江帆
发明技巧故事25――钢珠输送管道的难题——自服务原理应用
2021-11-30 20:21
阅读:1009

钢珠输送管道的难题——自服务原理应用

在一个输送钢珠的管道中,拐弯部位在工作一两个小时后就会坏掉。根本的原因是钢珠在高速气体的驱动下,对弯曲部位的管壁进行着连续撞击,很快就会撞出一个洞来。

管道损坏后必须停止输送来进行维修,这就影响了生产效率。

“看来还需要一条管道,”工程师说,“当需要维修时,启动另一条管道来输送钢珠。”

“2条管道会增加成本,”经理说,“而且更替管道时仍然会影响生产效率。”

这似乎是一个难以解决的难题。

突然,萃智先生出现了。

“总是修补管道不是个办法,”他说,“我有一个主意,可以保证管道永远工作而不必修补。”

于是,一个基于自服务原理的解决方案产生了:在拐弯部位的管道外,放置一个磁铁,当钢珠到达磁场范围内时,会被磁铁吸附到管道内壁上,从而形成保护层。钢珠的冲击将作用在由钢珠形成的保护层上,并不断补充那些被冲掉的钢珠。这样,输送管道就被完全保护起来。

这个故事应用了自服务(self-service原理,该原理体现在两个方面:

1.使物体具有自补充和自恢复功能以完成自服务

比如:饮水机;自动铅笔;洒水的喷头在水流作用下旋转。

2.利用废弃的资源、能量或物资。

比如:麦秸或玉米杆等直接填埋做下一季庄稼的肥料;涡轮增压。

自服务原理的第一方面比较好理解,如果一个系统在运行过程中需要进行辅助和维护操作时,最好不要借助于外界(系统),而是自己就能完成,这样可以减少成本(包括时间,材料,能耗等),比如:A)铁路铺设中的边铺边通行;自动饮水机;不倒翁玩具;B)宇宙空间站上的封闭生态系统;第二方面,利用废弃的材料和能量,就是让系统尽量减少对环境,特别是其它系统的依赖,能利用系统本身废弃的能量和材料来完成自服务。因此利用自身废弃的材料和能量作为自服务的一种,应该优先考虑。利用废弃的材料和能量的例子非常多:A)再生纸;利用发电过程中的热能取暖:生物肥料:B)汽车下坡时充电;利用用木屑制碳;自服务是理想系统中的一个重要部分。在如何做到自服务方面,反馈原理是个不错的搭档。自然界中的生物体,多多少少都是自服务原理的践行者。面向对象编程思想中也带有自服务的思想。不过需要注意的是,从自服务原理表述来看,工程领域的这种自服务还不能完全等同于自动化(智能化),是告诉我们如何巧妙的利用自然中的物理、化学或几何效应(如,重力,水力,毛细管)来达成目标。在软件设计,编程中,尽量让系统(对象)自服务,可以减少系统的复杂性,增加系统的可管理性。


转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自江帆科学网博客。

链接地址:https://m.sciencenet.cn/blog-267817-1314575.html?mobile=1

收藏

分享到:

当前推荐数:2
推荐人:
推荐到博客首页
网友评论2 条评论
确定删除指定的回复吗?
确定删除本博文吗?