CC BY
41
УДК 626.824
ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ЗАТВОРОВ И ПОДПОРНО-ПЕРЕГОРАЖИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Свистунов Ю.А. - д. т. н., профессор Луговой А. А. - ст. преподаватель
Кубанский государственный аграрный университет
В статье приведены критерии оценки технической сути новых инженерных решений с помощью генеральных определительных таблиц на основе опроса экспертов и результаты обработки полученных данных.
Для составления прогноза значимости технического решения и получения критериев его сравнения с аналогами необходимо преобразовать заложенные в конструкцию технические идеи в количественные характеристики. Цель такого преобразования - оценка технической сути нового инженерного решения. Осуществляется оно с помощью генеральных определительных таблиц (ГОТ), обобщающих технические требования к прогнозируемым устройствам.
Критерием оценки является коэффициент полноты изобретения Г, характеризующий вероятность внедрения в производство и потенциальный технический уровень прогнозируемого объекта:
Г = Ч / Чтах, (1)
где q - фактическая сумма оценок, получаемая в результате сопоставления технического решения и ГОТ;
Ч тах - максимально возможная сумма оценок.
Резерв дальнейшего усовершенствования изобретения определяется числом ё, дополняющим коэффициент полноты Г до единицы:
ё = 1 - Г . (2)
Прогнозирование по непараметрическим источникам заключается в составлении ГОТ, сопоставлении с ней технических решений и расчете на этой основе коэффициента полноты изобретений. Таблица составляется в следующей последовательности [1]:
1) намечается состав характеристик с последующими проверкой и ранжированием;
2) определяется число характеристик в соответствии с точностью прогнозирования;
3) нормируются веса характеристик с использованием данных опроса экспертов;
4) нормируются веса позиций, входящих в состав характеристик. Данный способ успешно применён, например, для сравнения целого
ряда конструкций, содержащих водонаполняемые оболочки, в работах В. А. Волосухина и Ю. А. Свистунова
В настоящей работе оценивались технические средства реализации процесса водораспределения на каналах-оросителях систем с использованием многоопорной дождевальной электрифицированной машины фронтального действия (МДЭФ) "Кубань". В качестве основного принят следующий состав характеристик.
Таблица 1 - Характеристики технических средств
1 Надежность и простота предложенного решения
2 Удовлетворение эксплуатационным требованиям
3 Функциональные возможности технического решения
4 Конструкционные возможности технического решения
Инженерно-техническая сущность изобретения
5
Следует отметить, что расчет экономической эффективности применения конструкций имеет самостоятельную ценность и определяет в большей степени вероятность внедрения. Однако результаты такого расчета зависят от изменения конъюнктуры рынка, соотношения цен на конструкционные материалы, величины эксплуатационных затрат. Предлагаемая методика существенно расширяет диапазон оценки технических средств и дополняет экономический анализ.
Оценка весов характеристик производилась на основе опроса экспертов, по результатам которого построена ГОТ для прогнозирования перспективности водовыпусков-авторегуляторов уровня, подключаемых к закрытой сети, и для подпорно-перегораживающих устройств, устанавливаемых на каналах-оросителях.
В таблице 1 приведены ранжированные характеристики. Эксперты практически единогласно отдали предпочтение простым и надежным устройствам, удобным в эксплуатации.
Позиции включенные в состав характеристик являются универсальными как для подпорно-перегораживающих устройств (ППУ), так и для водовыпусков. Исключение составляют функциональные возможности технического решения, различные для подпорных и водовыпускных сооружений. Изменением меньшей части компонент таблицу легко преобразовать для анализа любых типов гидросооружений.
Наибольшее распространение получили ГОТ в которых формулирование позиций производится в нарастающем смысловом отображении так, что последующая позиция включает смысл предыдущей. Как это выполнено для характеристики Н5 "Инженерно-техническая
сущность изобретения". Вес каждой подцели и шаг прироста веса каждой последующей позиции принимаются при этом равными.
С целью более точного расчета коэффициента полноты изобретения
позиции характеристик Н1-4 выбраны взаимонезависимыми, и для каждой из них с помощью экспертов определен оценочный вес. Уравнение (1) примет вид:
Г = Щ / ЕЫг , (3)
где ЕРу - суммарный вес позиций ГОТ, которым удовлетворяет
рассматриваемое техническое решение;
ЕHІ - суммарный вес характеристик.
Опрос экспертов (самая трудоемкая часть работы) производился в два этапа. На первом - выявлялись пять наиболее значимых составляющих Р^.
для каждой характеристики Hi, на втором - определялись веса избранных
составляющих.
Результаты опроса экспертов прошли статистическую обработку, цель которой заключалась в определении средних весов характеристик и позиций. Определялась также значимость различий между ними - по критерию Вилкоксона [2] - способом, свободным от параметров. Критическое значение полного числа инверсий определялось по формуле:
2П + 1 (4)
V 12
где - принято для меры надежности (1 - а) = 95%;
п - количество значений для одной из выборок, принятое равным в обеих выборках.
В случаях, когда нулевая гипотеза не отвергается, веса сравнивавшихся позиций приняты равными среднему арифметическому их значений.
Результаты обработки полученных данных сведены в генеральную определительную таблицу оценки перспективности конструкций затворов-водовыпусков из закрытой сети и подпорно-перегораживающих устройств,
разработанных для оросителей с применением МДЭФ "Кубань" (табл. 2).
Таблица 2 - Генеральная определительная таблица оценки перспективности конструкций водовыпусков из закрытой сети и ППУ
для оросителей МДЭФ "Кубань"
Код Характеристика прогнозирования Н, позиция требования Р Оценочный вес
Абсолют- ный Относитель- ный
Н1 Простота и надежность предложенного решения 1,00 0,325
Р11 Устойчивость к внешним климатическим воздействиям 0,166 0,054
Р12 Нетребовательность к качеству воды 0,166 0,054
Р13 Отсутствие шарниров и деталей сложной формы 0,166 0,054
Р14 Свободный пропуск плавника и мусора 0,202 0,065
Р15 Технологичность в изготовлении 0,300 0,098
Н2 Удовлетворение эксплуатационным требованиям 1,00 0,325
Р21 Наличие устройства для вывода из автоматического режима 0,155 0,050
Р22 Защита от постороннего вмешательства без специального инструмента 0,155 0,050
Р23 Простота монтажа и демонтажа 0,210 0,068
Р24 Возможность осмотра и ремонта в поливной период 0,210 0,068
Р25 Простота регулировки и наладки 0,270 0,089
Н3 Функциональные возможности ППУ 1,00 0,140
Р31 Регулирование УНБ 0,173 0,025
Р32 Защита каналов от переполнения 0,173 0,025
Р33 Поддержание УБВ на рабочей отметке 0,218 0,030
Р34 Автоматический пропуск ДМ в верхний бьеф (ВБ) 0,218 0,030
Р35 Автоматический пропуск ДМ в нижний бьеф (НБ) 0,218 0,030
Н3 Функциональные возможности водовыпуска из закрытой сети 1,00 0,140
Р31 Защита трубопровода от повышенного статического давления 0,100 0,014
Р32 Приспособленность для водоучета 0,145 0,020
Р33 Защита трубопровода от гидроудара 0,145 0,020
Р34 Стабилизация расхода 0,270 0,038
Р35 Регулирование УНБ 0,340 0,048
Н4 Конструкционные возможности 1,00 0,105
Р41 Возможность замены металлических частей синтетическими материалами 0,160 0,017
Р42 Возможность изменения времени срабатывания затвора 0,160 0,017
Р43 Обеспечение надежной герметизации 0,190 0,020
Р44 Взаимозаменяемость частей в однотипных конструкциях 0,190 0,020
Р45 Обеспечение работы без дополнительных источников энергии 0,300 0,031
Н5 Инженерно-техническая сущность изобретения 1,00 0,105
Р51 Изменение соотношения размеров элементов, деталей, узлов в устройстве, обеспечивающих новое свойство 0,200 0,021
Р52 Совершенствование отдельных элементов, деталей, узлов, составляющих устройство 0,400 0,042
Р53 Усовершенствование взаимосвязи элементов деталей, узлов, обеспечивающих работоспособность без их усложнения 0,600 0,063
Р54 Уменьшение числа сопрягающих элементов, шарниров, обеспечивающих снижение материалоемкости, использование новых физических эффектов 0,800 0,084
Р55 Принципиально новое, не имеющее прототипа техническое решение 1,000 0,105
Для перевода вычисленных коэффициентов полноты изобретения в семантические оценки применена таблица оценки эффективности технических решений (табл. 3).
Таблица 3 - Оценка эффективности технических решений
Коэффициент полноты изобретения Прогнозирование перспективности Категория прогнозирования
Семантическая оценка Уровень оценки
1,0-0,93 Весьма перспективно верхний I,
0,92-0,86 средний I,
0,85-0,80 нижний к
0,79-0,73 Перспективно верхний IIV
0,72-0,66 средний II,
0,65-0,60 нижний ип
0,59-0,53 Малоперспективно верхний IIIV
0,52-0,46 средний 1
0,45-0,40 нижний Шп
0,39-0,33 Неперспективно верхний VIV
0,32-0,26 средний VI,
0,25-0,20 нижний VIп
С использованием рассмотренной методики оценки вероятности внедрения в производство технического решения по его уровню, выполнены расчеты по прогнозированию разработанных авторегуляторов-водовыпусков из закрытой оросительной сети и подпорно-перегораживающих устройств, для оросителей МДЭФ "Кубань".
Результаты прогнозирования эффективности разработанных конструкций приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Результаты прогнозирования эффективности разработанных
технических решений
Наименование Код позиций, Суммарный Категория
технического которым, относительный прогнозирования
решения, удовлетворяет вес
№ авт. свид. техническое (итоговая
решение оценка)
1. Затвор 11, 14, 15, 21, 22,
цилиндрический 23, 31, 35, 41, 42, 0,624 11п
скользящий (ЗЦС), 45, 53
№ 1332273
2. Затвор клапанный 11, 12, 14, 15, 21,
противо- 22, 23, 25, 31, 33, 0,782 IIV
гидроударный (ЗКП), 41, 42
№ 1665345
3. Крышевидный пружинный затвор, № 1027329 11, 12, 14, 15, 22, 24, 31, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 45 0,660 II.
4. Крышевидный 11, 12, 14, 15, 21,
поплавковый 22, 24, 31, 32, 33, 0,707
затвор, 34, 35, 41, 42, 45,
№ 1165734 55
5. ППУ с 11, 12, 13, 14, 21,
водонаполняемой 22, 31, 32, 33, 34, 0,695
оболочкой, 35, 41, 42, 44, 45,
№ 1261585 54
6. ППУ с 11, 12, 14, 15, 21,
пневматическим 22, 25, 31, 32, 33, 0,766 >
приводом, № 34, 35, 41, 42, 44,
1445638 45, 53
Анализ результатов прогнозирования показывает, что наиболее перспективными являются затвор клапанный противогидроударный (а. с. № 1665345) и подпорно-перегораживающее устройство с пневмонагнетательным механизмом (а. с. № 1445638). Указанные конструкции приняты к дальнейшей разработке.
Список литературы
1. Гмашинский В. Г., Слиорет Г. И. Теория инженерного прогнозирования. - М.:
Наука, 1973. - 304 с.
2. Урбах В. Ю. Биометрические методы. - М.: Наука, 1964. - 415 с.
