基于TRIZ技術(shù)矛盾對(duì)火炮提閂改進(jìn)

謝飛亞 冉 超 曾 銳 徐家洪 周 磊 吳哲光

(78098部隊(duì) 四川 成都 610200)

一、引言

隨著人類社會(huì)進(jìn)步，現(xiàn)代創(chuàng)新方法層出不窮，常見的創(chuàng)新方法有試錯(cuò)法、六頂思考帽法、大腦風(fēng)暴法、六西格瑪、拓?fù)洹RIZ法。例如火炮的機(jī)構(gòu)原理是混聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此可采用拓?fù)鋵W(xué)去改進(jìn)火炮的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)穩(wěn)定性、精度、減少重量、增大射程。雖然解決問題的方法、算法數(shù)不勝數(shù)，但人們總是希望尋找到一個(gè)通用的方法去解決現(xiàn)實(shí)的問題，而創(chuàng)新方法的尋找過程總是利用現(xiàn)有的知識(shí)通過總結(jié)歸納得到新的事物或者思想去解決預(yù)設(shè)的問題。在這種背景下TRIZ理論應(yīng)時(shí)代而生，前蘇聯(lián)發(fā)明家、教育家G.S.Altshuller(根里奇·阿奇舒勒)和他的研究團(tuán)隊(duì)，通過對(duì)海量高級(jí)別專利進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)(不是統(tǒng)計(jì)學(xué)所指的狹義的數(shù)理統(tǒng)計(jì)，而是邏輯方法中的歸納法(Induction)和演繹法(Deduction)的結(jié)合)后得到的隱藏在海量專利背后的規(guī)律的總和。而這些規(guī)律是各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域中都存在的，最共性、最普遍的規(guī)律。

技術(shù)創(chuàng)新，在解決一個(gè)工程問題時(shí)，急需創(chuàng)新意識(shí)，找到好的方向減少工程后期不必要的麻煩。而TRIZ理論類似一個(gè)掉用的萬能工具包能夠提供好的算法而獲取一種解決問題的途徑。這種科學(xué)是非偶然性的，而是建立在大量以往經(jīng)驗(yàn)上分析出來的，非偽科學(xué)，是一套全面而綜合的創(chuàng)新理論。

在解決實(shí)際的問題時(shí)，首先了解現(xiàn)存問題，然后提出改善的方法，而一個(gè)參數(shù)的改善會(huì)引起另一個(gè)參數(shù)的惡化，把想改善的參數(shù)作為縱坐標(biāo)同時(shí)將改善帶來的惡化參數(shù)作為橫坐標(biāo)，而改善和惡化參數(shù)是相同的39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)特性。其發(fā)明原理共40個(gè)，改善和惡化參數(shù)在橫縱上交叉的部分有對(duì)應(yīng)的發(fā)明創(chuàng)造原理。在工程問題中往往利用這些原理能夠讓設(shè)計(jì)人員突破傳統(tǒng)思維，完成更優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)。

二、背景

火炮炮閂是火炮的構(gòu)件，用于與藥筒配合閉鎖炮膛，擊發(fā)底火抽出藥筒。炮閂分為螺式、楔式，而楔式分為立楔式和橫楔式。立楔式火炮炮閂當(dāng)閂體需要維護(hù)的時(shí)候常采用人工方式將炮閂從炮尾中垂直取放，處于較高的位置就需要戰(zhàn)士身高足夠高或者站在炮尾進(jìn)行提閂操作，由于炮閂很重(例如某型號(hào)火炮炮閂重達(dá)60Kg)，這樣提閂的時(shí)候安全性無法保障，戰(zhàn)士彎腰去雙手提取容易傷到腰、過重容易脫手砸到人、損壞閂體。

三、TRIZ分析

通過上述的背景交代，目前的需求是解決炮閂提取困難的問題，由于炮閂位置較高、重量大，分析后將39個(gè)技術(shù)特征中的38自動(dòng)化程度作為改善的條件。為提高自動(dòng)化程度減少人工作業(yè)，采用如圖1的方式解決目前的問題。在炮尾的搖架右側(cè)固定一個(gè)平臺(tái)，其上安裝有三自由度的機(jī)械手臂，末尾為吊鉤裝置，控制吊鉤的升降提出炮閂或者放入，通過機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)將閂體移動(dòng)至置放平臺(tái)。但是通過分析可知采用這種方法會(huì)增加搖架的側(cè)面受力，使火炮搖架側(cè)面受力發(fā)生形變，增加炮身和搖架之間導(dǎo)軌接觸面受力進(jìn)而影響火炮發(fā)射的精度，那么13結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就是被惡化的因素。為了消除這種因素，我們將改善和惡化的參數(shù)對(duì)應(yīng)阿奇舒勒矛盾矩陣得到表1。

圖1

改善(縱)/改惡(橫)形狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性自動(dòng)化程度15,32,1,1318,1生產(chǎn)率14,10,34,4035,3,22,39

通過此表格知道對(duì)應(yīng)于40個(gè)發(fā)明原理中的18，1作為創(chuàng)新思想。解讀原理為：

1.分割:

(1)把一個(gè)物體分成相互獨(dú)立的幾個(gè)部分；

(2)把一個(gè)物體分成容易組裝和拆卸的部分；

(3)提高系統(tǒng)的可分性，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的改造；

2.振動(dòng)：

(1)使物體處于振動(dòng)狀態(tài)；

(2)如果已處于振動(dòng)狀態(tài)的物體，提高其振動(dòng)頻率，直到超音振動(dòng)；

(3)利用共振現(xiàn)象；

通過對(duì)上述原理的解讀，采用分割比較合適，目前情況是整個(gè)提閂裝置設(shè)置在搖架右側(cè)上引起結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性下降，我們可以把提取裝置單獨(dú)分離出來。將機(jī)械臂單獨(dú)分離出來，為了增加機(jī)構(gòu)自由度采用六自由度機(jī)器人，避免了側(cè)面受力影響火炮發(fā)射的精度，最終效果如圖2所示。

圖2

四、結(jié)語(yǔ)

本文著重介紹了現(xiàn)代創(chuàng)新方法，最終選用TRIZ理論的技術(shù)矛盾理論解決火炮提閂困難問題。首先分析火炮提閂的難點(diǎn)，然后引入新的技術(shù)方法改善提閂困難，同時(shí)初設(shè)方法存在被惡化的因素，根據(jù)改善和想消弱的因素通過矛盾矩陣得到原理思路，進(jìn)而完成一種解決的創(chuàng)新方法即提閂創(chuàng)新設(shè)計(jì)。