скачать книгу бесплатно
Материал корпуса
Пример 13.51.Материал корпусов судна
Первые суда строили из папируса, тростника и дерева. В дальнейшем слали использовать различные металлы (стали, алюминий, титан), пластмассы, стекловолокно и т. д.
Вид корпуса
Рассмотрим некоторые виды судов:
– плот;
– водоизмещающий корпус;
– полупогруженный корпус;
– с подводными крыльями;
– на воздушной подушке;
– экраноплан;
– подводное судно.
Система управления
Системы управления могут быть: непосредственные, дистанционные; ручные, механические, полуавтоматические, автоматические.
Современные суда имеют компьютерную систему управления со спутниковой системой навигации (GPS).
Разработка концепции
Мы показали только некоторые из видов минимально необходимых частей системы.
С выявления и выбора частей системы начинается проектирование новой системы. В дальнейшем мы используем другие законы построения систем. Осуществляется минимальное согласование между частями системы, устанавливаем связи между ними, и подбирает дополнительные элементы. Как правило, эти операции проделываются несколько раз на разных уровнях.
Предложим проект будущего судна.
Суда будущего должны использовать только экологически чистые источники энергии и, прежде всего, все ресурсы моря (солнце, ветер, воду, волны, течения, статическое давление, соленость воды и т. д.).
Опишем проект, предложенный шведско-норвежской транспортной компанией Wallenius Wilhelmsen.
Пример 13.52.Концепция экологически чистого судна – E/S Orcelle
Шведско-норвежская транспортная компания Wallenius Wilhelmsen представила на всемирной выставке EXPO-2005 в Японии концепцию экологически чистого судна – E/S Orcelle (рис. 13.19).
Этот большой транспортный корабль типа ро-ро (с погрузкой через откидную аппарель) предназначен для перевозки 10 000 автомобилей через океан, используя только возобновляемые, экологически чистые источники энергии – солнечный свет, ветер и волны.
Судно содержит три паруса-крыла, на которых установлены солнечные батареи. Шарнирное крепление парусов позволяет им наклоняться и вращаться. Таким образом, в штиль, когда эти крылья не работают в качестве парусов, их можно сориентировать точно на Солнце, добиваясь максимальной отдачи фотоэлектрических пленок.
Это полупогруженное судно, выполненное из алюминия и пластмасс.
Между главным корпусом и боковыми (спонсонами) проходят 12 горизонтальных подвижных плавников-крыльев, утилизирующих энергию волн, когда судно идет под парусами или стоит на якоре.
Эти же плавники могут работать и движителями – в этом случае их силовой привод питается от корабельной энергетической сети. Судно движется подобно рыбе – за счет колебаний плавников.
Кроме того, имеются и традиционные движители – винты, вынесенные вниз на обтекаемых колонках. Электродвигатели находятся непосредственно у винтов – в обтекаемых герметичных капсулах.
В энергосистеме этого транспорта в качестве мощнейших накопителей энергии используются топливные элементы. Они питаются водородом, который вырабатывается из морской воды в то время, когда мощности солнечных батарей и волновой установки максимальны.
Ночью судно может использовать запасенную энергию для движения и питания систем вентиляции, освещения и т. д.
Площадь восьми грузовых палуб судна эквивалентна площади 14 футбольных полей (85 тыс. м
).
Его длина составляет 250 метров, ширина – 50 метров, осадка – 9 метров.
Площадь парусов Orcelle – 4,2 (3 x 1,400) тыс. м
, из которых 2,4 (3 x 800) тыс. м
покрыты солнечными панелями. Их мощность достигает 2,5 мегаватта. Мощность топливных элементов составляет 10 мегаватт. Максимальная скорость судна составляет 20 узлов, а экономическая – 15 узлов.
Рис. 13.19. Проект экологически чистого судна E/S Orcelle
Данный проект может быть распространен и на другие типы судов, в том числе и пассажирские. Для большей остойчивости и меньшей подверженности качке необходимо использовать корпус с двумя подводными цистернами. Судно следует оснастить парусной системой, ветрогенераторами типа MARS (рис. 13.15) и т. п. Кроме того, солнечные батареи могут быть вынесены на надувных плоскостях выше туч и постоянно получать электрическую энергию в дневное время суток.
13.6.4. Домашний пылесос
Пример 13.53.Системный анализ
Выявим принцип действия, главную функцию и потребность, которую удовлетворяет пылесос.
Принцип действия у всех домашних пылесосов удаление пыли с объекта происходит посредством создания разряжения (всасывание потока пыли) с помощью турбины, вращающейся электрическим двигателем. Таким образом, принцип действия – вращение турбины электродвигателем.
Функция – двигатель вращает турбину, тем самым создается поток воздуха, который проходя сквозь емкость в корпусе пылесоса создает разряжение.
Потребность – избавиться от пыли дома.
В дальнейшем могут быть выбраны или разработаны альтернативные продукты (услуги), использующие тот же принцип действия, или альтернативные продукты (услуги), выполняющие туже функцию или альтернативные продукты (услуги), удовлетворяющие данную потребность (рис. 13.20).
Рис. 13.20. Выявление альтернативных принципов действия, главных функций и потребностей продукт
Примечание. Под эффектами понимается не только физические, химические и биологические эффекты, но и технические эффекты, т. е. трансфер технологий.
Для того же принципа действия можно разработать новый альтернативный продукт (услугу). Для той же функции можно подобрать или придумать новый принцип действия и для него создать новый альтернативный продукт (услугу). Для той же потребности можно подобрать новую функцию, удовлетворяющую данную потребность. И так, альтернативные продукты могут создаваться для тех же или новых потребностей функций и принципов действия.
При разработке нового продукта желательно получить как можно более широкий набор альтернатив.
Для этого желательно иметь как можно более широкий набор принципов действий, функций и потребностей.
Альтернативные принципы действия можно получить, используя физические, химические, биологические и геометрические эффекты или трансфер технологий.
Для получения альтернативных функций и потребностей можно использовать закономерности изменения функций и развития потребностей (главы11 и 12, книга 2).
Пример 13.54.Определение альтернативных потребностей
Для выявления альтернативных потребностей будем использовать закономерности развития потребностей (глава 11, книга 2).
Идеализация потребностей
1. Пыль должна убираться в момент ее появления, в месте, где она появилась, при условии, что она появляется более определенной величины.
2. Пыль должна убираться полностью – 100%.
3. Помимо убирания пыли пылесос может удовлетворять и другие потребности, например увлажнять и/или ионизировать воздух.
4. На убирание пыли практически не затрачивается время.
5. Нет необходимости в уборке были. Создать условия, чтобы она не появлялась вообще.
Динамизация – стабилизация потребностей
Потребность убирания были адаптивная. Она приспособляется к времени уборки пыли, к тому пространству, где это необходимо делать, к объекту с которого нужно убирать пыль (материалу, форме и т. д.), к условиям (требованиям), которые предъявляет конкретный человек и т. д. Потребности могут быть стабильные в зависимости от конкретных условий и требований людей.
Объединение – специализация потребностей
1. Потребность в уборке пыли только определенного качества, например, волос или частичек кожи.
2. Потребность в уборке пыли разной величины.
3. Потребность в уборке другого вида пыли.
4. Потребность в уборке не только пыли, а например, и бактерий, микробов, вирусов и т. д.
5. Потребность в накоплении пыли, например, для исследовательских целей или использования были.
6. Пылесос создается только для уборки специализированного вида пыли.
Согласования потребностей
Согласование потребности в уборке пыли может осуществляться по всем указанным ранее видам, всех параметров пыли, ее структуре, по условиям предъявляемым человеком, по пространству и времени, где и когда необходимо убирать пыль.
Пример 13.55.Определение альтернативных главных функций
Для выявления альтернативных главных функций, используя закономерности изменения функций (глава 12, книга 2).
Идеализация главных функций
1. Что такое нужный момент – момент появления пыли.
Что такое нужное место – место появления пыли.
Что такое необходимое условие —количество, появившееся пыли, начиная с которого, следует ее убирать.
2. Идеально, когда убирается 100% пыли.
3. На сегодняшний момент пылесос помимо уборки пыли используется, как пульверизатор и увлажнения воздуха.
Значит пылесос должен выполнять и другие новые функции, например, создавать запах в комнате, ионизировать воздух и т. д.
4. Сегодня уже существуют роботы-пылесосы. Мы не затрачиваем время и силы на уборку пыли, но они убирают пыль достаточно долго и только с пола.
5. Методика выявления недостатков пылесоса будет описана в п. 13.7, пока укажем один из недостатков: пылесос создает шум. Значит необходимо разработать пылесос, не создающий шум.
6. Значит необходимо создать условия, когда не нужно убирать пыль.
Динамизация функций
Пылесос должен приспосабливаться под условия конкретного места, конкретных хозяев и т. д.
Переход к моно- или поли-функциональности и функции более высокого порядка
Выявим функции более высокого порядка
1. Отделение пыли от объекта.
2. Функция еще более высокого порядка – это соблюдение чистоты.
Свертывание функций
Функция должна быть передана системе соблюдения чистоты.
Развертывание функций
Должны выполняться не только функция соблюдения чистоты, но и другие функция необходимые дома. Таким образом мы переходим к концепции «умного дома».
Согласования функций
Все функции должны быть согласованы. Мы снова переходим к концепции «умного дома».
Более высокие уровни – «умный город», «умная страна» и «умная планета».
Пример 13.56.Разработка принципа действия
В настоящий момент принцип действия пылесоса для функции создания разрежения – это вращение турбины с помощью электрического двигателя, которое создает поток воздуха и с его помощью воздух «вытеснялся» из емкости, создавая разряжение.
Опишем некоторые альтернативные принципы действия (способов создания разряжения).
