Головна » 2016 » Січень » 26 » Реполь Основні правила репольного аналізування Добудовування реполя Розвивання ефективності реполя
03:02
Реполь Основні правила репольного аналізування Добудовування реполя Розвивання ефективності реполя

ТЕМА 5. РЕПОЛЬНЕ АНАЛІЗУВАННЯ

 Реполь - мінімальна технічна система.

 Основні правила репольного аналізування.

 Добудовування реполя.

 Розвивання ефективності реполів.

 Руйнування реполів.

 Будування «вимірювального» реполя.

 Типові моделі винахідницьких завдань та їх репольні перетворювання.

        

1 Реполь - мінімальна технічна система

Один із найфективніших методів пізнавання навколишньої дійсності - моделювання, тобто замінювання реального об’єкта його моделлю - ідеалізованою системою, що в якихось своїх рисах відображає особливості реальної. З моделями значно простіше працювати, а результати, отримані на моделях, потім можна перенести на реальний об’єкт.

У ТРВЗ, щоб дослідити ТС, використовують їх структурні ,моделі, що отримали назву «реполь».

Реполь (від слів «речовина» і «поле») - це мінімальна робоча ТС, що містить два матеріальні складники (виріб, інструмент) і енергію їх взаємодії (у ТРВЗ її називають «полем»).

Щоб оперувати з реполем, розв’язуючи винахідницькі завдання, треба мати на увазі, що в ТРВЗ під «речовиною (Р)» умовно розуміють будь-які складники ТС, що мають масу і здатні випромінювати, вбирати й перетворювати енергію. Ці складники не залежать від ступеню їх важливості та можуть бути від гайки й шплінта до космічного корабля. Наприклад, розглядаючи обробляння дегалі на токарному верстаті - одна «речовина» Рі - деталь, друга Р2 - різець.

Поле характеризують відсутністю маси, видом енергії й інтенсивністю енергообмінювання. Поняття «поле (П)» містить, на відміну від фізики, не тільки поля електромагнітні, гравітаційні, слабких і сильних взаємодій, але й інші види взаємодії між речовинами, наприклад, теплову, що діє під час сушення деревини, механічну, що діє під час обробляння деталі на токарному верстаті різцем тощо.

Отже, дві речовини й поле можуть бути різноманітними, але їх потрібно й достатньо для того, щоб утворити мінімальну технічну систему, що називають «реполь».

За допомогю одного або кількох реполів можна отримати модель будь-якої ТС. У ній нема нічого зайвого, не властивого проблемі, що вивчається, завдяки чому легше виявити вади, «хвороби» ТС, які пов’язані, зазвичай, з порушуванням певних закономірностей будування.

Коли потрібно показати взаємні зв’язки між Рі, Рг та П, будують так звану репольну формулу (модель), що в ній використовують такі умовні познаки:

у       - перехід від умов завдання (дано) до результату

(отримано);

ч ► - взаємодія речовин одна з одною;

 ► - дія одного складника на інший;

   дія (чи взаємодія), що її треба додати за умовою

завдання;

  - дія (чи взаємодія) в загальному вигляді, без конкре­тизування (зв’язок);

/Х/Лу - незадовільна дія (чи взаємодія), що її за умовою завдання потрібно змінити;

—і руйнування зв’язку;

- реполь у загальному вигляді;

П] і П2 - різні поля;

П' і П" - різні поля на вході та виході.

Модель обробляння деталі на токарному верстаті різцем графічно можна зобразити, застосовуючи познаки, так:

П

Р,/Ц\Р2

У репольних формулах речовини потрібно записувати в рядок, а поля зверху і знизу, що дає змогу наочно показати дію кількох полів на одну й ту саму речовину. Репольні перетворювання показують, що потрібно додати в проектовану систему, щоб вона запрацювала: речовину, поле або те й те. Але вони не конкретизують, які саме речовини й поля треба додавати. ТРВЗ рекомендує в таких випадках починати перебирати з полів, бо їх набагато менше, ніж речовин. А для того, щоб не діяти наосліп, перебираючи поля, можна скористатися певним порядком, що його зашифровано в абревіатурі ГМАТХЕМ []. Абревіатуру створено з перших літер назв найуживаніших полів:

Г - гравітаційне поле (гравітаційні сили);

М - механічне поле (взаємодія). Його прояви надзвичайно різноманітні: прості механічні зусилля в різних напрямках, тиск (підвищування чи скидання), інерційні, відцентрові сили, вібрація, удари тощо.

А - акустичне поле. Воно продовжує перелік дій механіч­ного поля: коливання звукові, ультразвукові та інфразвукові, стоячі хвилі, резонансні коливання тощо;

Т - теплове поле (нагрівання чи охолоджування);

X - хімічне поле (використовування різних хімічних реакцій);

Е - електричне поле (електричне, поле електричного струму - змінного чи постійного);

М - магнітне поле (поле постійних магнітів, постійного чи змінного електричного струму).

Поля сильних та слабких ядерних взаємодій сьогодні у винахідництві практично не застосовують.

Порядок перебирання полів, заданий словом «ГМАТХЕМ», не випадковий, а відображає виявлену на базі вивчення історії техніки послідовність розвивання технічних систем у напрямку переходу від простих, часто використовуваних, але менш ефективних механічних взаємодій до найбільш електромагнітних полів. Друга тенденція перехід від постійних, незмінних полів до перемінних, імпульсних. Ефективне й спільне використання кількох полів, особливо комбінації сусідніх в абревіатурі ГМАТХЕМ: теплового і хімічного, хімічного і електричного, електричного і магнітного. Ці моменти треба враховувати, коли формують реполі.

Репольне аналізування в ТРВЗ виконує дві важливі функції []. По-перше, це мова конструювання і перетворювання моделей технічних систем, що на ній «написано» стандарти на розв’язування винахідницьких завдань. По-друге, воно є і самостійний інструмент для розв’язування: правила репольного аналізування дає змогу переконливо розв’язувати багато завдань другого-третього рівнів. Водночас репольне аналізування не дає змоги повністю усунути перебирання варіантів. Коли розв'я- зуюють завдання за правилами репольного аналізування, перебирають поля, використовуючи абревіатуру ГМАТХЕМ. Але репольне аналізування дає змогу істотно зменшити кількість перебраних варіантів. Наприклад, щоб розв’язувати завдання вищих рівнів методом спроб та помилок потрібно перевірити від кількох сотень до кількох тисяч варіатнів, тоді як полів, що використовують у винахідництві не більше десятка, а це означає, що цей інструмент дає змогу перетворити завдання високого рівня у штучне завдання першого рівня, для якого перебирання допускається.

2 Основні правила репольного аналізування

Зображення технічних систем у вигляді трикутних реполів аналогічно зображенню трикутника в геометрії. Трикутник - мінімальна геометрична фігура. Будь-яку складну фігуру (квадрат, ромб, чотирикутник тощо) можна подати у вигляді суми трикутників. Саме тому вивчання властивостей трикутника виокремлено в окрему науку - тригонометрію.

Реполь - система з трьох складників Рі, Рг та П - відіграє в техніці таку саму фундаментальну роль, яку трикутник - в геометрії. Знаючи кілька правил і маючи таблиці тригонометричних функцій, можна легко розв’язувати завдання, що без цього вимагали б копіткого вимірювання і обчислення.

Так само, знаючи правила будування й перетворювання реполів, можна легко розв’язувати багато важких винахідницьких завдань.

 

Добудовування реполя

Нерепольні системи, що містять один складник (речовину або поле) або два складники (дві речовини або речовину й поле) треба добудувати до повного реполя, що містить дві речовини й поле. До того ж, щоб добудувати реполь, рекомендують використовувати речовини із зовнішнього середовища, а послідовність додання полів - за ГМАТХЕМ.

Як приклад розглянемо завдання.

Завдання. Криві стовбури й сучки дерев розрубують на тріски. Одержують суміш кусків кори й трісок деревини. Як відділити куски кори від трісок деревини, якщо вони дуже маю відрізняються за густиною та іншими характеристиками? [].

З цього завдання є безліч патентів, виданих в різних країнах. Винахідники наполегливо й безрезультатно намагають відділити куски кори від трісок деревини, використовуючи незначну різницю в густині.

В експериментах з цим завданням кількість спроб іноді сягало сотень, однак нікому не вдалося подолати психологічну інерцію і піти в принципово новому й, головне, на сьогодні найправильнішому напрямку.

У завдання дано дві речовини. Отже, щоб добудувати реполь треба додати поле. Величезний шукальний простір стрімко звужується: треба розглянути всього кілька варіантів.

Використовуючи абревіатуру ГМАТХЕМ, можна побачити, що гравітаційне поле Г можна відкинути через малу різницю в питомій вазі кори і трісок. Також проглядається задовільний розв’язок, коли використовувати механічне М, акустичне А, теплове Т і хімічне X поля. Можна перевірити, як поводять себе тріски в електричному полі. Виявляється, що в електричному полі частинки кори заряджаються негативно, а частинки деревини - позитивно. Це дає змогу побудувати сепаратор, що забезпечує надійне розділення трісок за формулою:

 

 

Ну, а якби тріски не електризувалися? Тоді розглянули б магнітні М і електромагнітні поля І в цьому випадку правило добудовування реполя зберігається.

Завдання полягає в тому, щоб відділити один вид виробу. Отже, ми маємо право вважати, що дано одну речовину, яку треба переміщувати. Добудуємо реполь: додамо до цієї речовини пару «речовина і поле», наприклад, можна нанести на кору феромагнітні частинки до роздроблювання стовбура і гілок, а після дроблення - використовувати для сепарації магнітне поле. Тут вже не потрібні експерименти:      магнітне     поле  явно

спроможне переміщувати «намагнічену» кору. Цей розв'язок можна відобразити так:

 

Дано суміш двох речовин, що не хочуть розділятися. Розв’язок полягає в добуду ванні реполя, до того ж замість Р2 треба взяти комплекс РгРф, де Рф - феромагнітні частинки.

Можливість будувати «комплексні» реполі значно розширює межі застосовування правила про добудовування реполя.

Розвивання ефективності реполя

У ситуаціях, коли в ТС потрібна дія, але вона недостатньо ефективна, застосовують правило розвивання реполя. Воно каже:

 зі збільшенням ступеня дисперсності інструмента Р2 ефективність реполя підвищується;

 дія поля па інструмент Р2 ефективніша дії на виріб Р,;

 ефективність реполя збільшується, якщо інструмент Р2 розгортається в ланцюговий реполь. і єднаний із наявним.

Як приклад розглянемо завдання.

Завдання.

Приклад 2.1 (її попередньої теми)

Сталевий циліндр шліфують всередині шліфувальним кругом.

Потрібно безперервно стежити, як змінюється діаметр круга, не

припиняючи роботи й не виводячи круг із циліндра. Відомий спосіб. Круг

шарами фарбують у різні кольори і за зміною кольору охолоджувальної рідини, що виносить частинки круга, роблять висновок про величину

зменшення його діаметра. Точність вимірювання в цьому випадку дуже мала. Потрібен простий і дешевий пристрій для вимірювання діаметра круга.

Вирішують це завдання, виходячи з того, що енергія має вільно проходити крізь систему. Яка? Електрична. Абразив не проводить струм, але на торець круга можна нанести шар металу і система стане «прозорою» для струму. Зі зменшенням діаметра круга буде змінюватись        і опір.

Омметр, увімкнений    в ланцюг,   покаже

діаметр круга 1 (рис. 2.5).

У ній уже дано реполь, до того ж «добрий», потрібний: механічне поле П, через круг Р2 діє на циліндр Р|. Невигідно перебудовувати      цей    реполь       чи ламати його,         тому що     умови

завдання    не      містять       жодних претензій до   самого процесу

шліфування.

Такі завдання розв’язують за правилом будування ланцюгових реполів:

Пі      Пі      Пз

/ \ р, *—-р2         р,

Згідно з п.З правила розв’язок полягає в тому, що круг Р2 (інструмент) розгортається в реполь, приєднаний до наявного ре- поля. У цьому випадку до шліфувального круга Р2 прикріплюють струмопровідну пластину Рз і до системи підводиться електричний струм Пг. Величину спрацьовування шліфувального круга Р2 визначають за зміною опору пластини Рз, коли проходить електрострум П2.

Інколи Рз, своєю чергою, розгортають в реполь, що подовжує ланцюг і тим самим відбувається так зване «форсування» реполів. Типовий випадок «форсування» реполя - введення в нього феромагнітної речовини і магнітного поля.

 Руйнування реполя

У деяких винахідницьких завданках треба усунути шкідливу взаємодію двох об’єктів, залишивши корисну. У таких випадках шкідливий зв’язок в реполі руйнують, (вводячи) додаючи між речовинами, що погано взаємодіють, модифікації одної із двох наявних речовин або дешевої третьої речовини, чи використовуючи поле.

Аналіз великої кількості завдань на руйнування реполя показав, що найефективнішим розв’язком є введення третьої речовини, яка є видозміною одної із двої наявних.

Приклад

Відомо конвеєр з гладкими роликами для поздовжнього переміщування пиломатеріалів. Пиломатеріали добре переміщуються поздовжньо, але не можуть зміщуватися, коли потрібно, у поперечному напрямку. Щоб усунути цю технічну ваду на ролики закріплюють гвинтоподібно стрічки. Гвинтоподібні ролики широко застосовують для поздовжнього й поперечного переміщування пиломатеріалів. Приклад

Загострюючи фрезувальні ножі на загострювальному верстаті, обертальний шліфувальний круг здійснює верта- льно-поступний рух вздовж різальної крайки ножа. Ніж за­гострюється і недопустимо нагрівається. Щоб запобігти наг­ріванню, ніж на ділянці загострювання безперервно обли­вають емульсією, що містить 3 - 5 % кальцинованої соди.

 Будування «вимірювального» реполя

Якщо треба отримати інформацію про стан системи, будують «вимірювальний» реполь, вводячи в систему речовину, пов’язану з полем, що її легко виявляють і вимірюють, або речовину, що перетворює погано виявне поле у легко виявне. Тут також можна набирати поля за лінією ГМАТХЕМ, розглядаючи насамперед легко виявні людиною поля - світлові, звукові, дотикові, запахові [].

З Типові моделі винахідницьких завдань та їх репольні перетворювання

Шляхи розв’язування завдань легше знаходити, якщо їх якось розмістити за родинними типами, класами чи групами. А кожний тип, класе, групу завдань розв'язувати за певними правилами, що значно полегшує розв'язування.

Класифікувати винахідницькі завдання, а тим більше винахідницькі ситуації, надзвичайно важко, тому що їх може бути дуже багато. Крім того, часто суть завдання захована за довільною словосполукою. А модель завдання, що усуває всі зайві складники і фахову термінологію, дає змогу гранично спрощено, але водночас точно відобразити суть завдання, дати технічну суперечність і складники, конфлікт між якими утворює суперечність. Такі моделі завдань піддаються простій і чіткій класифікації.

В основу класифікації моделей винахідницьких завдань покладено репольну структуру початкової ТС. Такий підхід дає змогу поділити всі завдання на три типи: дано один, два або три складники, складніші зводяться до цих трьох типів.

Завдання першого типу (дано один складник) майже завжди розв'язують, добудувавши об'єкт до повного реполя.

Завдання третього типу (дано гри складники) без особливих ускладнень переводяться у завдання першого й другого типів.

Якщо, приміром, за умовою завдання дано реполь, тобто три складники, то цей реполь можна розглядати як один складник (складник) і з'єдувати його за правилами репольного аналізування з іншими речовинами й полями.

Тому «класичні» винахідницькі завдання - це завдання другого типу. Для конфлікту потрібне зіткнення двох супротивних тенденцій, прагнень, властивостей, вимог.

Власне кажучи, такі зіткнення існують і в завданнях першого типу: другого складника немає в завданні, але він є на увазі.

Завдання. Виготовляючи шліфувальний інструмент, потріб­но укласти маленькі алмазні зерна, що мають форму пірамі­док, не як-небудь, а гострим кутом догори. Як це зробити?[].

Тут дано одни складник - крупинку алмазу. Другий складник - інструмент не зазначено, тому що крупинки алмазу дуже малі і немає рації вкладати їх звичайним інструментом, наприклад, пінцетом. Тому другий складник винесено за межі завдання. Але за репольними правилами потрібно репольну систему добудувати до повного реполя:

П

Р, ^=>РіХ ^ Р2

Тут можна використати гравітаційне поле, тому що пірамідки, що мають центр ваги ближче до основи, будуть зорієнтовуватися вершинками догори, коли падатимуть повільно. А щоби сповільнювати падання пірамідок, можна використати в’язкий клей, що і буде приклеювати їх до основи. Надлишок клею зливають і всі пірамідки приклеюються зорієнтованими гострими вершинками догори.

Тут важливо те, що для кожного класу, а їх в наявній класифікації нараховують вісімнадцять [3], репольне аналізуваня пропонує загальну формулу, що вказує напрямок розв’язування. Репольні формули відображають будову технічної системи, а структуру завданн і напрямок її розв'язування, що визначається законами розвивання ТС. Тому нема репольних формул металорізальних верстата, преса або електрордвигуна, як нема, скажімо, їх хімічних формул.

Є у репольного аналізування ще одна важлива перевага. Ключами до розв'язування складних завдань часто виявляються фізичні, хімічні, геметричні та інші ефекти. І дуже важливо мати перехід вщ завдання до відповідного ефекту. Репольне аналізувння і виявляється таким переходом, оскільки фізичні, хімічні та геометричні ефкти можуть бути виражені у репольній формі, що дає змогу розробити стандарти на розв'язування винахідницьких завдань.

Поряд із типовими завданнями, розв’язуваними за чіткими правилами в один хід, є завдання нетипові, багатоходові. Такі завдання розв’язують за умисно створеною програмою, що її називають алгоритм розв 'язування винахідницького завдання.

 

 

Переглядів: 242 | Додав: RepGYRY | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
avatar