталь, кольцевые прорези губок цанги заполняют эластичным материалом, например, резиной. Для усиления упругости цангового патрона в месте перехода лепестков в корпусе делают кольцевые пазы 330.

Это пример разъемного соединения. Этап 2.2 a (рис. 7.100).

Рис. 7.103. Цанга по а.с. 1 266 672: 1 — корпус; 2 — зажимные губки; 3 — наружная поверхность губок; 4 — упругий элемент из эластичного материала; 5 — перемычка; 6 и 7 — кольцевые пазы.

Пример 7.146. Разъем для печатных плат.

Разъем для печатных плат, содержащий корпус из диэлектрика и упругие контактные элементы, выполненные в виде изогнутых S-образных пружин, будет более надежным при контактировании, если изогнутые пружины изготовить в виде ряда последовательно расположенных проволочек 331.

Это пример разъемного соединения. Этап 2.2 b, c(рис. 7.100).

Рис. 7.104. Разъем для печатных плат по а.с. 411 673: 1 — корпус; 2 — упругие контактные элементы; 3 — металлическая обойма.

7.5.3.5. Порошкообразное состояние (этап 3)

Рабочий орган выполняют из отдельных частей, практически не связанных между собой, количество частей увеличивается, а их размеры уменьшаются, переходя к порошку или микросферам (3).

Пример 7.147. Контактное гнездо.

Предлагается повысить надежность электрического соединения в контактном гнезде (рис. 7.105), содержащим диэлектрический корпус 1 из упругого эластичного материала с размещенным внутри токопроводящим элементом, отверстием 3 для контактирующего штыря 4 и контактом для подключения. Цель достигается за счет выполнения токопроводящего элемента в виде металлических шариков, диаметр которых больше диаметра отверстия для контактирующего штыря 332.