LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 24
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

(в перспективе до 500...600 км/час и даже до 1000 км/час в вакууммированной
трубе). Струнные элементы натянуты до суммарного усилия 300...500 тонн и
жестко закреплены в анкерных опорах, установленных с шагом 1...3 км. Под-
держивающие опоры установлены с шагом 20... 100 м.
Электромодули имеют грузоподъемность до 5000 кг и вместимость до 20 пас-
сажиров (рис. 15.19 и 15.20). Запитка электрической энергией осуществляется
через колеса, которые контактируют с токонесущими головками специальных
рельсов.
При использовании автономного энергообеспечения модуля, головка рельса
и, соответственно, вся путевая структура, будут обесточенными.
Трассы СТС легко совмещается с линиями электропередач, с ветряными и
солнечными электростанциями, с линиями связи, в том числе оптико-воло-
конными.
Струны СТС выполняются из высокопрочной стальной проволоки диаметром
1...5 мм каждая. Струны собираются в пучок и размещаются с минимально
возможным провесом внутри пустотелого рельса (рис. 15.21).




Рельс монтируется таким образом, чтобы после фиксации струн путем запол-
нения полости рельса твердеющим заполнителем, например, на основе це-
мента или эпоксидной смолы, головка рельса оставалась идеально ровной.
Поэтому головка, по которой и будет двигаться колесо транспортного модуля,
не имеет провесов и стыков по всей своей длине.
Наибольшее количество в СТС будет промежуточных опор, которые устанав-
ливаются через 25... 100 м. СТС спроектирована таким образом, чтобы проме-
жуточные опоры испытывали преимущественно только вертикальную нагруз-
ку, причем незначительную — 25 тонн при пролете 50 м.
Примерно такую же нагрузку испытывают опоры высоковольтных линий
электропередач, поэтому они конструктивно и по материалоемкости близки
друг к другу. Максимальные горизонтальные нагрузки на всей трассе испыты-
вают только две концевые анкерные опоры (на них действует односторонняя
нагрузка): 1000 тонн для двухпутной и 500 тонн для однопутной трассы.
СТС спроектирована с очень жесткой путевой структурой. Например, при
пролете 50 м абсолютный статический прогиб пути от сосредоточенной на-
грузки в 5000 кгс, размешенной в середине пролета, составит всего 12,5 мм
или 1/4000 от длины пролета. Для сравнения: современные мосты, в том чис-
ле и для скоростных железных дорог, проектируют с допустимым относитель-
ным прогибом, в десять раз большим — 1/400. Динамический прогиб пути
СТС под действием подвижной нагрузки будет еще ниже — до 5 мм, или
1/10 000 пролета. Такой путь будет для колеса транспортного модуля более
ровным, чем, например, дно соляного озера, где, как известно, в конце
XX века автомобиль впервые преодолел скорость звука — 1200 км/час.

Предельную скорость в СТС будет ограничивать не ровность и динамика ко-
лебаний пути, не проблемы во фрикционном контакте «колесо — рельс»,
а аэродинамика. Поэтому вопросам аэродинамики в СТС уделено особо
пристальное внимание. Получены уникальные результаты, не имеющие ана-
логов в современном высокоскоростном транспорте, в том числе и в авиа-
ции. Коэффициент аэродинамического сопротивления модели пассажирско-
го экипажа, измеренный при продувке в аэродинамической трубе, составил
величину Сх = 0,075. Намечены меры по уменьшению этого коэффициента
до Сх = 0,05...0,06. Благодаря низкому аэродинамическому сопротивлению
двигатель мощностью 80 кВт обеспечит скорость движения двадцати местно-
го экипажа в 300...350 км/час, 200 кВт — 400...450 км/час, 400 кВт —
500...550 км/час. При этом механические и электромеханические потери в
СТС будут невелики, так как КПД стального колеса составит 99 %, мо-
тор-колеса в целом — 92 %.
Надежность путевой структуры и опор СТС как строительной конструкции
будет на уровне надежности висячих и вантовых мостов, так как они конст-
руктивно очень близки друг к другу, при этом струны в СТС значительно луч-
ше защищены от климатических и механических воздействий, чем канаты
мостов.
В экономическом плане можно отметить, что при серийном производстве
стоимость обустроенной двухпутной трассы СТС с инфраструктурой (вокза-
лы, станции, грузовые терминалы, депо и т. д.) составит, млн. USD/KM:
1,0...1,5 — на равнине, 1,5...2,5 — в горах, 1,5...2,5 — на морских участках при
размещении трассы над водой и 5...8 при размещении в подводной или под-
земной трубе-тоннеле.
Транспортный модуль конструктивно проще легкового автомобиля, поэтому
при серийном производстве его стоимость будет на уровне стоимости микро-
автобуса — 20...40 тыс. долларов США, или на одно посадочное место —
I...2 тыс. долларов США/место (для двадцати местного электромодуля). Для
сравнения приводим относительную стоимость подвижного состава в других
скоростных системах: самолет — 100...200 тыс. долларов США/место, поезд на
магнитном подвесе — 100...200 тыс. долларов США/место, высокоскоростная
железная дорога — 20...30 тыс. долларов США/место.
Таким образом, технико-экономические и экологические характеристики
предлагаемого вида транспорта чрезвычайно привлекательны:
1. Для прокладки струнных трасс потребуется незначительное отчуждение
земли (в 150...200 раз меньше, чем для автомобильных и железных дорог).
Отпадает необходимость в устройстве насыпей, выемок, тоннелей, в вы-
рубке лесов, сносе строений, поэтому СТС легко внедряема в городскую
инфрасреду и реализуема в сложных природных условиях: в зоне вечной
мерзлоты, в горах, болотистой местности, пустыне, в зоне водных препят-
ствий (реки, озера, морские проливы, шельф океана и др.).
2. Повышается устойчивость коммуникационной системы к стихийным бед-
ствиям (землетрясения, оползни, наводнения, ураганы), неблагоприятным
климатическим условиям (туман, дождь, гололед, снежные заносы, пыль-
ные бури, сильные жара и холод и т. п.).
3. СТС экологически чище, экономичнее, технологичнее, безопаснее любой
другой известной скоростной транспортной системы.
4. Благодаря низкой материалоемкости и высокой технологичности трассы
СТС будут дешевле обычных (в 2...3 раза) и скоростных (в 8... 10 раз) же-
лезных дорог и автобанов (в 3...4 раза), монорельсовых дорог (в 2...3 раза),
поездов на магнитном подвесе (в 15...20 раз), поэтому проезд по СТС бу-
дет самым дешевым — 5...8 долларов США/1000 пасс. км и до 2...5 долла-
ров США/1000 тонно • км.
5. СТС может строиться как технологические и специализированные трассы,
грузовые, пассажирские и грузопассажирские транспортные линии; низко-
скоростные (до 150 км/час), среднескоростные (150...300 км/час) и высо-
коскоростные (свыше 300 км/час) магистрали. Пропускная способность
двухпутной трассы до 500 тыс. пасс/сутки и до 1 млн тонн грузов/сутки.
По пропускной способности заменит современный нефтепровод, причем
трасса СТС будет дешевле, а себестоимость транспортировки нефти будет
в 1,5...2 раза ниже, чем по нефтепроводу. СТС могут обеспечить вывоз му-
сора за пределы мегаполисов; доставку руды из карьеров на обогатитель-
ную фабрику; транспортировку угля к тепловой электростанции; транс-
портировку нефти от месторождения к нефтеперерабатывающему заводу;
поставку в большом объеме — порядка 100 миллионов тонн в год — высо-
кокачественной природной питьевой воды в густонаселенные регионы
мира на расстояние 5... 10 тысяч километров и т. п.
6. Например, общий объем затрат для трассы СТС Париж (Лондон) — Моск-
ва составит 5,7 млрд долларов США (протяженность трассы 3110 км), из
них 5,2 млрд долларов США — на трассу и инфраструктуру, а 0,5 милли-
арда долларов США — на подвижной состав. Через 5—7 лет трасса, вне-
денная в строй, начнет окупаться. Себестоимость проезда из Москвы в
Париж при этом составит 32 долларов США/пасс, время в пути — 7 час
10 мин (расстояние 2770 км, расчетная скорость движения 400 км/час).
Через 10 лет эта струнная магистраль будет давать в среднем около 2 млрд
долларов США в год чистой прибыли.
Могут быть предложены десятки вариантов прокладки струнных трасс (см.
например, рис. 15.22 и рис. 15.23), важных практически для всех континентов
и стран мира.
В СТС реализованы следующие принципы ТРИЗ (рис. 15.24).




Применение СТС позволит: кардинально сократить число авиационных мар-
шрутов на расстояния до 2000 км, сохранив самолеты только для трансокеан-
ских перелетов и на расстояния свыше 2000 км; кардинально изменить на-
грузку на автомобильные дороги и снять проблему пробок на автобанах;
принципиально реконструировать (сократить) и реструктурировать систему
железных дорог, сохранив их только для крупных грузовых артерий.
Наше повышенное внимание к развитию транспорта обусловлено тем, что
транспорт является одной из фундаментальных назревших проблем, требую-
щих немедленных и решительных изменений.
Коммуникации или транспорт как обмен (перевозка) материальных и человече-
ских ресурсов является неотъемлемым условием личного и общественного блага;
это средство человеческого общения в территориальном и интеллектуальном
пространстве; э т о образ жизни и одна из фундаментальных ценностей культу-
ры, показатель уровня цивилизованности страны.
Неудовлетворительное состояние транспортной сети ведет к нарушению нор-
мального функционирования экономики, спаду производства в смежных отраслях
народного хозяйства, неоправданным потерям времени и метериальных ресурсов,
сокращению рабочих мест, повышению стоимости товаров и услуг, снижению
уровня жизни населения и возможностей для развития образования и культуры,
сдерживанию внешней торговли и туризма, ухудшению экологической ситуации,
затруднениям в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, повышению
смертности населения.
35. Автомобиль. Примените мета-модели «Полиэкран» и «Моно — Би /
Поли — Моно», «Метод интеграции альтернативных систем» и «Линии систе-
мо-технического развития».
35.1. Знаете ли Вы альтернативные источники энергии для автомобиля? На-
пример, маховики профессора Гулия, двигатели на сжатом воздухе, водород-
ные двигатели... Продолжите этот список.
35.2. Можете ли Вы предложить более экономичный двигатель с использова-
нием иных физико-технических эффектов, например, пьезо-электрического.
35.3. Альтернативы развития модуля (модулей) СТС А. Юницкого:
• кабина для перенесения людей или грузов;
• платформа для перенесения легкового автомобиля вместе с пассажи-
рами;
• интегрированный модуль-автомобиль, который сам въезжает на рельсы
СТС, движется по СТС, а затем съезжает и перемещается как обычный
автономный автомобиль;
• предложите собственные решения!
Каким может быть идеальный автомобиль, если при использовании СТС от-
падет необходимость ездить на автомобиле на расстояния, например, более
100 км со скоростью свыше 50 км/час?
36. Железная дорога и автобаны. Что может измениться в работе этих транс-
портных магистралей при развитии СТС? Не останутся ли они только для
грузового транспорта? Примените мета-модели «Полиэкран» и «Метод инте-
грации альтернативных систем».
37. Воздушный транспорт. Безопасность! Экологичность! Экономичность! Где
альтернативы? Действительно ли нужны гиперзвуковые авиалайнеры для пе-
релета Москва — Сан-Франциско или Париж — Сидней на высоте 30 км со
скоростью 10 000—12 000 км/час за 2 часа? Или «Цеппелины» больше подхо-
дят для будущего?
38. Транспорт в городе. Что лучше — вагоны на 100—200 человек или индиви-
дуальные транспортные устройства? Самодвижущиеся тротуары и дороги или
индивидуальные легкие летательные аппараты? Дороги в городе: под землей,
на земле, на уровне 10—20 метров, над домами на уровнях 20—100 метров?
Не забудьте о возможности параллельного сосуществования старых и новых
систем.
39. Транспортировка нефти. Катастрофы с нефтеналивными танкерами. Ката-
строфы с трубонефтепроводами. Известны танкеры с модулями для перевозки
грузов — это решение проблемы безопасности и экологичности? Является ли
идея СТС идеальным решением для полного отказа от наземных трубонефте-
проводов? Можно ли рассмотреть совместно идеи модульных танкеров и мо-
дульности СТС?
40. Вода. Где взять неограниченно много чистой и полезной воды?
41. Леса. Пришествие компьютера не уменьшило, а увеличило расход бумаги
и уничтожение лесов — легких планеты. Ограничивать объемы газет и коли-
чество издаваемых газет? Перестать печатать книги? Не применять бумагу для
упаковки? Или... Продолжите изобретать в более конструктивном духе.
42. Электроэнергетика. Над Землей так много солнечной энергии! И так мно-
го энергии содержится в ядерном синтезе! Так много электрической, тепловой
и кинетической энергии в атмосфере и океанах Земли! А на Земле все еще не
хватает энергетических ресурсов. И атмосфера Земли продолжает загрязняться
и перегреваться от сжигания полезных ископаемых, и прежде всего, нефти,
только для получения энергии!
43. Жилище в городе. Недопустимый шум. Пыль. Транспортные проблемы. От-
сутствие связи с живой Природой. Зависимость от соседей. Где и как может
обустраивать свое жилище человек ближайшего будущего? В частности, до-
пустите, что перемещение в центр метрополии и из него в радиусе 100 км бу-
дет занимать не более одного часа. Еще одно небольшое допущение — жизнь
вместе с природой!
Тактика изобретения
Машины развиваются постоянно, и
потому в изобретательских задачах ни-
когда нет недостатка.
Суть ТРИЗ в том, что она принципиа-
льно меняет технологию производства
новых технических идей.
Вместо перебора вариантов ТРИЗ
предлагает мыслительные действия,
опирающиеся на знание законов разви-
тия технических систем74.
Генрих Альтшуллер
Выявление и решение конструкторско-технологических проблем с острыми
физико-технологическими противоречиями всегда происходит при наличии
определенной стратегической цели. Это могут быть цели устранения дефектов
при производстве продукции, цели модернизации самой продукции, цели соз-
дания переспективнх конкурентоспособных идей и т. д.
Практика поставляет инженеру непрерывный поток более или менее сложных
задач, требующих как немедленного решения, так и осторожного продумыва-
ния на будущее.
Поэтому при появлении некоторой проблемы следует, по крайней мере, опре-
делить ее значимость, необходимый срок для решения, допустимые инвести-
ции на поиск решения и ряд других вопросов.
Мы можем исходить из того (рис. 16.1), что на каждом предприятии применя-
ются определенные методы и модели анализа качества продукции (и техноло-
гий), например, на базе методологии Total Quality Management (TQM). Также
мы исходим из того, что создание изменений поддерживается определенными
средствами автоматизации проектирования, моделирования и испытаний,
входящими в состав средств Computer Aided Engineering (CAE) и использующи-
ми определенные методы системы Innovation Design Management (IDM), допол-
ненной методами TRIZ/ CROST — Technologie. В этом случае улучшение про-
дукции (производства) осуществляется путем непрерывного создания иннова-
ций на основе цикла: TQM показывает, что нужно улучшить, a IDM
показывает, как это сделать.
Краткий анализ проблемной ситуации должен включать тактические вопросы
по оценке сложности проблемы и выбору способа ее решения.
Если на предприятии не проводится постоянный анализ качества продукции
(производства), то постановки задач часто даются в расплывчатой форме, не-
точно и неполно. Поэтому необходимо правильно определять хотя бы степень
полноты исходного описания и характер проблемной ситуации.
В школе ТРИЗ были сформулированы признаки для ориентировочного опре-
деления типа проблемной ситуации. Все проблемные ситуации были разделе-
ны на 6 типов (рис. 16.2) в зависимости от состава и полноты описания при-
знаков ситуации на основе «матрицы Квинтиллиона» (рис. 4.1).




Описание ситуации социального типа (с) включает в себя проблемы экономи-
ки, планирования, управления, рекламы, маркетинга, образования и так далее
без упоминания конкретной технической системы. В формулировках проблем
присутствуют в основном субъекты ситуации, а проблемные противоречия от-
носятся к отдельным людям или к группам людей. Например: Предложите
мероприятия по повышению творческой активности работников предприятия.
Часто такие задачи пытаются решать экономико-социальными методами, хотя
в основе могут лежать технические проблемы, связанные, например, с техни-
ческой оснащенностью рабочих мест.

Ситуация социально-производственного типа (сп) дополняется указанием
места конфликта и включает проблемы качества продукции, вопросы эколо-
гии и безопасности труда и так далее. Рассмотрим исходные ситуации и их
разрешение на «старинном» ТРИЗ-примере.
Пример 113 (начало). Закалочная ванна. Предложите способ очистки воздуха в
цехе термообработки. Основной признак — конфликт между человеком и
производственной системой. В этой постановке также отсутствует указание на
причину проблемы в виде технической системы.
Описание производственно-технологического типа (пт) уже включает техни-
ческие объекты и проблемы их функционирования, связанные с несоответст-
вием технологических, эксплуатационных и физико-химических параметров
системы требуемым значениям (дефекты, аварии, высокий расход энергии и
материалов, появление вредных факторов).
Пример 113 (продолжение 1). В цехе термообработки на участке закалки при
опускании в масляную ванну крупногабаритной детали выделяется много вредно-
го дыма; предложите способ очистки атмосферы цеха. Основным недостатком
таких постановок является ошибочное принятие следствия за причину. Здесь
явно присутствует только административное противоречие, в то время как для
практического решения проблемы нужно получить техническое или физиче-
ское противоречие.
Ситуация конструкторско-технологического типа (кт) включает постановку
проблемы развития существующей технической системы. Характерным при-
знаком такой ситуации является наличие явной формулировки технического
противоречия.
Пример 113 (продолжение 2). При ускоренном опускании крупногабаритной де-
тали в масляную закалочную ванну выделяется меньше дыма, но нарушается ре-
жим закалки. Вполне четко указано, где, что и когда происходит, но не ясно,
как решить проблему. Конечно, такой информации может быть также недос-
таточно для решения задачи, но сама постановка уже вполне конструктивна и
может служить основой для попыток решить проблему на уровне техническо-
го противоречия, а также для дальнейшего изучения условий возникновения
проблемы, то есть для выяснения физических причин проблемы.
Ситуация конструкторско-исследовательского типа (ки) возникает при поста-
новке проблемы синтеза новой системы или при необходимости понять и
изучить физические процессы в оперативной зоне проблемы. То есть здесь
далеко не ясно, с помощью каких средств (ресурсов) и как можно решить по-
ставленную проблему.
Пример 113 (продолжение 3). В закалочной ванне во время погружения крупно-
габаритной детали происходит возгорание масла; как устранить это явление?
Здесь сразу присутствует физическое противоречие, например, в таком виде:
масло должно соприкасаться с раскаленной деталью (что требуется для закал-
ки) и масло не должно соприкасаться с раскаленной деталью (чтобы темпе-
ратура масла не достигла температуры возгорания). Или в таком виде: масло
не должно соприкасаться с кислородом воздуха (чтобы на загораться) и мас-
ло должно соприкасаться с кислородом воздуха (так как масляная ванна от-
крыта, чтобы в нее можно было опускать деталь). Теперь для решения про-
блемы могут быть применены приемы, стандарты и фонд научно-техниче-
ских эффектов.
Наконец, если проблема для своего решения требует приобретения новых
знаний о природе физико-химических процессов в технической системе, то
имеет место ситуация научно-исследовательского типа (ни). Основной при-
знак: несоответствие между известными (ожидаемыми) и получаемыми (ре-
альными) результатами при реализации в технической системе какого-либо
физико-химического процесса. Например: Предложите способ закалки крупно-
габаритных деталей без охлаждения в масляной ванне. Ко всем вопросам здесь
добавляется необходимость узнать причины, истоки тех или иных явлений, оп-
ределить возможные цели их использования. Характерно также, что часто по-
становки проблем в таких ситуациях снова сближаются с проблемными ситуа-
циями социального типа, так как отсутствие специального знания обнаружи-
вается в социальной системе — в системах научных исследований или в
системе образования.
Треугольником в таблице на рис. 16.2 показана область преимущественного
применения методов классической ТРИЗ.

Для правильного анализа проблемной ситуации необходимо ответить
на вопросы, которые приведут к формированию технического или фи-
зического противоречия. Это поможет избежать нерациональных за-
трат времени и других ресурсов на разрешение проблемной ситуа-
ции, тем более, что это открывает возможность полного использова-
ния инструментария ТРИЗ.




Главной целью диагностики является определение оперативной зоны и поста-
новка связанной с ней конкретной задачи. Этап диагностики должен предше-
ствовать всякой постановке задачи, однако как раз это простое правило дале-
ко не всегда выполняется или выполняется неверно. Наиболее часты ошибки,
когда к решению проблемы приступают, не получив точной формулировки
противоречия. Также нередки случаи неверного определения причин пробле-
мы. И еще одна типичная ошибка состоит в попытках решить задачу, которая
на самом деле включает в себя несколько взаимносвязанных задач.
Перед диагностикой полезно применить процедуры неалгоритмического «рас-
тряхивания» проблемной ситуации (см. разделы 18 и 19). Это помогает осла-
бить привычные (неточные, неполные, недостоверные) представления о про-
блеме и подготовить мышление к выдвижению нетривиальных функциональ-
ных идеальных моделей, к определению достоверных причин проблемы,
моделей противоречий и ресурсов в оперативной зоне.
Для правильной диагностики проблемной ситуации полезно придерживаться
определенной схемы, называемой здесь Алгоритмом диагностики проблемной
ситуации. Эта схема (рис. 16.3) включает ряд процедур, выполнение которых в
совокупности существенно повышает качество анализа исходной ситуации и
подготавливает мышление к дальнейшим конструктивным действиям с помо-
щью инструментов ТРИЗ. Опытные специалисты могут пропускать какие-то
процедуры, но в целом схема соответствует оптимальной организации диагно-
стики проблемы.
На шаге 1 проводится общая диагностика системы с целью определения ком-
понентов системы, подлежащих усовершенствованию или устранению — на
основании функционально-стоимостного анализа, либо на основании сопос-
тавления уровня развития технической системы и ее компонентов с законами
и линиями развития систем, либо на основании иных способов оценки эф-
фективности компонентов.
Пример 113 (продолжение 4). Ранее для устранения возгорания масла пыта-
лись закрывать ванну крышкой с отверстием точно по габаритам детали. Од-
нако, для деталей разных размеров приходилось изготавливать новые крыш-
ки. Здесь видно, что решение опиралось на нединамизированную часть
(крышку) в противоречии с законом 3.1. Согласование ритмики частей систе-
мы, а также на самую низкую позицию на линиях развития инструмента
(рис. 15.13) и вещества (рис. 15.14).
На шаге 2 для сложных узлов и, разумеется, для всей системы в целом, могут
строиться так называемые системно-функциональные модели конфликта.
Целью такого моделирования является определение компонентов (или функ-
ций и действий), которые одновременно участвуют в создании позитивных и
негативных функций. Такие компоненты называются оперативными и будут
включены в состав соответствующих оперативных зон.
Пример 113 (продолжение 5). В состав компонентов, принимаемых во внима-
ние в данной конфликтной ситуации, входят: изделие, масло, дым, воздух.
Всю схему взаимодействия этих компонентов полезно представлять графиче-
ски (рис. 16.4).
Здесь масло, воздействуя на поверхность изделия, постепенно охлаждает его.
Однако под воздействием высокой температуры на поверхности изделия и в
присутствии кислорода воздуха масло загорается и выделяет дым. Дым загряз-
няет воздух.
Для целей диагностики могут строиться и более подробные схемы, например,
с учетом того, что масло состоит из двух частей — общая масса и узкий погра-
ничный слой, непосредственно контактирующий с высокотемпературной по-
верхностью изделия. Именно этот пограничный слой быстро нагревается, а
затем загорается в присутствии кислорода воздуха, выделяя продукты сгора-
ния в виде дыма.
На шаге 3 нужно сформулировать противоречия взаимодействия компонен-
тов, включенных в системно-функциональную модель, и сформулировать
описания оперативных зон, связанных с полученными противоречиями.
Пример 113 (продолжение 6). В зависимости от уровня физико-химического

<< Пред. стр.

страница 24
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign