船舶技术与创新方法

船舶技术与创新方法船舶工程学院：于凯电话晋代发明了水密舱艺文类聚引义熙起居注载“卢循新造八槽舰九枚，起四层，高十余丈”。这八槽舰被认为是用水密舱壁分隔成八个舱的舰船。说明公元410年中国已经发明了水密舱壁。水密舱壁增加了船舶横向强度，便于舱室分隔利用，尤其对抗沉性有利。这项重大发明创造为出土的唐代两艘古船证实。,八槽舰,橹推进的中国歪尾船,橹的构造布置,橹是船舶推进工具中一件带的突破性的发明。东汉刘熙著释名释船说：“在旁曰橹。橹，膂也。用膂力然后舟行也。”橹的特点和优点：连续性推推进；高效（一橹顶三桨）；推进和转向并用。,桨轮人们至今有时还将船舶称为“轮船”，这是因为在很长历史时期内船舶采用了车轮推进器。中国首先出现明轮推进的船是在公元417年晋将王镇恶攻打后秦，逆水沿渭水而进。其后，南朝科学家祖冲之（429-500年）造“千里船，日行百余里”，也是车轮船。南宋时，钟相，杨么起义时，官军、义军大造车轮战舰，最大车船有三十个轮子。在“采石矶之战”中，宋军在长江抗击金兵，打了大胜仗，车轮战船发挥了重要作用。西方在1543年在巴塞罗那才制造了第一条明轮推进船试航，比中国晚了至少1100年。,车轮船,舵是船舶上控制航向的设备。俗话说：“大海航行靠舵手”，在船上由专门的舵手操纵，舵手操纵它，可以越浅滩、避暗礁，如履坦途；可以劈波山，穿浪谷，顺利地到达目的港。,广州出土的东汉陶船模型（带尾舵）,明代船用水罗盘（指南针）收藏于中国国家博物馆的复制品,出土的明代安于水军左卫战船上的架设式火铳,中国造船“六大发明”与世界应用年代对比表,50年代出现气垫船,60年代出现地面效应船,气泡船,水翼艇,SWATHvessel,70年代出现小水线面双体船,创造技法的分类,逻辑思维,非逻辑思维,科学推理型,演绎法归纳法类比法自然现象和科学原理探索法等价变换法KJ法类推法TRIZ法,组合法分解法形态分析法信息交合法横向思考法,奥斯本检核表法5W1H法和田法,智力激励法（头脑风暴法）联想法逆向构思法,形象思维法灵感启示法大胆设想法,特性列举法缺点列举法希望点列举法,技法原理,具体技法名称,主要思维形式,组合型,形象思维型,列举型,有序思维型,联想型,解决发明问题的理论,Triz的定义,TRIZ翻译成中文为：,TRIZ被称作前苏联的“国术”、“神奇的点金术”。TRIZ理论是目前国际上360余种创新方法中比较系统、应用效果好的方法体系之一。,根里奇阿奇舒勒G.S.Altshuller（19261998年）是前苏联的一位天才发明家和创造创新学家，于1946年创立的TRIZ理论。明确指出：一旦我们对大量的好的专利进行分析，提出其问题的解决模式，我们就能够学习这些模式，从而创造性地解决问题。,TRIZ理论的核心思想,TRIZ理论的核心思想包括三个方面：第一，无论是一个简单的产品还是复杂的技术系统，其核心技术都是遵循客观规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。第二，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大数目的功能。,1.分割原理2.抽取原理3.局部特性原理4.非对称原理5.组合原理6.多功能原理7.嵌套原理8.重量补偿原理9.预先反作用原理10.预先作用原理11.预置防范原理12.等势原理13.反向作用原理14.曲面化原理,15.动态化原理16.不足或过度作用原理17.多维化原理18.振动原理19.周期性作用原理20.有效连续作用原理21.急速作用原理22.变害为益原理23.反馈原理24.中介原理25.自服务原理26.复制原理27.一次性用品替代原理28.代替机械系统原理,29.气压或液压结构原理30.柔性壳体或薄膜结构原理31.多孔材料原理32.改变颜色原理33.同质性原理34.自弃与再生原理35.改变状态与参数原理36.相变原理37.热膨胀原理38.强氧化作用原理39.惰性介质原理40.复合材料原理,40个发明原理,1.分割原理2.抽取原理,3.局部特性原理4.非对称原5.组合原理6.多功能原理,3.局部特性原理4.非对称原5.组合原理6.多功能原理,7.嵌套原理8.重量补偿原理,9.预先反作用原理10.预先作用原理11.预置防范原理,12.等势原理13.反向作用原理14.曲面化原理,不易或不能升降的物品可通过外部环境的改变达到相对升降的目的。,用与原来相反的动作达到相同的目的；把物体（或过程）倒过来；让物体可动部分不动，不动部分可动。,由直线、平面向曲线、曲面化方向或功能转变，实现充分利用提高效率。,12.等势原理13.反向作用原理14.曲面化原理,15.动态化原理16.不足或过度作用原理17.多维化原理18.振动原理,15.动态化原理16.不足或过度作用原理17.多维化原理18.振动原理,将一维线性运动的物体变为二维平面运动，或三维空间运动；单层排列的物体变为多层排列；利用给定表面的反面；将物体倾斜或斜向放置。,19.周期性作用原理20.有效连续作用原理21.急速作用原理,由连续作用过渡到周期性作用或脉冲作用。,消除空转和间歇运转；将往复运动改为转动。,22.变害为益原理23.反馈原理24.中介原理,将有害的要素相结合来消除有害的作用；利用有害的因素，得到有益的结果；增加有害因素的幅度直至有害性消失。,22.变害为益原理23.反馈原理24.中介原理,把一物体与另一容易去除的物体暂时结合在一起；使用中介物实现所需动作。,25.自服务原理26.复制原理27.一次性用品替代原理28.代替机械系统原理,25.自服务原理26.复制原理27.一次性用品替代原理28.代替机械系统原理,25.自服务原理26.复制原理27.一次性用品替代原理28.代替机械系统原理,利用物理场或其他的形式、作用、状态来替代机械系统的作用。,29.气压或液压结构原理30.柔性壳体或薄膜结构原理31.多孔材料原理,32.改变颜色原理33.同质性原理34.自弃与再生原理,32.改变颜色原理33.同质性原理34.自弃与再生原理,35.改变状态与参数原理36.相变原理37.热膨胀原理,35.改变状态与参数原理36.相变原理37.热膨胀原理,38.强氧化作用原理39.惰性介质原理40.复合材料原理,38.强氧化作用原理39.惰性介质原理40.复合材料原理,用惰性环境替代通常环境；在物体中添加惰性或中性添加剂；使用真空环境。,利用不同物质的不同构造和特性，根据需要，用几种物质制成一种新的材料（复合材料）而代替单一材料。,从你的日常生活和学习中结合专业为每一个原理想出更多实例，让这40个原理成为你的一个更加有用的工具箱，并根据自己的需求和意愿改进它，从而获得最具创新性的激励。,矛盾分为技术矛盾和物理矛盾,矛盾,44,安全性高,油耗低,技术矛盾：提高汽车的安全性，导致油耗增大。,将参数A、参数B均描述为希望改善的，找出参数C，即为物理矛盾。,45,技术矛盾：当利用现有的方法改善技术系统中某个性能时，导致该技术系统的另一个性能恶化。,物理矛盾与技术矛盾的关系（1）概念的比较：参数的数量。（2）层次关系：在很多时候，技术矛盾是更显而易见的矛盾，而物理矛盾是隐藏的更深的、更尖锐的矛盾，是本质矛盾或内在矛盾。（3）技术矛盾可以转化为物理矛盾。,46,常见的物理矛盾,47,（1）空间分离,对同一个参数的不同要求，在不同的空间实现。即矛盾双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能的。,解决物理矛盾,（2）时间分离,在不同的时间实现对同一个参数的不同要求。,解决物理矛盾,对同一个参数的不同要求，在不同的条件下实现。,（3）条件分离,解决物理矛盾,（4）整体与部分分离,在不同的系统级别实现对同一个参数的不同要求。,三个术语：超系统、系统、子系统,解决物理矛盾,系统作用对象,执行机构,技术系统,系统组件,系统组件,超系统,技术系统系统作用对象执行机构超系统,技术系统的组成,冲突区域,资源是可获得的，但是又是闲置的及（通常是）不可见的物质、能量、性能等在系统中能够用来解决问题的东西。,“利用现有资源以解决问题和使系统演进”是TRIZ理论的基本原则。,物质资源,能量资源,信息资源,空间资源,时间资源,资源结构,系统内及超系统的任何材料或物质原材料、产品、组件、废料等免费或廉价物质，如水、空气、砂子,系统作用对象的资源,系统作用对象通常认为是不可以改变的，但有时可以考虑：改变自身允许在系统作用对象的物质大量存在的地方做部分改变允许向超系统转化考虑微观级的结构允许与“空”结合允许暂时的改变,系统中或超系统中任何可用的能量场机械能(场)热能(场)化学能(场)声能(场)电能(场)磁能(场),场：系统中的能量，使物质完成某个过程的能力。,太阳能利用,风能利用：风力发电,地热资源,天沐温泉,场资源清单,标准场清单,高斯的难题,系统及周围可用的闲置空间内、外上、下正、反组件之间未用的空间,空间资源就是有任何几何尺寸或体积、长度、高度、宽度、直径、半径、面积、深度、形状、大小等参数值的改变。,我们的目标是定义我们的系统中所有关于空间的参数，并尝试利用现有的空间参数的改变解决我们的问题和发展我们的系统。,物质资源,能量资源,参数资源,空间资源,时间资源,空间资源,时间资源,空间资源,功能资源,结构资源,信息资源,利用系统的已有组件，产生新的功能,分析功能资源，就是最大限度地挖掘技术系统功能的可能用途，进而使其资源最大限度地得到利用。,案例：百发百中,问题：演戏中罗宾汉要向远处森林中的侦探射箭，为了真实，需要全景摄影；如何不射偏？,解决问题所需的资源在系统中以易于使用的方式存在，我们把这种资源称作现成资源。已有的资源需要做某些准备，经积累、变形等才能使用，我们把这种资源称作派生资源。,标准物质清单,派生物质资源的发现,考虑使用的资源顺序依次为：冲突区域的资源系统内的资源环境的资源超系统的资源,资源利用的一般原则,寻找车位,资源,最终理想解,矛盾,技术创新的核心,一般思考模式,使用IFR思考模式,1消除了原系统的不足；2保持原系统的优点；3没有使系统变得更复杂；4没有引入新的缺陷。,在给定的条件或约束下，理想解是：,消除不足保持优点没有复杂没有缺陷,理想度=效益/(费用+危害）评价标准：1、所有有害的作用消失；2、所有有益的作用保留，新的益处出现；3、新的有害的作用不出现；4、系统不会变得更复杂；5、基本的技术矛盾和物理矛盾消除；6、闲置、容易获得，但是先前忽略的资源得到利用；7、关系系统发展的其他要求得到实现。,兔子吃草问题,问题：在养兔牧场，场主要不断移动兔笼才能让