船舶技術(shù)與創(chuàng)新方法課件

船舶技術(shù)與創(chuàng)新方法

船舶工程學(xué)院：于凱

電話代發(fā)明了水密艙

《藝文類(lèi)聚》引《義熙起居注》載“盧循新造八槽艦九枚，起四層，高十余丈”。這八槽艦被認(rèn)為是用水密艙壁分隔成八個(gè)艙的艦船。說(shuō)明公元410年中國(guó)已經(jīng)發(fā)明了水密艙壁。水密艙壁增加了船舶橫向強(qiáng)度，便于艙室分隔利用，尤其對(duì)抗沉性有利。這項(xiàng)重大發(fā)明創(chuàng)造為出土的唐代兩艘古船證實(shí)。八槽艦

槳輪

人們至今有時(shí)還將船舶稱(chēng)為“輪船”，這是因?yàn)樵诤荛L(zhǎng)歷史時(shí)期內(nèi)船舶采用了車(chē)輪推進(jìn)器。中國(guó)首先出現(xiàn)明輪推進(jìn)的船是在公元417年晉將王鎮(zhèn)惡攻打后秦，逆水沿渭水而進(jìn)。其后，南朝科學(xué)家祖沖之（429-500年）造“千里船，日行百余里”，也是車(chē)輪船。

南宋時(shí)，鐘相，楊么起義時(shí)，官軍、義軍大造車(chē)輪戰(zhàn)艦，最大車(chē)船有三十個(gè)輪子。在“采石磯之戰(zhàn)”中，宋軍在長(zhǎng)江抗擊金兵，打了大勝仗，車(chē)輪戰(zhàn)船發(fā)揮了重要作用。西方在1543年在巴塞羅那才制造了第一條明輪推進(jìn)船試航，比中國(guó)晚了至少1100年。車(chē)輪船

舵是船舶上控制航向的設(shè)備。俗話說(shuō)：“大海航行靠舵手”，在船上由專(zhuān)門(mén)的舵手操縱，舵手操縱它，可以越淺灘、避暗礁，如履坦途；可以劈波山，穿浪谷，順利地到達(dá)目的港。廣州出土的東漢陶船模型（帶尾舵）

明代船用水羅盤(pán)（指南針）收藏于中國(guó)國(guó)家博物館的復(fù)制品出土的明代安于水軍左衛(wèi)戰(zhàn)船上的架設(shè)式火銃

50年代出現(xiàn)氣墊船氣泡船SWATHvessel70年代出現(xiàn)小水線面雙體船創(chuàng)造技法的分類(lèi)邏輯思維非邏輯思維科學(xué)推理型

演繹法

歸納法

類(lèi)比法

自然現(xiàn)象和科學(xué)原理探索法

等價(jià)變換法

KJ法

類(lèi)推法

TRIZ法

組合法

分解法

形態(tài)分析法

信息交合法

橫向思考法

奧斯本檢核表法

5W1H法

和田法

智力激勵(lì)法（頭腦風(fēng)暴法）

聯(lián)想法

逆向構(gòu)思法

形象思維法

靈感啟示法

大膽設(shè)想法

特性列舉法

缺點(diǎn)列舉法

希望點(diǎn)列舉法技法原理具體技法名稱(chēng)主要思維形式組合型形象思維型列舉型有序思維型聯(lián)想型解決發(fā)明問(wèn)題的理論Triz的定義TRIZ翻譯成中文為：

TRIZ被稱(chēng)作前蘇聯(lián)的“國(guó)術(shù)”、“神奇的點(diǎn)金術(shù)”。

TRIZ理論是目前國(guó)際上360余種創(chuàng)新方法中比較系統(tǒng)、應(yīng)用效果好的方法體系之一。Теория

Решения

Изобретательских

Задач根里奇?阿奇舒勒G.S.Altshuller（1926－1998年）是前蘇聯(lián)的一位天才發(fā)明家和創(chuàng)造創(chuàng)新學(xué)家，于1946年創(chuàng)立的TRIZ理論。明確指出：一旦我們對(duì)大量的好的專(zhuān)利進(jìn)行分析，提出其問(wèn)題的解決模式，我們就能夠?qū)W習(xí)這些模式，從而創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。1.分割原理2.抽取原理

3.局部特性原理4.非對(duì)稱(chēng)原理5.組合原理6.多功能原理7.嵌套原理8.重量補(bǔ)償原理9.預(yù)先反作用原理10.預(yù)先作用原理11.預(yù)置防范原理12.等勢(shì)原理13.反向作用原理14.曲面化原理15.動(dòng)態(tài)化原理16.不足或過(guò)度作用原理17.多維化原理18.振動(dòng)原理19.周期性作用原理20.有效連續(xù)作用原理21.急速作用原理22.變害為益原理23.反饋原理24.中介原理25.自服務(wù)原理26.復(fù)制原理27.一次性用品替代原理28.代替機(jī)械系統(tǒng)原理29.氣壓或液壓結(jié)構(gòu)原理30.柔性殼體或薄膜結(jié)構(gòu)原理31.多孔材料原理32.改變顏色原理33.同質(zhì)性原理34.自棄與再生原理35.改變狀態(tài)與參數(shù)原理36.相變?cè)?7.熱膨脹原理38.強(qiáng)氧化作用原理39.惰性介質(zhì)原理40.復(fù)合材料原理40個(gè)發(fā)明原理

1.分割原理2.抽取原理3.局部特性原理4.非對(duì)稱(chēng)原5.組合原理6.多功能原理7.嵌套原理8.重量補(bǔ)償原理12.等勢(shì)原理13.反向作用原理14.曲面化原理

不易或不能升降的物品可通過(guò)外部環(huán)境的改變達(dá)到相對(duì)升降的目的。

用與原來(lái)相反的動(dòng)作達(dá)到相同的目的；把物體（或過(guò)程）倒過(guò)來(lái)；讓物體可動(dòng)部分不動(dòng)，不動(dòng)部分可動(dòng)。

由直線、平面向曲線、曲面化方向或功能轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)充分利用提高效率。12.等勢(shì)原理13.反向作用原理14.曲面化原理15.動(dòng)態(tài)化原理16.不足或過(guò)度作用原理17.多維化原理18.振動(dòng)原理19.周期性作用原理20.有效連續(xù)作用原理21.急速作用原理

由連續(xù)作用過(guò)渡到周期性作用或脈沖作用。

消除空轉(zhuǎn)和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)；將往復(fù)運(yùn)動(dòng)改為轉(zhuǎn)動(dòng)。22.變害為益原理23.反饋原理24.中介原理

將有害的要素相結(jié)合來(lái)消除有害的作用；利用有害的因素，得到有益的結(jié)果；增加有害因素的幅度直至有害性消失。22.變害為益原理23.反饋原理24.中介原理

把一物體與另一容易去除的物體暫時(shí)結(jié)合在一起；使用中介物實(shí)現(xiàn)所需動(dòng)作。25.自服務(wù)原理26.復(fù)制原理27.一次性用品替代原理28.代替機(jī)械系統(tǒng)原理25.自服務(wù)原理26.復(fù)制原理27.一次性用品替代原理28.代替機(jī)械系統(tǒng)原理25.自服務(wù)原理26.復(fù)制原理27.一次性用品替代原理28.代替機(jī)械系統(tǒng)原理

利用物理場(chǎng)或其他的形式、作用、狀態(tài)來(lái)替代機(jī)械系統(tǒng)的作用。

29.氣壓或液壓結(jié)構(gòu)原理30.柔性殼體或薄膜結(jié)構(gòu)原理31.多孔材料原理32.改變顏色原理33.同質(zhì)性原理34.自棄與再生原理32.改變顏色原理33.同質(zhì)性原理34.自棄與再生原理35.改變狀態(tài)與參數(shù)原理36.相變?cè)?7.熱膨脹原理35.改變狀態(tài)與參數(shù)原理36.相變?cè)?7.熱膨脹原理38.強(qiáng)氧化作用原理39.惰性介質(zhì)原理40.復(fù)合材料原理38.強(qiáng)氧化作用原理39.惰性介質(zhì)原理40.復(fù)合材料原理

用惰性環(huán)境替代通常環(huán)境；在物體中添加惰性或中性添加劑；使用真空環(huán)境。

利用不同物質(zhì)的不同構(gòu)造和特性，根據(jù)需要，用幾種物質(zhì)制成一種新的材料（復(fù)合材料）而代替單一材料。從你的日常生活和學(xué)習(xí)中結(jié)合專(zhuān)業(yè)為每一個(gè)原理想出更多實(shí)例，讓這40個(gè)原理成為你的一個(gè)更加有用的工具箱，并根據(jù)自己的需求和意愿改進(jìn)它，從而獲得最具創(chuàng)新性的激勵(lì)。工具對(duì)象矛盾資源最終理想解40個(gè)發(fā)明原理矛盾分為技術(shù)矛盾和物理矛盾AB矛盾44安全性高油耗低重輕重量技術(shù)矛盾：提高汽車(chē)的安全性，導(dǎo)致油耗增大。參數(shù)A參數(shù)B將參數(shù)A、參數(shù)B均描述為希望改善的，找出參數(shù)C，即為物理矛盾。45技術(shù)矛盾：當(dāng)利用現(xiàn)有的方法改善技術(shù)系統(tǒng)中某個(gè)性能時(shí)，導(dǎo)致該技術(shù)系統(tǒng)的另一個(gè)性能惡化。物理矛盾與技術(shù)矛盾的關(guān)系（1）概念的比較：參數(shù)的數(shù)量。（2）層次關(guān)系：在很多時(shí)候，技術(shù)矛盾是更顯而易見(jiàn)的矛盾，而物理矛盾是隱藏的更深的、更尖銳的矛盾，是本質(zhì)矛盾或內(nèi)在矛盾。（3）技術(shù)矛盾可以轉(zhuǎn)化為物理矛盾。46常見(jiàn)的物理矛盾類(lèi)別常見(jiàn)的物理矛盾

幾何類(lèi)

長(zhǎng)與短

大與小圓與非圓對(duì)稱(chēng)與非對(duì)稱(chēng)

鋒利與鈍平行與交叉

窄與寬

厚與薄

水平與垂直材料及能量類(lèi)

多與少時(shí)間長(zhǎng)與短密度大與小黏度高與低導(dǎo)熱率高與低功率大與小溫度高與低摩擦系數(shù)大與小

功能類(lèi)噴射與堵塞

運(yùn)動(dòng)與靜止

推與拉

強(qiáng)與弱

冷與熱

軟與硬

快與慢

成本高與低47（1）空間分離對(duì)同一個(gè)參數(shù)的不同要求，在不同的空間實(shí)現(xiàn)。即矛盾雙方在某一空間只出現(xiàn)一方時(shí)，空間分離是可能的。解決物理矛盾（2）時(shí)間分離在不同的時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)同一個(gè)參數(shù)的不同要求。解決物理矛盾對(duì)同一個(gè)參數(shù)的不同要求，在不同的條件下實(shí)現(xiàn)。（3）條件分離

解決物理矛盾（4）整體與部分分離在不同的系統(tǒng)級(jí)別實(shí)現(xiàn)對(duì)同一個(gè)參數(shù)的不同要求。三個(gè)術(shù)語(yǔ)：超系統(tǒng)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)解決物理矛盾系統(tǒng)作用對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)系統(tǒng)系統(tǒng)組件系統(tǒng)組件超系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)系統(tǒng)作用對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)超系統(tǒng)

技術(shù)系統(tǒng)的組成沖突區(qū)域工具對(duì)象矛盾資源最終理想解40個(gè)發(fā)明原理

資源是可獲得的，但是又是閑置的及（通常是）不可見(jiàn)的物質(zhì)、能量、性能等在系統(tǒng)中能夠用來(lái)解決問(wèn)題的東西?！袄矛F(xiàn)有資源以解決問(wèn)題和使系統(tǒng)演進(jìn)”是TRIZ理論的基本原則。物質(zhì)資源能量資源信息資源空間資源時(shí)間資源資源結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)及超系統(tǒng)的任何材料或物質(zhì)原材料、產(chǎn)品、組件、廢料等免費(fèi)或廉價(jià)物質(zhì)，如水、空氣、砂子系統(tǒng)作用對(duì)象的資源系統(tǒng)作用對(duì)象通常認(rèn)為是不可以改變的，但有時(shí)可以考慮：改變自身允許在系統(tǒng)作用對(duì)象的物質(zhì)大量存在的地方做部分改變?cè)试S向超系統(tǒng)轉(zhuǎn)化考慮微觀級(jí)的結(jié)構(gòu)允許與“空”結(jié)合允許暫時(shí)的改變系統(tǒng)中或超系統(tǒng)中任何可用的能量場(chǎng)機(jī)械能(場(chǎng))熱能(場(chǎng))化學(xué)能(場(chǎng))聲能(場(chǎng))電能(場(chǎng))磁能(場(chǎng))場(chǎng)：系統(tǒng)中的能量，使物質(zhì)完成某個(gè)過(guò)程的能力。符號(hào)名稱(chēng)舉例G重力場(chǎng)重力Me機(jī)械場(chǎng)壓力，慣性，離心力P氣動(dòng)場(chǎng)空氣靜力學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)H液壓場(chǎng)流體靜力學(xué)，流體力學(xué)A聲學(xué)場(chǎng)聲波，超聲波Th熱學(xué)場(chǎng)熱傳導(dǎo)，熱交換，絕熱，熱膨脹，雙金屬片記憶合金Ch化學(xué)場(chǎng)燃燒，氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)，溶解，鍵合，置換，電解E電場(chǎng)靜電，感應(yīng)電，電容電M磁場(chǎng)靜磁，鐵磁O光學(xué)場(chǎng)光（紅外線，可見(jiàn)光，紫外線），反射，折射，偏振R放射場(chǎng)X-射線，不可見(jiàn)電磁波B生物場(chǎng)發(fā)酵，腐爛，降解N粒子場(chǎng)α-,β-,γ-粒子束，中子，電子，同位素太陽(yáng)能利用風(fēng)能利用：風(fēng)力發(fā)電地?zé)豳Y源天沐溫泉

場(chǎng)資源清單標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)清單經(jīng)常使用的較少使用的通常廉價(jià)的重力+彈力+離心力磨擦效果+物體惰性氣體或液體體積的反應(yīng)力一束氣流或液體流的壓力+阿基米德力（在氣體或液體中）+滲透作用、擴(kuò)散作用振動(dòng)、聲音、超聲波溫度的（加熱和冷卻）靜電的磁的（以及超高頻的、無(wú)線電波、光）+電流電流（渦流）放電輻射氣味的高斯的難題系統(tǒng)及周?chē)捎玫拈e置空間內(nèi)、外上、下正、反組件之間未用的空間空間資源就是有任何幾何尺寸或體積、長(zhǎng)度、高度、寬度、直徑、半徑、面積、深度、形狀、大小等參數(shù)值的改變。我們的目標(biāo)是定義我們的系統(tǒng)中所有關(guān)于空間的參數(shù)，并嘗試?yán)矛F(xiàn)有的空間參數(shù)的改變解決我們的問(wèn)題和發(fā)展我們的系統(tǒng)。物質(zhì)資源能量資源參數(shù)資源空間資源時(shí)間資源空間資源時(shí)間資源空間資源功能資源結(jié)構(gòu)資源信息資源利用系統(tǒng)的已有組件，產(chǎn)生新的功能分析功能資源，就是最大限度地挖掘技術(shù)系統(tǒng)功能的可能用途，進(jìn)而使其資源最大限度地得到利用。案例：百發(fā)百中問(wèn)題：演戲中羅賓漢要向遠(yuǎn)處森林中的偵探射箭，為了真實(shí)，需要全景攝影；如何不射偏？解決問(wèn)題所需的資源在系統(tǒng)中以易于使用的方式存在，我們把這種資源稱(chēng)作現(xiàn)成資源。已有的資源需要做某些準(zhǔn)備，經(jīng)積累、變形等才能使用，我們把這種資源稱(chēng)作派生資源。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)常用廉價(jià)物質(zhì)其他物質(zhì)有相變的物質(zhì)易蒸發(fā)的物質(zhì)易溶解的物質(zhì)易燃的物質(zhì)易熔的物質(zhì)放熱和吸熱的物質(zhì)有形狀記憶功能的物質(zhì)（金屬、塑料）有居里效應(yīng)的物質(zhì)和逆轉(zhuǎn)磁鐵凝結(jié)時(shí)體積增加的物質(zhì)聚合物質(zhì)易損物質(zhì)空隙泡沫空氣水顆粒體廢料鐵磁材料（整體、粉末、液體）毛細(xì)、多孔物質(zhì)黏性物質(zhì)發(fā)光體有味道或氣味的物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)清單派生物質(zhì)資源的發(fā)現(xiàn)考慮使用的資源順序依次為：沖突區(qū)域的資源系統(tǒng)內(nèi)的資源環(huán)境的資源超系統(tǒng)的資源資源利用的一般原則系統(tǒng)作用對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)系統(tǒng)系統(tǒng)組件系統(tǒng)組件超系統(tǒng)沖突區(qū)域?qū)ふ臆?chē)位資源最終理想解矛盾技術(shù)創(chuàng)新的核心工具對(duì)象矛盾資源最終理想解40個(gè)發(fā)明原理現(xiàn)狀障礙目標(biāo)(IFR)