В процессе развития технической системы происходит согласование ее подсистем между собой и (или) с внешней средой. При этом согласуют материалы, формы, размеры, действия и другие параметры (прочность, надежность, долговечность, температура, входные и выходные электрические сопротивления, магнитные и оптические свойства и т.д.) Согласование может происходить по трем направлениям: - согласование параметров подсистем для повышения полезного эффекта или исключения вредного; - направленное рассогласование параметров подсистем для дальнейшего повышения или получения нового полезного эффекта; - переход к динамическому согласованию- рассогласованию при подготовке к работе или в процессе работы подсистемы. Согласование материалов: 1. Подбор материалов для взаимодействующих частей системы таким образом, чтобы они не оказывали разруша¬ющих действий друг на друга. Пример: Материалы, работающие в среде электролита (вводе), не должны образовывать электрохимические пары; материалы, работающие в среде водорода, не должны быть подвержены водородному охрупчиванию. В частности, использование материалов высокой чис¬тоты исключает многие вредные эффекты, например, чистое железо практически не ржавеет. 2. Использование одинаковых материалов для разных час¬тей системы и для выполнения разных функций. Пример: использование для плавления криогенного вещества паров того же caмoго вещества 3. Использование для согласования промежуточных материалов. Пример: для сварки чугуна со сталью трением используют прокладку из латуни. Рассогласование материалов: 1. Использование разницы между веществами для получения полезного эффекта, в том числе разницы физических свойств (твердости, коэффициентов термического расширения, контактов разности потенциалов, отражательной способности, электропроводности, магнитных свойств, удельного веса, поверхностного натяжения и т.д.) или химических свойств (электрохимического потенциала, химической активности и т.д.) Пример: использование контактной разности потенциалов для получения сигнала о соприкосновении двух веществ. 2. Использование однородных материалов, котором при помощи дифференцированной обработки придаются различные на участках свойства. Пример: изготовление интегральных схем диффузий в нужных местах различных сме¬сей в чистый кремний. Поверхностная закалка стали. Динамическое согласование - рассогласование материалов: 1. Использование предварительно напряженных композиционных материалов. Пример: недавно было обнаружено, что деревья растут таким образом, что их внутренняя часть ис¬пытывает значительные сжимающие, а наружная - растяги¬вающие усилия. Это повышает сопротивление при изгибе от ветра. Так же используется предварительно напряженный железобетон, например, в конструкции Останкинской телебашни. 2. Использование веществ, находящихся в смешанном аг¬регатном состоянии (например, смесь твердого тела и жид¬кости), переходящих в процессе работы из одного агрегатного состояния в другое (см. п. 3, стандарт 8.3.4). 3. Использование соединений со вспомогательным веще¬ством, обладающим нужными свойствами или создающими их, причем после того как необходимость в нем отпадет, дополнительное вещество легко убирается или исчезает само, под действием поля, окружающей среды или специальных веществ (растворителей, в простейшем случае воды) (см.п.1.стандарт 8.6.1). 4. Использование действия поля, переводящего вещество в нужного состояние. Например, размягчение вещества под действием теплового поля - плавление, отверждение электро и магнитореологических жидкостей под действием поля. Согласование формы, размеров: 1.Придание системе формы и размеров, обеспечивающих оптимальное взаимодействие с внешней средой. Пример: придание аэродинамической обтекаемой формы автомобилям, су¬дам, самолетам; у парашюта – форма обеспечивающая максимальное сопротивление потоку. 2. Придание инструменту формы и размеров, обеспечи¬вающих оптимальное взаимодействие, инструмента с изделием. Пример: для обработки каждого материала имеется оп¬тимальный угол заточки сверл, резов, обеспечивающий наи¬лучшие режимы работы. В частности, рабочие органы инструмента должны иметь размеры того же порядка (или на два порядка меньше), что и размеры обрабатываемого (или обрабатываемого участка изделия). Сум¬марный размер инструмента растет, а величина рабочих час¬тей уменьшается. Рассогласование формы, размеров: 1. Придание системе формы и размеров, обеспечивающих подавление вредного взаимодействия со средой. Пример, для повышения ходовых качеств корабля на его носу выполняют специальное утолщение - бульб, создающее свою систему. Динамическое согласование - рассогласование формы, размеров: 1. Изменение формы и размеров происходит под действием внешнего управления. Пример: очки, сделанные из 2 слоев гибкой прозрачной пластмассы, между которыми залит глицерин. Меняя давление глицерина, изменяют фокусное рас¬стояние. 2. Изменение формы инструмента происходит под дейст¬вием изделия. Так, если есть две подвижные друг относительно друга поверхности, то оптимальной формой поверхности их взаимодействия будет та, которая получается при их обработке. Пример: доказано, что оптимальной формой профиля железнодорожного колеса является та, которая получается в результате длительной работы. Согласование ритмики работы: 1. Настройка всех подсистем на работу в одном ритме. Пример: работа конвейерных линий. 2.Настройке ритма работы инструмента в соответствии с частотой его собственных колебаний или собственных ко¬лебаний изделия. Пример: для разрушения пласта угля в не¬го через скважины закачивают воду и подают давление им¬пульсами с частотой, соответствующей собственной частоте колебаний пласта. Рассогласование ритмики работы: 1. Рассогласование ритмики работы частот колебаний на заданную величину для получения нужной промежуточной частоты. 2. Острота ритма работы частей изделия от частоты его собственных колебаний. Пример: при проектировании турбин, крыльев самолетов, зданий всегда стараются, чтобы их резонансная частота ни при каких условиях не совпадала с частотой вынужденных колебаний конструкции. Динамическое согласование - рассогласование ритмики работы: 1.Использование самонастраивающихся (за счет обрат¬ных связей) систем. Пример: автонастройка в радиоприем¬ных системах. 2. Применение физического эффекта самосинхронизации колебательных систем. Пример: самосинхронизация маятников часов, висящих на одной стене. Согласование подсистем сложных систем: 1. Исключение промежуточных согласующихся подсистем. Пример: в отличие от автомобиля, в котором преобразование энергии происходит последовательно; энергия ископаемого топлива в тепловую энергию в цилиндре, тепловая энер¬гия – в движение поршня, поступательное движение поршня - во вращение, коленчатого вала изменение скорости враще¬ния коробкой передач, преобразование энергии вращения в энергию движения автомобиля колесами, моторный двига¬тель преобразует энергию сгорания сразу в движение поршня, а потом коленчатого вала, позволяя непосредственно получить вращение. 2. Переход к использованию одних и тех же подсистем для выполнения разных функций. Пример: в магнитоле один усилитель обслуживает радиоприемник, магнитофон и проигрыватель. 3. Стремление к укрупнению, усложнению элементарных частей (подсистем) системы. Элементарными частями системы называют те части, на которые система может быть разобрана, a потом собрана без разрушения. Пример: в первых электронных устройствах элементарными частями были радиодетали - лампы, конденсаторы, соединительные провода и т д. Потом появились схемы не микромодулях, в кото¬рых элементарными частями уже стали блоки. В современной электронике элементарные части - целые устройства на микросхемах, микропро¬цессоры, содержащие десятки тысяч неразборных элементов. Такая же тенденция намечается и в других отраслях техники, так, появились уже автомобили с неразборным, блочным дви¬гателем. 4. Стандартизация элементарных частей систем. Использование одинаковых и однотипных элементарных подсистем в разных системах. Переход к модульным конструкциям. Пример: предметом стандартизации уже являются не простые детали типа крепежа, а сложные блоки типа интегральных схем, на основе небольшого числа разновидностей которых могут быть построены самые различные устройства.
К оглавлению К началу