На сайте http://www.metodolog.ru было опубликовано
письмо Г.Корнина «Задача о датчиках давления в колесе» с предложением обсудить
одну интересную проблему. Начну с дословного цитирования задачи, как она
поставлена Г.Корниным: «Я езжу на машине, снабженной системой измерения
давления и температуры в шинах. Движение у нас на автобанах - до 200 км\час.
Подтормаживание колеса может иметь тяжелейшие последствия, поэтому эта система
и появилась. Но я с ней за 2 года измучился. То батарейка сдохнет в одном из
колес, то помехи ловит, особенно на светофорах, то с датчиком проблемы, а
штучки не дешевые - 70 ДМ каждый.»
Завершается письмо призывом: «Давайте
сообща пофантазируем на эту тему - о колесе и датчиках, если это совпадает с
задачами вашего сайта. Я с удовольствием пришлю свои идеи по этой теме. Пусть
не я, а кто-то другой получит ПРАВИЛЬНОЕ, т.е. совпавшее с реальным
историческим процессом решение и продаст патент производителям. Десятки
миллионов "изделий" в год - не шутка...
».
Отчего не пофантазировать на своем сайте? Если metodolog сочтет нужным, то
нет возражений, пусть публикует мои фантазии у себя. Не стану отказывать себе и
в удовольствии поиронизировать по поводу «буржуйских» проблем. Как говорится,
нам бы ваши заботы! К примеру, давно мечтаю прокатиться на своем
«Москвиче-2141» до Владивостока без перевозки автомобиля по железной дороге, но
не удается этого сделать даже после официального открытия федеральной
автодороги «Чита - Хабаровск». Зимой там проехать на легковом автомобиле еще как-то
можно, но нет желания рисковать жизнью, а летом можно пробиться только на
грузовике или джипе, чем, к сожалению, не располагаю. Такой вот, ядрёна вошь, у
нас главный автобан!
Миф о возможности отыскания высокоидеального решения вдребезги
разбивается при соприкосновении с реальностью. Минимальная система (ТС) состоит
не из двух, как это было принято считать, а, как минимум, из четырех
материальных объектов – Изделия, Инструмента, главного процесса (т.е.,
изменения Изделия) и контрпроцесса (т.е., изменения Инструмента). Говоря
так, намеренно упускаю из виду процессы генерации энергии и ее рассеяния в
Среде, а также линию обратной связи с присущим ей комплексом процессов (как минимум,
двумя). Главный процесс нужен человеку, а контрпроцесс не нужен,
т.е. изначально «вреден». В более сложных системах протекает некоторое
количество полезных процессов, представляющих алгоритм функционирования
системы, и такое же число контрпроцессов, в сумме составляющих деструктивный
процесс, направленный на разрушение системы. Всякая система есть комбинация
двух изоморфных, в силу своей материальности одинаково подчиняющихся одним и
тем же законам структур – вещественно-информационной (это комплекс особым
образом организованных элементов) и энерго-инфрормационной (это комплекс особым
образом организованных процессов). Конечно, у каждой из этих структур при
соответствующем желании можно выявить свои критерии идеальности, но эти
критерии не будут совместимыми. О какой идеальности можно рассуждать при
наличии деструктивного процесса?
Теория эволюции, как некого процесса, в котором этапы развития системы сменяют
друг друга, страдает чудовищной необъективностью. По-видимому, она кому-то
очень выгодна. Например, эта теория не способна вразумительно объяснить, почему
мотыга, соха с впряженным в нее буйволом и современный тракторный плуг существуют
в одно и то же время? Будущее состояние системы определяется некоторым набором
параметров и обязательной составной частью этого набора является нежелательный
эффект, порождаемый парой «вредных» процессов. Отсюда следует, что развитие
системы определяется, прежде всего, «эволюцией» нежелательного эффекта, зависящей
от общего уровня развития технологии и уровня запросов (т.е., степенью грамотности
сообщества потребителей и производителей), а также от искусственно насаждаемой
и формируемой (в основном, усилиями производителей) технической моды. На этом
фоне попытки объективного прогнозирования развития выглядят наивными.
Действительно, объективные направления развития вещественно-информационных и
энерго-информационных структур существуют, но Решатель не вправе выбирать их
самостоятельно, т.к. они логичным образом вытекают из анализа указанного выше
набора параметров. В конечном же счете направления развития и той, и другой
структур являются производными от нежелательного эффекта. Вот такая
петрушка получается с этой эволюцией!
Не стоит сходу браться за решение необработанной задачи. Конечно же,
использование батарейки в условиях, когда «под рукой» имеются и генератор, и
аккумулятор – не просто нежелательный эффект, а нонсенс, выгодный только
производителю тех самых батареек! Радиопомехи – это издержки использования
радиоканала. Способы решения этой проблемы существуют – например, использование
частотной модуляции передаваемого сигнала или выбор другого канала (т.е.,
отстройка от помех), а лучше – то и другое вместе. По поводу дороговизны
датчиков можно ответствовать, что это проблема выбора самого потребителя. Если
кажется дорого – не покупай. К примеру, некоторые личности предпочитают ездить
на супердорогих автомобилях индивидуальной сборки и при этом не жалуются на
дороговизну, а наоборот, гордятся ею. Есть серьезные основания сомневаться, что
производители датчиков воспримут громом аплодисментов удешевление своей
продукции. Кроме того, рассказывая о дороговизне датчиков, Г.Корнин вовсе не
имел в виду себестоимость их производства.
Отмечу, что ни датчик давления, ни датчик температуры каждый по
отдельности неспособны дать достоверную информацию о процессе снижения
давления. Например, неизбежные при езде толчки будут приводить к ложным
срабатываниям датчика давления. Во всяком случае, наличие сглаживающего
импульсы дросселя между датчиком давления и камерой обязательно. Температура
шины может повышаться не только из-за падения давления, на нее влияют,
например, температура среды и солнечные лучи. Можно судить о потере давления и
по возрастанию скорости вращения колеса, но на поворотах эта информация становится
недостоверной, т.к. колеса при этом проходят разные отрезки пути. Процесс
снижения давления, как и любой другой процесс, многогранен и чем больше о нем
будет собрано информации, тем достовернее будет конечный результаты работы измерительной
системы. В любом случае достоверность получаемой информации не может стать
равной единице, т.к. каждый датчик выполняет свою операцию (это максимум того,
что он способен реально сделать), а система в целом должна реализовать процесс
измерения (это уже из области желаемого). Система датчиков способна обеспечить измерение
давления лишь при определенных состояниях Среды. Независимо от своей сложности эта система будет страдать
неполнотой - всегда возможно такое сочетание условий, при котором процесс измерения
прекращается.
Сформулирую задачу иначе: «При езде с большой скоростью
подтормаживание одного из колес может привести к тяжелейшим последствиям,
поэтому возникновение подобных ситуаций должно быть исключено.»
Ужесточение задачи сделает какие-либо компромиссы невозможными и потому
способно привести к решению более высокого уровня. Исключить подтормаживание
одного из колес (хорошо, что их только четыре) можно только в том случае, если
их внутренние полости объединены при помощи системы трубопроводов в единое
целое. В военной технике подобные решения (да еще и в сочетании с
самозатягивающейся резиной) применяются достаточно широко, они не требуют
применения датчиков и манометр там один на всю систему. Мало того, появляется
возможность оперативно снижать (и затем, когда надо, повышать) давление во всех
шинах одновременно, что требуется для повышения проходимости. Но и обычный
автомобиль не всегда ездит по автобанам, случается и бездорожье. Для модных
ныне джипов-внедорожников это решение приемлемо, если не считать нежелательным
эффектом соответствующее удорожание автомобиля. Минимизация стоимости такой
системы – отдельная задача, имеющая мало общего с проблемой удешевления
датчика.
Думается, дело в неправильном подходе к организации линии обратной
связи. Колесо САМО должно быть датчиком и преобразователем сигнала обратной
связи. Исполнительным устройством в этой линии, естественно, является водитель,
воспринимающий сигнал о падении давления воздуха на слух или по возникновению
вибраций. При таком подходе возможна не менее жесткая, чем в предыдущем
варианте, постановка задачи: «Как минимизировать подтормаживание колеса даже
при заметном снижении давления?»
В такой постановке задача может быть решена комбинированным «поперечным»
секционированием. Камеру колеса надо поделить по окружности на достаточно
большое количество секций, объединенных между собой через одну, т.е., в две
независимые группы. Сложность такого решения, конечно, для сегодняшнего уровня
технологии чрезвычайная, но небольшое падение давления в одной группе секций сразу
же создаст такую вибрацию, что водитель ощутит это безо всяких датчиков. Был бы
спрос на такие камеры, а предложение непременно появится.
Несколько лучшее, на мой взгляд, решение – «продольное» секционирование
шины, при котором она становится похожей на «сдвоенное» колесо. Это решение
потребует применения двух камер и шины с продольной перегородкой, но теперь
снижение давления в одной из камер не будет вызывать столь же заметного
подтормаживания колеса. Здесь тоже потребуется обнаруживать изменение давления,
но это вовсе необязательно делать на ходу. Новизна этого решения в том, что
«сдваивание» колес всегда применялось исключительно для повышения
грузоподъемности транспортного средства, а не для повышения надежности колеса.
Собственно, почему надо останавливаться на варианте со «сдвоенным» колесом?
Лучшие результаты могут быть получены при дальнейшем возрастании числа секций,
тогда не то что снижение, а полное падение давления в одной из секций будет
вызывать совершенно незначительное повышение сопротивления качению колеса.
Кстати, это решение хорошо вписывается в существующую ныне тенденцию снижения
высоты профиля шины по отношению к ее ширине. К недостаткам можно отнести
сложность изготовления многосекционной шины, а также неизбежное усложнение
конструкции диска. Проблема устранения этих недостатков тоже не имеет ничего
общего с проблемой удешевления датчиков, но обсудить ее подробнее стоило бы.
Карев А.А.
г.Братск
19.07.04 г.
