Морфологический анализ часов

Министерство образования  и науки, молодежи и спорта Украины

Донбасский Государственный  Технический Университет

Кафедра ОМД и М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Семестровая работа по курсу

«Основы научно-технического творчества»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр.ОМД-12у

Вервейко М.О.

Проверил: доц. каф.

Митичкина Н.Г

 

 

 

 

Алчевск 2013

Наручные часы — это прибор, носимый на запястье и служащий для индикации текущего времени и измерения временных интервалов (см. рис. 1).

Однако прошли те времена, когда наручные часы были незаменимым прибором, для измерения времени. Для этого в современном мире теперь применяются различные мобильные устройства. Но все же рынок наручных часов выдержал этот натиск со стороны мобильной техники. Для этого они перешли в другую рыночную нишу – теперь все чаще наручные часы служат аксессуаром, подчеркивающим индивидуальность их владельца, его статусность и оригинальность. Правильно подобранные часы станут удачным завершением любого имиджа. Для каких бы целей ни приобретались наручные часы, они в первую очередь являются тонко устроенным механизмом, от которого во многом зависит и их срок службы стоимость и ряд других особенностей.

Наибольшее распространение  получили механические, кварцевые и  электронные наручные часы.

 

 

Рисунок 1 - Наручные часы

 

 

Механические  часы

Основа механических часов - пружина, которую надо периодически закручивать, то есть заводить.

Медленно раскручиваясь, она приводит в движение встроенный маятник, а тот, в свою очередь, через  одинаковые временные интервалы  задействует часовой колесный механизм, передвигающий секундные и минутные стрелки.

Главный недостаток механических наручных часов - их неточность. Допустимая погрешность: от минус 20 секунд до плюс 40 секунд в сутки. То есть если, к примеру, часы отстают за сутки на 10 секунд или убегают вперёд на полминуты - это считается нормой.

Механические наручные часы боятся повышенной влажности и  пыли, это нарушает налаженную работу их механизма.

 

Механические часы с  автоподзаводом

Это те же механические, только они  оснащены устройством, дополнительно  подкручивающим пружину. Заводятся они сами при движении руки человека во время ходьбы.

Однако и тут есть свои недостатки. Например, если человек ведёт малоподвижный образ жизни, или не носит часы каждый день, то их всё равно придется заводить вручную.

К недостаткам можно отнести и тот факт, что часы с автоподзаводом толще и тяжелее обычных механических, а значит, не подходят для женских моделей. Также их ремонт сложен и дорог.

Впрочем, несмотря на все эти недостатки, наручные механические часы по-прежнему пользуются популярностью во всем мире. Если их беречь от сырости и не ронять, а также время от времени чистить часовой механизм, они могут служить многие годы.

 

Электромеханические часы

Источником питания механизма  служит маленькая батарейка.

Маятник у них заменили кристаллом кварца. При помощи миниатюрного электрогенератора подаются равномерные импульсы. Эти импульсы запускают колесный механизм, который передвигает стрелки на циферблате.

Стрелки в кварцевых часах не обязательны, их успешно заменяет электронно-цифровой дисплей. Также на одном циферблате могут располагаться и стрелки, и дисплей одновременно.

Электромеханические часы - прибор высокой  точности, что выгодно отличает их от механических. Погрешность их хода составляет приблизительно от плюс 20 до минус 20 секунд за месяц. Их не нужно заводить, они показывают точное время до тех пор, пока не сядет батарейка.

Особенность устройства кварцевых  часов позволяет производителям выпускать более легкие и тонкие модели, а дизайнерам - экспериментировать с их внешним видом как угодно. Они могут быть зигзагообразными или треугольными, в виде буквы, креста, полумесяца. Это могут быть часы-перевертыши и крохотные подвески на браслеты в виде сердечек и звездочек. Фантазия дизайнеров неистощима, а возможности огромны.

К сожалению, и у этих, казалось бы, идеальных, часов, есть один недостаток. Со временем кристалл кварца «стареет», и это приводит к тому, что они начинают спешить.

 

Электронные часы

Циферблат электронных часов выполнен в виде дисплея. Электрогенератор формирует импульсы, которые, преобразуясь в сигналы, отображаются на дисплее в виде цифр.

Современные электронные часы насыщены множеством дополнительных функций. Кроме  времени, на табло могут выводиться также и число, месяц и день недели. В некоторые модели встроены термометр, датчик влажности, барометр, будильник и даже записная книжка.

 

Рассмотрим применение морфологического анализа для поиска составляющих на примере наручных часов.

Согласно сущности МА выделим основные морфологические признаки наручных часов и покажем варианты их применения.

А - корпус (пластмасса, аллой, латунь, сталь, титан, золото, серебро, платина);

Б - циферблат (циферблат со стрелками, специальный жидкокристаллический дисплей, циферблат со стрелками и дисплеем, прозрачный циферблат);

В - механизм (маятниковый или балансовый регулятор, кристалл кварца, микросхема);

Г - браслет (кожа, металл, силикон, пластик);

Д -крепление к корпусу (винтовые шпильки, трубчатые зажимы, пружинные карабины);

Е - браслетный замок (простой, дублированный, скрытый, внахлест, симметричный, с дополнительными фиксаторами, клипса-автомат).

Для упрощения восприятия занесем эти данные в таблицу 1. Морфологическая матрица представлена на рис. 2.

 

 

 

Таблица 1 - Морфологические  признаки объекта «наручные часы»

Индекс признака	Морфологический признак	Варианты
		1	2	3	4	5	6	7	8
А	Корпус	пластмасса	аллой	латунь	сталь	титан	золото	серебро	платина
Б	Циферблат	со стрелками	специальный жидкокристаллический дисплей	со стрелками и дисплеем	скелетоны (прозрачный циферблат)	-	-	-	-
В	Механизм	колебательная система - маятниковый или балансовый регулятор	колебательная система - кристалл кварца	микросхема	-	-	-	-	-
Г	Ремешок (браслет)	кожа	металл	силикон	пластик	-	-	-	-
Д	Крепление к корпусу	винтовые шпильки	трубчатые зажимы	пружинные карабины	-	-	-	-	-
Е	Браслетный замок	простой	дублированный	скрытый	внахлест	симметричный	с доп. фиксаторами	клипса-автомат	-

 

 

Рисунок 2 - Морфологическая матрица объекта «наручные часы»

 

Каждый вариант наручных часов из этой матрицы представляет собой комбинацию из 6 морфологических признаков. Всего таких комбинаций для матрицы равно:

 

8×4×3×4×3×7=8064 варианта.

 

Значительное количество из этих вариантов не практичны, но среди них можно выделить и очень перспективные варианты.

Например, вариант: А5 - Б1 - В1 - Г2 - Д2 - Е7 представляет собой наручные часы, у которых корпус изготовлен из титана, циферблат со стрелками, колебательная система механизма - балансовый регулятор, браслет изготовлен из металла и крепится к корпусу при помощи ушек в виде трубчатых зажимов. Застежка - клипса-автомат.

 

Результаты патентного поиска

В результате патентного поиска было найдено множество вариантов наручных часов. Хотелось бы отметить три патента (копии патентов прилагаются) ₍₁₁₎475596, ₍₁₁₎548830 и ₍₁₁₎525047.

На основании рассмотренных  патентов можно сделать вывод о том, что благодаря развивающимся технологиям наручные часы стали производить более высокого качества и с различным набором функций.

Рассмотрим подробнее  каждый из предложенных патентов.

 

₍₁₁₎475596

Часы

 

Изобретение относится  к области приборостроения, в частности к часовой промышленности.

Известны часы, содержащие корпус, механизм хода, исполнительный механизм с центральным часовым валом и индикатор. Конструкция исполнительного механизма таких часов довольно сложна, поскольку предусматривает большое количество зубчатых пар.

Предлагаемые часы отличаются тем, что на центральном часовом  валу укреплен барабан с нанесенными на его поверхности винтовыми линиями, образующими при пересечении с линейной цифровой шкалой, расположенной на корпусе часов вдоль образующей барабана, показания времени в часах и минутах.

Это позволяет упростить  конструкцию часов.

 

₍₁₁₎548830

Наручные часы с цифровой индикацией

 

Изобретение относится к наручным электронным часам с цифровой индикацией.

Известны часы с выключателем, выполненным в виде кнопки (1). Такие  часы неудобны в эксплуатации.

Наиболее близким техническим  решением к изобретению являются часы (2), содержащие выключатель индикатора. В этих часах выключатель снабжен выходящим наружу рычагом, конструкция их сложна и ненадежна.

В предлагаемых часах  выключатель выполнен в виде полого шарика с двумя неподвижными контактами на стенке и подвижным контактом, свободно расположенным внутри шарика.

Это упрощает конструкцию  и повышает надежность работы часов.

Устройство работает следующим образом.

Для того чтобы взглянуть на часы, нужно поднять руку до уровня груди и повернуть кисть руки тыльной стороной к себе. В этот момент рука и часы занимают в пространстве определенное положение (назовем его «особое»). При этом контакт 3, накатываясь, замыкает неподвижные контакты 2, включается подсветка. Как только рука уходит из «особого» положения, контакты 2 размыкаются.

 

₍₁₁₎525047

Электронные часы

 

Изобретение относится  к электрочасовой технике и может  быть использовано для отсчета и  индикации в цифровом виде текущего времени.

Известны электронные  часы, содержащие кварцевый генератор, делитель частоты, счетчики минут, часов и индикатор.

Известны также электронные  часы, содержащие генератор эталонной  частоты, делитель частоты, счетчики единиц минут, десятков минут, единиц часов и десятков часов, кнопки сброса и предварительной установки часов, индикатор.

Цель изобретения - ускорение  установки времени электронных  часов.

Это достигается тем, что предлагаемые часы снабжены вентилем, включенным между генератором эталонной частоты и делителем частоты, кодирующими устройствами и устройствами ввода информации о времени в каждый счетчик и триггером занесения, прямой выход триггера занесения соединен с одними из входов устройства ввода информации о времени, инверсный выход триггера занесения подключены к нормально замкнутому и нормально разомкнутому контактам кнопки сброса и установки часов, выходы кодирующих устройств соединены со вторыми входами устройств ввода информации о времени, выходы которых соединены с входами соответствующих счетчиков.

 

Метод морфологического ящика (ММЯ) является простым и универсальным, поэтому активно используется специалистами различных профессий. ММЯ является единственным методом доступным для понимания обычным инженерам. МА создает основу для системного мышления в категориях основных структурных признаков, принципов и параметров, обеспечивает высокую эффективность его применения. Это упорядоченный способ исследования, что позволяет добиться систематического обзора всех возможных решений данной крупномасштабной проблемы. Наиболее целесообразно использовать МА при решении конструкторских задач общего плана: при проектировании машин и поиска компоновочных или схемных решений.