2. Опишите основные законы и укажите закономерности развития техники.

К законам и закономерностям развития техники относятся определенные устойчивые изменения какого-либо критерия развития (показателя качества) или какого-либо количественно выражаемого конструктивного признака на протяжении многих поколений ТО.

Законы развития, для многих классов ТО с различными функциями отражают одинаковые (аналогичные) изменения в конструктивной и потоковой функциональной структуре, в физической структуре и ТР.

Сведения о некоторых законах строения и развития техники

I. Закон корреляции параметров однородного ряда технических объектов

К однородному ряду относятся такие технические объекты, которые имеют одинаковые функцию, структуру, условия работы и отличаются только значениями главного параметра. Главным параметром в техническом объекте называют такой параметр, который характеризует его главный функциональный элемент и от которого зависят значения остальных параметров. Закон имеет следующую формулировку: «Однородный ряд технических объектов S₁, S₂, …, S_k, имеющих одинаковые функцию и техническое решение, описываемое набором параметров x, y₁,…, y_n и отличающихся значениями главного параметра, связан между собой отношениями y_i=a_ix_j+b_i(i=1,..., n; j=1,..., k)».

II. Законы симметрии технических объектов

Технический объект, испытывающий определенное существенное действие внешней среды в виде потоков вещества, энергии или информации, имеет определенный тип симметрии, обусловленный комбинацией и характером этих потоков.

Закон двусторонней симметрии

Любой технический объект, который испытывает действие потоков среды (в виде вещества или энергии), находящихся под углом друг к другу, имеет симметрию (т), а плоскость симметрии параллельна направлению векторов действия потоков (рис.1, а).

Закон осевой симметрии

А. Любой технический объект, который испытывает существенное однонаправленное действие среды в виде потока вещества или энергии, имеет симметрию (п) или (n-m) с осью симметрии, параллельной действию среды (рис.1, б, в).

Б. Любой технический объект, который испытывает существенное вертикальное действие силы тяжести и плоскопараллельное горизонтальное действие среды (равновероятное или равномерно распределенное со всех сторон), имеет симметрию (п) или (n·m) с вертикальной осью симметрии.

В. Любой технический объект, который испытывает существенное равновероятное или равномерно распределенное со всех сторон (снаружи или изнутри) плоскопараллельное действие среды, имеет симметрию (n) или (n·m), (n:m), (n·m:m) с осью симметрии, перпендикулярной действию среды (рис.1, б – д).

а б в г д

Рис. 1. Примеры типов симметрии:

а – (т) – самолет; б – (n) – гребной винт: в – (п:m) – вертушка анемометра;

г – (п·т) – гайка; д – (т·п: m) – вал переменного сечения

III. Закон гомологических рядов

Гипотеза о законе гомологических рядов в технике была сформулирована по аналогии с законом гомологических рядов И.И. Вавилова, относящимся к живой природе. Суть биологического закона заключается в том, что у близких видов, принадлежащих одному роду, имеет место удивительный параллелизм одинаковых признаков.

Гипотеза о законе гомологических рядов технического объекта имеет следующую формулировку: «ТО с близкими функциями, принципами действия и характеристиками условий работы имеют частично совпадающие наборы варьируемых конструктивных признаков Р₁, ..., Р_k, принимающих одинаковые значения аⁱ₁, аⁱ₂, ..., аⁱ_тj, j=1, ..., k».

Число совпадающих наборов признаков k будет тем больше, чем больше совпадающих компонентов описания функций, принципов действия и условий работы.