Сегодня хотелось бы поговорить о таком интересном способе разработки и созданию прототипов изделий как песочница. Это слово наиболее точно описывает процесс работы над изделием на разных этапах конструирования. Она может быть как виртуальной, так и настоящей и это не означает, что в ней должен быть песок. Просто процесс конструирования для меня напоминает, как дети играют в песочнице, используя различные предметы и игрушки для создания своего мира. Зачастую в процессе используются вещи, которые не предназначены для игры. В детстве мы использовали кирпич для формирования песчаных дорог для передвижения игрушечных машинок, а доски использовали в качестве миниатюрных мостов. Очевидно, что такие игры формируют множество навыков и позволяют накопить опыт во многих направлениях человеческой деятельности. В большее зрелом возрасте и мы используем не только виртуальные среды для разработки и проектирования механизмов и устройств, но и моделирование, стендовые испытания, макеты своих изобретений и отдельных узлов машин.

Песочница для изобретателя — это физическая среда разработки. Опытным путем множество гаражных мастеров давно уже пришли к этой методике и то, что я описываю – не является чем-то оригинальным. Вероятно, каждый из нас в детстве бывал в гаражах самоделкиных и видел, как они увлеченно перебирают свои запасы в поисках нужной запчасти. Мне всегда нравилось смотреть на банки из-под солений, в которых мариновались гайки, шайбы и другой крепеж.

Решая те или иные задачи, изобретатель рассматривает пути их реализации с учетом запасов расходных материалов и имеющегося у него оборудования и инструментов. Именно этот процесс и можно назвать песочницей в мастерской. По сути, мы имеем работу с запасами мастерской, способами их обработки, совмещения и т.д. Песочница в том или ином виде присутствует в каждой мастерской. Исключением являются лишь производства, изначально заточенные под выпуск определенной продукции, в таком случае мы имеем только запасы материала, инструмент и процесс работы над изделием. Любое опытное производство, лаборатория и домашняя мастерская имеют подобие песочницы.

Чтобы оптимизировать работу в песочнице – следует провести подготовительные мероприятия, основа которых систематизация и учет запасов. Для разработки изобретателю во основном требуется три вида материалов:

- механика (втулки, валы, крепеж, основания, корпусные элементы и т.д.)

- электрика (активные и пассивные компоненты, проводники и т.д.)

- химия (кислоты, щелочи, различные растворы)

Каждый вид материалов, разумеется, должен располагаться в разных местах, причем в соответствии с требованиями. По большей части я использую песочницу из механики или электрики. Причем механические части используются чаще всего. Работа с песочницей заключается в размещении запасов во время работы на большом лотке. При этом все компоненты виды и с ними удобно работать. Когда я собирал станок для намотки проводников по шаблону, то столкнулся с проблемой укладки проволоки. Задача состояла в том, чтобы проволока равномерно укладывалась в пазы шаблона, при этом не закручивалась и имела постоянное натяжение. Такую задачу можно решить множеством способов, например используя ролики с канавкой по ободу или протяжки под определенный диаметр проволоки. Именно поэтому я использую метод песочницы. В процессе работы накапливается огромное количество различных узлов и компонентов от различных устройств. После разборки все компоненты сортируются по различным признаками, например тип материала, функционал, размер и т.д. Все эти запчасти хранятся на складе или в месте хранения до момента работ по сборке. Вот тогда они и перекладываются в большой поддон или на сборочный стол. Процесс конструирования значительно ускоряется, когда мы можем в реальном времени брать руками любые детали, примерять их друг с другом и находить пути решения задачи.

Никола Тесла писал: «Мне не нужны модели, рисунки, эксперименты. Когда у меня рождаются идеи, я в воображении начинаю строить прибор, меняю конструкцию, совершенствую ее, и включаю. И мне совершенно безразлично проводятся испытания прибора у меня в мыслях или в мастерской — результаты будут одинаковыми.»

Но мы с вами не такие гениальные как Тесла. Да, какие-то опыты и визуализации мы можем представить у себя в голове, однако мешает большое количество сил, действующих в реальности, что достаточно сложно просчитать в голове. Например, если стоит задача собрать карданное соединение, то мы начинает в голове представлять себе отдельные узлы и детали, рисуем в воображении валы, углы их соединения и т.д. Мы можем заставить деталь вращаться, осмотреть ее под разными углами, но в реальности мы не сможем рассчитать усилия на преодоление сил трения, дополнительные детали, без которых не будет работать соединение и многое другое. А если узел более сложный или это электронный компонент, тогда требуется либо расчеты или специализированное ПО, либо примитивные наброски и чертежи для проверки идеи.

В моем случае я представляю общий вид устройства, его функционал, пытаюсь визуализировать его и учесть работу узлов и после этого начинаю подбирать необходимые детали и компоненты. В этом очень сильно помогает песочница. Я раскладываю механические узлы и детали на сборочном столе и начинаю работу. В любом виде проектирования имеется отправная, нулевая точка, от которой устройство начинает обрастать компонентами. Обычно это либо ось вращения, либо основание устройства. В электротехнике начинают с ввода питания и т.д. Я определяю необходимые мне габариты основания и начинаю подбирать крепежи, стойки и другие статические элементы. Своего рода фундамент разработок. Следом идут подвижные элементы и в самом конце управление ими.

Возвращаясь к задаче с намоткой проволоки на шаблон я рассмотрел несколько вариантов создания направляющей для проволоки, механизма ее натяжения и выпрямления. Используя множество частей других механизмов, я как ребенок в песочнице собираю конструкцию. При этом я сразу вижу ее достоинства и недостатки. Попутно собираются отдельные узлы и сразу же тестируются на отрезках проволоки. Конструкция начинает обретать законченный вид. Однако ее сложность увеличивается и тогда я меняю схему. Что-то я использую в новых вариантах реализаций что-то создаю вновь. В этом примере итогом стала медная трубка, прочно закрепленная на основании. Через нее пропускается проволока, а поскольку трубка согнута в полукруг, то решается сразу несколько проблем – равномерное натяжение за счет трения и деформации проволоки внутри трубки, четкое позиционирование проволоки на шаблоне и максимальная простота конструкции.

Работа в песочнице сокращает время разработки устройства потому как в процессе можно провести испытания идеи на отдельных узлах, четко представлять весь механизм или схему и видеть их работу в реальности с учетом воздействия физических законов. Это не отменяет расчеты и работы с системами автоматического проектирования, но упрощает решение задач изобретательства. Именно поэтому в каждой мастерской должны быть запасы различных деталей для творческого процесса.

Администратор сайта (С) 2025