Конспект "Технічна суперечність у процесі проєктування технічних об’єктів "

ТЕХНІЧНА СУПЕРЕЧНІСТЬ У ПРОЦЕСІ ПРОЄКТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ (ВИРОБІВ) ТА ЇЇ ЗНАЧЕННЯ. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ

1. Як ви розумієте в загальному випадку термін «суперечність»? 2. Приведіть приклади суперечності у вашому повсякденному житті чи по буті?

3. Яке значення, на ваш погляд, мають технічні суперечності у техніці?

Зупинимося на детальному ознайомленні із технічною суперечністю. У процесі ознайомлення ви будете розв’язувати відповідні винахідницькі задачі, що сприятимуть:

а)формуванню вмінь виявляти, формулювати і вирішувати технічні суперечності;

б) ґрунтовному засвоєнню розглянутих понять, ознак та властивостей технічних суперечностей;

в) формуванню чітких уявлень про роль та важливість технічних суперечностей у процесі проектування технічних об’єктів, у цілому в техніці;

г) розвитку у старшокласників логічного технічного мислення, кмітливості, а отже і загальних творчих здібностей.

У загальному випадку технічна суперечність можлива між предметами (наприклад, окремими деталями чи вузлами певного пристрою), явищами, процесами, властивостями. Одним із важливих проявів суперечностей в техніці є випадок, коли при спробі покращити одну частину (параметр, властивість тощо) технічної системи при цьому недопустимо погіршується інша частина (параметр, властивість). Розглянемо приклади. 1. Гвинтівка, що у свій час заряджалась зі ствола («стара» гвинтівка).

Рис. 6. Мушкет — рушниця, що заряджається зі ствола

Для підсилення штикових властивостей (можливостей) гвинтівки необхідно, щоб довжина ствола була якомога більшою. Окрім того, вже в той час помічено: чим довший ствол, тим більша дальність польоту кулі та її пробивна сила. Але при довгому стволі виникають великі незручності при її заряджанні, падає швидкість заряджання і т. ін..

Формулюємо технічну суперечність: і швидкість заряджання гвинтівки велика і ствол у неї довгий (щоб зберегти всі зазначені вище переваги). Дещо пізніше цю технічну суперечність було розв’язано шляхом розроблення нової конструкції гвинтівки і, відповідно, принципово нового способу її заряджання (введено новий вузол — затвор).

Рис. 7. Затвор гвинтівки

2. При введені в сталь великої кількості вуглецю (що переважає оптимальну) її міцність збільшується, але при цьому недопустимо зростає її крихкість (втрачаються пластичні властивості).

Рис. 8. Розливання рідкого металу

3. Звичайна цеглина. З метою зменшення її маси та економії матеріалу в ній роблять отвори. Але при нераціональному збільшенні їх кількості та розмірів втрачається міцність цеглини.

Рис. 9. Цеглина з отворами

Завдання для самостійного вирішення учнями: у прикладах 2 та 3 виявити і сформулювати технічну суперечність.

Загальні ознаки суперечності.

1. Характерним для технічної суперечності є наявність суперечливих вимог до одного і того ж предмету, властивостей, речовини тощо.

Прикладами можуть бути розглянуті вище суперечливі вимоги до: площі крил літака, довжини ствола «старої» гвинтівки, складу сталі, агрегатного стану речовини тощо.

2. У багатьох випадках технічна суперечність відображує конфлікт між окремими частинами, параметрами чи властивостями системи.

Приклад. На одному із етапів розвитку суднобудуванням конструкторам поставлено технічне завдання: спроектувати судно, яке рухається значно швидше ніж звичайні (причому сучасні) пасажирські судна.

Аналізуємо ситуацію. Окремі частини системи для цього випадку — це корпус суд на і вода. Конфлікт між ними полягає у наступному. Із курсу фізики вам відомо, що при збільшенні швидкості руху у воді її опір досить сильно зростає. Відомо вам це також із повсякденного життя. Купаючись у річці і зайшовши на значну глибину (вода досягає, на приклад, плеч) ви не зможете швидко навіть йти, не кажучи вже про спроби бігти у воді. Тобто, корпус судна чи тіло людини хочуть рухатися швидше, а вода цьому протидіє (виникає конфлікт). Саме тому спроби інженерів збільшувати потужність двигуна судна бажаного результату не дали: швидкість судна зростала досить повільно.

Рис. 10. «Метеор»

Оцінивши ситуацію, сформулюємо технічну суперечність: судно має бути у воді (щоб за лишатися судном, а не літаком!) і не повинно залишатись у воді, щоб не зазнавати від неї великого опору. Творчий пошук винахідників та конструкторів привів до вирішення цієї суперечності та створення принципово іншого типу пасажирського судна — судна на під водних крилах («Ракета», «Метеор»). Принцип дії цього винаходу такий. При збільшенні швидкості судна вода з великою силою тисне на його підводне «крило», яке розташоване під певним кутом до напрямку руху. Завдяки цьому тиску судно піднімається із води, опір зменшується і швидкість судна зростає при тій же потужності двигуна. Чим більша швидкість судна, тим сильніше воно «виходить» із води (хоча і залишаючись в ній).

Познайомившись «ближче» із технічною суперечністю дамо їй визначення. Технічна суперечність — це прояв невідповідності між вимогами, які ставляться людиною до певного об’єкта чи системи і тими обмеженнями, які накладаються на неї законами природи, рівнем розвитку техніки тощо.

У контексті цього визначення аналізуємо останній приклад. Людина хоче, щоб судно рухалося швидше, а закони природи «кажуть»: «Якщо судно буде у воді (як і раніше), то його швидкість помітно зрости не зможе!».

Головна властивість технічної суперечності. Для багатьох технічних задач характерним є те, що закладена в них суперечність у процесі розв’язування задачі трансформується — одна суперечність переходить в іншу або породжує іншу. Утворена таким чином система суперечності ще в більшій мірі активізує пізнавальну діяльність людини, підтримує її мислительну діяльність, не дозволяє зупинитись на досягнутому. Розглянемо знову приклад зі «старою» гвинтівкою.

Військові інженери того часу прийшли до висновку, що куля мала б значно більшу дальність польоту і пробивну силу в тому випадку, коли б вона при русі поступально ще й оберталась навколо своєї осі (її стійкість при русі була б значно більшою). Сформулюємо технічну суперечність для цього випадку: куля ковзає по стволу (як і раніше у гладкоствольній гвинтівці) і одночасно отримує обертальний рух. Вирішення такої суперечності на той час було неймовірним — всі звикли до того, що у гладкоствольній зброї куля рухається лише поступально. Французький інженер Дельвін запропонував наступне вирішення цієї проблеми: ствол всередині повинен мати гвинтоподібні нарізи. Куля при заряджанні гвинтівки мала розплескуватись і заходити у нарізи за допомогою шомпола. Проте плоска куля втрачала всі переваги тепер уже обертального руху вперед.

Друзі! Подумайте, чому?

Таким чином, вирішення головної технічної суперечності викликало появу іншого, яке можна сформулювати так: куля у стволі на буває обертального руху, але залишається такою, що має початкову, обтічну форму. Цю суперечність в той час було вирішено шляхом створення форми кулі, задня частина якої роздувалась при пострілі і заходила у нарізки ствола. Але при цьому виникла інша проблема і, відповідно, з’являлось інша суперечність. Історію створення гвинтівки описав у своєму творі Ф. Енгельс.

Найбільш поширеним типом суперечності є суперечність пізнання. Це такі суперечності, які виникають між рівнем знань людини, що є в неї на цей час і тими теоретичними чи практичними завданнями,

проблемами пізнавального характеру, які ставить перед нею саме життя. Тобто, знань, вмінь, які має людина на цей час не вистачає для того, щоб вирішити назрівшу проблему. Їх людина поповнює в процесі творчої пізнавальної діяльності. При досягненні відповідного рівня знань людина спроможна вирішити ту чи іншу проблему. Прикладами суперечностей пізнання є всі технічні суперечності, розглянуті вище.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

для перевірки власних навчальних досягнень за темою заняття

1. Які ви знаєте прояви технічної суперечності в техніці? Приведіть приклади. 2. Що таке технічна суперечність?

3. Які ви знаєте загальні ознаки технічної суперечності?

4. Яка головна властивість технічної суперечності?

5. У чому полягає сутність технічної суперечності?

6. Які ви знаєте типи технічної суперечності?