CAD/CAE/CFD分享 http://blog.sciencenet.cn/u/jiangfan2008 认真学习计算流体力学,争取有所成绩。

博文

发明技巧故事7——火星车倾倒问题——嵌套原理应用 精选

已有 2579 次阅读 2021-10-31 15:35 |系统分类:科研笔记

火星车倾倒问题——嵌套原理应用

一个科幻故事里描述了一次火星探险。宇宙飞船降落在一个石头山谷,宇航员乘坐一两火星车开始火星之旅。这个特型火星车有巨大的轮胎,当行驶到陡坡时,很容易在石头的颠簸下翻车。怎么办?

这个问题刊登在一本杂志上,收到了大量的读者来信,提供解决办法:

在火星车的下面悬挂重物,降低整车的重心,增加稳定性;

将轮胎的气放出一半,轮胎下陷,增加稳定性;

在火星车的两边分别多安装一只轮胎;

让宇航员探出身体来保持车子的平衡;

……

上面的各种建议,确实能改善火星车的稳定性,但明显都带来另一些问 题,比如:降低了火星车的运动性能,降低了车速,让火星车变得更复杂,增加宇航员的危险性等。

由于以上正反两方面问题的存在,有一位读者干脆建议:“什么办法都没有了,让宇航员走路吧!”

这个问题似乎是一个难以解决的问题。

突然,萃智先生出现了。

“将重物放得非常低以接近火星的地面,以降低车子的重心而且在火星车里面。”他说。

随后,一个基于嵌套原理的解决方案展示了出来:在火星车的轮胎里放置球形重物,这些重物可以滚动,总处在轮胎的最下面,以最低的重心来保持火星车的稳定。

这个故事用到了嵌套(nesting原理,该原理体现在两个方面:

1.将第1个物体嵌入第2个物体,然后将这2个物体一起嵌入第3个物体,……

比如:碗与碗的嵌套叠放;纸杯与纸杯的套放,还有桶与桶的嵌套叠放等。

2.让物体穿过另一物体的空腔。

比如:拉杆天线;液压缸、气缸;可伸展的货车套叠车厢。

套装的目的是在不影响原有功能的情况下:A)在需要时,可以减少系统的体积和便于携带,也可以减少系统的重量,比如伸缩式多级液压缸等;B)不妨碍正常作业,比如飞机的起落架;C)减少物体在超系统中的存放体积,比如超市的手推车;D)充分利用系统的空间,从而减少系统的占用空间,比如推拉门。

嵌套原理与软件设计思想中的组合模式(程序段嵌套)在组织上类似,但目的还是有些诧异,软件设计中的组合模式的目的是一致性对待,而嵌套原理的目的是为了节省空间。

考虑嵌套时可以尝试从不同的角度来考虑嵌套:水平,垂直,旋转和包容,考察能否节省了空间或者减少重量。

需要注意的是:运用这种原理时有时会削弱嵌套物体的功能,故应尽量避免这种影响。

参考文献:创新与发明,http://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000009064/80304/16?state=1#teachTeam;

https://wenku.baidu.com/view/57bbf0400029bd64793e2c4e.html; https://wenku.baidu.com/view/968d116acebff121dd36a32d7375a417866fc12b.html;






https://blog.sciencenet.cn/blog-267817-1310290.html

上一篇:推荐马老师编写的创新方法基础
下一篇:发明技巧故事8――如何运输巨型运输机——重量补偿原理应用

7 武夷山 黄永义 周忠浩 鲍海飞 李毅伟 范振英 张晓良

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-1-24 22:52

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部