基于TRIZ技术矛盾对火炮提闩改进

谢飞亚 冉 超 曾 锐 徐家洪 周 磊 吴哲光

(78098部队 四川 成都 610200)

一、引言

随着人类社会进步，现代创新方法层出不穷，常见的创新方法有试错法、六顶思考帽法、大脑风暴法、六西格玛、拓扑、TRIZ法。例如火炮的机构原理是混联结构，因此可采用拓扑学去改进火炮的结构增强稳定性、精度、减少重量、增大射程。虽然解决问题的方法、算法数不胜数，但人们总是希望寻找到一个通用的方法去解决现实的问题，而创新方法的寻找过程总是利用现有的知识通过总结归纳得到新的事物或者思想去解决预设的问题。在这种背景下TRIZ理论应时代而生，前苏联发明家、教育家G.S.Altshuller(根里奇·阿奇舒勒)和他的研究团队，通过对海量高级别专利进行分析、统计(不是统计学所指的狭义的数理统计，而是逻辑方法中的归纳法(Induction)和演绎法(Deduction)的结合)后得到的隐藏在海量专利背后的规律的总和。而这些规律是各个工程技术领域中都存在的，最共性、最普遍的规律。

技术创新，在解决一个工程问题时，急需创新意识，找到好的方向减少工程后期不必要的麻烦。而TRIZ理论类似一个掉用的万能工具包能够提供好的算法而获取一种解决问题的途径。这种科学是非偶然性的，而是建立在大量以往经验上分析出来的，非伪科学，是一套全面而综合的创新理论。

在解决实际的问题时，首先了解现存问题，然后提出改善的方法，而一个参数的改善会引起另一个参数的恶化，把想改善的参数作为纵坐标同时将改善带来的恶化参数作为横坐标，而改善和恶化参数是相同的39个标准技术特性。其发明原理共40个，改善和恶化参数在横纵上交叉的部分有对应的发明创造原理。在工程问题中往往利用这些原理能够让设计人员突破传统思维，完成更优质的设计。

二、背景

火炮炮闩是火炮的构件，用于与药筒配合闭锁炮膛，击发底火抽出药筒。炮闩分为螺式、楔式，而楔式分为立楔式和横楔式。立楔式火炮炮闩当闩体需要维护的时候常采用人工方式将炮闩从炮尾中垂直取放，处于较高的位置就需要战士身高足够高或者站在炮尾进行提闩操作，由于炮闩很重(例如某型号火炮炮闩重达60Kg)，这样提闩的时候安全性无法保障，战士弯腰去双手提取容易伤到腰、过重容易脱手砸到人、损坏闩体。

三、TRIZ分析

通过上述的背景交代，目前的需求是解决炮闩提取困难的问题，由于炮闩位置较高、重量大，分析后将39个技术特征中的38自动化程度作为改善的条件。为提高自动化程度减少人工作业，采用如图1的方式解决目前的问题。在炮尾的摇架右侧固定一个平台，其上安装有三自由度的机械手臂，末尾为吊钩装置，控制吊钩的升降提出炮闩或者放入，通过机械臂的转动将闩体移动至置放平台。但是通过分析可知采用这种方法会增加摇架的侧面受力，使火炮摇架侧面受力发生形变，增加炮身和摇架之间导轨接触面受力进而影响火炮发射的精度，那么13结构的稳定性就是被恶化的因素。为了消除这种因素，我们将改善和恶化的参数对应阿奇舒勒矛盾矩阵得到表1。

图1

改善(纵)/改恶(横)形状结构的稳定性自动化程度15,32,1,1318,1生产率14,10,34,4035,3,22,39

通过此表格知道对应于40个发明原理中的18，1作为创新思想。解读原理为：

1.分割:

(1)把一个物体分成相互独立的几个部分；

(2)把一个物体分成容易组装和拆卸的部分；

(3)提高系统的可分性，以实现系统的改造；

2.振动：

(1)使物体处于振动状态；

(2)如果已处于振动状态的物体，提高其振动频率，直到超音振动；

(3)利用共振现象；

通过对上述原理的解读，采用分割比较合适，目前情况是整个提闩装置设置在摇架右侧上引起结构的稳定性下降，我们可以把提取装置单独分离出来。将机械臂单独分离出来，为了增加机构自由度采用六自由度机器人，避免了侧面受力影响火炮发射的精度，最终效果如图2所示。

图2

四、结语

本文着重介绍了现代创新方法，最终选用TRIZ理论的技术矛盾理论解决火炮提闩困难问题。首先分析火炮提闩的难点，然后引入新的技术方法改善提闩困难，同时初设方法存在被恶化的因素，根据改善和想消弱的因素通过矛盾矩阵得到原理思路，进而完成一种解决的创新方法即提闩创新设计。