Автор отмечает, что работа с морфологическими матрицами в процессе МАСИ направлена не на решение четко сформулированной технической задачи, а на ее постановку. Однако следует отметить, что при заполнении морфологической матрицы (таблицы) вносят альтернативные варианты уже существующие т.к. они берутся из различных информационных источников и, хотя автор говорит о возможности внесения и возможных альтернатив, предварительный анализ существующей информации создает психологические барьеры на пути выявления новой потребности, Т.е. барьеры на пути усмотрения и формулирования новой технической задачи. Как отмечает сам автор предпосылки для формирования новых технических задач создаются на основе неожиданных сочетаний выделенных морфологических признаков, как в направлении поиска новых технических решений, так и в направлении раскрытия новых потребностей. Причем механизм возникновения ассоциаций в данном случае подобен механизму, действующему при использовании методов случайного (интуитивного) поиска.
Продуктивность МАСИ связана, как отмечает сам автор, со случайным взаимодействием вариантов морфологических признаков, однако, вероятность появления новой идеи снижается, если информация строго ограничена и соответствует старой идее. Собранная в МАСИ информация направлена на поддержание этой идеи. Все это создает барьер на пути новой идеи [7].
После анализа методов, подходов, приемов, средств видно, что для лучшего развития изобретательских способностей, в общеобразовательной школе, на мой взгляд, являются инструменты ТРИЗ (приемы), метод фокальных объектов, метод мозгового штурма, решение конструкторских задач.
2. Проектирование и изготовление ветряка
2.1 Требования к ветряку.
1. Ветродвигатель должен работать при слабом порыве ветра.
2. Ветряк должен работать при постоянных переменах направления ветра.
3. Лопасти ветродвигателя должны быть изготовлены из тонкого, легкого, упругого материала.
4. Лопасти должны иметь дугообразную форму.
5. Ветродвигатель должен быть снабжен аккумулятором, чтобы генерируемая энергия накапливалась.
2.2 Технологическая карта изготовления ветродвигателя.
Таблица 2
| № п/п | Содержание и последовательность операций | Инструмент | Оборудование и приспособления | |
| рабочий | Контрльно-мерительный | |||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. | Изготовление лопастей Сверление отверстий в оси Изготовление направляющих и каркаса Пайка направляющих и каркаса Изготовление втулок Пайка и втулки пружины к лопасти Склейка одного края лопасти к направляющей Пайка пружин к каркасу Изготовление балки Изготовление корпуса Сверление отверстия в корпусе и балке Изготовление муфты для генератора Пайка первого шкива к генератору Пайка подшипника, генератора к корпусу Соединение светодиода, лампочки, реле и аккумулятора с корпусом Пайка шайбы на оси Пайка между собой генератора, аккумулятора, светодиода, лампочки, реле проводами Соединение корпуса с осью Соединение балки и оси и пайка балки с корпусом Соединение второго шкива с осью Соединение первого и второго шкива ремнем Покраска изделия | Ножницы Сверло Кусачки Паяльник, припой, канифоль Кусачки Паяльник, припой, канифоль Клей Паяльник, припой, канифоль Паяльник, припой, канифоль, ножовка по металлу, плоскогубцы Паяльник, припой, канифоль, ножовка по металлу Сверло Паяльник, припой, канифоль, ножницы по металлу Паяльник, припой, канифоль Паяльник, припой, канифоль Паяльник, припой, канифоль Паяльник, припой, канифоль Паяльник, припой, канифоль Плоскогубцы кисточка, пульверизатор | Линейка Штангенциркуль Линейка Линейка Линейка Линейка Линейка Линейка Линейка, штангенциркуль Линейка Линейка Линейка | Сверлильный станок Сверлильный станок |
2.3 Выполнение технических расчетов
1. Мощность, развиваемая ветродвигателем:
Nвет= ро*V*F/2*кси, где:
Nвет - мощность, Вт;
ро - плотность воздуха, кг/м3 (при t = 15°C и Р = 760 мм р.с. ро =1,23 кг/м3)
V - скорость воздушного потока, м/с;
F- площадь лопасти, м2;
кси - коэффициент использования энергии ветра (у карусельных ветродвигателей лопастного типа кси = 0,18 - 0,48).
Nвет = ро*V*F/2*кси
Найдем Nвет при скорости ветра 2 м/с
Nвет = 0,179 Вт
Найдем Nвет при скорости ветра 3 м/с
Nвет = 0,268 Вт
Найдем Nвет при скорости ветра 4 м/с
Nвет = 0,358 Вт
Найдем Nвет при скорости ветра 5 м/с
Nвет = 0,447 Вт
Найдем Nвет при скорости ветра 6 м/с
Nвет = 0,537 Вт
2. Расчет КПД
η=2*Nвет/ρ*F* V, где:
η – КПД (%)
Nвет - мощность, Вт;
ро - плотность воздуха, кг/м3 (при t = 15°C и Р = 760 мм р.с. ро =1,23 кг/м3)
V- скорость воздушного потока, м/с;
F- площадь лопасти, м2;
Найдем η при скорости ветра 2 м/с
η = 27,8 %
Найдем η при скорости ветра 3 м/с
η = 27,9 %
Найдем η при скорости ветра 4 м/с
η = 28,1 %
Найдем η при скорости ветра 5 м/с
η = 29,1 %
Найдем η при скорости ветра 6 м/с
η = 28 %
2.4 Расчет себестоимости.
Расчет себестоимость операции сборки изделия:
С=Сз р.+Си р.+Со р.+Сэ р.+Сп.д. р.
Расчет элементов:
1. Заработная плата основных рабочих:
Сз=Зч*tшт.к.= 200 руб./ч.*0,75ч.=150 р./шт.
Где tшт.к. – штучно-калькуляционное время выполнения операции, ч.
Зч – часовая тарифная ставка рабочего руб./час
2. Затраты на инструмент:
Си=Ци р.*Ии /А = 0,85 р.
Ци – цена приобретения или изготовления инструментов:
Паяльник – 50 р.
Сверло – 15 р.
Ножовка по металлу – 100 р.
Напильник – 30 р.
Сверлильный станок – 200 р.
Плоскогубцы – 30 р.
Ии=0,002–доля износа инструмента при обработке данной партии деталей, %
А=1 кол-во изделий выпускаемых в партии
3. Затраты на оснастку
Со=Цо р.*Ио/А шт. = 0,3 р.
Цо – цена приобретения или изготовления оснастки:
Стол – 100 р.
Стул – 50 р.
Ио = 0,002 – доля износа инструментов при обработке данной партии деталей, %
А = 1 – кол-во изделий выпускаемых в партии
4. Затраты на силовую электроэнергию
Сэ=NTKз*Цэ=1,69 квт*6,58 ч. *0,1*1,5 р./кВт вчас =1,67 р.
N=1,69 кВт – суммарная мощность работы электрооборудования:
Паяльник – 690 Вт
Двигатель сверлильного станка – 1000 Вт
Т = 6+0,008+0,5=6,58, ч.
Кз – коэффициент учитывающий загрузку электрооборудования по мощности и времени, потери в эл. сети и КПД.
Цэ = 1,5 (р/кВт в час) – цена электроэнергии в рублях
| Название | Стоимость (руб.) |
| Генератор Стеклотекстолит Светодиод Лампочки Аккумулятор Провода Проволока Реле Подшипник Ременная передача Общая сумма Сп.д. | 250 за шт. 100 за м2 15 за шт. 5 за шт. 25 за шт. 10 за метр 40 за метр 5 за шт. 20 за шт. 40 за шт. 510 р. |
Сизд = 150р.+0,85р.+0,3р.+1,67р.+510р.=662,82р
3. Экспериментальная часть
3.1 Описание общей компоновки технического объекта.
Для изготовления ветродвигателя был выбран тип ветродвигателя карусельный. Он имеет наивысший коэффициент использования энергии ветра и более надёжны в эксплуатации. Лопасти сделаны из стеклотекстолита так как, он прочный, гибкий, упругий и легкий материал. Лопасти ветродвигателя имеют дугообразную форму, и они закреплены выпуклостями наружу, относительно оси. Это сделано для того, чтобы прирост парусности лопасти со стороны вогнутой ее части за счет центробежной силы, превышал этот прирост со стороны выпуклости по отношению к потоку воздуха, за счет обтекаемости выпуклого участка лопасти. Так же на концах лопасти есть пружины, они необходимы, для того чтобы при порыве ветра лопасти держали дугообразную форму. Механическое движение с оси на генератор передается с помощью ременной передачи, так как ее проще изготовить, и она лучше предает механическое движение. Корпус ветродвигателя имеет прямоугольную форму, внутри его расположен генератор, аккумулятор, реле, провода и светодиод, так же корпус обеспечивает устойчивость ветродвигателю.
Ветродвигатель состоит из двух лопастей, который жестко закреплены с одной стороны на направляющих, а с другой стороны лопасти присоединены с помощью втулки и пружины к каркасу, который в свою очередь закреплен на оси. Ось снизу держится на подшипнике, а сверху закреплена на балке. Механической движение с оси на генератор передается с помощью ременной передачи. Выработанное электричество генератором поступает к аккумулятору и светодиоду через провода. При переключении реле ток поступает через светодиод, аккумулятор и лампочку.
3.2 Описание элементов конструкции и их особенности и взаимосвязь.
Лопасти ветродвигателя связаны с осью через каркас и направляющие. С одной стороны лопасть приклеена к направляющей, а с другой стороны припаяна к каркасу через втулку и пружину. Ось держится снизу на подшипнике, а сверху на балке. Балка припаяна к корпусу с четырех сторон, что придает жесткость конструкции. Генератор вставлен в муфту, которая припаяна к корпусу. Аккумулятор приклеен к корпусу. Реле, светодиод и лампочка вставлена в корпус.
3.3 Описание работы объекта
Объект ветродвигатель предназначен для выработки энергии за счет силы ветра. При порыве ветра лопасть начинает вращаться, вращая за собой ось, ось передает движение через ременную передачу генератору, который вырабатывает электричество, которое поступает на светодиод и аккумулятор.