Размещено на сайте 10.03.2009.
...Перед вами один из разборов задач по АРИЗ. Решатель использовал АРИЗ-85В с небольшими исправлениями на шагах 2.1. и 2.2. - там была использована одна из модификаций АРИЗ-91. Как и всякий реальный документ, он содержит в себе недостатки, неточности. Я не стал приводить полученное автором решение, потому что в данный момент интерес представляет другое - обеспечение качественного, методически "гладкого" продвижения по АРИЗ.
Рассмотрите этот разбор внимательно на предмет поиска методических ошибок, сбоев. Я был бы рад получить обратную связь на почту нашего сайта metodolog1@yandex.ru или на ветке форума, посвященной анализу сбоев и ошибок при работе с АРИЗ-85В http://metodolog.ru/node/112. .
Удачной охоты!
Редактор
Контрольное задание по АРИЗ
Снижение аэродинамического сопротивления крупногабаритных транспортных средств
Автомобильные грузоперевозки осуществляются с использованием тандемов "седельный тягач - трейлер". При этом унификация сцепных устройств позволяет одному и тому же тягачу перевозить различные типы полуприцепов (трейлеры, платформы, цистерны и др.), которые, в свою очередь, могут иметь различные массогабаритные характеристики.
В случае использования седельных тягачей для перевозки крупногабаритных трейлеров возникает аэродинамическое сопротивление в зоне "кабина тягача - передняя стенка трейлера" (Рисунок 1), составляющее 20-25% общего аэродинамического сопротивления. Особенно актуально это становится на больших скоростях и при сильном боковом ветре, что приводит к значительному расходу топлива и, следовательно, удорожанию грузоперевозок.
Рисунок 1. Зона повышенного аэродинамического сопротивления
Использование всевозможных обтекателей (Рисунок 2), прикрывающих эту зону, частично решает проблему, но ведет к удорожанию и утяжелению транспортного средства, а также к снижению его маневренности при поворотах (увеличению радиуса поворота). Кроме того, ширина, форма и угол растра используемых обтекателей должен быть согласован с габаритами перевозимого трейлера, что крайне неудобно при использовании тягача с разными типами трейлеров.
Рисунок 2. Использование обтекателей в зоне "кабина тягача - трейлер"
Постановка задачи
Можно ли усовершенствовать конструкцию транспортного средства с целью снижения аэродинамического сопротивления в рассматриваемой зоне? Попробуем решить эту задачу при помощи АРИЗ без предварительной и последующих проверок на возможность ее решения по стандартам.
Часть 1. Анализ задачи
Шаг 1.1: Запись условия мини-задачи и технического противоречия
Техническая система для грузоперевозок включает в себя:
· тягач (седельный);
· трейлер (в качестве полуприцепа рассматриваемого тягача);
· обтекатели (специальные аэродинамические устройства, установленные на тыльной стороне кабины и прикрывающие промежуток между кабиной тягача и передней стенкой трейлера);
· автодорога;
· набегающий поток воздуха.
ТП 1. Если обтекатель большой, то аэродинамическое сопротивление в рассматриваемой зоне незначительное, но при этом снижается манёвренность тандема "тягач+трейлер".
ТП 2. Если обтекатель маленький, то аэродинамическое сопротивление в рассматриваемой зоне большое, но при этом манёвренность тандема "тягач+трейлер" не снижается.
Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить снижение аэродинамического сопротивления тандема "тягач+трейлер" при сохранении манёвренности.
Шаг 1.2: Выделение конфликтующей пары: изделие и инструмент
Изделие: поток воздуха в зоне "кабина тягача - трейлер".
Инструмент: обтекатель.
Шаг 1.3: Составление графической схемы конфликта
Графическая схема конфликта приведена на Рисунок 3.
Шаг 1.4: Выбор одной из схем противоречия
ТП = ТП 1. Если обтекатель большой, то аэродинамическое сопротивление в рассматриваемой зоне незначительное, но при этом снижается манёвренность тандема "тягач+трейлер".
В этом случае хорошо обеспечивается выполнение главной функции системы (снижение аэродинамического сопротивления).
Шаг 1.5: Усиление конфликта путем указания предельного состояния элементов
Обтекатели настолько большой, что полностью закрывает промежуток между кабиной тягача и передней стенкой трейлера и полностью ликвидирует манёвренность тандема "тягач+трейлер".
Рисунок 3. Графическая схема конфликта
Шаг 1.6: Запись модели задачи с усиленной формулировкой конфликта, с указанием конфликтующей пары и введением X-элемента
Дано:
· Поток воздуха в зоне "кабина тягача – трейлер”, обтекатель;
· •Обтекатель настолько большой, что полностью закрывает промежуток между кабиной тягача и передней стенкой трейлера и полностью ликвидирует манёвренность тандема "тягач+трейлер".
Необходимо найти такой X-элемент, который бы при большом обтекателе обеспечивал низкое аэродинамическое сопротивление, при сохранении высокой манёвренности тандема "тягач+трейлер".
Шаг 1.7: Проверка возможности применения системы стандартов для решения задачи
Этот пункт мы пропускаем, поскольку решаем задачу при помощи АРИЗ, без применения системы стандартов.
Часть 2. Анализ модели задачи
Шаг 2.1: Определение оперативной зоны (ОЗ)
Оперативной зоной является пространство между тыльной стороной кабины тягача и передней стенкой трейлера:
Вывод: Разделение противоречивых свойств в пространстве невозможно.
Шаг 2.2: Определение оперативного времени (ОВ)
Вывод: Разделение противоречивых свойств во времени невозможно.
Шаг 2.3: Определение вещественно-полевых ресурсов (ВПР)
Системные ресурсы:
· ресурсы инструмента: форма обтекателя, материал обтекателя;
· ресурсы изделия: скоростной напор воздуха, параметры воздуха.
Надсистемные ресурсы:
· Форма трейлера, материал трейлера;
· Расстояние между обтекателем и передней стенкой трейлера.
Часть 3. Определение идеального конечного результата (ИКР) и физического противоречия (ФП)
Шаг 3.1: Запись идеального конечного результата (ИКР-1)
X-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления тандема "тягач+трейлер" при сохранении его манёвренности во время движения и поворотов.
Шаг 3.2: Усиление формулировки идеального конечного результата ИКР-1 с использованием вещественно-полевых ресурсов
· Форма обтекателя сама обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления тандема "тягач+трейлер" при сохранении его маневренности во время движения и поворотов.
· Скоростной напор воздуха сам обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления тандема "тягач+трейлер" при сохранении его маневренности во время движения и поворотов.
Шаг 3.3: Формулировка физического противоречия на макроуровне
· Обтекатель должен доходить до передней стенкой трейлера, чтобы направлять набегающий воздушный поток для снижения аэродинамического сопротивления, и не должен доходить до передней стенкой трейлера, чтобы обеспечить хорошую манёвренность тандема "тягач+трейлер", во время движения и поворотов.
· Скоростной напор воздуха должен направлять (удерживать) воздушный поток от тыльной стороны кабины до передней стенкой трейлера для снижения аэродинамического сопротивления, и не может его удерживать, так как между тыльной стороной кабины и передней стенкой трейлера существует зазор, обеспечивающий хорошую манёвренность тандема "тягач+трейлер” во время движения и поворотов.
Шаг 3.4: Формулировка физического противоречия на микроуровне
· Частицы обтекателя должны быть между тыльной стороной кабины и передней стенкой трейлера, чтобы направлять набегающий воздушный поток, и их не должно там быть, чтобы обеспечить хорошую манёвренность тандема "тягач+трейлер” во время движения и поворотов.
· Частицы скоростного напора воздуха должны быть между тыльной стороной кабины и передней стенкой трейлера, чтобы направлять набегающий воздушный поток и их не должно там быть, чтобы обеспечить хорошую манёвренность тандема "тягач+трейлер” во время движения и поворотов.
Шаг 3.5: Запись идеального конечного результата ИКР-2
Пространство между тыльной стороной кабины тягача и передней стенкой трейлера в течение всего времени движения тандема "тягач+трейлер" само обеспечивает наличие частиц обтекателя и их отсутствие при поворотах тандема.
Шаг 3.6: Проверка возможности применения системы стандартов к решению задач, сформулированной в ИКР-2
Этот пункт мы пропускаем, поскольку решаем задачу при помощи АРИЗ без применения системы стандартов.
Часть 4. Мобилизация и применение ВПР
Шаг 4.1: Метод моделирования маленькими человечками (ММЧ)
a) при движении на больших скоростях b) во время манёвров
Рисунок 4. Изображение конфликта в виде маленьких человечков
С одной стороны промежуток между кабиной и передней стенкой трейлера должен быть закрыт плотной пеленой частиц какого-либо вещества (Рисунок 4, a) для направления набегающего потока воздуха вдоль тандема "тягач+трейлер" и препятствования его проникновению внутрь промежутка, но с другой стороны данной пелены не должно во время выполнения маневров (Рисунок 4, b).
Шаг 4.2: Решение задачи в случае, если из условия известно, какой должна быть система
Этот пункт мы пропускаем, поскольку из условия не известно какой должна быть система.
Шаг 4.3: Определение возможности решения задачи применением ресурсных веществ
Одним из ресурсов при решении задачи является окружающий воздух (набегающий поток воздуха при движении тандема "тягач+трейлер"), который не должен попадать внутрь рассматриваемой зоны, создавая там избыточное давление.
Шаг 4.4: Определение возможности решения задачи заменой ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой
Не видим такой возможности.
Шаг 4.5: Определение возможности решения задачи применением веществ, производных от ресурсных или смеси этих веществ и пустоты
Смотри шаг 4.3. Задача сводится к недопущению попадания набегающего потока воздуха во время движения тандема "тягач+трейлер" внутрь промежутка с помощью этого же потока.
Шаг 4.6 и 4.7: Определение возможности решения задачи применением электрического поля или пары поле и вещество
Считаем, что не видим такой возможности.
Часть 5. Применение информационного фонда
Шаг 5.1: Рассмотреть возможность решения задачи в формулировке ИКР-2 при помощи стандартов
Этот шаг мы пропускаем, поскольку решаем задачу при помощи АРИЗ, без применения системы стандартов.
Шаг 5.2: Рассмотреть возможность решения задачи в формулировке ИКР-2 с учетом ВПР, уточненных в части 4
На этом шаге образ решения уже сформировался - при перемещении тандема "тягач+трейлер" на высоких скоростях набегающий поток воздуха (наш ВПР) должен образовывать плотную пелену, закрывающую промежуток между кабиной и трейлером, не допуская срывов потоков на задней кромке кабины тягача и на передней кромке трейлера и не вызывая, тем самым, аэродинамического сопротивления.
Шаг 5.3: Рассмотреть возможность устранения физического противоречия с помощью типовых приемов разрешения противоречия
Прием разделения противоречивых свойств во времени в совокупности с графическим изображением конфликта в виде маленьких человечков и шагами 4.3. и 4.5. позволяет разрешить сформулированное ранее противоречие.
Так как существенные величины аэродинамического сопротивления имеют место только при больших скоростях перемещения тандема "тягач+трейлер", то необходимо, чтобы задняя кромка кабины содержала приспособления, формирующие плотную воздушную завесу из набегающего (скоростного) потока воздуха. При выполнении маневров (как правило, на невысоких скоростях) необходимость в этой завесе отпадает.
В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.
