Законы перехода ТС на качественно иной уровень развития

Закон перехода в более общую систему.

«Исчерпав возможности развития, ТС становится составной частью новой более общей ТС, и её дальнейшее развитие идёт на уровне подсистемы». Примером может служить создание холодильного костюма для горноспасателя, описанного в п. 3.3.1.

Простейший механизм такого перехода состоит в том, что исходную моносистему сдваивают в бисистему или полисистему, если объединяют более двух систем.

Схема развития: моносистема - бисистема - полисистема.

Частый случай объединения систем - эффект ступенчатости.

Например, по а. с. № 126079 высокую скорость вращения турбобура получают, соединяя последовательно несколько секций.

При соединении турбобуров не последовательно, а параллельно со смещением относительно оси вращения бурильной колонны достигают повышения крутящего момента, что позволяет бурить стволы, в том числе шахты, большого диаметра. Данный способ бурения получил название реактивно-турбинного, так как турбобуры приводят во вращение шарошечные долота, а возникающие при этом реактивные силы вращают всю систему с бурильной колонной в сторону, противоположную направлению вращения долот.

Более сложный переход в надсистему предполагает объединение разнородных систем. В этом случае следует ожидать не столько увеличения эффективности новой системы в направлении уже освоенной функции, сколько появления новых качеств в виде новых функциональных возможностей новой системы.

Простейший пример объединения разнородных систем - винтовка со штыком. Объединено ружьё и пика, что привело к появлению новых качеств и функций стрелкового оружия.

Другой пример. Корабль (наземное транспортное средство) + самолёт = экраноплан. Появились новые качества экраноплана - скорость самолёта в пределах акватории (снежного, ледяного или ровного поля) и гораздо меньшая зависимость (в сравнении с авиацией) от погодных условий, в то же время существенная грузоподъёмность, сравнимая с кораблём.

> Экраноплан - летательный аппарат или скоростное низколетящее судно, которое для полёта на малой высоте использует эффект близости поверхности земли или воды (экрана), многократно увеличивающего несущие свойства крыла.

Первые экранопланы созданы в СССР в 50-60 гг. XX в. в ЦКБ по судам на подводных крыльях. Первая машина, доведённая до испытаний, имела название СМ-1 и предназначалась для военных целей. Последующие модели экранопланов также имели военное назначение: разрабатывались противолодочные и десантные «полулетающие корабли». В 1966 г. на воду был спущен экраноплан «Каспийский монстр». Этот исполин имел длину более 100 м и развивал скорость до 520 км/ч. Несмотря на более чем внушительные размеры, экраноплан имел фактически авиационную скорость, но летел над водой на предельно малой высоте, что делало его незаметным для радаров и систем ПВО.

В 90-х годах в ЦКБ появились идеи создания системы спасения на воде с помощью экранопланов. Было решено создать многофункциональное мобильное судно, способное в считанные минуты преодолеть десятки и сотни километров, сесть на воду или лёд, начать спасательную операцию, а в случае необходимости не менее успешно действовать на суше. Судно получило название «Спасатель». Оно имеет водоизмещение 400 т и способно двигаться со скоростью 550 км/ч. Дальность полёта 3 000 км. Судно может подниматься в воздух до 3 000 м на 8 турбореактивных двигателях. Над морем «Спасатель» способен скользить на высоте от одного до четырёх метров - это самый экономичный режим. Экраноплан может взлетать и садиться в условиях пятибалльного шторма и в этих условиях проводить спасательные операции. При дрейфе экраноплану не страшен ураганный ветер силой до 40 м/с, пятиметровая волна и он способен взять на борт от 500 до 800 человек, терпящих бедствие.

Планируется, что в машине длиной 73 м и с размахом крыльев 44 м будет расположен госпиталь с операционной, реанимацией и ожоговым центром. Считается, что появление такого судна может стать хорошим поводом для создания всемирной службы спасения.

Главный конструктор ЦКБ В. Кирилловых в своём интервью журналу «Итоги» (11.12.2001 г.), откуда взята информация о последних разработках ЦКБ, утверждает: «В мире много различных амфибий, но все они непригодны для использования на море. Сегодня только Россия владеет технологией создания именно морских экранопланов».

Пример 1. В современных крупных городах и, особенно в мегаполисах, существует серьёзная проблема пропускной способности улиц, особенно в деловой части города. Если за городом организованы системы freeway, в городах многоуровневые транспортные развязки, то деловой центр по-прежнему перегружен. Для решения этой задачи американский изобретатель Дин Кеймен (журнал «Итоги», 11.12.2001) разработал транспортное средство для пешеходов Segway. Данное средство о двух колёсах внешне напоминает, скорее, самокат, чем что-то более серьёзное, но выполнено вполне на уровне современной техники. Например, во включенном состоянии миниатюрная колесница самостоятельно удерживает равновесие за счёт использования гироскопов и датчиков наклона, способна катиться как вперёд, так и назад, разворачиваться на месте. Источником энергии служат электробатареи, которых хватает без подзарядки на расстояние 27 км при скорости передвижения до 20 км/ч. Segway оснащён двумя двигателями (каждое колесо имеет отдельный привод, что впрочем, при поломке одного из них позволяет колеснице двигаться), компьютером, который управляет датчиками наклона, регулирует направление движения и защищает от угона.

Предполагается, что в деловой части города передвигаться можно будет только с использованием Segway, оставив свой автомобиль на стоянке за пределами центра. Данное изобретение решает проблему, переведя её из плоскости системы в возможности объёма надсистемы.

Другие примеры. Самолёт + ракета = космический корабль многоразового использования - shutlle, который в отличие от ракеты может использоваться многократно и в то же время способен развивать скорость для выхода на околоземные орбиты.

Спортивный мотоцикл + глиссер = водный мотоцикл.

Мотоцикл + ратрак (трактор для укладки снега на горнолыжных трассах) = снегоход.

Автомобиль + самолет = новый тип транспортного средства - автолет.

Холодильник + вентилятор + обогреватель = кондиционер.

Кондиционер + фильтры для воздуха + ороситель + системы подогрева воздуха, стен, пола + компьютерная система управления = система «микроклимата» в жилом или рабочем помещении.

Принтер + копировальный автомат + сканер - в одной конструкции.

Компьютер, который вбирает в себя средства связи, в том числе телевизионные, средства полиграфии, телевидения, кино, фото, видео- и аудиосистем, сращивается с разными средствами управления и становится крупной интегрированной системой.

Подобные примеры связаны с сотовой связью. Широко известны телефоны-фотоаппараты. Сотовый телефон в Японии стал средством расчёта за покупку, заменив пластиковые карты, электронным ключом от дома, сейфа, средством для автоматического вызова машины из гаража (если автомобиль и гаражные ворота оборудованы системами дистанционного управления), врача (если наблюдается резкий сбой сердечной деятельности, фиксируемой специальным микрочипом).

Очень интересные примеры решения сложной технической задачи с использованием надсистемы даёт нам история развития авиации и космонавтики. В данном случае за счёт физического взаимодействия специализированных частей удалось решить задачу нового, несвойственного каждой специализированной системе, уровня.

В 1941 г. советской авиации удалось разбомбить мост через Дунай у Бухареста за счёт использования «звена» В. С. Вахмистрова, состоящего из тяжелого бомбардировщика ТБ-3, несущего на себе два истребителя И-16 [7]. Применение такой комбинации было вынужденным и к тому же совершенно неожиданным для противника, так как у Красной Армии в то время не было пикирующих бомбардировщиков с соответствующей дальностью полёта, а тяжелые и медлительные бомбардировщики ТБ-3 были совершенно неэффективны и просто погибли бы на подходе к цели.

Примером преобразования ТС, позволяющего соединить достоинства, специализации и универсальности, является проект авиационной транспортной системы, предложенной в США. Система эта состоит из постоянно летающего по замкнутому маршруту тяжелого самолёта с атомным двигателем и нескольких стыкующихся с ним лёгких самолётов, обеспечивающих доставку пассажиров на тяжелый самолёт с земли и обратно. Цель проекта - устранить вредное влияние тяжелых самолётов, взлетающих и приземляющихся через небольшие промежутки времени, и уменьшить потребность в больших аэродромах. Отличие данной системы от «звена» В. С. Вахмистрова состоит в том, что использование частей системы порознь практически невозможно.

Некоторым воплощением данного проекта служит постоянно действующая космическая станция, которая периодически принимает экипажи и необходимые для функционирования грузы с Земли. Дальнейшее развитие космических систем предполагает создание на орбите целого комплекса станций, которые, возможно, объединятся и образуют супернадсистему аэрокосмической транспортной системы.

В 80-е годы XIX в. впервые доставка крупногабаритных грузов суперсамолётами «Руслан» и «Мрия» осуществлялась без разборки, на фюзеляже. Например, для старта с Байконура был доставлен советский Shut Не «Буран». Подобные операции в последние годы стали почти обычными.

Летающие «тяжеловозы» регулярно выполняют заказы по доставке крупногабаритных грузов, например, самолётов для участия в аэрошоу.

В развитие этого направления, а, также очевидно с использованием, в какой-то степени опыта войны, разработаны космические летательные аппараты типа shuttle, которые для выхода на околоземную орбиту используют тяжелый самолёт. Стартовав с плоскостей «самолёта-матки» в наиболее выгодной для старта точке над Землёй (например, над экватором), космический аппарат совершает облёт Земли и возвращается обратно в самолётном режиме. Достоинство системы в том, что для старта используется скорость носителя, наиболее выгодная для старта точка планеты и отсутствие в точке старта плотной атмосферы, что существенно упрощает задачу выхода на околоземную орбиту.

Данная система разработана для набирающего популярность космического туризма в России в АО «Суборбитальная корпорация» (журнал «Итоги» 05.03.2002). Суть проекта такова: специальный самолёт «Геофизика» доставляет трёхместный (пилот и два туриста) космический аппарат типа shuttle, оснащённый разгонным блоком, на высоту 20 км, оттуда он «выстреливает» по баллистической траектории в околоземное пространство и потом опускается, как обычный самолёт. Пребывание в космосе - 1-15 мин, а весь полёт - 30-35 мин. Стоимость билета для полёта в космическое пространство «всего» 100 тыс. дол., что несравненно меньше стоимости полёта для первых туристов - 1 млн. дол. При этом важно отметить, что суборбитальные туристические полёты - это только начало. В перспективе запланированы работы по организации «космических авиаперевозок»: ведь по такой траектории перелёт из Европы в Америку займёт какие-то час-полтора.

При образовании би- и полисистем крайне важными для их эффективного функционирования является установленные связи между элементами включенными в эти новые системы [3]. Эти связи могут быть нулевыми, жесткими или шарнирными (динамическими). Как только между элементами новообразованных систем появляются связи, они становятся новыми более крупными моносистемами.

Пример. Одноствольное ружьё превратилось в двустволку. Это достаточно современное оружие охоты, но ещё в XVI в. были известны пищали с семью стволами (пищаль Ермака, у которой каждый ствол стрелял независимо от других), а также изобретение Леонардо да Винчи, предложившего пушку (спингарду) с 33 бомбардами, из которых 11 стреляли одновременно [23].

В первой четверти XVIII века появилась первая автоматическая пушка русского техника-изобретателя А. К. Нартова. С именем этого человека связаны крупные изобретения в области машиностроения и военной техники. В 1741 г. А. К.Нартов изобрёл скорострельную батарею, которая стреляла из 44 небольших мортир, расположенных на горизонтальном круге по его периметру. Мортиры были связаны пороховой дорожкой или огнепроводным шнуром. Выстрелы из мортирок следовали один за другим, как только до очередного заряда доходил огонь по пороховой дорожке или шнуру [23].

Дальнейший путь развития стрелкового оружия хорошо известен: появились автоматические стрелковые системы. При этом известная полисистема (например, Нартова) свернулась (остался один ствол, что придало оружию прежний, дореформенный облик) за счёт того, что был создан механизм автоматического затвора и автоматический патронник.

Правда, чтобы такое оружие появилось, нужно было создать патрон (безусловно, выдающееся ключевое для развития стрелковых систем изобретение), уйдя от заряжания оружия через ствол.

Таким образом, развитие стрелковых и артиллерийских систем проходило по пути:

Моносистема - бисистема - полисистема - моносистема

нового типа

Современное автоматическое оружие характеризуется тем, что овь снова появилось два ствола! У автоматов появился ствол гранатомёта, у охотничьих ружей нарезной ствол. Вновь система развивается в направлении создания бисистемы, но уже объединены два разнородных элемента системы.

Таким образом, свёрнутая бисистема (или полисистема) становится новой моносистемой и может совершить следующий виток спирали своего развития.

Из работы Г.С. Альшуллера [3] следует, что повышение

эффективности синтезированных би- и полисистем может решаться, прежде всего за счёт развития связей элементов в этих системах.

Новообразованные системы часто имеют нулевую связь (пример - пищаль Ермака), т. е. представляют собой просто кучу механически соединённых элементов. Развитие идёт в направлении усиления межэлементных связей. Второй этап - это чаще всего развитие жестких связей (пример - пушка Леонардо, которая стреляла сразу из многих стволов). Мортира А. К. Нартова являет нам в чистом виде облик полисистемы с динамическими связями (каждый ствол мортиры стрелял поочерёдно по строго заданной программе).

Эффективность би- и полисистем может быть повышена увеличением различия между элементами системы: от однородных элементов (пачка одинаковых карандашей) к элементам со сдвинутыми характеристиками (пачка цветных карандашей), затем - к разнородным элементам (карандаш с циркулем) и инверсным сочетаниям типа «элемент + антиэлемент» (карандаш с резинкой).

Если развивать пример со стрелковым оружием, то отметим, что автомат и гранатомёт, объединённые вместе, - это система с разнородными элементами. Если следовать приведённому закону совершенствования систем, то у автомата должен появиться элемент, который не стреляет на поражение, а выступает в роли защитника бойца. Это могут быть системы, определяющие путем сканирования наличие противника за укрытием; например, реагирующие на инфракрасное излучение. Другой вариант: системы определяющие, что боец находится под оптическим или лазерным прицелом. Третий вариант: системы, препятствующие поражению бойца, например, за счёт защитного поля, которое отклоняет пули или иной направленный на поражение импульс от противника. Впрочем, такие системы могут размещаться непосредственно не только на оружии, а в форме и на головном уборе солдата, что в рамках рассматриваемого вопроса принципиально неважно.

Некоторые из названных систем уже известны. Например, существуют системы ночного видения; сканирующие системы, определяющие наличие термообъектов за препятствиями; антирадарные и антилазерные системы и др.

Многие из систем защиты существуют и реализованы, например, в системах ПВО или системах боевых самолётов и танков. Очевидно, настал черёд приспособления таких систем для защиты отдельного бойца.

В бурении примером инверсной бисистемы может служить буровая коронка с двумя короночными кольцами, каждое из которых вращается в разные направления (а. с. № 794139).

Примером объединения и трансформирования технологических систем в буровом деле может служить схема рис.2.10.

Схема трансформирования буровых технологий

Рис. 2.10. Схема трансформирования буровых технологий

В результате объединения двух способов бурения возник сначала третий способ - ударно-вращательный. Данный способ выделился в отдельный, поскольку появились все признаки самостоятельности: определённые параметры режимов бурения, специальный породоразрушающий инструмент, забойные гидро- и пневмоударные машины и др.

Позже возник другой способ бурения с использованием ударного импульса - вращательно-ударный. Этот способ также характеризуется только ему присущим набором признаков (высокочастотные ударники и параметры режимов бурения, которые далеки от параметров ударно-вращательного бурения) и потому имеет право на независимость от способов, давших ему начало.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >