Приём 28. Замена механической схемы

Приём «Замена механической схемы» говорит о важности использования вместо механического принципа работы других принципов более высокого порядка.

Классическая формулировка приёма:

• Заменить механическую систему оптической, акустической или "запаховой".
• Использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом.
  
• Перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных - к меняющимся по времени, от неструктурных - к имеющим определённую структуру.
• Использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.

Принцип работы системы, основанный на механическом взаимодействии её компонентов, широко распространён в технике. Так часовой механизм оставался единственно возможным приводом для стрелок часов на протяжении многих веков. Чтобы повысить точность работы этого механизма изобретатели вводили всё новые и новые механизмы, часто довольно остроумные. Сложность часового механизма становилась запредельной, а требования к точности хода часов – росли. Это противоречие было разрешено при изобретении электронных часов, где функции сложнейшего часового механизма взяла на себя простая электронная схема. Кварцевый генератор задаёт ход времени, а электронная схема преобразует его в движение стрелок либо в цифры на дисплее.

Этот приём следует рассматривать более широко, не только как замену механических устройств. Можно проследить такую цепочку принципов работы машин: «механический – гидравлический – пневматический - полевой», и выбрать наиболее подходящий по условиям задачи. Бывает так, что система работает только по одному принципу, например, взрывное образование котлована предполагает пневматический принцип действия – резкое повышение давления в зоне взрыва и образование волны разрушения. Но часто работа одной системы предполагает одновременное использование различных принципов действия. Так рабочий орган машины для образования котлованов, экскаватора, использует гидравлический привод и механическое движение ковша. 

Приём «Замена механической схемы» хорошо работает, когда система переусложнена, и не просматривается путей её улучшения при сохранении исходного принципа действия.

ПРИМЕРЫ

Пример. Приём «Замена механической схемы» в электромобиле

Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания использует механический принцип получения энергии и передачи её к колёсам. Значимые преимущества можно получить, перейдя от механической схемы к электрической. Электромобиль проще, им легче управлять, и он не загрязняет окружающую среду.

Пример. «Замена механической схемы» у телевизора

В первых телевизорах для развёртки изображения использовался так называемый диск Нипкова. Диск с отверстиями вращался, изображение получалось за счёт совмещения положения отверстий и частоты мигания лампы. Механическая развёртка была неудобна, поэтому очень скоро вращающийся диск был заменён на электронный луч. 

Пример. Стабилизатор мотоцикла

Компания Bosch разработала технологию, которая позволит предотвратить падение мотоцикла при потере сцепления колёс с дорогой. Вместо дополнительных колёс для выравнивания байка предлагается использовать миниатюрные «реактивные двигатели». Если мотоцикл начнёт терять сцепление с дорогой, система через сопло выбросит струю сжатого воздуха, которая вернёт колесо на нужную траекторию.

Пример. Принцип «Замена механической схемы» у лазерного дальномера

Прибор для измерения расстояний с применением лазерного луча широко применяется в инженерной геодезии, при топографической съёмке, в строительстве и т.п. Лазерный дальномер включает импульсный лазер и детектор излучения. Рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом можно, измеряя время, которое затрачивает луч на путь до объекта и обратно.

Видео примеры

Очистка поверхности водой

Экскаватор-пылесос

Пневматический открыватель вина

Заворачивание болтов электромагнитом

Резка водяной струёй