автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Инженерно-физический метод синтеза технических решений преобразователей энергии

На правах рукописи

Яковлев Алексей Андреевич

ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ МЕТОД СИНТЕЗА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ

003452860

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Волгоград - 2008

003452860

Работа выполнена на кафедрах «Системы автоматизированного проектирования и поискового конструирования» и «Автоматизация производственных процессов» Волгоградского государственного технического университета.

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Камаев Валерий Анатольевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Воинов Борис Сергеевич.

доктор технических наук, профессор Мазуркин Петр Матвеевич.

доктор технических наук, профессор Петрова Ирина Юрьевна.

Ведущая организация Институт конструкторско-технологической

информатики РАН, г. Москва.

Зашита состоится 5 декабря 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.04 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр-т. Ленина, д. 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан" Л" €0 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Водопьянов В. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования

Характерной особенностью научно-технического прогресса в области создания новых технических систем (ТС) практически во всех сферах человеческой деятельности является опережение сложности создаваемых технических объектов по сравнению с методами их создания. Очевидно, что традиционное проектирование в дальнейшем никогда не сможет обеспечить кардинального сокращения сроков разработки и повышения качества ТС. Поэтому проблема перехода на более совершенные технологии проектирования является весьма актуальной.

Сроки и качество конструкторских разработок в существенной мере зависят от успеха решения задач, возникающих на стадиях технического задания и технического предложения, которые принято называть начальными стадиями проектирования. На них принимаются основополагающие решения о принципе действия, структуре и элементном составе проектируемой системы, то есть осуществляется синтез технического решения. Вместе с тем эти стадии до сих пор остаются наименее исследованными, в том числе и в области проектирования преобразователей энергии (ПЭ) - технических систем, основной функцией которых является преобразование энергии природных источников в термическую, механическую, электрическую, электромагнитную и другие виды энергии.

В этой связи актуальной задачей является разработка подходов и методов, позволяющих повысить эффективность и качество труда конструкторов на начальных стадиях проектирования ПЭ с последующей их автоматизацией в рамках создания САПР на базе уже апробированных информационных технологий.

Одной из проблем, возникающих на пути создания новых подходов к проектированию ТС, является факт существенного разрыва между теоретическими и практическими областями естественнонаучных знаний. При использовании знаний, относящихся к первой категории, конструктору приходится решать нетривиальную задачу преобразования сильно абстрагированного описания физического процесса в конкретную конструкцию ТС. Знания второй категории позволяют познакомиться с большим разнообразием существующих конструкций, сделать их расчет, но не отвечают на вопрос о том, как их изменить для получения улучшенных модификаций.

Для преодоления такого «барьера» разработчики методов проектирования закладывают в их основу модели физического принципа действия (ФПД). Последние предназначены для определения структуры и состава конструктивных элементов устройства. От адекватности модели во многом зависит эффективность метода. Однако в существующих моделях недостаточно учитываются пространственные и временные факторы, оказывающие существенное влияние на конструктивную организацию ТС. Поэтому известные методы оказываются неэффективны при их использовании для синтеза технических решений ПЭ, характеризующихся, как правило, сложной последовательностью физических процессов во времени и пространстве.

Все это дает основание говорить, что проблема синтеза технических решений ПЭ до конца не разрешена на данном этапе развития методологии проектирования, а также об актуальности проведенного исследования.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является создание научно-обоснованного метода синтеза технических решений ПЭ, позволяющего повысить качество и эффективность труда конструкторов, занимающихся их разработкой на ранних стадиях проектирования. Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:

1) разработать методику, позволяющую формально определять принадлежность данной ТС к классу ПЭ;

2) разработать модель ФПД, позволяющую отражать всю совокупность физических процессов, необходимых для взаимного преобразования энергии, с учетом пространственных и временных факторов;

3) разработать методики построения моделей ФПД для двух случаев проектирования ПЭ, когда в качестве исходных данных используется:

описание технического решения ПЭ (структура устройства задана);

описание физических процессов взаимного преобразования энергии (требуется генерация структуры);

4) разработать методику для модификации моделей ФПД с целью получения их улучшенных вариантов;

5) выявить элементарные функции конструктивных элементов, необходимые для синтеза технических решений ПЭ на основе заданной модели ФПД;

6) разработать методику формирования множества возможных технических решений ПЭ в виде наборов функционально-совместимых конструктивных элементов;

7) провести апробацию разработанных методик в процессе проектирования новых ПЭ разных видов.

Методы исследования

Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы теории сложных термодинамических систем, математического моделирования, теорий множеств, графов, исчисления предикатов, системного анализа, эвристического проектирования, экспертных оценок, а также методов искусственного интеллекта, структурного и объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования.

Научная новизна исследования

Разработан метод синтеза технических решений ПЭ, в основу которого заложена новая модель ФПД, позволяющая отражать совокупность физических процессов для взаимного преобразования энергии с учетом пространственных и временных факторов, определяющих структуру устройства и набор функций конструктивных элементов, необходимых для синтеза технических решений. В рамках достижения поставленной цели автором получены следующие результаты, составляющие научную новизну исследования:

1. Предложена новая интерпретация семантической нагрузки вершин и дуг графа модели ФПД на основе аксиоматики теории сложных термодинамических систем.

2. Построение моделей ФПД основано на новой классификации устройств, взаимодействующих с рабочим телом ПЭ, по их функциональному назначению и уровню иерархии.

3. Впервые найдены общие закономерности структурной организации ПЭ, позволяющие на основе абстрактного (не относящегося к конкретной конструкции) описания физических процессов взаимного преобразования энергии осуществить синтез структуры устройства, реализующего данное преобразование.

4. Обнаружены логические связи возможных математических операций над графами моделей ФПД с эвристическими приемами, позволяющие обосновать их новую классификацию и частично формализовать применение эвристик для генерации улучшенных структур проектируемых ПЭ.

5. Выявлены элементарные функции, необходимые для формирования технического решения ПЭ из наборов функционально совместимых конструктивных элементов, и установлено их соотношение с элементами модели ФПД.

Практическая значимость исследования

На основе теоретических положений диссертационного исследования разработан метод, предназначенный для использования на начальных стадиях проектирования ПЭ. Реализация метода может быть осуществлена путем разработки соответствующих программно-информационных комплексов, предназначенных для повышения эффективности поиска необходимой информации и решения вычислительных задач, например, формирования множества возможных технических решений и выбора из него наиболее перспективных. В частности, разработан специализированный метод для синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе.

Теоретические основы метода могут быть использованы для обучения системному проектированию ПЭ как в области энергомашиностроения, так и в других областях, где осуществляется разработка новых ПЭ. Применение метода уже сложившимися специалистами требуется для эффективного использования имеющегося у них опыта для проектирования ПЭ в других областях техники. Обучение методу студентов вузов существенно повышает их квалификацию, так как синтез технических решений в настоящее время остается уделом самых высококвалифицированных специалистов.

Достоверность и обоснованность результатов

Подтверждается использованием в качестве понятийной основы инженерно-физического метода апробированной аксиоматики теории сложных термодинамических систем, а также положительными результатами построения моделей ФПД для самых разных видов ПЭ. Кроме того, достоверные результаты синтеза технических решений в результате использования метода получены в тех случаях (например, для двигателя внутреннего сгорания), когда их невозможно получить морфологическим методом.

Реализация результатов исследования

Результаты диссертационной работы в виде программно-информационного комплекса и руководящих методических материалов внедрены на предприятиях ФГУП «ПО «Баррикады»,

ФГУП «ЦКБ «Титан», НПО «Ритм» ОКБ «Роботы» г. Волгограда, ФГУ «Волгоградский центр научно-технической информации», Волгоградской областной общественной организации «Союз изобретателей».

Разработанные методическое и программное обеспечение используется в учебном процессе Волгоградского государственного технического университета на кафедрах «Системы автоматизированного проектирования и поисковое конструирование», «Автоматизация производственных процессов», а также в филиале Московского энергетического института в г. Волжском, при чтении дисциплин «Автоматические системы управления и системы автоматизированного проектирования энергоустановок» и «Методы инженерного творчества».

Апробация результатов исследования

Основные положения диссертации докладывались на семинарах кафедр «Автоматические установки», «Автоматизация производственных процессов», «Системы автоматизированного проектирования и поисковое конструирование» и ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного технического университета (1990-2007 гг.), семинарах кафедр «Теория и системы управления» Ивановского государственного энергетического университета, «Конструирования и производства радиоаппаратуры» Московского энергетического института (ТУ), межрегиональной научно-практической конференции «Интеллектуальные измерительные системы в промышленности южного региона» (Волжский, 2007 г.), Всероссийских научно-практических конференциях «Перспективные проекты и технологии в энергетике» (Волжский, 2005), «Ресурсо-энерго-сбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов» (Волжский, 2006 гг.), «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности» (Астрахань, 2007 г.), международных научно-технических конференциях «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2004, 2006 гг.), «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий в инновационных проектах» (Сочи, 2006 г.), «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации

и бизнесе» (Ялта-Гурзуф, 2006, 2007 гг.), «Интеллектуальные системы в науке, технике, образовании, бизнесе» (Дивноморск, 2007, 2008 гг.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика формального определения принадлежности технической системы к классу преобразователей энергии.

2. Модель физического принципа действия, определяющая структуру преобразователя энергии и функции его конструктивных элементов.

3. Методики построения моделей физического принципа действия для двух вариантов проектирования преобразователей энергии: на основе анализа описания существующего технического решения и на основе описания физического процесса преобразования энергии.

4. Методика эвристической модификации моделей физического принципа действия.

5. Методика формирования множеств допустимых технических решений в виде наборов функционально-совместимых конструктивных элементов.

6. Специализированный метод синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе.

Публикации

Основные положения диссертации отражены в 57 публикациях. В том числе в двух монографиях (общим объемом 18 п. л.) и 18 статьях в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК. В процессе работы над диссертацией сделано 7 изобретений и зарегистрирована программа для ЭВМ. Обе монографии и 14 статей в рецензируемых журналах опубликованы без соавторов. В работах, опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении проблемы, постановке задач, разработке основных теоретических положений.

Структура н объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 311 страницах машинописного текста, содержащего 62 рисунка и 37 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основные цели и задачи исследований, раскрыты научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены результаты реализации и апробации работы.

Впервой главе проводится анализ задач концептуального проектирования технических систем. Их решение в подавляющем большинстве подходов основано на использовании графовых моделей, которые отражают физические процессы, протекающие при функционировании этих систем. Рассмотрены известные концепции и технологии разработки технических решений на основе моделей ФПД, а также их использование в САПР.

Веполъный анализ в рамках теории решения изобретательских задач, является средством для соединения описания физических явлений с инженерными задачами. В качестве базовых используются понятия «вещество», «поле» и «взаимодействие». Модель ФПД представляет собой граф. Его вершины обозначают вещественные объекты и поля, а дуги - взаимодействия, которые осуществляются между веществом посредством полей.

Комбинаторный метод поиска принципов действия технических систем (по Глазунову) основан на использовании массива физических эффектов, который представляется в виде графа. Каждая вершина представляет собой причину или следствие какого-либо эффекта, дуги - условия их реализации. Для решения задачи синтеза ФПД необходимо выделить две вершины графа ФЭ, одна из которых соответствует среде, а другая - цели функционирования проектируемой системы. Искомые принципы действия состоят из эффектов, которые образуют цепи, соединяющую первую вершину со второй.

Энерго-информационный метод. В его основе лежит энергоинформационная модель цепей. Процессы различной физической природы представляются в виде совокупности элементарных преобразований одной физической величины в другую. Такой подход позволяет формализовать описание ФПД технического устройства в виде параметрической структурной схемы. Кфкдое элементарное звено такой схемы отражает одно преобразование. Техническое устройство представляется в статике совокупностью звеньев, соединенных между собой в определенном порядке.

Функционально-физический метод поискового конструирования. Концепция метода основана на предположении Р. Колера, что любые машины, аппараты и приборы характеризуются наличием в них организованных потоков энергии, вещества и информации (сигналов). Процессы изменения свойств и состояний этих потоков в технической системе можно свести к конечному числу элементарных функций и основных операций, которые реализуются посредством определенных физических, химических и биологических эффектов. Модель ФПД по Р. Коллеру представляет собой ориентированный граф, дугами которого являются физические величины, а вершинами - материальные объекты, в которых осуществляется соответствующее преобразование этих величин.

Метод поискового конструирования является дальнейшим развитием функционально-физического подхода для его применения при автоматизированном конструировании технических систем. В работах проф. А. И. Половинкина и его коллег вводится ряд базовых понятий, которые можно рассматривать как методологическую основу новой теории синтеза технических систем на начальных стадиях проектирования. Поиск ФПД основан на соответствии между физической операцией, которую требуется реализовать, и физическом эффекте, с помощью которого можно осуществить такую реализацию.

Перечисленные методы и положенные в их основу модели ФПД можно рассматривать как парадигмы (концепции, системы взглядов), получившие развитие во многих методиках проектирования ТС самых разных классов. Их анализ позволяет сделать следующие выводы:

1) известные модели ФПД требуют доработки для описания процессов, реализуемых в ПЭ, многие из которых характеризуются сложной последовательностью взаимодействий в пространстве и времени, а также высокими показателями значений выходной мощности;

2) концепция модели ФПД для рассматриваемого класса систем должна опираться на понятийный аппарат феноменологических разделов физики, в которых с помощью единого математического аппарата описывается большинство физических процессов, используемых в современных ПЭ;

3) методология разрабатываемого подхода требует уточнения и согласования с физическими представлениями о материи, энергии, веществе, с которыми инженеры знакомятся в курсах физики, теоретической механики, технической термодинамики, теплотехники и др.;

Во второй главе формально выделен класс ПЭ из морфологического множества существующих технических систем. Для этого был проведен анализ модели технического процесса из немецкого технического стандарта DIN 66201, а также таких понятий как техническая функция, физическая операция, элементарная функция, операция Колера, определение которых дается в работах А. И. Половинкина и его коллег.

Анализ показал, что независимо от вербальной формулировки функции устройства, его принадлежность к классу ПЭ можно определить по реализуемой в устройстве физической операции - «преобразование». При этом в качестве входного и выходного факторов должны использоваться обобщенные силы и обобщенные координаты, входящие в единое аналитическое выражение для обобщенной работы

dQ = PdE, (1)

где Р - обобщенная сила, фактор интенсивности или интенси-ал\ Е- обобщенная координата, фактор экстенсивности или экстенсор.

Идентификация конкретного устройства на принадлежность к классу ПЭ состоит в проверке условия сопряжения входного и выходного факторов с различными видами энергии.

Таким образом, к этому классу относятся двигатели внутреннего и внешнего сгорания, тепловые и холодильные машины, МГД-генераторы, лазерные установки, газотурбинные, паросиловые и парогазовые установки, стрелковые и артиллеристские системы и многие другие ТС.

В рамках исследования был проведен анализ взятой за прототип модели ФПД функционально-физического метода, основанной на понятии «физический эффект». Анализ показал, что для описания процессов взаимного преобразования энергии данная модель требует существенной доработки. Например, в ней не заложена возможность описания физических явлений, когда преобразование энергии происходит в условиях круговых процессов. В связи с этим в модели ФПД преобразователей энергии должны быть учтены следующие обстоятельства:

уточнена семантическая нагрузка вершин и дуг графа ФПД; отражены перемещения рабочего тела внутри устройства (в пространстве);

предусмотрена возможность указания очередности взаимодействий и перемещений рабочего тела (во времени);

отражена иерархия строения, а также особенности конструктивной организации ПЭ.

В этом причина того, что модель функционально-физического метода «работает» для ограниченного класса ТС, то есть там, где временными характеристиками физических процессов можно пренебречь, рабочее тело не перемещается внутри устройства и не заменяется новым по окончании каждого цикла.

Наиболее перспективным путем для решения поставленной задачи является путь, лежащий через использование понятийного аппарата феноменологической термодинамики. Это обусловлено тремя причинами.

Во-первых, термодинамика охватывает всю совокупность явлений природы, что сделало ее аппарат предельно четким и универсальным и, таким образом, открывающим возможности использовать его для описания различных принципов действия.

Во-вторых, на базе технической термодинамики осуществляется описание работы большинства ПЭ, которые известны в настоящее время. Это обусловливает привычность ее терминологии для специалистов, проектирующих данные устройства, и облегчает им восприятие модели ФПД.

В третьих, термодинамика допускает подмену сложного реального явления неким условным, элементарным, что облегчает процесс формализации описания ФПД.

В данном методе используется модель ФПД, состоящая из трех компонентов

<1, М, (2)

где I - граф ФПД; М- циклограмма периодических взаимодействий и перемещений рабочего тела ПЭ; N - множество описаний вершин и дуг графа ФПД.

Первым компонентом модели - графом отражаются физические процессы, осуществляемые в ПЭ. Его вершины обозначают места, так называемые характерные точки, где рабочее тело ПЭ испытывает взаимодействия, для которых в термодинамике дается единая формула аналитического выражения обобщенной работы (1).

Семантика дуг определяется следующими соображениями. Любые взаимодействия рабочего тела всегда связаны с изменением экстенсора Е, то есть условно сопоставляются с процессом переноса через контрольную поверхность термодинамической системы определенного количества dE. Для каждого взаимодействия существует характерный параметр Е, который однозначно с качественной и количественной стороны определяет данное взаимодействие.

Таким образом, взаимодействия рабочего тела ПЭ представляются на графе ФПД дугами с обозначением экстенсоров, сопряженными с данными взаимодействиями. Эти дуги являются инцидентными вершинам - характерным точкам. Их обозначения на графе и связанные с ними параметры приведены в таблице 1.

Кроме того, в процессе функционирования вещество рабочего тела ПЭ может перемещаться внутри устройства, что обусловливает необходимость введения дуг второго типа - маршрутных, связывающих характерные точки.

Таблица I

Термодинамические взаимодействия рабочего тела

Взаимодействие

Наименование экстенсора (обобщенная координата)

Обозначение

Механическое, объемное

Термическое

Гидродинамическое

Химическое

Электрическое

Перемещательное

Вращательное

Кинетическое перемещения

Кинетическое вращения

Диффузионное

Намагничивания

Поляризационное

Фазовое

Деформационное сжатия-растяжения

Деформационное изгиба-кручения

Объем (У), м3

Энтропия (5), Дж/К

Объем (У), м3

Химическая масса (т), кг

Электрический заряд (у), Кл

Перемещение (X), м

Угол поворота (ф), рад

Количество движения (К), Не

Момент количества движения (Мв), Дж-с

Диффузионная масса (т), кг

Вектор намагничивания (А/мг), Вб/м:

Вектор поляризации, (Епл), Кл/м2

Масса (т), кг

Перемещение {X), м

Е1ер

£Г„Д £ХИМ

£зл £пер

Е

мех

Угол поворота (<р), рад

Для многих процессов преобразования энергии характерна периодичность взаимодействий и перемещения рабочего тела. Так происходит, например, в поршневых двигателях внутреннего сгорания, двигателях Стерлинга, некоторых газотурбинных установках, где сгорание рабочей смеси происходит при постоянном объеме, и др. В таких случаях граф ФПД дополняется циклограммой для периодических взаимодействий и перемещений рабочего тела.

При разработке графа модели ФПД определяются характерные точки ПЭ, рода и последовательность взаимодействий в этих точках, а также очередность прохождения их рабочим телом.

Физические параметры рабочего тела во время осуществления в нем процессов взаимного преобразования могут существенно изменяться, что приводит к невозможности дальнейшей работы ПЭ. Чтобы устройство получило возможность непрерывного функционирования, используются два способа возврата рабочего тела в исходное состояние.

Характерная особенность первого способа - реновационного -состоит в том, что рабочее тело после совершения процессов в определенной последовательности частично или полностью выводится из системы, а взамен него в нее поступают (непрерывно или периодически) новые порции рабочего тела, и процессы повторяются в той же последовательности. Этот способ применяется в двигателях внутреннего сгорания, камерах сгорания газотурбинных и парогазовых установок и др.

В качестве примера подобного, квазициклического ПЭ на рис. 1 показана схема газотурбинной двухвальной установки, а на рис. 2 представлен ее граф модели ФПД, который отражает процесс взаимного преобразования энергии.

Вершины графа ФПД помечаются латинской буквой V, с верхним и нижним индексами. Ивдексы обозначают состояние рабочего тела и порядковый номер характерной точки соответственно: V,1 - воздух в компрессоре низкого давления; у22 - воздух в воздухоохладителе; -воздух в компрессоре высокого давления; у44- воздух в регенераторе; У53,У56 - топливо-воздушная смесь и продукты сгорания в камере сгорания высокого давления; V(! - рабочее тело в турбине высокого давления; \-i \vj3 - топливо-воздушная смесь и продукты сгорания в камере сгорания низкого давления; у810 - рабочее тело в турбине низкого давления; 1 -выхлопные газы в регенераторе; V)) топливо в топливных насосах.

1 - компрессор низкого давления; 2 - воздухоохладитель; 3 - компрессор высокого давления; 4 - турбина высокого давления; 5 - камера сгорания высокого давления; 6 - камера сгорания низкого давления; 7 - турбина низкого давления; 8 - регенератор; 9 - генератор; 10. - редуктор;

11 - пусковой мотор;

Рис. 2. Граф модели ФПД газотурбинной двухвальной установки

Дуги, обозначающие взаимодействия, помечаются латинской буквой е, также имеющей верхний и нижний индексы. Верхний индекс обозначает род взаимодействия (табл. 1), нижний - порядковый номер взаимодействия.

Маршрутные дуги показывают потоки (перемещения) рабочего тела и помечаются буквой /. Верхний индекс обозначает различные фазовые состояния или химический состав компонентов рабочего тела. Нижний индекс обозначает порядковый номер потока рабочего тела.

Второй способ - рекуперативный - заключается в осуществлении замкнутого процесса - цикла. В таких устройствах рабочее тело установки возвращается в исходное состояние путем осуществления ряда взаимодействий, в результате которых рабочему телу придаются первоначальные физические свойства. Такой способ применяется в паросиловых установках, двигателях Стерлинга, газовых лазерах, холодильных и других устройствах, работающих по замкнутому циклу.

На рис. 3 показана схема пароэжекгорной холодильной установки, а на рис. 4 - ее граф ФПД, отражающий происходящие в ней процессы преобразования энергии: V]1, V:2 - вода и пар в котле; у23 -пар в пароперегревателе; Vз4, г9и, У|216~ пар в рабочем сопле эжектора; у/, Ую'3, у1317- пар в камере всасывания; у56, г>57 - пар и вода в испарителе; 1'68 - вода в рабочей камере холодноводного насоса; \>79, у7ш - пар и вода в главном конденсаторе; у»11 - вода в рабочей камере конден-сатного насоса; УПИ,У|,15, 8, у^19 - пар и вода во вспомогательных конденсаторах нижней и верхней ступеней.

Кроме, так называемых, унитарных преобразователей, в которых все физические процессы преобразования энергии происходят в одном рабочем теле, в технике используются ПЭ - с двумя (бинарные), тремя (тренарные) и более рабочими телами.

На рис. 5 приведена схема проточного газоразрядного лазера и его граф модели ФПД, относящегося к классу бинарных преобразователей и показан его граф ФПД. В этой установке имеется два рабочих тела. Первое (смесь углекислого газа с азотом и парами воды) служит для преобразования электрической энергии в электромагнитное излучение, второе (хладагент) служит для отвода тепла, образующегося в процессе преобразования энергии.

1 - главный эжектор; 2, 3 - вспомогательные эжекторы нижней и верхней ступеней; 4 - главный конденсатор; 5, 6 - вспомогательные конденсаторы нижней и верхней ступеней; 7 - поплавковый вентиль: 8 - конденсатный насос; 9 - холодповодный насос; 10. - потребитель холода; 11 - испаритель; 12 - распределительная гребенка

Рис. 4. Граф модели ФПД пароэжекторной холодильной установки

В приведенном на рис. 5 графе ФПД вершины - у6 обозначают характерные точки самого газоразрядного лазера: у/ - рабочая смесь на лопатках вентилятора; у22 - на дополнительных лопатках вентилятора; у33 - в спрямляющем аппарате; у/ - в газоразрядном пространстве; у66 - в секциях 10 и 11 теплообменного аппарата. При этом выделяется большое количество тепла, которое отводится

с помощью хладагента (второе рабочее тело) в характерных точках 1'7 - у10: - в рабочей камере насоса; у82, у93- в секциях 10 и 11 теп-лообменного аппарата (контур с жидкостью); у]04- в холодильнике.

Рис. 5. Схема и граф модели ФПД проточного газоразрядного лазера:

1 - корпус; 2, 3 - крышки; 4 - осевой вентилятор; 5 - электродвигатель; 6 - входной патрубок вентилятора; 7 - катод; 8 - анод; 9 - спрямляющий аппарат; 10, 11 — секции теплообменника; 12 - кольцевая перегородка; 13, 14 - обтекатели;

15 - зеркала оптического резонатора

В технике также используются установки, состоящие из работающих параллельно унитарных преобразователей. По такой схеме, например, конструктивно реализуются поршневые двигатели, состоящие из двух-, четырех-, шести- и более цилиндров.

В третьей главе рассматриваются вопросы разработки методики построения моделей ФПД. В основе методики лежит классификация объектов окружающей среды рабочего тела, с которыми оно взаимодействует в процессе функционирования ПЭ. В общем случае такие объекты могут находиться на любом из уровней иерархии: быть подсистемами ПЭ, находиться с преобразователем на одном уровне иерархии, а также являться другими техническими системами или природными объектами, не входящими в состав системы, к которой принадлежит рассматриваемый преобразователь.

Объекты окружающей среды с функциональной точки зрения можно разделить на пять групп - источники и потребители энергии, истоки и стоки рабочего тела, а также дополнительные объекты окружающей среды. Последние, в свою очередь, можно разделить на объекты первого, второго и третьего родов.

Взаимодействия с объектами окружающей среды первого рода необходимы для осуществления главного процесса преобразования энергии. Примером может служить система зажигания карбюраторного двигателя, поскольку без образования электрического разряда в рабочей смеси невозможно в нормальном режиме осуществить ее сгорание.

Необходимость во взаимодействии с объектами второго рода возникает тогда, когда какие-либо параметры рабочего тела (температуру, давление и т. п.) требуется изменить до или после осуществления главного процесса преобразования энергии. Такая необходимость возникает также в случае, когда требуется осуществить возврат в исходное состояние параметров рабочего тела в системах, работающих по замкнутому циклу.

Взаимодействия с объектами третьего рода обеспечивают перемещение рабочего тела. Примерами таких объектов являются то-пливоподкачивающий насос в дизельном двигателе, насос паросиловой установки и т. п.

Одни и те же объекты окружающей среды в разные моменты времени могут выполнять различные функции. Например, механический привод двигателя внутреннего сгорания во время рабочего хода выполняет функцию потребителя энергии, во время такта сжатия - объекта окружающей среды второго рода, а во время тактов всасывания рабочей смеси и выталкивания продуктов сгорания -объекта третьего рода.

Разработка модели ФПД может осуществляться для двух случаев исходных данных - на основе уже существующего технического решения ПЭ, взятого в качестве прототипа, и на основе описания физического процесса преобразования энергии. Разработка модели для случая, когда в качестве исходных данных берется существующее техническое решение, проводится в три этапа.

На первом этапе осуществляется декомпозиция ПЭ на унитарные преобразователи энергии. Унитарным считается преобразователь, имеющий одно рабочее тело независимо от количества

преобразований в нем. Для каждого преобразования делаются записи в таблице А\ со схемой

Г. (-123456 7-, /Г|

= {й) , щ , а\ , а\ , щ , а] , ах }, (3)

где А1 - наименование реляционной таблицы; 5^1 - структура таблицы, включающая атрибуты (заголовки столбцов) а\-а\-, а\ - порядковый номер преобразования; а2 - род взаимодействия рабочего тела с источником экстенсора; а]3 - вид энергии, сопряженный с взаимодействием на входе; а * - род взаимодействия рабочего тела с потребителем экстенсора; а* - вид энергии, сопряженный с взаимодействием на выходе; а\6 - описание материальной среды устройства, в которой осуществляется преобразование; а\ - обозначение унитарного преобразователя.

На втором этапе разрабатываются модели ФПД отдельно для каждого унитарного преобразователя. Информация фиксируется в форме таблиц, а затем записи в таблицах используются для построения - графа ФПД и циклограмм периодически действующих потоков. Для осуществления этого этапа заполняются таблицы А2-А6 со следующими схемами:

= {а2 > «22, а2\ аг, а25}, (4)

где аг - описание объекта окружающей среды унитарного преобразователя в вербальной форме; а22 - вид объекта; а2 - обозначение объекта на графе физического принципа действия; сь - род взаимодействия унитарного преобразователя с объектом; а2 - вид энергии, соответствующий данному роду взаимодействия.

= {«Л аъ, аз3, а3\ а35}, (5)

где аз' - вербальное описание места, в котором рабочее тело находится в данном состоянии; а 2 - символьное обозначение места взаимодействия; аз3 - вербальное описание состояния рабочего тела во время взаимодействия; а34 - символьное обозначение состояния рабочего тела; а35 - обозначение характерной точки.

= {СЦ\ «42, ЩЪ, Й44}, (6)

где щ - вербальное описание взаимодействия; а42 - обозначение экстенсора; ад3 - обозначение объекта окружающей среды или характерной точки, являющегося источником экстенсора; а/ - обозначение объекта или характерной точки, являющегося приемником экстенсора.

■Я15 = {с>5,а52, а53}, (7)

где а5] - описание истока или стока рабочего тела; а52 - вид объекта (исток или сток рабочего тела); й53 - обозначение объекта на графе.

= {йб1, а62, а6\ а64}, (8)

где аь - вербальное описание потока рабочего тела; аь2 - обозначение потока; аь - обозначение истока рабочего тела или характерной точки; а<? - обозначение характерной точки ПЭ или стока рабочего тела.

На третьем этапе осуществляется построение полного графа ФПД, в который объединяются все графы унитарных преобразователей, построенных на втором этапе. В такой граф включаются вершины (характерные точки) всех входящих в нее унитарных преобразователей. Вершины, являющиеся общими для нескольких преобразователей, стягиваются. В случае наличия в ПЭ нескольких одинаковых унитарных преобразователей, соответствующие каждому из них вершины размножаются.

На рис. 6 показан граф модели ФПД дизельного двигателя, который помимо характерных точек включены следующие объекты окружающей среды: топливная система (исток рабочего тела); атмосфера (исток и сток рабочего тела); смесь воздуха с жидким топливом (источник энергии); механический привод двигателя -кривошипно-шатунные механизмы, объединенные коленчатым валом (потребитель энергии, объект окружающей среды второго и третьего родов; механический привод топливоподкачивающего насоса (объект третьего рода) и др.

Объекты окружающей среды изображаются на графе ФПД двумя видами фигур: прямоугольниками - источники и потребители энергии, дополнительные объекты окружающей среды первого второго и третьего родов; шестиугольниками - истоки и стоки рабочего тела. Их обозначения представляют собой аббревиатуры с цифрами и индексами: ИстЭ - источник энергии; ПтрЭ - потребитель энергии; ИРТ - исток рабочего тела; СРТ - сток рабочего тела; 100, 200, 300 - дополнительные объекты окружающей среды, соответственно, первого, второго и третьего родов. В случае нескольких объектов окружающей среды одного рода к обозначению добавляется нижний индекс - порядковый номер.

Рис 6. Граф модели ФПД шестицилиндрового, четырехтактного дизельного двигателя с турбонаддувом

V,1, у,2, V,4, V,8, V,', - топливо-воздушная смесь, продукты сгорания и атмосферный азот во время сгорания, расширения, сжатия, всасывания и выталкивания продуктов сгорания; ^ -продукты сгорания на лопатках турбины; у/ - топливо в наяплунжерном пространстве топливного насоса, у46 - воздух в нагнетательной полости центробежного компрессора; у57 - топливо в нагнетательной полости топливоподкачивающего насоса; ИстЭ - смесь жидкого топлива и воздуха; ПтрЭь 200|, 3002, З003. - кривошипно-шатунный механизм; ИРТ1 - топливный бак; ПтрЭ2,2ОО3. - механический привод центробежного компрессора; ИРТ2 - атмосфера; СРТ-атмосфера; 2002 - механический привод топливного насоса;

300, - механический привод топливоподкачивающего насоса

Второй вариант построения моделей ФПД осуществляется на основе описания процесса взаимного преобразования энергии. Последовательность построения модели ФПД в этом случае состоит из пяти этапов. На первом этапе осуществляется подготовка технического задания, в котором определяются возможные источники энергии и накладываются ограничения на количество последовательных преобразований, структуру рабочего тела, рода взаимодействий рабочего тела, а также другие ограничения, связанные со спецификой разрабатываемого устройства.

На втором этапе проводится синтез цепочек физических эффектов, позволяющих преобразовать один вид энергии в другой и осуществляется их объединение в унитарные преобразователи. При этом заполняется таблица со следующей схемой

$П = {сЛсДсЛ сЛсДс6}, (9)

где С1 - наименование реляционной таблицы; - структура таблицы, включающая атрибуты с/- С]5; с/ - порядковый номер цепочки физических эффектов; с\~ - наименование физического эффекта; С\3 — форма движения на входе физического эффекта и соответствующий ей экстенсор или интенсиал; с\ - описание материальной среды, в которой осуществляется преобразование; С\ - форма движения на выходе физического эффекта и соответствующий ей экстенсор или интенсиал; с\ -обозначение унитарного преобразователя.

На третьем этапе проводится построение базовой модели, которая отражает все взаимодействия рабочего тела, необходимые для проведения процесса взаимного преобразования. Для этого выявляется необходимая информация, которая фиксируется в таблицах С2-С4 со следующими схемами

^■2= {С2',С22,С23,С24,С25}, (10)

где С2 - описание объекта окружающей среды унитарного преобразователя; с22 - функциональное назначение объекта; с23 - обозначение объекта на графе ФПД; с24 - род взаимодействия унитарного преобразователя с объектом окружающей среды; <?23 - вид энергии, соответствующий данному роду взаимодействия.

^з={сз1,сз2,сз3,сз4,сз5}, (11)

где с3' - описание места, в котором находится рабочее тело в данном состоянии; с32 - обозначение места взаимодействия; сз3 - описание состояния рабочего тела во время каждого взаимодействия; Сз4 - обозначение состояния; - обозначение характерной точки.

5с-4 = {с*, с42, с43, с44}, (12)

где с4 - описание взаимодействия; с42 - обозначение экстенсора; с43 — обозначение объекта окружающей среды или характерной точки, из которой исходит экстенсор; с44 - обозначение объекта окружающей среды или характерной точки, в которую направлен экстенсор.

На четвертом этапе разрабатывается полная модель ФПД унитарного преобразователя, которая зависит от способа возврата рабочего тела в исходное состояние. В зависимости от принятого решения в унитарном преобразователе реализуется или реновацион-

ный способ - открытый цикл или рекуперативный - замкнутый цикл. При этом определяются взаимодействия, предназначенные для многократного осуществления процесса преобразования и для перемещения рабочего тела по характерным точкам. Вся информация фиксируется в таблицах С2-С4 (10-12). При наличии истоков и стоков рабочего тела, а также в случае необходимости перемещения рабочего тела внутри устройства заполняются таблицы С5, С6 со следующими схемами

5Ь={с5',С52,С53}, (13)

где - описание истока или стока рабочего тела; - вид объекта (исток или сток рабочего тела); с53 - обозначение объекта на графе ФПД.

^•6= {С6,С6, с6ъ, с64}, (14)

где с6' - описание потока рабочего тела; с62 - обозначение потока на графе ФПД; с63 - обозначение истока рабочего тела или характерной точки унитарного преобразователя; с* - обозначение характерной точки или стока рабочего тела унитарного преобразователя.

В случае нестационарной реализации процесса преобразования для периодически действующих потоков строится циклограмма.

На пятом этапе проводится построение полного графа модели ФПД преобразователя энергии, включающего в себя все модели унитарных преобразователей.

Вчетвертой главе рассматривается один из важных аспектов практического применения моделей ФПД - способы модификации топологии графов ФПД с целью получения новых, улучшенных структур моделей.

Модели ФПД представляют собой формальные объекты - графы и, следовательно, к ним мо/уг быть применены соответствующие математические операции, исчерпывающие все возможные манипуляции с такого рода объектами. С другой стороны, их вершины и дуги несут в себе конкретное содержание, и многие из формальных действий над ними не имеют практического смысла.

С учетом данной специфики моделей их модификация достигается путем использования эвристических приемов, сопоставленных с математическими операциями над графами, как формальными способами изменения их топологии.

Эффективность такого способа выше по сравнению с обычным использованием эвристических приемов. Так, например, каждый прием из общеотраслевого фонда был сопоставлен с конкретным множеством математических операций над графом. Это обстоятельство существенно упростило модификацию моделей, так как позволило внести большую конкретику в каждый эвристический прием. Другая часть приемов была сопоставлена со способами изменения семантики элементов (вершин и дуг) графа и циклограмм периодически действующих потоков.

В работе даются рекомендации по модификации графов на разных этапах разработки модели ФПД, а также достигаемых при этом целей. Целью первого этапа является повышение эффективности осуществления главных физических процессов в унитарном преобразователе путем оптимизации структуры вершин и дуг графа его модели.

Целью второго этапа является повышение технических характеристик преобразователя путем оптимизации связей между его подсистемами, а также между ПЭ и его окружающей средой. Оба этапа целесообразно осуществлять раздельно. При этом модификация может носить итеративный характер.

В пятой главе рассматривается методика синтеза технических решений ПЭ на основе разработанной модели ФПД. Анатиз модели с позиций термодинамики позволил выявить элементарные конструктивные функции, связанные с вершинами и дугами графа. Эти функции были определены при анализе таких понятий как «термодинамическая система», «контрольная поверхность», «внешние» и «внутренние степени свободы». Классификация элементарных функций конструктивных элементов и их связь с элементами графа ФПД приведена в таблице 2.

Введены также дополнительные признаки элементарных функций. Например, конструктивные элементы, реализующие функцию изменения направления потока для данной формы движения разделяются: для одномерного потока (/"9'); двухмерного потока (у?2); трехмерного потока (/д2).

Элементы, реализующие функцию изменения величины потока могут изменять значение своего сопротивления потоку экстенсора дискретно и непрерывно, т. е. в некотором диапазоне значений. Элементы с дискретным изменением сопротивления могут иметь

или принимать: одно конкретное значение, снижающее величину потока экстенсора до необходимого значения (/"ю'); несколько значений, в том числе нулевое и равное бесконечности, обеспечивающее полное отсутствие потока экстенсора (/¡о2).

Таблица 2

Классификация элементарных функций

Элементарная функция Элемент графа ФПД Обозначение

Обеспечение внутренних степеней свободы Вершина, /.

рабочего тела рабочее тело

Обеспечение внутренней изоляции рабочего То же Л

тела от нежелательных взаимодействий

Обеспечение внешних степеней свободы Вершина, Л

рабочего тела преобразователя контрольная

поверхность

Обеспечение внешней изоляции рабочего тела То же Л

от нежелательных взаимодействий

Обеспечение внутренней степени свободы для Дуга Л

проводимого экстенсора

Обеспечение внешней изоляции проводника » Л

экстенсора от нежелательных взаимодействий

Объединение потоков Гипердуга Л

Разделение потоков То же Л

Изменение направления потока Дуга л\л >Л3

Изменение величины потока за счет То же /ю ,/ю >Лю\

сопротивления проводящей среды /ю >/ю >/ю

Изменение величины потока за счет попереч- " /п\/|Л/п3

ного сечения проводящей среды

Изменение специфических характеристик потока Лп

Элементы с непрерывным изменением сопротивления могут принимать значения: от нуля до бесконечности (/ш3); нуля до некоторого заданного значения (/¡о4); одного до другого значения (/ю5); заданного значения до бесконечности (/¡о6).

Анализ конструкций функциональных элементов в самых различных областях техники показал, что в общем случае эти элементы могут выполнять одновременно несколько элементарных функций. Причем такие наборы функций у конструктивных элементов часто не совпадают. Это вызывает проблемы при использовании

морфологических методов, связанные со стыковкой конструктивных элементов в техническом решении.

Рассматриваемый здесь подход для формирования множеств технических решений основан на создании таблиц (матриц соответствия), ячейки которых указывают на соответствие каждого конструктивного элемента выполняемым им элементарным функциям в конструкции ПЭ. Методика разработки таких таблиц и формирования множеств технических решений состоит из следующих шагов.

1. Выбор вещества рабочего тела.

2. Определение функций для обеспечения требуемых взаимодействий (обеспечение внешних степеней свободы).

3. Определение функций для изоляции рабочего тела от нежелательных взаимодействий (изоляция внешних степеней свободы).

4. Определение функций конструктивных элементов для обеспечения внутренних степеней свободы дуг графа ФПД.

5. Определение функций конструктивных элементов для внешней изоляции от нежелательных взаимодействий потоков экстенсо-ров и рабочего тела.

6. Определение функций конструктивных элементов для объединения и разделения потоков.

7. Определение множества функций элементов управления.

8. Определение источников информации на основе предварительного группирования элементарных функций.

9. Определение показателей качества.

10. Поиск альтернативных, конструктивных элементов.

11. Оценка конструктивных элементов.

12. Составление матрицы технических решений.

13. Синтез вариантов технических решений.

При выполнении проектных процедур выявляется необходимая информация, которая фиксируется в таблицах М1 -М4 со следующими схемами

= {/«Л »г,2, т,3,/И]4}, (15)

где Ш]1 - обозначение элемента графа ФПД (вершины и/или дуги); т\2 - обозначение элементарной функции; т\- вербальное описание элементарной функции для данного элемента графа; пц - порядковый номер функции (соблюдается сквозная нумерация элементарных функций для всех таблиц).

Sm = {m21, m2, m23, m24, ffi25}, (16)

где rrti - обозначение элемента графа ФПД (вершины или дуги); т2 - вербальное описание нежелательного взаимодействия; т2 -обозначение элементарной функции; т2~ вербальное описание элементарной функции для данного элемента графа; т2 - порядковый номер функции (продолжается нумерация записей таблицы М\).

Sm = тз2, т3\ т34}, (17)

где пц - порядковый номер конструктивного элемента; т2 - наименование элемента; т^ - множество обозначений элементарных функций, выполняемых элементом; тз4- классы МПК и другие источники информации, в которых содержатся описания конструктивных элементов, выполняющих подобные функции.

SM4 = {т\ пц2, т\ т4, т5, т6}, (18)

где т41 - обозначение конструктивного элемента; /?г42 - наименование конструктивного элемента; т^- источник или ссылка на источник информации в таблице МЪ; W44- уточненный набор элементарных функций, выполняемых данным элементом. В поле заносятся обозначения элементарных функций из атрибутов т2 и т2, или порядковые номера функций из атрибутов т* и т25; пц5- описание результата при использовании данного элемента; - список показателей качества.

На основе информации из этих таблиц формируется таблица технических решений. Ее заголовок содержит список выявленных из модели ФПД элементарных функций. Каждый кортеж таблицы соответствует одному альтернативному элементу. Значение атрибутов таблицы определяется предикатной функцией P(f), которая принимает истинное или ложное значение в зависимости от выполнения данным альтернативным элементом соответствующей функции принадлежащей множеству функций F из заголовка таблицы.

Так как в большинстве случаев конструктивные элементы выполняют разные наборы функций, то технические решения ПЭ получаются путем комбинирования элементов так, чтобы получить из них наборы конструктивных элементов, выполняющих все функции. Один из возможных вариантов технических решений выделен в таблице 3 штриховкой более темного цвета.

Таблица технических решений

Таблица 3

Количество элементов в техническом решении ПЭ может быть различным, что также отличает данный метод от метода морфологического анализа и синтеза.

Как видно из таблицы 3, даже при сравнительно небольшом объеме информации без использования ЭВМ нельзя найти все возможные варианты технических решений, а тем более выбрать наилучшие из них. Автором работы был разработан алгоритм, позволяющий формировать списки возможных технических решений. Исходные данные для формирования списков можно представить в виде следующей структуры

<А,Е,Р,Е>, (19)

где А ~ множество описаний конструктивных элементов, из которых формируются технические решения; Б - множество функций, выявленных при анализе модели ФПД; Р - множество показателей качества для оценки получаемых технических решений; Е - множество наборов экспертных оценок конструктивных элементов по каждому показателю качества.

На основе алгоритма был разработан программный модуль [57], позволяющий, вводить экспертные оценки и выбирать наиболее перспективные технические решения ПЭ. Программа была применена для поиска новых технических решений лазеров на углекислом газе, установок для охлаждения зоны резания и других устройств, на которые впоследствии были поданы заявки на изобретения и получены авторские свидетельства и патенты.

В шестой главе рассматривается один из практических аспектов применения инженерно-физического метода - разработка специализированных методов проектирования отдельных классов ПЭ. Приведено описание специализированного метода синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе. Он оформлен в виде руководящего методического материала и состоит из четырех частей.

В первой части даны теоретические основы метода, позволяющие конструктору получить представление об основных понятиях, лежащих в основе данного метода. Вторая часть содержит описание проектных процедур специализированного алгоритма для проектирования СОг-лазеров. В третьей части приведены примеры синтеза

технических решений газоразрядных и газодинамических лазеров на углекислом газе.

Четвертая часть руководящего методического материала, представляет собой информационное обеспечение с информацией справочного, содержащего следующие информационные фонды:

Ф1 - информация для разработки технических требований;

Ф2 - технологические процессы, реализуемые с помощью лазеров;

ФЗ - технические решения лазеров на углекислом газе;

Ф4 - описания физических процессов для создания инверсной заселенности в рабочей смеси;

Ф5 - межотраслевой фонд эвристических приемов;

Ф6 - конструктивные элементы технологических лазеров;

Ф7 - методы оценки и выбора вариантов технических решений.

На рис. 7 приведены наименования этапов специализированного метода и порядок их следования, а также количество шагов и наименования информационных фондов для их осуществления.

Рис. 7. Этапы специализированного метода синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе

Методика синтеза технических решений лазеров на углекислом газе реализована также в виде программно-информационного комплекса «LASER», осуществляющего методическую и информационную поддержку поискового конструирования технологических лазеров на углекислом газе. Программный комплекс включает ряд взаимодействующих подсистем, позволяющих осуществлять обслуживание базы данных, разработку моделей ФПД технологических лазеров, осуществлять поддержку модификации моделей с целью получения улучшенных решений, поддерживать разработку таблиц технических решений и осуществлять выбор из нее тех, которые обладают максимальными показателями качества.

В заключении приводятся основные выводы, которые следуют из проведенных исследований в рамках диссертационной работы и раскрываются перспективы дальнейшей научной работы в области разработки формализованных подходов к проектированию преобразователей энергии.

В приложении приведены материалы справочного и иллюстративного характера, а также информация о внедрении результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В результате диссертационного исследования разработан инженерно-физический метод синтеза технических решений преобразователей энергии, позволяющий существенно повысить производительность и качество труда конструкторов на начальных стадиях проектирования. Теоретической основой и понятийной базой разработанного метода являются положения и абстракции теории сложных термодинамических систем, которая с единой научной позиции рассматривает физические процессы взаимного преобразования энергии. Основные результаты проведенной работы можно сформулировать следующим образом.

1. Разработана модель физического принципа действия, позволяющая учитывать сложную последовательность взаимодействий рабочего тела преобразователя энергии в пространстве и во времени, отражать методы преобразования форм движения и способы возврата параметров рабочего тела в исходное состояние. В модели

содержится необходимая информация, которая определяет закономерности структурной организации и функции конструктивных элементов проектируемого изделия.

2. Созданы методики построения таких моделей для двух случаев исходных данных, встречающихся на практике: на основе анализа описания существующего технического решения и на основе описания физического процесса преобразования энергии. В первом случае структура проектируемого преобразователя повторяет структуру его прототипа. Во втором случае структура будущего устройства определяется при построении модели и зависит от принятого способа возврата параметров рабочего тела в исходное состояние. Обе методики позволяют конструктору строить модели физического принципа действия преобразователей энергии самых разных классов и различного назначения.

3. Разработана методика эвристической модификации моделей физического принципа действия для улучшения структурной организации проектируемых преобразователей энергии. Установлена связь большинства эвристических приемов из межотраслевого фонда с математическими операциями, которые можно осуществлять с моделью, как формальным объектом. Это подтверждает не только адекватность модели, но и позволяет более эффективно применять эвристические приемы по отношению к ней, так как каждому приему сопоставлены математические операции над моделью.

4. На основе анализа термодинамических понятий и абстракций (контрольная поверхность, термодинамическая система, обобщенная координата и сила) выявлены элементарные функции конструктивных элементов связанные с элементами модели физического принципа действия. Множество таких функций, выполнение которых необходимо для функционирования преобразователя, определяется моделью. Функции позволяют осуществить подбор конструктивных элементов, необходимых для реализации физических процессов преобразования энергии и обеспечения непрерывного функционирования преобразователей энергии.

5. Разработана методика формирования множеств технических решений на основе модели физического принципа действия в виде наборов функционально-совместимых конструктивных элементов. Множество технических решений представлено матрицей соответ-

ствия множества элементарных функций множеству конструктивных элементов. Разработан алгоритм поиска возможных технических решений, реализованный на языке С++, позволяющий формировать в оперативной памяти вычислительной системы динамические структуры данных в виде линейных списков, содержащих указатели fia описания конструктивных элементов.

6. Изучена возможность создания на теоретической основе инженерно-физического метода специализированных методов и программно-информационных комплексов, ориентированных на отдельные подклассы преобразователей энергии. Эффективность работы со специализированными методами повышается за счет возможности создания соответствующих информационных фондов, а также компьютерной поддержки проектирования. В рамках исследования разработан руководящий методический материал и программно-информационный комплекс для поддержки начальных этапов проектирования технологических лазеров на углекислом газе.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1. Яковлев, A.A. Инженерно-физический метод синтеза концептуальных технических решений преобразователей энергии: монография / А. А. Яковлев; Волгоград, гос. техн. ун-т. - Волгоград, 2004. - 160 с.

2. Яковлев, А. А. Разработка множеств технических решений установок для преобразования энергии: монография / А. А Яковлев. - М.: Машиностроение-1,2007. - 128 с.

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК

3. Камаев, В. А. Моделирование физических принципов действия и формирование множеств технических решений преобразователей энергии / В. А. Камаев, А. А. Яковлев II Информационные технологии. - 2006. - № 1. - С. 2-8.

4. Камаев, В. А. Обучение концептуальному проектированию преобразователей энергии на базе системного подхода / В. А. Камаев, А. А. Яковлев // Открытое образование. - 2005. - № 5 (52). - С. 62-69.

5. Шевчук, В. П. Метод синтеза концептуальных технических решений преобразователей энергии / В. П. Шевчук, А. А. Яковлев II Промышленная энергетика. -2006. -№3.~ С. 41-46.

6. Яковлев, А. А. Инженерно-физический подход к проектированию преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Справочник. Инженерный журнал. - 2006. -№ 2. С. 32-38.

7. Яковлев, А. А. Методика проектирования преобразователей энергии на этапе разработки физического принципа действия / А. А. Яковлев // Справочник. Инженерный журнал. - 2006. -№ 12. С. 21-25.

8. Яковлев, А. А. Метод построения моделей физических принципов действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия вузов. Машиностроение. -

2005.-№ 10.-С. 22-28.

9. Яковлев, А. А. Метод синтеза технических решений двигателей внутреннего сгорания на начальных стадиях проектирования / А. А. Яковлев // Двигателестрое-ние. - 2005. - № 3 (221). - С. 26-31.

\0Яко&пев, А А. О системном подходе к формированию множеств технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия вузов. Машиностроение. - 2005. - № 7. - С. 44-50.

11 Яковлев, А. А. Поиск перспективных вариантов при проектировании двигателей / А. А. Яковлев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - № 9. -С. 24-26.

\2.Яковлев, А. А. Построение моделей физического принципа действия для конструирования двигателей / А. А. Яковлев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - № 7. - С. 28-30.

13.Яковлев, А. А. Синтез моделей физического принципа действия преобразователей энергии с газообразным рабочим телом / А. А. Яковлев // Информационные технологии. -

2006. -№3.- С. 23-28.

14.Яковлев, А. А. Системный подход к разработке новых двигателей / А. А. Яковлев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 12. - С. 13-17.

15Яковлев, А. А. Метод синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе / А. А. Яковлев // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. № 2(17)/ ВолгГТУ. -Волгоград, 2006. (Сер. Концептуальное проектирование в образовании, технике и технологии. Вып. 2). - С. 118-120.

16Яковлев, А. А. Синтез технических решений технологических газовых лазеров / А. А. Яковлев, Р. В. Лещенко // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. № 5(20)/ ВолгГТУ. - Волгоград, 2006 (Сер. Автоматизация технологических процессов в машиностроении. Вып. 3).-С. 14-16.

17Яковлев, А. А. Системный подход к разработке технических решений энергоустановок на начальных этапах проектирования / А. А. Яковлев // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. № 2(17)/ ВолгГТУ. - Волгоград, 2006. (Сер. Концептуальное проектирование в образовании, технике и технологии. Вып. 2). С. 120-123.

18Яковлев, А. А. Способы модификации топологии графов моделей физического принципа действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. X« 2(11)/ ВолгГТУ. - Волгоград, 2005 (Сер. Автоматизация технологических процессов в машиностроении. Вып. 2). С. 51-53.

19. Яковлев, А. А. Формализация описания физических принципов действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. № 2(11) / ВолгГТУ. - Волгоград, 2005 (Сер. Автоматизация технологических процессов в машиностроении. Вып. 2). С. 14-16.

20. Яковлев, А А. Формирование множеств концептуальных технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. № 5(20) / ВолгГТУ - Волгоград, 2006 (Сер. Автоматизация технологических процессов в машиностроении. Вып. 3). С. 9-13.

Статьи в других изданиях

21 Яковлев, А А. Разработка матрицы технических решений преобразователей энергии и алгоритм формирования списков функционально-совместимых конструктивных элементов / А. А. Яковлев // Справочник. Инженерный журнал. - 2007. -№ 10. С. 34-39.

22. Дудкин, Е. В. Влияние тепловых потоков на стойкость инструмента при разрезке труб с применением СОЖ / Е. В. Дудкин, А. А. Яковлев, К. С. Шахназарян // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ, Волгоград, 1997. С. 81-85.

23. Шостенко, C.B. Повышение точности следящей пневмосистемы управления положением сварочной горелки / C.B. Шостенко, А. А. Яковлев. Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. /ВолгГТУ, Волгоград, 1998. С. 108-112.

24. Яковлев, А. А. Автоматизация поиска улучшенных вариантов технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. Л® 1(27) / ВолгГТУ. - Волгоград, 2007. (Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 1). - С. 115-117.

25. Яковлев, А. А. Алгоритм синтеза графов физических принципов действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев, А. В. Широкий // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ, Волгоград. 1999. С. 114-117.

26. Яковлев, А. А. Алгоритм формирования технических решений энергоустановок/ А. А. Яковлев // Ресурсо-энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов: Материалы Всероссийской научно-практической конференции / Сборник научных статей. - Волжский: Филиал ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Волжском, 2007. С. 10-13.

27. Яковлев, A.A. Инженерно-физический метод синтеза технических решений преобразователей энергии на начальных стадиях проектирования / А. А. Яковлев // Интеллектуальные системы (AIS'08). Интеллектуальные САПР (CAD-2008): тр. междунар. н.-т. конф-ций, Дивноморское. 3-10 сент. 2008 / Научное издание в 4-х томах. - М.: Физматлит, 2008. - Т.1. - С. 293-298.

28. Яковлев, А. А. Использование математических операций над графами для получения улучшенных технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев, А. В. Широкий // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ, Волгоград, 2000. С. 42^17.

29. Яковлев, А. А. Использование термодинамического подхода для выявления закономерностей функционального строения газовых устройств / А. А. Яковлев // В сб.: Системное проектирование и закономерности развития техники. - Волгоград: ВолгГТУ, 1993. - С. 127-129.

30. Яковлев, А. А. Методика проектирования преобразователей энергии на этапе разработки физического принципа действия / А. А. Яковлев // Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе. IT + S&E'07 (майская сессия), Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 20-30 мая, 2007 г.: Мат. XXXIV междунар. конф. и дискуссионного научного клуба. / Российская Академия Наук и др. Приложение к журналу «Открытое образование». - Запорожье: Изд-во Запорожского национального университета, 2007. - С. 463^165.

31. Яковлев, А. А. Моделирование физических принципов действия и формирование множеств технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АС-ТИНТЕХ - 2007» / Материалы Всероссийской научной конференции 18-20 апреля 2007 г.: в 2 ч. Часть 1. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2007. - С. 32-36.

32. Яковлев, A.A. Моделирование физических принципов действия и формирование множеств технических решений преобразователей энергии / A.A. Яковлев // Интеллектуальные системы (AIS'07). Интеллектуальные САПР (CAD-2007): тр. междунар. н.-т. конф-ций, Дивноморское, 3-10 сент. 2007 / Технол. ин-т ФГОУ ВПО "Южный федеральный ун-т" [и др.]. - М., 2007. - T.III. - С. 126-130.

33. Яковлев, А. А. Моделирование физических принципов действия и формирование множеств технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе. IT+ S&E'06 (майская сессия), Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 20-30 мая, 2006 г.: Мат. XXXIII междунар. конф. и IV междунар. конф. мол. уч. / Российская Академия Наук и др. Приложение к журналу «Открытое образование». - Запорожье: Изд-во Запорожского национального университета, 2006. - С. 131-132.

34. Яковлев, А. А. Моделирование физических принципов действия и формирование множеств технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика 2006). / Материалы Международной конференции и Российской научной школы. Часть 4. Том 1 М.: Радио и связь, 2006.-С. 368-371.

35. Яковлев, А. А. Порядок разработки моделей физического принципа действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. № 1(27) / Вол-гГТУ. - Волгоград, 2007. (Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 1). - С. 117-120.

36. Яковлев, А. А. Принципы автоматизированной разработки моделей преобразователей энергии / А. А. Яковлев, С. В. Шостенко // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ, Волгоград, 1998. С. 127-136.

37. Яковлев, А. А. Принципы автоматизированной разработки струкурно-функциональных моделей энергетических устройств / А. А. Яковлев, Е. В. Дудкин // Автоматизация техноогических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ, Волгоград, 1995. С. 203 -211.

38. Яковлев, А. А. Разработка интеллектуальной программы синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе. Тезисы докладов

1 межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых Волгоградской обл. Выпуск «Новые промышленные техника и технологии. Компьютерное обеспечение и компьютерные технологии / А. А. Яковлев; Волгоград, гос. техн. ун-т. - Волгоград: Перемена, 1994. С. 170-172.

39. Яковлев, А. А. Разработка формализованных описаний физических принципов действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Концептуальное проектирование в образовании, технике и технологии: Сб. науч. тр. / ВолгГТУ, Волгоград, 1999. С. 134-139.

40. Яковлев, А. А. Устройство охлаждения заготовок при обработке на металлорежущих станках в условиях «сухой электростатической смазки». / А. А. Яковлев, В. И. Петренко, Е. В. Дудкин // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. Часть 1 / ВолгГТУ, Волгоград, 1997. С. 106-111.

41. Яковлев, А. А. Формализация описания физического принципа действия энергетических устройств / А. А. Яковлев // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ, Волгоград, 1994. С. 172-178.

42. Яковлев, А. А. Формализация описания физических принципов действия энергоустановок / А. А. Яковлев // Перспективные проекты и технологии в энергетике: Материалы межрегиональной юбилейной научно-практической конференции, посвященной 75-летию ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)» и 10-летию филиала ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Волжском / Сборник научных статей. - Волжский: Филиал ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Волжском, 2005. С. 243-249.

43. Яковлев, А. А. Формирование множеств технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Информационные технологии в образовании, технике и медицине: материалы международной конференции. / ВолгГТУ, - Волгоград, 2006. С. 193-195.

44. Яковлев, А. А. Эвристическая модификация моделей физического принципа действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев, Е. В. Сыпачева // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвузовский сб. науч. ст. № 4(30)/ ВолгГТУ. - Волгоград. 2007 (Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. Вып. 3). С. 114-117.

45. Яковлев, A.A. Modelling of physical principles of action and formation of sets of technical decisions converters of energy / A.A. Яковлев // Intelligent Systems (AIS'07). Intelligent CAD's (CAD-2007), Divnomorskoe (Russia), September, 3-10: proc. (abstr. = тезисы) of Int. Scientific Conference / Юж. Федерал, ун-т [и др.]. - М., 2007.-Vol. 4.-С. 146.-Англ.

Депонированные материалы

46. Петренко, В. И. Инженерно-физический подход к системному проектированию газовых устройств / В. И. Петренко, А. А. Яковлев. ВолгГШ. - Волгоград, 1988. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 15 11.88, № 8101.

47. Петренко, В. И. Системное проектирование физических принципов действия газовых устройств на основе термодинамического метода / В. И. Петренко. А. А. Яковлев. ВолгПИ. - Волгоград, 1988. - 10 с. Деп. в ВИНИТИ 15.11.88, №8102.

48. Петренко. В И. Теоретические основы синтеза принципиальных схем газовых уаройств / В. И. Петренко, А. А. Яковлев. ВолгПИ. - Волгоград, 1988. -32 с. - Дсп. в ВИНИ ГИ 07.05.90 № 2412.

49. Петренко. В. И. Теоретические основы системы синтеза физических принципов действия газовых устройств / В. И. Петренко, А. А. Яковлев. ВолгПИ. -Волгоград, 1988. - 32 с. - Деп. в ВИНИТИ 14.11.89 № 6822.

Патентные документы, программы для ЭВМ

50. A.c. № 1404451 СССР, МКИ В66 F 1/08. Гидравлический домкрат / Г. Д. Вавилин, С. В. Суслов. А. А. Яковлев, Н. Л. Полушина (СССР). - 9 е.: ил.

51. A.c. № 1444992 СССР, МКИ В66 F 3/24. Гидравлический домкрат / В. И. Нечай-Ницевич. А. А. Яковлев, В. В. Бударин, А. С. Романовский (СССР). -5 е.: ил.

52. A.c. № 288674 СССР. В.И.Петренко, В.М.Соболев, Н.Н.Бирюков, А. А. Яковлев (СССР).

53. A.c. № 289827 СССР. В.И.Петренко, В.М.Соболев, Н.Н.Бирюков, А. А. Яковлев (СССР).

54. А. с. № 290266 СССР. В. И. Петренко, А. В. Бешанов, Н. Н. Бирюков, А. А. Яковлев (СССР).

55. A.c. № 306712 СССР. А.А.Яковлев. В.И.Петренко, Н.Н.Бирюков (СССР).

56. A.c. № 317660 СССР. В. И. Нечай-Ницевич, С. В. Суслов, А. С. Романовский, А. А. Яковлев (СССР).

57. Яковлев, А А. Программа синтеза технических решений установок для преобразования энергии / А. А. Яковлев, Е. В. Сыпачева. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007613773, зарегистрировано 5.09.07.

Подписано в печать 20.10.2008. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Печать офсетная. Гарнитура Times. Усл. печ. л 2,5. Тираж 100 экз. Заказ 783

РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131 Волгоград, ул. Советская, 35.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МОДЕЛИ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ ДЕЙСТВИЯ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НОВОЙ ТЕХНИКИ

1.1. Вепольный анализ в рамках теории решения изобретательских задач.

1.2. Комбинаторный метод поиска принципов действия технических систем.

1.3. Энерго-информационный метод научно-технического творчества.

1.4. Функционально-физический метод поискового конструирования.

1.5. Метод поискового конструирования.

1.6. Применение моделей физического принципа действия в различных областях техники для поддержки начальных этапов проектирования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ФИЗИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА

ДЕЙСТВИЯ.

2.1. Формальное выделение класса преобразователей энергии.

2.2. Анализ существующей модели физического принципа действия.

2.3. Обоснование термодинамического подхода для решения задачи.

2.4. Анализ понятий термодинамики, используемых в модели физического принципа действия.

2.5. Взаимное соответствие преобразований форм движения материи и видов энергии.

2.6. Внешние и внутренние степени свободы рабочего тела.

2.7. Способы возврата параметров рабочего тела в исходное состояние.

2.8. Методы осуществления взаимных преобразований.

2.9. Главные и компенсирующие процессы.

2.10. Принципы разработки модели физического принципа действия.

2.11. Примеры моделей циклических унитарных преобразователей энергии.

2.12. Примеры моделей квазициклических унитарных преобразователей энергии.

2.13. Моделирование физических принципов действия совместно работающих преобразователей.

Выводы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ

ПРИНЦИПОВ ДЕЙСТВИЯ.

3.1. Классификация объектов окружения.

3.2. Система обозначений элементов модели физического принципа действия.

3.3. Основные принципы построения моделей на основе анализа описания существующего технического решения преобразователя.

3.4. Последовательность построения модели на основе анализа технического решения.

3.5. Пример разработки модели физического принципа действия дизельного двигателя.

3.6. Пример разработки модели физического принципа действия двигателя Стирлинга.

3.7. Основные принципы построения моделей на основе описания физического процесса преобразования энергии

3.8. Последовательность построения модели на основе описания физического процесса.

3.9. Пример разработки модели физического принципа действия преобразователя энергии для сварки стальных деталей электромагнитным излучением.

Выводы.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА МОДИФИКАЦИИ ГРАФОВ

МОДЕЛИ ФИЗИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ.

4.1. Два подхода к преобразованию графов физического принципа действия.

4.2. Особенности моделей физического принципа действия.

4.3. Модификация путем добавления дуг.

4.4. Модификация путем удаления дуг.

4.5. Модификация путем добавления вершин.

4.6. Модификация путем удаления вершин.

4.7. Модификация путем стягивания вершин.

4.8. Модификация путем размножения вершин.

4.9. Анализ других операций над графами.

4.10. Изменения последовательности действия потоков

4.11. Изменения семантики вершин и дуг графа.

4.12. Этапы и процедуры преобразования модели.

4.13. Примеры разработки улучшенных технических решений путем применения эвристических приемов к модели физического принципа действия.

Выводы.

ГЛАВА 5. СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ.

5.1. Элементарные функции конструктивных элементов.

5.1.1. Функции объектов окружения.

5.1.2. Функции конструктивных элементов в характерных точках.

5.1.3. Функции конструктивных элементов связанные с дугами модели.

5.2. Примеры конструктивных элементов для обеспечения процесса преобразования.

5.2.1. Обеспечение внутренних степеней свободы рабочего тела.

5.2.2. Обеспечение внутренней изоляции рабочего тела от нежелательных взаимодействий.

5.2.3. Обеспечение внешних степеней свободы рабочего тела.

5.2.4. Обеспечение внутренней степени свободы для проводимого экстенсора.

5.2.5. Функции обеспечения внешней изоляции рабочего тела и проводника экстенсора от нежелательных взаимодействий.

5.2.6. Функции объединения и разделения потоков.

5.3. Дополнительные классификационные признаки элементов управления.

5.3.1. Функция изменения направления потока.

5.3.2. Функция изменения величины потока за счет сопротивления проводящей среды.

5.3.3. Функция изменения величины потока за счет поперечного сечения проводящей среды.

5.3.4. Функция изменения специфических характеристик потока.

5.4. Примеры конструктивных элементов, реализующих функции управления.

5.4.1. Функция изменения величины потока за счет сопротивления проводящей среды.

5.4.2. Функция изменения направления потока.

5.4.3. Функция изменения величины потока за счет поперечного сечения проводящей среды.

5.4.4. Функция изменения специфических характеристик потока.

5.5. Особенности конструктивной организации преобразователей энергии.

5.6. Соотношение операций Р. Коллера и элементов модели физического принципа действия.

5.7. Основные принципы синтеза технических решений.

5.8. Последовательность синтеза технических решений преобразователей энергии.

5.9. Пример синтеза технических решений дизельного двигателя.

5.10. Оценка технических решений.

5.11. Автоматизированный поиск улучшенных технических решений.

Выводы.

ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКОГО МЕТОДА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ

НА УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ.

6.1. Возможности метода при разработке технических решений преобразователей энергии на начальных стадиях проектирования.

6.2. Структура специализированного метода.

6.3. Структура информационного обеспечения.

6.4. Специализированная методика синтеза технических решений С02-лазеров.

6.5. Пример реализации этапа постановки задачи при разработке газовых лазеров.

6.6. Пример реализации этапа эвристической модификации модели физического принципа действия.

6.7. Описание программно-информационного комплекса синтеза технических решений лазеров на углекислом газе

Выводы.

Актуальность исследования. Характерной особенностью научно-технического прогресса в области создания новых технических систем (ТС) практически во всех сферах человеческой деятельности является опережение сложности создаваемых технических объектов по сравнению с методами их создания. Очевидно, что традиционное проектирование в дальнейшем никогда не сможет обеспечить кардинального сокращения сроков разработки и повышения качества ТС. Поэтому проблема перехода на более совершенные технологии проектирования является весьма актуальной.

Сроки и качество конструкторских разработок в существенной мере зависят от успеха решения задач, возникающих на стадиях технического задания и технического предложения, которые принято называть начальными стадиями проектирования. На них принимаются основополагающие решения о принципе действия, структуре и элементном составе проектируемой системы, то есть осуществляется синтез технического решения. Вместе с тем эти стадии до сих пор остаются наименее исследованными, в том числе и в области проектирования преобразователей энергии (ПЭ) - технических систем, основной функцией которых является преобразование энергии природных источников в термическую, механическую, электрическую, электромагнитную и другие виды энергии.

В этой связи актуальной задачей является разработка подходов и методов, позволяющих повысить эффективность и качество труда конструктора на начальных стадиях проектирования ПЭ с последующей их автоматизацией в рамках создания САПР на базе уже апробированных информационных технологий.

Одной из проблем, возникающих на пути создания новых подходов к проектированию ТС, является факт существенного разрыва между теоретическими и практическими областями естественнонаучных знаний. При использовании знаний, относящихся к первой категории, конструктору приходится решать нетривиальную задачу преобразования сильно абстрагированного описания физического процесса в конкретную конструкцию ТС. Знания второй категории позволяют познакомиться с большим разнообразием существующих конструкций, сделать их расчет, но не отвечают на вопрос о том, как их изменить для получения улучшенных модификаций.

Усилия многих отечественных и зарубежных ученых, хорошо понимающих эту проблему, были направлены на создание методов, позволяющих повысить эффективность и качество проектирования, а также и научно обосновать принцип действия, структуру и морфологическое строение проектируемых ТС для различных областей техники. Значительный вклад в развитие теории проектирования внесли Г. С. Альтшуллер, А. В. Андрейчиков, А. А. Башлыков, Г. Я. Буш, В. П. Быков, М. И. Вайнерман, Б. С. Воинов, В. Н. Глазунов, Б. И. Голдовский, А. В. Дабагян, А. М. Дворянкин, С. В. Жак, М. Ф. Зарипов, В. А. Камаев, А. Ф. Каменев, В. М. Капустян, К. Н. Кумунжиев, И. А. Лазарев, П. М. Мазуркин, И. П. Норенков, В. Н. Нуждин, В. М. Одрин, А. И. Половин-кин, И. Ю. Петрова, С. А. Фоменков, Дж. К. Джонс, Д. Диксон, Я. Дитрих, Р. Кини, Р. Коллер, П. Крумхауэр, И. Мюллер, В. Оствальд, Г. Пресс, В. Роде-накер, X. Франке, Ф. Ханзен, К. Хикс, П. Хилл, В. Хубка, Ф. Цвики и др.

Многие из разработанных ими методов нашли широкое применение на практике и легли в основу компьютерных систем, поддерживающих начальные стадии проектирования ТС самых разных классов.

Существующие методы можно разделить на две категории - узкоспециализированные и универсальные. Недостатком узкоспециализированных методов является то, что их не всегда можно распространить на другие классы ТС. Универсальные методы чаще всего носят эвристический или комбинаторный характер. Их проектные процедуры недостаточно формализованы, а иногда содержат только общие рекомендации в виде тех или иных эвристических правил. Кроме того, для повышения эффективности таких методов их информационные фонды и сами проектные процедуры часто бывает нужным адаптировать к конкретным классам ТС.

Для преодоления такого «барьера» разработчики методов проектирования закладывают в их основу модели физического принципа действия (ФПД). Последние предназначены для определения структуры и состава конструктивных элементов устройства. От адекватности модели во многом зависит эффективность метода. Однако в существующих моделях недостаточно учитываются пространственные и временные факторы, оказывающие существенное влияние на конструктивную организацию ТС. Поэтому известные методы оказываются неэффективны при их использовании для синтеза технических решений ПЭ, характеризующихся, как правило, сложной последовательностью физических процессов во времени и пространстве.

Все это дает основание говорить, что проблема синтеза технических решений ПЭ до конца не разрешена на данном этапе развития методологии проектирования, а также об актуальности проведенного исследования.

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете в рамках хоздоговорных НИР 32/13-86, 32/208-88, 32/548-90, З/Н-92, проведенных на кафедре «Автоматические установки», тематическому плану НИР кафедры «Системы автоматизированного проектирования и поисковое конструирование» по темам «Разработка автоматизированных систем проектирования, систем организационного управления и управления технологическими процессами» (НИР № 39.279) и «Разработка моделей концептуального проектирования сложных объектов в науке, технике, образовании» (НИР 39-53/590-05), а также тематическому плану НИР кафедры «Автоматизация производственных процессов» по теме «Исследование систем автоматического управления технологическим оборудованием машиностроительного производства, исследование и разработка методов и средств автоматического контроля и сборки» (НИР № 35.204).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание научно-обоснованного метода синтеза технических решений ПЭ, позволяющего повысить качество и эффективность труда конструкторов, занимающихся их разработкой на ранних стадиях проектирования.

Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:

1) разработать методику, позволяющую формально определять принадлежность данной ТС к классу ПЭ;

2) разработать модель ФПД, позволяющую отражать всю совокупность физических процессов, необходимых для взаимного преобразования энергии, с учетом пространственных и временных факторов;

3) разработать методики построения моделей ФПД для двух случаев проектирования ПЭ, когда в качестве исходных данных используется: описание технического решения ПЭ (структура устройства задана); описание физических процессов взаимного преобразования энергии (требуется генерация структуры);

4) разработать методику для модификации моделей ФПД с целью получения их улучшенных вариантов;

5) выявить элементарные функции конструктивных элементов, необходимые для синтеза технических решений ПЭ на основе заданной модели ФПД;

6) разработать методику формирования множества возможных технических решений ПЭ в виде наборов функционально-совместимых конструктивных элементов;

7) провести апробацию разработанных методик в процессе проектирования новых ПЭ разных видов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы теории сложных термодинамических систем, математического моделирования, теорий множеств, графов, исчисления предикатов, системного анализа, эвристического проектирования, экспертных оценок, а также методов искусственного интеллекта, структурного и объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования.

Научная новизна исследования. Разработан метод синтеза технических решений ПЭ, в основу которого заложена новая модель ФПД, позволяющая отражать совокупность физических процессов для взаимного преобразования энергии с учетом пространственных и временных факторов, определяющих структуру устройства и набор функций конструктивных элементов, необходимых для синтеза технических решений.

В рамках достижения поставленной цели автором получены следующие результаты, составляющие научную новизну исследования:

1. Предложена новая интерпретация семантической нагрузки вершин и дуг графа модели ФПД на основе аксиоматики теории сложных термодинамических систем.

2. Построение моделей ФПД основано на новой классификации устройств, взаимодействующих с рабочим телом ПЭ, по их функциональному назначению и уровню иерархии.

3. Впервые найдены общие закономерности структурной организации ПЭ, позволяющие на основе абстрактного (не относящегося к конкретной конструкции) описания физических процессов взаимного преобразования энергии осуществить синтез структуры устройства, реализующего данное преобразование.

4. Обнаружены логические связи возможных математических операций над графами моделей ФПД с эвристическими приемами, позволяющие обосновать их новую классификацию и частично формализовать применение эвристик для генерации улучшенных структур проектируемых ПЭ.

5. Выявлены элементарные функции, необходимые для формирования технического решения ПЭ из наборов функционально совместимых конструктивных элементов, и установлено их соотношение с элементами модели ФПД.

Практическая значимость исследования. На основе теоретических положений диссертационного исследования разработан метод, предназначенный для использования на начальных стадиях проектирования ПЭ. Реализация метода может быть осуществлена путем разработки соответствующих программно-информационных комплексов, предназначенных для повышения эффективности поиска необходимой информации и решения вычислительных задач, например, формирования множества возможных технических решений и выбора из него наиболее перспективных. В частности, разработан специализированный метод для синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе.

Теоретические основы метода могут быть использованы для обучения системному проектированию ПЭ как в области энергомашиностроения, так и в других областях, где осуществляется разработка новых ПЭ. Применение метода уже сложившимися специалистами требуется для эффективного использования имеющегося у них опыта для проектирования ПЭ в других областях техники. Обучение методу студентов вузов существенно повышает их квалификацию, так как синтез технических решений в настоящее время остается уделом самых высококвалифицированных специалистов.

Достоверность и обоснованность результатов. Подтверждается использованием в качестве понятийной основы инженерно-физического метода апробированной аксиоматики теории сложных термодинамических систем, а также положительными результатами построения моделей ФПД для самых разных видов ПЭ. Кроме того, достоверные результаты синтеза технических решений в результате использования метода получены в тех случаях (например, для двигателя внутреннего сгорания), когда их невозможно получить морфологическим методом.

Реализация результатов исследования. Результаты диссертационной работы в виде программно-информационного комплекса и руководящих методических материалов внедрены на предприятиях ФГУП «ПО «Баррикады», ФГУП «ЦКБ «Титан», НПО «Ритм» ОКБ «Роботы» г. Волгограда, ФГУ «Волгоградский центр научно-технической информации», Волгоградской областной общественной организации «Союз изобретателей».

Разработанные методическое и программное обеспечение используется в учебном процессе Волгоградского государственного технического университета на кафедрах «Системы автоматизированного проектирования и поисковое конструирование», «Автоматизация производственных процессов», а также в филиале Московского энергетического института в г. Волжском, при чтении дисциплин «Автоматические системы управления и системы автоматизированного проектирования энергоустановок» и «Методы инженерного творчества».

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались на семинарах кафедр «Автоматические установки», «Автоматизация производственных процессов», «Системы автоматизированного проектирования и поисковое конструирование» и ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного технического университета (1990-2007 гг.), семинарах кафедр «Теория и системы управления» Ивановского государственного энергетического университета, «Конструирования и производства радиоаппаратуры» Московского энергетического института (ТУ), межрегиональной научно-практической конференции «Интеллектуальные измерительные системы в промышленности южного региона» (Волжский, 2007 г.), Всероссийских научно-практических конференциях «Перспективные проекты и технологии в энергетике» (Волжский, 2005), «Ре-сурсо-энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов» (Волжский, 2006 гг.), «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности» (Астрахань, 2007 г.), международных научно-технических конференциях «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2004, 2006 гг.), «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий в инновационных проектах» (Сочи, 2006 г.), «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» (Ялта-Гурзуф, 2006, 2007 гг.), «Интеллектуальные системы в науке, технике, образовании, бизнесе» (Дивно-морск, 2007, 2008 гг.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика формального определения принадлежности ТС к классу ПЭ.

2. Модель ФПД, определяющая структуру ПЭ и функции его конструктивных элементов.

2. Методики построения модели ФПД для двух вариантов проектирования ПЭ - на основе анализа описания существующего технического решения и на основе описания физического процесса преобразования энергии.

3. Методика эвристической модификации моделей ФПД.

4. Методика формирования множеств допустимых технических решений в виде наборов функционально-совместимых конструктивных элементов.

5. Специализированный метод синтеза технических решений технологических лазеров на углекислом газе.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 57 публикациях. В том числе в двух монографиях (общим объемом 18 п. л.) и 18 статьях в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК. В процессе работы над диссертацией сделано 7 изобретений и зарегистрирована программа для ЭВМ. Обе монографии и 14 статей в рецензируемых журналах опубликованы без соавторов. В работах, опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении проблемы, постановке задач, разработке основных теоретических положений.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 311 страницах машинописного текста, содержащего 62 рисунка и 37 таблиц.

Выводы

1. На основе модели физического принципа действия и методик ее построения разработана методика проектирования технологических лазеров на углекислом газе, которая реализована в виде руководящего методического материала, содержащего описание теоретических основ инженерно-физического метода, проектные процедуры построения модели, модификации модели и синтеза технических решений. Для обучения разработанной методике приводятся примеры разработки модели и таблицы технических решений с использованием информационного фонда, в котором даются теоретические сведения о лазерах на углекислом газе и справочная информация по различным функциональным элементам, входящих в состав лазерных установок.

291

2. Разработан программно-информационный комплекс для синтеза технических решений лазеров на углекислом газе. В качестве методологической основы в нем использован специализированный алгоритм, ориентированный на разработку лазеров на углекислом газе. Компьютерная база данных составлена на базе информационного обеспечения руководящего методического материала. Данный пакет может использоваться не только для поиска новых, более рациональных технических решений газовых лазеров, но и для подготовки и переподготовки специалистов, работающих в области лазерной техники.

3. Предлагаемый метод синтеза технических решений лазеров на углекислом газе был использован автором работы для поиска новых, улучшенных технических решений лазеров. Было получено более двух десятков новых технических решений, на пять из них поданы заявки и получены авторские свидетельства об изобретении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате диссертационного исследования разработан инженерно-физический метод синтеза технических решений преобразователей энергии, позволяющий существенно повысить производительность и качество труда конструкторов на начальных стадиях проектирования. Теоретической основой и понятийной базой разработанного метода являются положения и абстракции теории сложных термодинамических систем, которая с единой научной позиции рассматривает физические процессы взаимного преобразования энергии. Основные результаты проведенной работы можно сформулировать следующим образом.

1. Разработана модель физического принципа действия, позволяющая учитывать сложную последовательность взаимодействий рабочего тела преобразователя энергии в пространстве и во времени, отражать методы преобразования форм движения и способы возврата параметров рабочего тела в исходное состояние. В модели содержится необходимая информация, которая определяет закономерности структурной организации и функции конструктивных элементов проектируемого изделия.

2. Созданы методики построения таких моделей для двух случаев исходных данных, встречающихся на практике: на основе анализа описания существующего технического решения и на основе описания физического процесса преобразования энергии. В первом случае структура проектируемого преобразователя повторяет структуру его прототипа. Во втором случае структура будущего устройства определяется при построении модели и зависит от принятого способа возврата параметров рабочего тела в исходное состояние. Обе методики позволяют конструктору строить модели физического принципа действия преобразователей энергии самых разных классов и различного назначения.

3. Разработана методика эвристической модификации моделей физического принципа действия для улучшения структурной организации проектируемых преобразователей энергии. Установлена связь большинства эвристических приемов из межотраслевого фонда [1] с математическими операциями, которые можно осуществлять с моделью, как формальным объектом. Это подтверждает не только адекватность модели, но и позволяет более эффективно применять эвристические приемы по отношению к ней, так как каждому приему сопоставлены математические операции над моделью.

4. На основе анализа термодинамических понятий и абстракций (контрольная поверхность, термодинамическая система, обобщенная координата и сила) выявлены элементарные функции конструктивных элементов связанные с элементами модели физического принципа действия. Множество таких функций, выполнение которых необходимо для функционирования преобразователя, определяется моделью. Функции позволяют осуществить подбор конструктивных элементов, необходимых для реализации физических процессов преобразования энергии и обеспечения непрерывного функционирования преобразователя энергии.

5. Разработана методика формирования множеств технических решений на основе модели физического принципа действия в виде наборов функционально-совместимых конструктивных элементов. Множество технических решений представлено матрицей соответствия множества элементарных функций множеству конструктивных элементов. Разработан алгоритм поиска возможных технических решений, реализованный на языке С++, позволяющий формировать в оперативной памяти вычислительной системы динамические структуры данных виде линейных списков, содержащих указатели на описания конструктивных элементов.

6. Изучена возможность создания на теоретической основе инженерно-физического метода специализированных методов и программно-информационных комплексов, ориентированных на отдельные подклассы преобразователей энергии. Эффективность работы со специализированными мето

294 дами повышается за счет возможности создания соответствующих информационных фондов, а также компьютерной поддержки проектирования. В рамках исследования разработан руководящий методический материал и программно-информационный комплекс для поддержки начальных этапов проектирования технологических лазеров на углекислом газе.

В результате проведенных исследовательских работ могут быть обозначены основные направления дальнейших исследований и разработок. Во-первых, с целью интенсификации инженерного труда в области проектирования преобразователей энергии представляется целесообразным создание новых специализированных методов вместе с разработкой соответствующих информационных фондов, поддерживающих работу с ними. На их основе могут разрабатываться интеллектуальные программы синтеза технических решений преобразователей энергии. Во-вторых, на теоретической основе инженерно-физического метода могут быть проведены исследования с целью создания аналогичных методов для синтеза других классов технических систем, например, гидро-, пнев-мо-, электроприводов. В дальнейшем может быть проведено обобщение этих методов с целью создания общей теории концептуального проектирования технических систем самых различных классов.

1. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) / Под ред. А. И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981.-344 с.

2. Акимов, О. Е. Дискретная математика: логика, группы, графы / О. Е. Акимов. 2-е изд., дополн. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 376 с.

3. Алексеев, Г. Н. Общая теплотехника: учеб. пособие / Г.Н.Алексеев. М.: Высшая школа, 1980. - 552 е.: ил.

4. Алексеев, Г. Н. Энергоэнтропика / Г.Н.Алексеев. -М.: Знание, 1983.192 е.: ил.

5. Алътшуллер, Г. С. Алгоритм изобретения / Г. С. Альтшуллер. М.: Московский рабочий, 1973. - 296 с.

6. Алътшуллер, Г. С. Найти идею. Введение в ТРИЗ/ Г. С. Альтшуллер. 2-е изд. Новосибирск: Наука 1991.

7. Алътшуллер, Г. С. Творчество как точная наука / Г. С. Альтшуллер. М.: Сов. радио, 1979. - 184 с.

8. Андерсон, Дж. Газодинамические лазеры. Введение / Дж. Андерсон. М.: Мир, 1979. 178 с.

9. Андрейчиков, А. В. Интегрированная система морфологического анализа и синтеза концептуальных технических решений: монография / А. В. Андрейчиков, О. Н. Андрейчикова; ВолгГТУ. Волгоград: РПК «Политехник», 2004. - 220 с.

10. Андрейчиков, А. В. Компьютерная поддержка изобретательства (методы, системы, примеры применения) / А. В. Андрейчиков, О. Н. Андрейчикова. -М.: Машиностроение, 1998. 476 с.

11. Андрейчиков, А. В. Многокритериальный анализ и синтез реинжениринга бизнес-процессов: монография / А. В. Андрейчиков, А. Б. Симонов, О. Н. Андрейчикова; ВолгГТУ. Волгоград: РПК «Политехник», 2007. - 136 с.

12. Артемьев, Е. И. Изобретения, уровень техники, управление / Е. И. Артемьев, JI. Г. Кравец. М.: Экономика, 1977. - 238 с.

13. Артоболевский, И. И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие. В 7 томах. Т. 1: Элементы механизмов. Простейшие рычажные и шарнирно-рычажные механизмы / И. И Артоболевский. 2-е изд., переработанное. - М.: Наука, 1979. - 560 с.

14. Артоболевский, И. И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие. В 7 томах. Т. 2: Кулисно-рычажные и кривошипно-ползунные механизмы / И. И Артоболевский. 2-е изд., переработанное. - М.: Наука, 1979.-560 с.

15. Артоболевский, И. И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие. В 7 томах. Т. 4: Зубчатые механизмы / И. И Артоболевский. 2-е изд., переработанное. - М.: Наука, 1980. -592 с.

16. Артоболевский, И. И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие. В 7 томах. Т. 5: Кулачковые и фрикционные механизмы. Механизмы с гибкими звеньями / И. И Артоболевский. 2-е изд., переработанное. - М.: Наука, 1981.-400 с.

17. Артоболевский, И. И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие. В 7 томах. Т. 6: Электрические механизмы. Т. 7. Гидравлическиеи пневматические механизмы / И. И Артоболевский. 2-е изд., переработанное. - М.: Наука, 1981. - 784 с.

18. А. с. № 1404451 СССР, МКИ В66 Б 1/08. Гидравлический домкрат / Г. Д. Вавилин, С. В. Суслов, А. А. Яковлев, Н. Л. Полушина. Опубл. 23.06.88, Бюл. №23.

19. А. с. № 1444992 СССР, МКИ В66 Г 3/24. Гидравлический домкрат / В. И. Нечай-Ницевич, А. А. Яковлев, В. В. Бударин, А. С. Романовский. Опубл. 15.12.88, Бюл. № 46.

20. А. с. № 288674 СССР. В.И.Петренко, В.М.Соболев, Н.Н.Бирюков, А. А. Яковлев. Зарег. 01.02.89.

21. А. с. № 289827 СССР. В.И.Петренко, В.М.Соболев, Н.Н.Бирюков, А. А. Яковлев. Зарег. 01.03.89.

22. А. с. № 290266 СССР. В.И.Петренко, А. В. Бешанов, Н.Н.Бирюков, А. А. Яковлев. Зарег. 01.03.89.

23. А. с. № 306712 СССР. А. А. Яковлев, В. И. Петренко, Н. Н. Бирюков. Зарег. 02.01.90.

24. А. с. № 317660 СССР. В. И. Нечай-Ницевич, С. В. Суслов, А. С. Романовский, А. А. Яковлев. Зарег. 03.09.90.

25. Башлыков, А. А. Проектирование систем принятия решений в энергетике / А. А. Башлыков. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 120 с.

26. Башта, Т. М. Машиностроительная гидравлика / Т. М. Башта. М.: Машиностроение, 1971. - 672 с.

27. Беляев, Н. М. Термодинамика / Н.М.Беляев. Киев: Вища школа, 1987. — 344 с.

28. Боголюбов, А. Н. Творения рук человеческих: Естественная история машин / А. Н. Боголюбов. -М.: Знание, 1988. 176 с.

29. Борисов, В. И. Общая методология конструирования машин / В. И. Борисов. -М.: Машиностроение, 1978. 120 с.

30. Бородин, И. Ф. Технические средства автоматики / И. Ф. Бородин. М.: Колос, 1982.-303 с.

31. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ / Г. Буч, 2-е изд: Пер. с англ. М.: Изд-во Бином, СПб.: Невский диалект, 2001. - 560 е., ил.

32. Буш, Г. Я. Аналогия и техническое творчество / Г. Я. Буш. Рига: Лиесма, 1979.- 128 с.

33. Буш, Г. Я. Диалогика и творчество / Г. Я. Буш. Рига: Авотс, 1985. 318 с.

34. Буш, Г. Я. Основы эвристики для изобретателей / Г. Я. Буш. Рига: Знание, 1977.-156 с.

35. Быков, В. П. Методика проектирования объектов новой техники: учеб. пособие / В. П. Быков. М.: Высшая школа, 1990. - 168 с.

36. Быков, В. П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении / В. П. Быков. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 255 с.

37. Веденов, А. А. Физика электроразрядных СО-лазеров / А. А. Веденов. М.: Энергоиздат, 1982. -542 с.

38. Вейник, А. И. Термодинамика / А. И. Вейник. 3-е изд., перераб. и доп. Минск: «Вышэйш. школа», 1968.-464 е.: ил.

39. Вейник, А. И. Термодинамика реальных процессов / А. И. Вейник. Минск: Навука I тэхшка, 1991. - 576 с.

40. Виттеман, В. С02-лазер / В. Виттеман: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 360 с. АЗ. Воинов, Б. С. Информационные технологии и системы: монография. В 2 кн.

41. Книга I. Методология синтеза новых решений / Б. С. Воинов. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2001. - 404 с.

42. Воинов, Б. С. Информационные технологии и системы: монография. В 2 кн. Книга 2. Прикладные системные исследования / Б. С. Воинов. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2001. - 272 с.

43. Воинов, Б. С. Принципы поискового проектирования: Учебное пособие / Б. С. Воинов. Горький: ГГУ, 1982. - 82 с.

44. Волькенштейн, М. В. Энтропия и информация / М. В. Волькенштейн. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - «Проблемы науки и технического прогресса». -192 с.

45. Гаспарский, В. Праксеологический анализ проектно-конструкторских разработок / В. Гаспарский. Пер. с польск. М.: Мир, 1978. - 172 с.

46. Глазунов, В. Н. Параметрический метод разрешения противоречий в технике / В. Н. Глазунов. М.: Речной транспорт, 1990. - 150 с.

47. Глазунов, В. Н. Поиск принципов действия технических систем/ В. Н. Глазунов. М.: Речной транспорт, 1990. - 143 с.

48. Голдовский, Б. И. Комплексный метод поиска решений технических проблем/ Б.И.Голдовский, М. И. Вайнерман. М.: Речной транспорт, 1990.- 112 с.

49. Голдовский, Б. И. Рациональное творчество. О направленном поиске новых технических решений / Б. И. Голдовский, М. И. Вайнерман. М.: Речной транспорт, 1990. - 120 с.

50. Григоръянц, А. Г. Основы лазерной обработки материалов / А. Г. Григорь-янц. М.: Машиностроение, 1989. - 420 с.

51. Гухман, А. А. Об основаниях термодинамики / А. А Гухман. Алма-Ата: изд-во АН КазССР, 1947.

52. Дабагян, А. В. Проектирование технических систем / А. В. Дабагян. М.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

53. Джонс, Дж. К. Методы проектирования / Дж. К. Джонс; пер. с англ. 2-е изд. -М.: Мир. 1986.-326 с.

54. Диксон, Д. Проектирование систем: изобретательство, анализ, принятие решений / Д. Диксон; пер. с англ. М.: Мир, 1969. - 440с.

55. Дитрих, Я. Проектирование и конструирование: системный подход / Я. Дитрих; пер. с польск. М.: Мир, 1981. - 454 с.

56. Заболеева-Зотова, А. В. Лингвистические системы: модели, методы, приложения: монография / А. В. Заболеева-Зотова. Волгоград, гос. техн. ун-т, Волгоград, 2004. - 190 с.

57. Зарипов, М. Ф. Элементы теории информационных моделей преобразователей с распределенными параметрами / М. Ф. Зарипов, А. И. Никонов, И. Ю Петрова. Уфа: БФАН СССР, 1983.- 156 с.

58. Зарипов, М. Ф. Энерго-информационный метод научно-технического творчества / М. Ф. Зарипов, Н. Р. Зайнуллин, И. Ю. Петрова. М.: ВНИИПИ, 1988.- 124 с.

59. Заявка на изобретение № 4519159/23 от 30.06.89. Положительное решение от 1.06.92. Н.Н.Бирюков, В.И.Петренко, А. Б. Кубиков, В. Л. Подольский,1. A. А. Яковлев (СССР).

60. Звелто, О. Принципы лазеров / О. Звелто. М.: Мир, 1984. - 406 с.

61. Иванов, Б. И. Становление и развитие технических наук / Б. И. Иванов,

62. B. В Чешев. Л.: Наука, 1977. - 264 с.

63. Искусственный интеллект: В 3-х кн. Кн. 1. Системы общения и экспертные системы: Справочник / Под ред. Э. В. Попова. М.: Радио и связь, 1990. - 464 с.

64. Искусственный интеллект: В 3-х кн. Кн. 2. Модели и методы: Справочник / Под ред. Д. А. Поспелова. М.: Радио и связь, 1990. - 304 с.

65. Искусственный интеллект: В 3-х кн. Кн. 3. Программные и аппаратные средства: Справочник / Под ред. В. Н. Захарова, В. Ф. Хорошевского. М.: Радио и связь, 1990. - 368 с.

66. Кадровский, О. Н. Новые задачи автоматизации процессов обработки патентной информации / О. Н. Кадровский // Вопросы изобретательства, 1982, №7. С. 35-40.

67. Камаев, В. А. Моделирование физических принципов действия и формирование множеств технических решений преобразователей энергии / В. А. Камаев, А. А. Яковлев // Информационные технологии. 2006. - № 1. - С. 2-8.

68. Камаев, В. А. Обучение концептуальному проектированию преобразователей энергии на базе системного подхода / В. А. Камаев, А. А. Яковлев // Открытое образование. 2005. - № 5 (52). - С. 62-69.

69. Камаев, В. А. Физические явления из материалов заявок на открытия по физике: учеб. пособие / В. А. Камаев, С. А. Фоменков, М. Б. Сипливая и др. ВолгГТУ, Волгоград: 1995.-224 с.

70. Каменев, А. Ф. Технические системы: закономерности развития / А. Ф. Каменев. Л.: Машиностроение, 1985. - 216 с.

71. Капустян, В. М. Конструктору о конструировании атомной техники / В. М. Капустян, Ю. А. Махотенко. М.: Атомиздат, 1981. - 190 с.

72. Карпунин, М. Г. Функционально-стоимостной анализ в инженерной Деятельности: учебное пособие / М. Г. Карпунин, А. М. Кузьмин, С. В. Шал-денков. М.: Информэлектро, 1990. - 77 с.

73. Кини, Р. Размещение энергетических объектов: выбор решений / Р. Кини; пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с.

74. Концептуальное проектирование. Развитие и совершенствование методов: монография коллективная. / В.А.Камаев, Л.Н.Бутенко, А.М.Дворянкин и др. М.: Машиностроение-1, 2005. - 360с.

75. Кудрявцев, А. В. Методы интуитивного поиска технических решений / А. В. Кудрявцев. М.: речной транспорт, 1991. - 112 с.

76. Кумунжиев, К. В. Интеллектуальный интерфейс электромеханика. Учебное пособие / К. В. Кумунжиев, Н. И. Кузьмин, Ю. В. Никитин. Уфа: УфФИ, 1984.- 100 с.

77. Лазарев, И. А. Композиционное проектирование сложных агрегативных систем / И. А. Лазарев. М.: Радио и связь, 1986. - 312 с.

78. Лазарев И. А. Синтез структуры систем энергоснабжения летательных аппаратов / И. А. Лазарев. М.: Машиностроение, 1976. - 256 с.

79. Лазерная техника и технология/ В 7 кн. Кн.1. В. С. Голубев, Ф. В. Лебедев. Физические основы технологических лазеров: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.Г.Григорьянца. -М.: Высш. шк., 1987. 196 с.

80. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 2. В. С. Голубев, Ф. В. Лебедев. Инженерные основы создания технологических лазеров: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А. Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1988. - 224 с.

81. Лазеры в технологии / Под общ. ред. М. Ф. Стельмаха. М.: Энергия, 1975. -290 с.

82. Летохов, В. С. Мощные лазеры и их применение / В. С. Летохов. М.: Советское радио, 1980. -186 с.

83. Мазуркин, П. М. Методика разработки специализированного эвристического алгоритма поиска новых решений в лесной технике / П. М. Мазуркин. В кн.; Автоматизация поискового конструирования. - Йошкар-Ола: Маркнигоиздат, 1978.-320 с.

84. Макаров, А. Д. Оптимизация процессов резания. / А.Д.Макаров. -М.: Машиностроение. 1976. 278 с.

85. Мартынов, А. В. Установки для трансформации тепла и охлаждения: Сборник задач: Учеб. пособие для вузов / А. В. Мартынов. М.: Энергоатомиздат, 1989.-200 с.

86. Мелещенко, Ю. С. Техника и закономерности ее развития / Ю. С. Меле-щенко. Л.: Лениздат, 1970. - 246 с.

87. Михайловский, Е. В. Устройство автомобиля / Е. В. Михайловский, К. Б. Серебряков, Е. Я. Тур. М.: Машиностроение, 1985. - 352 с.

88. Мощные газоразрядные С02-лазеры и их применения в технологии / Г. А. Абильсиитов, Е. П. Велихов, В. С. Голубев и др. М.: Наука, 1984. - 432 с.

89. Мюллер, И. Эвристические методы в инженерных разработках / И. Мюллер; пер. с нем. М.: Радио и связь, 1984. - 144 с.

90. Николаев, В. И. Системотехника: методы и приложения / В. И. Николаев, В. М. Брук. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 199 е., ил.

91. Новиков, Ф. А. Дискретная математика для программистов / Ф. А. Новиков. -СПб.: Питер, 2001. 304 с.

92. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов / И. П. Норенков. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. - 360 с.

93. Нуждин, В. Н. Автоматизация проектирования систем электропривода на основе эвристического подхода / В. Н. Нуждин. Иваново: ИВГУ, 1980. - 76 с.

94. Обливин, А. Н. Основы гидравлики и теплотехники: учебник для техникумов /

95. A. Н. Обливин, А. К. Воскресенский, Ю. П. Семенов. 2-е изд., перераб. - М.: Лесн. пром-ть, 1988. - 296 с.

96. Одрин, В. М. Метод морфологического анализа технических систем /

97. B. М. Одрин.-М.:ВНИИПИ, 1989.-312 с.

98. Олссон, Г. Цифровые системы автоматизации управления / Г. Олссон, П. Джангуидо. СПб.: Невский диалект, 2001. - 557 е.: ил.

99. Орлов, П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 1 / П. И. Орлов; под ред. П. Н. Учаева. Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с.

100. Орлов, П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2 / П. И. Орлов; Под ред. П. Н. Учаева. Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 544 с.

101. Патент РФ 2125929, МПК В 23 Q 11/10, опубл. 1999.02.10. Способ охлаждения зоны резания. Автор: Ахметзянов И. Д.

102. Повилейко, Р. П. Инженерное творчество / Р. П. Повилейко. М.: Знание, 1977,-62 с.

103. Политехнический словарь / Редкол.: А. Ю. Ишлинский (гл. ред.) и др. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - 656 с.

104. Половинкин, А. И. Законы строения и развития техники: учеб. пособие / А. И. Половинкин. Волгоград: ВолгПИ, 1985. -202 с.

105. Половинкин, А. И. Основы инженерного творчества: учеб. пособие для студентов втузов / А. И. Половинкин. М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

106. Половинкин, А. И. Теория проектирования новой техники: закономерности техники и их применение / А. И. Половинкин. М.: Информэлектро, 1991. -124 с.

107. Половинкин, А. И. Функционально-физический метод поискового конструирования: учебно-методическое пособие / А. И. Половинкин, Н. И. Вершинина, Т. И. Зверева. Иваново: ИЭИ, 1983. - 83 с.

108. ИЗ. Поспелов, Д. А. Моделирование рассуждений. Опыт анализа мыслительных актов / Д. А. Поспелов. М.: Радио и связь, 1989. - 184 с.

109. Потапов, А. Б. Технология творчества / А. Б. Потапов. М.: Радио и связь, 1992.-120 с.

110. Правила игры без правил / Сост. А. Б. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия, 1989.-280 с.

111. ПрохоровА. Ф. Конструктор и ЭВМ / А.Ф.Прохоров. М.: Машиностроение, 1987.-272 с.

112. Резников А. Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. /

113. A. Н. Резников. -М.: Машиностроение. 1981. 279 с.

114. Русинов, М. М. Техническая оптика / М. М. Русинов. М.: Ленингр. отд. Машгиза, 1961.-328 с.

115. Рэди,Дж. Промышленные применения лазеров / Дж. Рэди; пер. с англ. М.: Мир, 1981.-638 с.

116. Садовников, В. И. Управление качеством: учебное пособие / В. И. Садовников. Волгоград: Волгоград, гос. техн. ун-т., 2002. - 96 с.

117. Системы автоматизированного проектирования: учеб. пособие для втузов: В 9 кн. / Под ред. И. П. Норенкова. Кн. 1. Норенков, И. П. Принципы построения и структура. - М.: Высш. шк., 1986. - 197 с.

118. Соколов, Е. Я. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения: Учеб. пособие для вузов / Е. Я. Соколов, В. М. Бродянский. 2-е изд., перераб. - М.: Энергоиздат, 1981. - 320 е., ил.

119. Справочник по лазерам /Под ред. А.М.Прохорова: Т. 1 и 2 М.: Советское радио, 1978.-754 с.

120. Справочник по лазерной технике: Пер с нем. М.: Энергоатомиздат, 1991. -544 с.

121. СТП АГВ 110.016-82. Комплексная система управления качеством работы. Система управления качеством продукции. Оценка и планирование уровня качества изделий на этапах проектирования / ПО «Баррикады» Волгоград, 1982.-25 с.

122. СТП АГВ 110.001-83. Комплексная система управления качеством работы. Основные положения / ПО «Баррикады» Волгоград, 1983. - 28 с.

123. Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы. Справочник / Под ред.

124. B. А. Григорьева и В. М. Зорина. М.: Энергия, 1980. - 528 с.

125. Техническое творчество: теория, методология, практика. Энциклопедический словарь-справочник / Под ред. А. И. Половинкина, В. В. Попова. -М.: НПО «Информ-система», 1995. 408 е.: ил.

126. Технологические лазеры: Справочник: В 2 т. Т. 1: Расчет, проектирование и эксплуатация / Г. А. Абильсиитов, В. С. Голубев, В. Г. Гонтарь и др.; Под общ. ред. Г. А. Абильсиитова. М.: Машиностроение, 1991. - 432 с.

127. Титов, В. Н. Выбор целей в поисковой деятельности / В. Н. Титов. М.: Речной транспорт, 1991. - 125 с.

128. Труханов, В. М. Надежность в технике / В. М. Труханов. М.: Машиностроение, 1999 г. - 598 с.

129. Труханов, В. М. Надежность технических систем типа подвижных установок на этапе проектирования и испытания опытных образцов: монография /

130. B. М. Труханов. М.: Машиностроение, 2003. - 320с.

131. Уилсон, А. Управление и творчество при проектировании систем / А. Уилсон, М. Уилсон. М.: Сов. радио, 1976. - 256 с.

132. Фен, Дж. Машины, энергия, энтропия / Дж. Фен; пер. с англ. М.: Мир, 1986.-336 с.

133. Физические эффекты в машиностроении: Справочник / В. А. Лукьянец, 3. И. Алмазова, Н. П. Бурмистрова и др.; Под общ. ред. В. А. Лукьянца. М.: Машиностроение, 1993. - 224 с.

134. Фоменков, С. А. Моделирование и автоматизированное использование структурированных физических знаний: монография / С. А. Фоменков, Д. А. Давыдов, В. А. Камаев; ВолгГТУ. М.: Машиностроение-1, 2004. - 297 с.

135. Фоменков, С. А. Представление и использование физических знаний при поисковом конструировании изделий машиностроения: учеб. пособие /

136. C. А. Фоменков, В. А. Гришин, В. А. Камаев. Волгоград: ВолгГТУ, 1994. - 121 с.

137. Фоменков, С. А. Представление физических знаний в форме физических эффектов для автоматизированных систем обработки информации / С. А. Фоменков; дис. . д-ра техн. наук. Волгоград: ВолгГТУ, 2000. - 363 с.

138. Ханзен, Ф. Основы общей методики конструирования / Ф. Ханзен. Л.: Машиностроение, 1969. - 164 с.

139. Хилл, П. Наука и искусство проектирования / П. Хилл. М.: Мир, 1973. - 270 с.

140. Хубка, В. Теория технических систем / В. Хубка; пер. с нем. М.: Мир, 1987.-208 с.

141. Цуриков, В. М. Проект «Изобретающая машина» интеллектуальная среда поддержки инженерной деятельности / В. М. Цуриков // Журнал ТРИЗ, 1991, №2.1. С. 17-35.

142. Чяпяле, Ю. М. Методы поиска изобретательских идей / Ю. М. Чяпяле. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1990. - 96 с.

143. Шевчук, В. П. Метод синтеза концептуальных технических решений преобразователей энергии / В. П. Шевчук, А. А. Яковлев // Промышленная энергетика. 2006. - № 3. - С. 41—46.

144. Шмаков, Э. М. Особенности автоматизации и конструирования деталей и сборочных единиц информационно измерительной техники. Учебное пособие / Э. М. Шмаков. Л.: ЛПИ, 1979. - 80 с.

145. Эндрю, А. Искусственный интеллект / А. Эндрю; Пер. с англ. / под ред. и с предисл. Д. А. Поспелова. М.: Мир, 1985. - 264 с.

146. Эсаулов, А. Ф. Диалектика технической мысли (закономерности технического творчества) / А. Ф. Эсаулов. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1989.- 164 с.

147. Яковлев, А. А. Инженерно-физический метод синтеза концептуальных технических решений преобразователей энергии: монография / А. А. Яковлев; Волгоград, гос. техн. ун-т. Волгоград, 2004. - 160 с.

148. Яковлев, А. А. Инженерно-физический подход к проектированию преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Справочник. Инженерный журнал. -2006.-№2. С. 32-38.

149. Яковлев, А. А. Методика проектирования преобразователей энергии на этапе разработки физического принципа действия / А. А. Яковлев // Справочник. Инженерный журнал. 2006. - № 12. С. 21-25.

150. Яковлев, А. А. Метод построения моделей физических принципов действия преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия вузов. Машиностроение. 2005. - № 10. - С. 22-28.

151. Яковлев, А. А. Метод синтеза технических решений двигателей внутреннего сгорания на начальных стадиях проектирования / А. А. Яковлев // Двигателе-строение. 2005. -№ 3 (221). - С. 26-31.

152. Яковлев, А. А. О системном подходе к формированию множеств технических решений преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Известия вузов. Машиностроение. 2005. - № 7. - С. 44-50.

153. Яковлев, А. А. Поиск перспективных вариантов при проектировании двигателей / А. А. Яковлев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2006.-№9.-С. 24-26.

154. Яковлев, А. А. Построение моделей физического принципа действия для конструирования двигателей / А. А. Яковлев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. - № 7. - С. 28-30.

155. Яковлев, А. А. Программа синтеза технических решений установок для преобразования энергии / А. А. Яковлев, Е. В. Сыпачева. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007613773, зарегистрировано 5.09.07.

156. Яковлев, А. А. Разработка матрицы технических решений преобразователей энергии и алгоритм формирования списков функционально-совместимых конструктивных элементов / А. А. Яковлев // Справочник. Инженерный журнал. 2007. - № 10. С. 34-39.

157. Яковлев, А. А. Разработка множеств технических решений установок для преобразования энергии: монография / А.А.Яковлев. М.: Машиностроение-!, 2007. - 128 с.

158. Яковлев, А. А. Синтез моделей физического принципа действия преобразователей энергии с газообразным рабочим телом / А. А. Яковлев // Информационные технологии. 2006. - № 3. - С. 23-28.

159. Яковлев, А. А. Системный подход к разработке новых двигателей/ А. А. Яковлев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005. - № 12. -С. 13-17.

160. Bobrow, D. С. Qualitative Reasoning about Physical Systems: An Introduction / D. C. Bobrow// Art. Intell., 24, 1984, P. 1-5.

161. Bush, K. Programm "KETT" zur rechnergestutzten Wirkprinzipsuche / K.Bush Dummerstorf-Rostok: Akad. Der Landwirtschaftswissenschaften der DDR. Forschungszzentrum fur Tierproduktion., 1985.

162. Forbus, K. D. Qualitative Process Theory / К. D. Forbus // Art. Intell., 24, 1984, P. 85-168.

163. Franke, H. Untersuchungen zur Algoritmisierbarkeit des Konstruktionsprozesses. -Fortschrittsberichte / H. Franke // VDI-Z, 1976, 1/46, S. 48-56.

164. Rix, C. F. Physical Laws and Effects / С. F. Hix, R. P. Alley. New York: General Electric Company, 1958.

165. Hohl, G. Rechnereinsatz in einer kreativen Phase des Konstruktions- prozesses / G. Hohl // Feinwerktechn. Messtechn., 1975, 83. - №1. - S. 14-18.

166. A. Krumhauer, P. Möglichkeiten der Rechnerunterstutzung fur die Konzeptphaseder Konstruction / P. Krumhauer // Wirtscaft. Feitigung, 1973, № 3. P. 119-126.

167. Krumhauer, P. Recherunterstutzung fur die Konzeptphase der Konstruktion. Ein Beitrag zur Entwicklung eines Programmsystems fur die Losungsfidung Konstruktiver Teilaufgaden.: Diss. / P. Krumhauer. W. Berlin. Т. V, 1974. 164 s.311

168. Koller, R. Entwicklung einer Systematik für Verbinger ein Beitrag zur Konstruktionsmethodik / R. Koller // Konstruktin 36(1984) H. 5. - P. 173-180.

169. I. Koller, R. Konstruktion Methode für den Maschinen, Gerate und Apparatebau / R. Koller. Berlin-Heidelberg-New York: Springer-Verlag, 1976. - 192 s.

170. Ostwald, W. Die Lehre vom Erfinden / W. Ostwald II Zeitschr. f. Feinmechanik, 1932.-W 40/41.-P. 165.

171. Presse, G. Aufbau und Anwendung lines Katalogs physikalisher Effekts / G. Presse. Berlin, Maschinenbantechnik, 1977. 7. -P. 330-333.

172. Rodenacker, W. G. Methodisches Konstruieren / W. G. Rodenacer. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1976.181 .Rodenacker, W. G. Regeln des methodischen Konstruierens / W. G. Rodenacker, V. Slaussen. Teil I. Meinz Krausskopf Verlag, 1973.

173. Zwicky, F. Morphologische Forschung / F. Zwicky II Helv. Phys, 1950. 23. - P. 223.

174. Zwicky, F. Morfologycal astronomy / F. Zwicky. Berlin, 1957. - 299 s.

175. Zwicky, F. Morfology of aerial propulsion / F. Zwicky II Heletica Phys. Acta. 1948. Vol. 21. P. 299-340.