基于TRIZ技術(shù)矛盾對火炮提閂改進

謝飛亞 冉 超 曾 銳 徐家洪 周 磊 吳哲光

(78098部隊 四川 成都 610200)

一、引言

隨著人類社會進步，現(xiàn)代創(chuàng)新方法層出不窮，常見的創(chuàng)新方法有試錯法、六頂思考帽法、大腦風暴法、六西格瑪、拓撲、TRIZ法。例如火炮的機構(gòu)原理是混聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此可采用拓撲學去改進火炮的結(jié)構(gòu)增強穩(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通用的方法去解決現(xiàn)實的問題，而創(chuàng)新方法的尋找過程總是利用現(xiàn)有的知識通過總結(jié)歸納得到新的事物或者思想去解決預設的問題。在這種背景下TRIZ理論應時代而生，前蘇聯(lián)發(fā)明家、教育家G.S.Altshuller(根里奇·阿奇舒勒)和他的研究團隊，通過對海量高級別專利進行分析、統(tǒng)計(不是統(tǒng)計學所指的狹義的數(shù)理統(tǒng)計，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，在解決一個工程問題時，急需創(chuàng)新意識，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。這種科學是非偶然性的，而是建立在大量以往經(jīng)驗上分析出來的，非偽科學，是一套全面而綜合的創(chuàng)新理論。

在解決實際的問題時，首先了解現(xiàn)存問題，然后提出改善的方法，而一個參數(shù)的改善會引起另一個參數(shù)的惡化，把想改善的參數(shù)作為縱坐標同時將改善帶來的惡化參數(shù)作為橫坐標，而改善和惡化參數(shù)是相同的39個標準技術(shù)特性。其發(fā)明原理共40個，改善和惡化參數(shù)在橫縱上交叉的部分有對應的發(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計人員突破傳統(tǒng)思維，完成更優(yōu)質(zhì)的設計。

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。立楔式火炮炮閂當閂體需要維護的時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行提閂操作，由于炮閂很重(例如某型號火炮炮閂重達60Kg)，這樣提閂的時候安全性無法保障，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個技術(shù)特征中的38自動化程度作為改善的條件。為提高自動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)固定一個平臺，其上安裝有三自由度的機械手臂，末尾為吊鉤裝置，控制吊鉤的升降提出炮閂或者放入，通過機械臂的轉(zhuǎn)動將閂體移動至置放平臺。但是通過分析可知采用這種方法會增加搖架的側(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軌接觸面受力進而影響火炮發(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)對應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

通過此表格知道對應于40個發(fā)明原理中的18，1作為創(chuàng)新思想。解讀原理為：

1.分割:

(1)把一個物體分成相互獨立的幾個部分；

(2)把一個物體分成容易組裝和拆卸的部分；

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

2.振動：

(1)使物體處于振動狀態(tài)；

(2)如果已處于振動狀態(tài)的物體，提高其振動頻率，直到超音振動；

(3)利用共振現(xiàn)象；

通過對上述原理的解讀，采用分割比較合適，目前情況是整個提閂裝置設置在搖架右側(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分離出來。將機械臂單獨分離出來，為了增加機構(gòu)自由度采用六自由度機器人，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

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，然后引入新的技術(shù)方法改善提閂困難，同時初設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，進而完成一種解決的創(chuàng)新方法即提閂創(chuàng)新設計。