Автор: Михайлов В.А.
Теги: организация производственного процесса производственное планирование управление качеством электроника инженерия изобразительное искусство издательство чувашского университета
ISBN: 5-7677-0377-
Год: 1992
Текст
В. А. МИХАЙЛОВ
РЕШЕНИЕ УЧЕБНЫХ ЗАДАЧ
ЧЕБОКСАРЫ 1992
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КОМИТЕТ ПО ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ
Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова
В. А. Михайлов
РЕШЕНИЕ УЧЕШОС ЗАДАЧ ПО ТРИЗ
Учебное пособие
Чебоксары
Издательство Чувашского университета
1992
JbbK 3Qy
M 69
УДК 658.572
Нихайлов'В.А. Решение учебных задач по ТРЕЯ: Учеб.вое. Чебок-
сары: Изд-во Ч?ваш.ун-та, 1992. 92 с. ISBN 5-7677-0377-г
Обоснована необходимость изучения TRIT'; приведены методы ре-
шения изобретательских задач, основанные на -законах .развития
технических систем. Эти методы помогут' эффективно использовать
общие я специальные знания при поиске.новых технически:/ решений
и разработке изобретений.. Приведены, также изобретательские за-
дачи разной с ложноотв, показан ход решения некоторых ив них..
Для студентов технических-специальностей.
Утверждено редакшю-нно-издатель.ским советом университета
Научный редактор канд.техн.наук,- доцент С.-Н. Стоменскпй •
Рецензенты: кафедра эксплуатации ТИП и ремонта’ маашн Чувашско-
го сельскохозяйственного института; доцент А. И. Ку-
прюхин (Новббибирский электротехнический институт)
м yxTrss:
* ~ -Л '
I.ВВЕДЕНИЕ
THE - теория решения инженерно—изобретательских задан, основ-
ные положения ТВИЗ: объекта техники - устройства и способы - яв-
ляются системами; технические системы развиваются по объективно
существующим законам, их можно выявить - эти законы познаваемы.За-
коны развития технических систем можно и нужно использовать для
сознательного решения изобретательских задач. Существующий метод
поиска таких решений опирается на психологическую инерцию специа-
листов - привычку решать задачи обычными приемами данной отрасли
техники, на случайный перебор вариантов - метод проб и ошибок.Тай-
кой метод лежит в основе создания всего жогообраэин объектов тех-
ники . Эффективность метода зависит от сложности задач, вовнияаю-
ших при развитии техники и общественных потребностей. ин прост и
пригоден, когда задача может быть решена путем перебора вариантов
в пределах данной иди близких ей отраалей техники* Такие техничес-
кие решения определим как решения первого (До IQ нроб к оши-
бок) и второго (до ICO араб и ошибок) уровней. '
История изобретательства показывает, что метод проб и ошибок
не только неэффективен при решении сложных задач, когда нужно пе-
ребрать от тысяч до миллионов вариантов - при поиске решений
третьего (по 1000 проб), че т вер то го (до 100 000 проб) уров-
ней, но и затрудняат их остановку. Обычно задача ставится в слу-
чайной, неточной формуяфовка, зачастую без необходимой информации.
Когда задача проясняется,.сказывается, что ее ранение запоздало на
десятки ле*. а само выявление проблемы отодвигается на сотни лет.
Неэффективность поиска возах чвззотсвях решений перебором вариан-
тов - методом проб и ошийск при решении сложных задач-дэвно стали
компенсировать увеличением числа людей, работающих над проблемой.
Но к середина XX века стало ясно, что даже самое полное использо-
вание людских ресурсов, ведущих поиск решения древним методом проб
и ошибок, не может обеспечить необходимых темпов поиска и разрабо-
тки новых технических решений, изобретений. С этой целью ныне пре-
длогзнс свыше полусотни /1,12-18/ различии методов патака новых
технических решений и ускорения этого поиска. Среди них есть и по-
лезные для олрвделаанж условий и задач, до есть т непроверенные ,
надуманные, лскусственис формалдзояадаае, во деаацяа аидазиго ирак-
тичесного выхода. Все эти методы можно разделить за. 2 группы; оо~
доваяные ня учета объектиявах зядоаоз развития технических систем
и не учитывающие их.
Технические системы ТС материальны - это очевидно. Столь же
очевиден и факт их развития, который зафиксирован историей техни-
ки в патентном фонде, содержащем описания десятков миллионов изо-
бретений. Каждое изобретение является этапом эволюции техники.Со-
вокупность описаний изобретений показывает, что жизнеспособны из
них только такие, которые изменяют исходную систему в направлении,
предписываемом законами развития ТС, на которых основана TP ТЕ. Зна-
ние закономерностей дает возможность резко сузить зону поиска, за-
менить угадывание (метод проб и ошибок) научным подходом (ТРИЗ).
Практически единственной методологией поиска новых технических ре-
шений является ТРЙЗ /1-6, 15-22, 25,28/. Метода, основанные на
ТРЙЗ, дают стабильные положительные результаты при решении самих
разных технических задач, они доступны для массового изучения и
использования в производственных условиях и не вредны для психики
человека /5, 25/.
Теоретическим фундаментом ТРЙЗ являются законы развития ТС, вы-
явленные путем анализа больших массивов и классификации ее по уро-
вням решений,-это сотни тысяч изобретений высоких уровней, изуче-
ния истории и логики развития многих ТС. ТРИЗ строится как точная
наука, она имеет свою область исследования, свои метода, свой
язык и свои инструменты, основными механизмами совершенствования
и синтеза новях ТС в ТРЙЗ служат системы: приемы разрешения тех-
нических противоречий, стандарты решения изобретательских задач,
алгоритм решения изобретательских задач. ТРИЗ располагает собст-
венным методом анализа и записи преобразований систем - вепольным
анализом/1,2,17/. особое значение в ТРИЗ шгеет упорядоченный инф-
ормационной фонд, постоянно пополняемый на основе анализа патент-
ных данных: указатели применения физических, химических и гео-
метрических эффектов, банки приемов и принципов разрешения техни-
ческих и физических противоречий.
4To^ra^eJJ{?
ТРЙЗ и его механизмы решения изобретательских задач лежат в ос-
нове программ для ПЭВМ /5,с.287/ под названием "изобретающая ма-
шина" (ММ). ММ - это семейство программ интеллектуальных систем
прдиержкн при решениях сложянх технических задач в любой области
техники. Результат диалога с ММ - патентоспособные идеи новых тех-
нических решений. ЙМ помогает прогнозировать развитие любого изо-
бретения и получить серию новых решений на основе закономерностей
развития ладной ТС. Ш вкхючает в еебядпеи ТРЮ, отобранные па-
- 4 -
тента z методика решения задач. В ее состав входят системы:
Ш-П - помогает генерации идей для I25Q. типов изобретательских за-
дач, рекомендуя несколько из 40 приемов разрешения техничес-
ких противоречив;
Ий-С - использует систему 76 стандартов решения сложных задач со
структурным прогнозом развития полученное идеи;
ИМ-Э - содержит сотни рекомендаций по применению физических, хими-
ческих и геометрических эффектов при решении задач;
ИМ-ФСА - помогает проводить функционально-стоимостный анализ за-
данной ТС с целью снижении себестоимости и погашения качест-
ва выпускаемой продукции.
Изучение ТРЙЗ и работа с ИН существенно повышают возможности
специалистов при поиске новых технических решений выявленных за-
дач и прогнозировании новых технических задач. ТРИЗ и ИМ нацелены
как на лучшее использование фундаментальных и специальных знаний
данного специалиста, так и на обеспечение его мировым изобретатель-
ским опытом, базой данных, включающей саше эффективные решения из
любой отрасли техники, и современной методикой выявления и разреше-
ния технических и физических противоречий в системах. При изучении
ТРИЗ важным подспорьем является применение в учебных занятиях прак-
тики решения учебных изобретательских задач, освоение с их помощью
непривычной диалектической логики решения задач, логики ТРИЗ. Су-
щественную помощь при изучении ТРИ, в освоении техники решения
задач с ее помощью оказывают программы для ПЭВМ типа IBM PC/AT и
для более простых машин, например, в класса КУВГ-86.
(T4aMji^e^Sa<lSl?
В пособии приведено около 8о учебных изобретательских задач из
разных отраслей техники, разных уровней сложности, при реше-
нии которых учащиеся осваивают разные этапы и методы технического
творчества, основанные на ТРИЗ: выявление в задачах технического
противоречия, разрешение противоречий с помощью системы 40 прие-
мов. в том числе в классе КУВТ-86; ведольнне преобразования в ТС
и применение системы 76 стандартов при решениях изобретательских,
задач; ознакомление с законами развития ТС и с АРИЗ-85В. Приве-
ден ход решения более половины задач. Материалы и темы задач ото-
браны из практики обучения ТРИЗ и АРИЗ за 1985-1390 годя сотрудни-
ками Общественной лаборатории теории изобретательства (НИТИ), ру-
ководимой создателем ТРЗЗ инженером и писателем Г.СЛльтиуллером,
на занятиях в Ленинграде, Кишиневе, Челябинске, Чебоксарах, ТЬме-
- 5 -
ни и других городах, Г. С. Альтшуллером, Б. Л. Злотпным, С.С.Литвиным,
Г.И.Ивановым, Ю.П. Саламатовым и другими /1-3, 24, 25/, ряд задач
на семинаре, проводимом автором данного пособия « Челябинске,
Чебоксарах, Тюмени, на химическом, электротехническом в машинострои-
тельном факультетах Чувашского университета.
ТРИЗ разрабатывалась в СССР со времени первой публикации / II/.
С тех дор напечатаны в разных журналах. Техника и наука/ТиН/ ,
1979 -1985; Изобретатель и рационализатор /ИР/, 1964-1970, 1989-
1991 и др. , в нашей стране и за рубежом тысячи статей и несколько
десятков книг, учебных пособий более ста последователей и учеников
Г.С.Альтшуллера, преподавателей и изобретателей /1 -10, 14- 31,67/.
около 20 таких книг собрано в библиотеке Чувашского университета -
более 200 экземпляров,из них 5 рекомендовано в качестве учебных
пособий /1—5/ по дисциплине "Принципы инженерного творчества" и
другим, напечатаны методические указания/7-10/ к практикумам по
качественному соверпенствованию систем.
Книги до ТРИЗ переведены и изданы за рубежом: в ОПА, Болгарии,
Польше, Германии, Финляндия и др. Во до сих пор ПРИЗ практически
не изучают в наших -вузах, в некоторых из них проводят эксперимен-
тальные в факультативные занятия:в вузах Москвы, Новосибирска,
Днепропетровска и др. Некоторые' кафесдры включают знакомство с
THJ3 в отдельные спецкурсы. 'По-видимому, этого недостаточно.
ТРИЗ и ИМ дредоетавдавт каждому студенту, инженеру, рабочему,
научному сотруднику возможность на пути к достойной, гуман-
ной цели создавать технические идеи самого высокого уровня при наи-
более полном использовании ресурсов систем и их веществ, при более
эффективном использовании научно-технических знаний по общим и спе-
циальным дисциплинам. База ДАННЫХ ТРИЗ и ИМ содержит опыт всех
поколений лучших творцов научно-технических идей мира. Каждый уча-
щийся получает уддвядвнут возможность стать активным творцом ново -
то, научиться применить этот опыт в своей будущей деятельности.
Каждой получает возможность повысить свои качества для участия в
наступающем ранке специалистов.
-.6-
s сазж
2. г
Характерная особенность современной науки - системный подход:
изучение объекта как целостности и элементов объекта как частей
системы и как подсистем, выявление вида связей между этими частя-
ми и самого объекта с другими. Если технический объект - система
(ТС), состоящая из взаимодействующих элементов, а его элементы -
подсистемы(ПС) из частей таких элементов, то совокупность взаимо-
действующих ТС - это надоистема(НС).
Схема системного подхода Надиадсистема ННС Надсистемы HCj/^SCg Система Подсистема пс|* П^**-ПСд Части под- систем ППСт^ППСд ППСд Вещества у х^ч. подподсистем Bj BnBg Кристалла, XjTx молекула Кт $2 Kg АТОМЫ 'Ag ^3 Aj Пример системного подхода Городской транспорт Такси /Чйвтобус ^Мроллейбус ^Автомашина _ кузов пжаете! замганне 2^ заслонка раяор/ насос труба 1 жидкие легкокипящие ТУГЖЯТТОпта,! ffPWflff др-
Системный подход к развитию техники - один иэ принципов TF2S -
означает умение видеть, воспринимать, представлять ТСкак единое
целое во всей ее сложности, со всеми связями и их изменениями, со-
четая разные, но взазмодаполжйщйе подхода: компонентный, изучаю-
щий состав систем (ЗС.ТС, ПС); структурный, изучахдай взаимное
расположение ПС в пространстве я времени, связи между ними; функ -
циональный, рассматривающий функции ТС и ее- ПС, ППС, роль ТС в
ВС ; генетический, изучающий становление ТС, эта ее развития и
замену одаой системы другой.
Ганети веская схема- мжзгоэкраниая схема гешиения
Изобретательское системное видение, характерное для талантли-
вых инженеров, можно представить как многоэкранную схему мышлени^-
это серия экранов, на которых наблюдаются сама ТС, все ее ПС и
НС, в которую ТС входит, а также их прошлое и будущее - тенденции
развития. Как показал опыт обучения ТРИЗ, при соответствующей тре-
нировке этой схемой мышления может овладеть кяждяй. Большинство из
элементов представляют собой части этой схемы, ее "развертки".
Системой назовем некоторое множество саяяяяннх элемен-
тов, обладающее свойствами, не сводящимися к сумме свойств отдель-
ных ее частей. Системное свойство может быть полезным для человека
или вредным, побочным эффектом создания ТС с некоторым полезным
свойством. Часто появление вредного системного свойства оказывает-
ся неожиданным. Так, при параллельной работе нескольких электриче-
ских машин могут возникнуть вредные резонансные явления. Неожидан-
ное системное свойство может быть и полезным - назовем его сверх-
эффектом. Такое дополнительное системное свойство получают
без введения специальных элементов, только за счет того, что при
объединении в ТС нужное свойство усиливается, а вредное компенси-
руется.
Понятие "система" является условным, зависит от точки зрения
специалиста, выбранной им системы отсчета: так, осколки потерпев-
шей аварию машины не являются системой для пользователя этой ма-
шины, но являются системой для исследователя этой аварии.
Элементы, составляйте ТС, оказываются подсистемами ШС)- они
состоят из каких-то частей, которые могут рассматриваться как под-
подсистемы ШЛО). ТС'электрическая система*'состоит из ПС: статор,
ротор и т.д. ПС’статор" имеет свои ШС: обмэтку, сердечник, выводы
и т.д. Каждая ТС входит в некоторую НС. Например, ТС Электрическая
машина*входит в НС "привод", который в свою очередь входит в сис-
тему более высокого уровня - надаадсистему (ННС): НС "привод'входит
в ННС "ставок" ишк "технологическая линия".
Таким образом, ПС, ТС и НС образуют иерархию систем - рас-
положение частей в порядке от низшего к высшему. Возможно и дру-
гое строение - сетчатое (ретикулярное), в которой все ПС связа-
ны друг с другом сложными обратными связями, влияют друг на друга,
> невозмзхво одаозквчио жделгть какую-то иерархию.
ТС может состоять из элементов ПС, каким-либо образом располо-
женных в пространстве г связанных между собой (устройств или ве-
ществ, м— , передач , сплавов),либо жз ПС, связанных между собой
- 8 -
во времена (технологий, операций, процессов, способов). Целью су-
ществования систем, развернутых в пространстве ( устройств или ве-
ществ) является проведение какого-либо действия, процесса. Соот-
ветственно ТС, развернутая во' времени, создается для производства,
обработки веществ, устройств, оба вида ТС неразрывно связаны, до-
полняют друг друга - между ними множество аналогий в развитии.
Любая ТС создается для выполнения некоторого множества общест-
венно полезных функций, достижения определенного результата* Сре-
ди них сложно выделить основные функции, для выполнения кото-
рых, собственно, и создана ТС;. второстепе иные, отражающие
побочные цели ТС; вспомогательные, обеспечивающие вмпплгт*-
ние основных; вредине, мешающие применению ТС. Например, ос-
новная функция пылесоса - сбор пыли, второстепенные - использова-
ние при покраске помещений, в качестве табуретки и т.д., вспомо-
гательные - подача электроэнергии, сигнализация уровня запыленно-
сти, очищение пылебборника и др., вредные функции - вибрация при
работе, шум. Бее эти функции неразрывно связаны между собой.
Схема функций технической системы и пример:
Вспомогательные: ] ТС: плавиль- ная печь основные:
подача сырья, источника энергии, отвод газов , охлаздение кояуха печи Второстепенные: получение сплавов, расплавов, подача рас- плава на участок из- готовления отливок Вредные:
получение горячей вода, ‘ загрязнение атмосферы
блоков из шлака и пыли пылью и газами
Любую ТС можно рассматривать как преобразователь действия на
входе в действие на выходе - электротока, в сбор пыли или, для сис-
тем, развернутых во времени, состояния на входе в состояние на вы-
ходе - сырья (смеси веществ)в однородный расплав.
Место данной ТС в техносфере в целом можно определить через по-
нятие "экологическая ниша системы" - как совокупность выполняемых
функций и комплекс условий, необходимых для создания,существования
и развития ТС. Система может быть полной, если она имеет все необ-
ходимое для выполнения своих функций без участия человека. В этом
смысле подавляющее число известных ныне ТС неполно.
За реализацию полезных функций ТС необходимо расплачиваться: это
затраты на создание, эксплуатацию и утилизацию системы, создавае-
мые ТС вредные функции.
- 9 -
ТС развиваются - происходит их переход из одного состояния в
Другое, качественно более совершенное, от простого к г-иптапму, от
низшего к внстему. Их развитие можно определить как увеличение от-
ношения суммы полезных функций к сувме факторов расплаты/25/.
Самым первым в ТРИЗ выявлен закон о неравномерном развитии час-
тей технических систем - о технических противоречиях . /II/. В
развитии ТС происходит чередование этапов количественного роста и
качественных скачков. В процессе количественного роста происходит
нераввмюрное развитие характеристик ТС и появляются противоречия.
Всякое изменение - улучшение, усиление - выбранного объекта сказы-
вается, чаще всего отрицательно, на других объектах, на ТС в целом
или на ОС, из которых данный объект состоит. Возникает техничес-
кое противоречие (ПТ): выигрыш в одном сопровождается проигрышем в
чем-то другом.
Например, увеличение крейсерской скорости самолета требует ум-
еньшения площади крыла, а сохранение хороших взлетно-посадочнннх
характеристик - ее увеличении. На начальных этапах развития ТС,ко-
гда различия требований относительно невелики, а ТС обладает дос -
таточными ресурсами, такие противоречивые требования решаются пу-
тем компромисса - отыскивают варианты конструкций, способы, обес-
печивающие приемлемые значения обеих конкурирующих характеристик.
Но количественный рост продолжается, происходит накопление ж обос-
трение TH. Это противоречие разрешается в результате качественных
скачков - новях технических решений, ескдвчеещих ТП. Так, например,
появились самолеты с изменяемой геометрией крыла.
В самом факте возникновения изобретательской задачи уже присут-
ствует противоречие: нужно что-то сделать, устранить нежелатель-
ный аффект, в ТС, а как это сделать - неизвестно. На-
зовем такое противоречие администратЕвным. Как правило, такие про-
тиворечия лежат на поверхности, они подсказывают наличие общест-
венной потребности, До не имеют эвристической силл - не подсказы-
вают, в каком иапраЕлекЕВ искать решение.
Если известив® способами улучшить одну часть, характеристику,
один параметр ТС, устранить нежеяательнкй_эффект первый С©-!1.
то недопустимо узудагтся другая чаотьрсарактеркстика, другой па-
раметр этой ТС. Праииьло сформулцрованноеТи обладает определен-
ной эвристической цендостьв, хотя и не дает указания иа конкретный
ответ, сио позволяет сразу отбросить мдожеотдо ’Щ’стнх" ва-
- 10 ’
риантов - заведомо не годны все варианты решений, в которых выигрыш
в одном сопровождается проигрышем в другом. Например, если изме-
нять геометрию крала самолета его вкдвишением-втягиванием в корпус,
то можно создавать нужную геометрию при каждой фазе полета, но
конструкция сложная.
Каждое TU обусловлено конкретными физическими причинами: к од-
ной и той же части объекта, элемента ТС предъявляются взаимна про-
тивоположные требования - требования несовместимых физических
свойств. Такую ситуацию назовем физическим противоречием (5П) , Оно
составляется по схеме: объект (часть объекта) должен обладать
свойством ?С/и вместе с тем иметь противоположное - анти-С. Напри-
мер, крыло самолета должно быть жестким, чтобы выполнять свою не-
сущую функцию, и должно быть мягким, чтобы изменять свою геомет-
рию.
При анализе технических задач по поиску новых технических реше-
ний следует в соответствии, с ТРИЗ формулировать два ТП, основанных
на противоположных подходах; выбрать главное из них, усилить его
до предела/1,4/. Если инженер-конструктор ищет оптимальное решение
путем компромисса между противоречивыми техническими требованиями,
составляющими суть ТП, то изобретателю следует пытаться усилить про-
противоречие до предела, обусловленного физическими принципами эле-
ментов ТС. Такой подход включает следующие этапы-шахи анализа зада-
чи: описать назначение ТС и перечень ее основных частей;
- описать ПЭ—I — главный нежелательный эффект, недостаток ТС;
- описать СТ - средство устранения известным способом НЭ-1;
- описать НЭ-2 - новый нежелательный эффект, недопустимое ухудшение
другой части, характеристик, другого параметра ТС;
- формулирование ТП-1 в соответствии со следующей формулой: если
применить СУ (.сделать А), то устранится НЭ-'I—улучшится пара-
метр В , но появится НЭ-2—недопустимо ухудшатся параметр С ;
- составить ТПг-2 по схеме: если не-А, то сохранится С, но
плохо В; невыполнение, действия А не ухудааат С, но не устраняет
ухудшения В ;
- выбрать*’главнее противоречие задач»'- чаше всего ТП-2 - по приз-
наку достижения главной полезной функции ТС ;
- усилить выбранное ТП до предела - довести ТП до "абсурда";
(ТРИЗ устанавлизает: чем труднее противоречие, тем легче его раз-
решение);
- определить модель задачи на основе усиленззх» ТП. и описания глаз-
ного назначения ТС: что нужно сохранить или устранить, улучшить,
обеспечить и т.д.;
- определить идеальное решение задачи — ИКР — идеальный конечный
результат.
Самым первым методическим Приеном, разработанным в ТРИЗ еще в
6v“'<u—е годы/1.7,15-17/, первым инструментом решения задач стала
система 40 приемов разрешения ТП на основе выбора пары противоре-
чивых параметров ТС из их списка в 39 параметре, a--Kmngpff _ Анализ
43 000 изобретений позволил отобрать эти 40 основных приемов раз-
решения ТП или до 100 падприемов, составить таблицу выбора прие-
мов из этого списка, которые, как показал опыт лучших изобретате-
лей мира, являются предпочтительными для -ямбрачной пары пярямет-
ров. Такая таблица разрешения ТП позволяет решать 1250 типов изоб-
ретательских задач на основе выдаваемых ею методических рекоменда-
ций/? ,15/. В настоящее время такой подход к решению задач включен
в алгоритм работы программ ИМИ в пакете ИМ для ПЭВМ и ЮТ для
класса КУВТ-86. Работа на ПЭВМ Помогает в усвоении понятий ТП и
его использованию при решении изобретательских задач. Программа
.1МГ содержит описания Всех приемов и иллюстрации к каждому подпри-
v-wy по 5-10 призеров формул изобретений - Всего приведено более
300 примеров и десятки рисунков к ним. В программе для КУВТ-86 мо-
жно просмотреть описании и статические и динамические с^оед к при-
емам.
Опытный изобретатель обычно владеет 2-3 приемами ранения задач.
Система приемов разрешения ТП в ТР23, в том числе основанная на
применении программ для ПЭВМ, усиливает возможности изобретателя в
1о~2и раз. Пользоваться системой приемов можно двумя способами:
I) просматривая все приемы подряд, подбирая наиболее подходящие для
решения задачи; 2) обратиться к таблице использования приемов раз-
решения ТП/7,25/, включая прогреми ИМП и ШР для ЭВМ.
При применения таблицы выбора приемов нужно в перечне парамет-
ров ТС найти тот, юторвй нужно улучшить. Затем, опираясь на извес-
тные способы улучшения этого параметра, определить, какой параметр
при этом недопустимо ухудшится. Таким путем, собственно, И!
задачи раскладываете» на 2 части, которые означают номера строки и
колонки таблицы использования приемов: на пересечении записаны,
как правило, от I да 4 рекомендуемых приемов разрешения ТП. ипира-
ясь на эти приемы, а чаде их комбинации и физические или химичес-
кие эффекты, можао «йти принцип преодоления противоречия задачи.
-12-
3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ПиШЦЬЮ МИКРОЭВМ
В классе КУШ-86 на ЭВМ учащегося размещается программа объемом
10 К, а" на диске ЭВМ преподавателя находятся 39 блоков-строк табли-
цы использования приемов разрешения 1'П и 4о блоков-описаний этих
приемов - о<$ший объем блока данных 4G К. Здесь приведены алгоритм
MIP и описания приемов разрешения ТП с введенными в них дополне -
ниями до учету роли химических эффектов. Сама таблица использова-
ния приемов приведена в литературе/7, 15, 25/.
Алгоритм MIP, его блок ТРВОТ включает:
Номер Действие ответ пользователя Прмечания
I. ТС для (назначение)..... описание роли ТС
2. включает .............. . "(элементо^системы
3. НЭ-1: ............ недостаток ТС
4. СУ средство устранения :...... как устраняют НЭ-1
5. НЭ-2: .................. описание НЭ-2
6. . Хотите исправить* описание задачи (I- да, 2- нет) ?
7. Т.П-1 : е ели (сделать А) ..... описание СУ •
8. « то хорошо (В) . .......... устранение НЭ-1
9. хя но плохо (С) ............. возникновение НЭ-2
1и. ЕД-2 : если (не-А).............. без СУ
II. и то (нет. с) ........ нет НЗ-2
12. их но плохо (В) ............. есть НЭ-1
13. Нужно ли исправить Щ (I- да» 2- нет)?
14. Забрать (ТШ/1Д2): ...
15. Главное I К: если . ., т© . ., но . . .
18. Усиленное ТЩ если ...... описание предельного
19. я То хорошо В или С ...... . действия
2Q. зк но очень плохо С или В.......... недопустимо плохо
21. Необходимо улучшить ...... {системьГ па₽амвТ5а
22. и не ухудшая....................... указать параметр ТС
23. Какой номер параметра надо улучшить .... номер строки "j
24. ж Как обычно его улучшают СУ ... . 1а^л*^ше^^°л^30рхп1Я/
25. за Какой номер параметра недопустимо
ухудшается ............................ номер колонки таблицы
26. Нужно ли исправить номера параметров (I / 2)?
27. В клетке С../...) йршвиа Р1П : . . . . таблиц использо -
28. Прием : ввод номера , . . (.ванна приемов РЩ
29. и Найдена идея ......... ввод идеи решений
- 13-
номер, название и описание
номер, название и описание
номер, название и описание
Зи. Пр гем
SI.« Ид ея:
32. Прием
35.» Идея:
34. Прием
35.» Ид ея:
36. Итоги: __
37. Нужно ли повторить поиск приемов РТП?(1- да, 2- нет)
38. Подведем итог-2: ... ввод итога.
номера приема
ввод идеи решения
номера приема
ввод идеи решения
номера приема
* ввод идеи решения
ВВОД итоговой
идеи решения
39. Ввод названия протокола решения задачи: . . ,
4и. Лата: . . . Исполнитель: ...
Программа MIP позволяет просмотреть протокол решения на экране
дисплея, в случае необходимости внести в него исправления и запи-
сать протокол в виде блока, данных под именем, заданным исполните-
лем, на магнитный диск, откуда он может быть распечатан.
Описание, о^ю,в данЕых до приемам РТП к программе JQT
от TFI до ТР40:
Tri. Принцип ДРОБЛЕНИЯ:
а/ разделить объект на независимые части, б/ выполнить разбор-
рным, в/ увеличить степень дробления - вплоть до атомов.
ТР2. Принцип ВЫНЕСЕНИЯ;
отделить от объекта мешающую часть, свойство, вредную химичес-
кую реакцию или-выдавить нужную часть, свойство, реакцию.
IPS. Принцип ВЕСТНОТО качества:
перейти а/ от однородной структуры к неоднородной, б/ разным
частям разные функции, в/кзкцую часть перевести ч лучшие усло=
ТР4. Принцип АСИММЕТРИИ:
а/ перейти от сюметричной формы к асимметричной,
б/ если объект асимметричен, увеличить асимметрию.
ТР5: Принцип ОБЪЕДИНЕНИЯ: _____
а/ объедиуип. одно родные или смежные объекты, б/ объединись
во времени олворсдаые или смежные операции, химические реак-
ТР6. Принцип УНИВЕРСАЛЬНОСТИ:
'объект иыдолзиет несколько разных функций - отпадает необходи-
мость в j&r&KL объектах,
ТР7. Пр—иип МАТРЕШКИ":
а/ олив объект разнежен виутри другого, который может быть в
третьем, б/ qsbh объект проходит сквозь полости в другом.
- 14 -
ТР8. Принцип "АНТИВЕСА" :
компенсировать массу объекта а/ соединением с другим, имеющим
подъемную силу, б/ взаимодействием со средой - аэро-, гидро-
динамическими силами.
ТР9. Принцип ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО АНТИДЕЙСТВИЯ;
а/ заранее придать объекту напряжение, противоположное рабоче-
му действию, б/ заранее совершить антидействие, заранее вве-
сти "антияд”.
ТР1и. Принцип ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ:
а/ заранее выполнить требуемое действие, хотя бы частично,
б/ заранее расставить объекты так, чтобы они сразу вступили
в действие с удобного места.
ТРИ. Принцип "ЗАРАНЕЕ ПОДЛОЕЕННОЙ ПОДУШКИ":
компенсировать невысокую надежность заранее подготовленными
противоаварийными средствами.
TPI2. Принцип ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНОСТИ:
изменить условия работы так, чтобы не поднимать или не опус-
кать объект.
ТИЗ. Принцип "НАОБОРОТ";
а/ вместо действия по условиям задачи осуществить обратное,
б/ сделать движущуюся часть неподвижной и наоборот,
. в/ перевернуть объект "вверх ногами", вывернуть его.
TPI4. Принцип сфероидальности:
а/ перейти от прямых к криволинейным, к сферическим деталям,
б/ использовать ролики, шарики, спирали,
в/ применить вращение, использовать центробежную силу.
TPI5. Принцип ДИНАМИЧНОСТИ:
а/ применить подвижность соединений, б/ характеристики объ-
екта или среды изменить так, чтобы были оптимальными на каж-
дом этапе; в/ неподвижный объект сделать подвижным, г/ в хи-
мии: от неподвижного слоя реагента перейти к кипящему или "ле-
тящему" слою, применить противоток реагентов.
ТРТ6. Принцип ЧАСТИЧНОГО ИЛИ ИЗБЫТОЧНО ГО ДЕЙСТВИЯХ
если трудно получить точно требуемого эффекта* надо полу-
чить чуть больше или чуть меньше•
ТРГ7. Принцип ПЕРЕХОДА В ДРУГОЕ ИЗМЕРЕНИЕ!
а/ от линии к плоскости или пространству, б/ использовать
много Этажей, в/ наклонить объект, положить на бок* в/ испо-
льзовать обратную сторону данк>й площади* г/ использовать оп-
тические потоки к соседней или обратной площади.
- 15 -
TPI8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ;
а/ привести в колебание, б/ увеличить частоту колебаний до
УЗ , в/ использовать резонанс, г/ применить пьезовибраторн,
д/ применитьтсолебания вместе с электромагнитным полем.
TPI9: Принцип ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ:
, а/ перейти от непрерывного к периодическому действию, импульсу,
б/ изменить периодичность, в/ использовать паузы между импуль-
сами.
ТР2и: Принцип НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ:
а/ вести работу непрерывно. все части все время работают с пол-
ной нагрузкой, б/ устранить холостые и промежуточные ходы.
TP2I. Принцип ПРОСКОКА1.
вести процесс или отдельные его этапы, например вредные иди
опасные, на большой скорости. •
ТР22. Принцип "ОБРАТИТЬ ВРЕД В ПОЛЬЗУ":
- а/ использовать вредное действие дан получения положительного
эффекта, б/ устранить вредный фактор за счет сложения с дру-
гим, ' в/ усилить его так, чтобы перестал быть вредным.
1Т23. Принцип ОБРАТНО Й СВЯЗИ: .
а/ ввести обратную связь, б/ изменить ее, усилить, ослабить.
ТР24. Принцип "ПОСРЕДНИКА":
а/ использовать промежуточный объект, переносящий или передаю-
щий действие, б/ на время присоединить другой, легкоудаляемый
объект, в/ в химии: применить промежуточное соединение.
ТР25. Принцип "САМООБСЛУЖИВАНИЯ": .
а/ объект сам выполняет вспомогательные и ремонтные операции,
б/ использовал отходы энергии tons вещества.
ТР26. Принцип КО-ПИРОВАНИЯ.'
а/ вместо объекта использовать его упрощенные, дешевые копии,
б/ заменить оптическими копиями, в/ изменить масштаб копии,
г/ перейти от видимых копий к копиям в ИК- или УФ-свете.
ТР27. Принцип ДИИВОЙ ВДСЛГСВЕЧНОСта ВЗАМЕН ДОРОГОЙ ДОЛГОВЕЧ-
НОСТИ:.. применить набор дешевых объектов.
ТР2Я ЗАМЯТА МЕХАНИЧЕСКОЙ СХЕМЫ-' ’
а/ оптической, акустической или запаховой схемой, б/ исполь-
зовать электрические, магнитные или электромагнитные поля,
в/ перейти от неподвижных полей к движущимся, меняпцдмся во
времени, структурированным полям.
ТР29. Использование ПНЕВМО- И ГИДР ОК ОН СТ РУ КЦ ИЙ:
-Х6- -
Вместо твердых частей использовать газ или жидкость, надув-
. вне, гидростатические или гидрореактинные части.
ТРЗО. Использование ГИБКИХ ОБО ДОЧЕК И ПЛЕНОК:
а/ вместо твердых частей использовать оболочки и пленки,
б/ изолировать от внешней среды пленками.
TP3I. Применение ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ:
а/ выполнить объект с отверстиями, увеличить их число,
б/ выполнить его пористым или дополнить таким элементом,
в/ если поры есть, заполнить их каким-то веществом.
TF32. Принцип ИЗМЕНЕНИЯ ОКРАСКИ:
. а/ изменить окраску объекта или внешней среды,
б/ сделать их прозрачными;
ТРЗЗ. Принцип' ОДНОРОДНОСТИ'.
а/ взаимодействующие объекты сделать из одинакового материала
или близких по свойствам,
б/ в химии: использовать в виде реагентов соединения разных
валентных форм одного химического элемента. -
TF34. Принцип ОТБРОСА И РЕГЕНЕРАЦИИ ЧАСТЕЙ,'
а/« ставшая ненужной часть отбрасывается, растворяется, испаря
ется, б/ расходуемая часть восстанавливается в ходе работы.
ТР35.. Изменение ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ:
а/ агрегатного состояния, б/ концентрация,
в/ степени гибкости, г/ температуры.
ТР36. Применение ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ!’
Использовать явления при фазовых переходах: изменения объема,
поглощение или .выделение трала, других свойств вещества.
ТР37. Применение ТЕПЛОВОГО. .РАСШИРЕНИЯ:
а/ использовать тепловое расширение или. сжатие материала,
б/ использовать биметалл Или несколько материалов с разными
коэффициентами теплового- расширения.
ТРЗЗ. Применение СИЛЬНЫХ ОКИСЛИТЕЛЕЙ;
а/ заменить обычный Воздух обогащенным, чистым кислородом,
б/ озонировать или ионизировать воздух или кислород,
в/ подобрать для процесса окисления катализатор,
г/ применить синглетный или атомарный кислород, .
д/ применить жидкие или твердые сильные окислители.
ТР39. Применение ИНЕРТНОЙ OF W: заменить воздух инертней
средой (азотом, углекислым газом, аргоном, гелием, вакуумом)
^40. .Применение КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
-17-
Задача I. Защита пластмассы. Пластмассы "стареет" — окисляются
растворенным В них кислородом. Для защиты в них вводят свежеполу-
ченный тонкий порошок железа, но поверхность этого порошка окисля-
ется на воздухе - поэтому порошок вводят в инертной атмосфере или
вакууме. Это резко усложняет оборудование для изготовления изделий
из пластмассы. Как быть?
Ход решения по алгоритму ШР
I. I С для изготовления изделий из пластмассы и ее защиты
2. включает мономер-жидкость, форму-штамп для изделий, нагре-
ватель, порошок железа.
2. НЭ — I: железо окисляется на воздухе до введения в пластмассу.
4. СУ: используют герметичное оборудование и инертную атмосферу.
5. НЭ-2: усложняется оборудование.
6. ТП-1 : если применить инертную атмосферу,
7. м то железо не окисляется заранее и защитит пластмассу,
8.» но усложняется оборудование.
5. ТП-2: если не применять инертную атмосферу,
1м. ж то оборудование простое,
II. «я но железо окисляется и непригодно для залиты.
12. Главное ТП: ТП-2 (надо сохранить простоту оборудо-
» вания - это обеспечивает высокую его производительность).
IS. Усиленное ТП: если делать изделия из пластмассы на
воздухе, т<о сохраняется имеющееся оборудование,
но порошок железа окислен и не защищает пластмассу.
14. Необходимо Вводить в пластмассу-железо для ее защиты,
15.я не уеложиня оборудование.
16. Какой параметр надо улучшить: 30-вредный фактор, дей-
ствуюший на объект.
17. и Как обычно улучшают: герметизацией, усложнением форм.
18. яе Какой па,раметр ухудшается: 32-удобство изготовления,
S3.-удобство эксплуатации.
19. В клетках 30-32 и 30-33 приемы РТП: 2, 24, 25, 28,35, 39.
20. Прием 21 пранпш ВЫНЕСЕНИЯ.
21. « Идея: мешает в объекте действие воздуха на железо, которого
вводится в состав объекта немного - эффективнее запищать .его.
22. Прием 24; хфнапип ПОСРЕДНИКА.
23. » Идея: иа иреия присоединить к железу другой,легюудаляемый
объект.
-хв-
. 24. Прием 25: принцип САМ-ОйБСЛУНИВАНИЯ.
25 .x Идея: объект - органическое веществоt для защита железа ис-
’ пользовать его органическое соединение; при изготовлении из-
делия объект нагревают - для выделения железа соединение дол-
жно распадаться при нагревании.
26 . Прием 28: замена МЕХАНИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.
27 .к Инея: перейти от механической герметизации железа к химичес-
кой - ввести его в виде металлорганического соединения.
28 . Прием 851 Изменение ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ.
29 .« Идея: вместо твердого железа применить раствор его металл-%
органического соединения в исходной жидкости-мономере.
Эи. Прием 39: применение ИНЕРТНОЙ СРЕДЫ.
31 .н Идея: химическое связывание железа обеспечивает требуемую
его защиту от кислорода воздуха.
32 . Итог : предложено растворить в исходной жидкости-мономере
метадлорганическое соединение железа, которое при нагреве для
' синтеза пластмассы и изготовления из него изделия выделяет же-
лезо в восстановленной рорме, способной при хранение пластмас-
се связывать кислород. Теперь надо, обратиться к специалисту-хи-
мику: какие, соединения железа обладают требуемыми свойствами,
где имеются ресурса таких соединений? .
Так, например: оксалат железа ₽еС204 разлагается при 160°С
с образованием Ее, РеО и,газов GQ и СС2. Доступным ресурсом
могут быть отходы его химического производства.
Задача 2. Прилипание кальки. .7 светокопировальной машины лопну-
ло большое изогнутое стекло, заменили его оргстеклом. В машине по
стеклу, движется полотно, которое прижимает к стеклу и протягивает
светочувствительную бумагу и кальку-чертеж, который при этом ко-
пируется на бумагу. При трении кальки По оргстеклу происходит си-
льная электризация,•в результате калька прилипает к оргстеклу.
Как быть ?
Ход решения по алгоритму MIP
I. ТС для кодирования чертежей.
2. включает оргстекло, движущиеся кальку, бумагу, полотно.
3. НЭ -1 : при трении по оргстеклу калька приливает к нему.
4. СУ: заменить стекло или смазать кальку.
5. НЭ-2:. стекла нет, кальку портить нельзя.
6. ТП-I: если поставить, обычное стекло,
7. x то калька электризуется слабо,
- 19 -
6.ЯЕ но такого изогнутого большого стекла нет.
9. ТП-2 : если поставить оргстекло,
1и.* то его нетрудно сделать и поставить в мятту,
II. ж но калька сильно электризуется при трении об оргстекло.
12. Главное ТП: ТП-2~ . (нужно применить доступный матери-
ал, чтобы обеспечить работу машину).
13. У с ил ей но е ТП: ас ли двигать кальку очень медленно,
то электризация кальки ослабляется, но падает производи-
тельность машины. .
14. Необходимо устранить прилипание кальки к оргстеклу,
15. не заменяя оргстекло.
16. Какой параметр надо улучшить: 30 -вредный фактор, дей-
ствующий на объект, - притяжение оргстеклом кальки.
17.»- Как обычно улучшают: .уменьшают трение смазыванием объекта.
I8.set Какой параметр ухудшается: 23 г потеря вещества -
портится калька.
19. В клетке (30-23) чгйхяп& использования приемов разрешения
ТП находим приемы: 33, 22, 19, 40.
20. Прием S3:'принцип ОДНОРОДНОСТИ.
21. « Идея: электризации не будет при треииг однородных материалов,
например, при Греции кальки о кальку.
22. Прием 22: принцип "ОБРАТИТЬ ВРЕД В ПОЛЬ ЗУ".
23. и Идея: вредный фактор - электризацию использовать для прикре-
пления чистой кальки к оргстеклу»
24. Прием 19: принцип ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ.
25. « Идея: машина работает в непрерывном режиме - переход на пери-
одическое действие снизит производительность.
26. Прием 40:.дримевеете КОМПОЗИЦИОННЫХ, МАТЕРИАЛОВ.
27. s Идея: на кальку-чертеж прикрепить, наклеить полимерную плен-
ку, однородную с оргстеклом г снижающую электризацию; дополни-
тельно-снгкагэдую взнос кальки и увеличивающую срок хранения.
28.ИТОГЖ: предложены 2 идеи.
I/ Пропустить через машину чистую кальку» чтобы прочно при-
клеилась к оргстеклу, обрезать ее края и приклеить. Скомпенси-
ровать поглощение света калькой, опустив осветительную лампу.
Mantmta мпждт работать безостановочно I смену, пока экранная
калька не износатся. Решение найдено и внедрено слушателем кур-
сов ТИВ в 1972г. А-Н.црдовым, ныне преподавателем ТРИЗ в г.Че-
лябие»-65.
2/ Наклеить ма жадажу-чертеж' полимерную плевку.
-'20-
4. ВЕЕДЬВЫЙ АНАЛИЗ И СТАНДАРТЫ. РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ
Беполь-слог-чосокращеяное от "вещество" и "поле", означает мини-
мальную полную модель технической системы, описывающую взаимодей-
ствия веществ и входных и выходных потоков энергии, полей сил,свя-
занных с ТЕ,- конфликтом в ТС. В веполь включают: Bj- вещество ,
которое надо менять, обрабатывать, перемещать, обнаруживать, кон-
тролировать и т.п., В2~ "инструмент", осуществляющий необходимое
действие и приводящий к возникновению ТП (П-поле, сила, энергия,
обеспечивающее взаимодействие В^ и В?}, в результате которого в ис-
ходной стадии возникает, а после преобразования веполя разрешает-
ся ТЕ. Как правило, эти три компонента необходимы и достаточны
для получения требуемого в задаче результата.
Под термином "вещество" понимается любой объект независимо ^т
степени его сложности: лед и ледокол, резец или станок, заготовка
или .сложное готовое изделие, трос и груз.. Взаимодействие веществ -
всеобщая форма связи тел или явлений, обусловливающая их взаимное
изменение.
Под термином "поле" понимают пространство, каждой точке кото-
рого соответствует некоторая векторная или скалярная величина,
(йода относятся и 4 вида физических полей, форм материи, осущест-
вляющих взаимодействие микро частиц, вещества: гравитационное, эле-
ктромагнитное, сильное и слабое взаимодействие; и "технические"
поля: механические-, акустические, тепловые, .электрические, магни-
тные, электромагнитные и хиьяческие - сокращена) МАТЭМЭмХ . В
веполь включают поля на входе и выходе. ТС, которыми по условиям
данной задачи можно непосредственно управлять - вводить-, изменять,
обнаруживать, измерять.
Как правило, в вепольных формулах ТС вещества, записывают в
строчку, входные поля сверху, выходные Поля в нижней строке. Тог-
да ,• Bj и Ц образую* как бы треугольник: / П \
Так же как в геометрии минимальная, геомет- ®1~~” s2
ричёская фигура - треугольник, из множества •
которых можно получить любую более сложную фигуру, так и в технике
такой "элементарной частью” является веполь, множество которых по-
зволяет описать характеры взаимодействий в сложных ТС.
Приведем принятые обозначений для разных надов взаимодействий
к правила преобразования даполей,. позволяющие -решать изобретатель-
ские задачи в техник*.
-21-
Принятые обозначения в веполях
к - недоль в общем виде,
взаимодействие в общем виде, без конкретизации,
направленное действие,
взаимодействие,
действие, которое надо ввести до условиям задачи,
неудовлетворительное, вредное действие, которое по ус-
ловиям задачи должно быть изменено,
доле на входе, поле действует,
Поле на выходе, хорошо поддается изменению, измерению, - ’
состояние поля на*входе, изменение его параметров, не
изменяя природы поля,
состояние того же доля на выходе, изменение параметров,
состояние вещества на входе,
состояние вещества на выходе,
переменное т^щестчо, находящееся то в одном, то в дру-
гое состоянии, например, под действие" переменного пеня,
структурированное вещество,
структурированное поле, .
переменное поле,
направленное преобразование веполя.
На основе анализа развития ТС по патентному фонду выявлены сле-
дующие правила преобразования веполей/2,3,38,39,43*47,55,57/L.
J-e правило. Невепольные система Bj или П и неполные веполя
Б-г-Bq или П^Вт для повышения управляемости и эффективности не-
z ТТ\ __
обходимо достраивать до полного веполя / к » сужая
таким образом безграничное поисковое . ~ *
пространство нового технического решения, оставляя для рассмотре-
ния ограниченное число вариантов недостающего для веполя элемента.
Пример. Нужно разделить смесь щепы древесины и коры. Поскольку
имеем 2 вещества, от множества вариантов решения переходим к мень-
шему перебору вариантов возможных видов полей, обеспечивающих их
Поле гравитации плохое; плотности щепок мало различаются.
другие поля - механические, акустические, тепловые — непригодны
в задаче на разделение; электрическое - хорошо для разделения, но
как ведут себя в нем шепкК? ишц показал, что в электрическом поле
частицы коры заряжаются отрицательно, а частицы древесина - поло-
жительно. Это позволяет построить сепаратор щепок. Если такое поле
резко усложняет систему - приводит к новому ТП, то рассмотреть во-
зможности магнитного поля. Дано: Вт- щепки коры, которые надо уда-
лять из смеси - перемещать из ТС. Достроим веполь, введя Вд и П:
^Пмаг До раздробления стволов древесины
3I В2 > Вт нанесем, намажем на нору частицы
ферромагнитного вещества В2, а затем - после дробления — использу-
ем для сепарации щепок Пмаг .
2-е правило. Если в условии задачи имеется "вредный" веполь,
то его нужно разрушить введением между плохо взаимодействующими Вт
и В9 третьего вещества, лучше всего полученного модификацией имех>
щихся веществ или внешней среды, зли двух веществ вместе. Другая
возможность разрушить вредное действие - ввести в веполь второе
поле - ng, перейти к двойному веполю:
з/. ..%=>, в/-^.
"Уодификапиями" вещества могут быть отдельные его составляющие, со-
единения с другими веществами, само вещество в разных физических
или агрегатных состояниях, обладающее дополнительными свойствами:
намагниченное, светящееся, неподвижное, заряженное и т.п. Напри-
мер, модафглации вода: лед и пар, водород и кислород, выделяющие-
ся при электролизе водных растворов солей; смеси вода с газом
твердыми телами или жидкостью - аэрозоли, пены, суспензии, эмуль-
сии и т.д.; слой турбулентной вода над ламинарным потоком и наобо-
рот и т.п. Лучше всего, если мздификация наступает сама.
Пример. Для очистки горячих газов от немагнитной пыли применя-
ют фильтр - пакет из многослойной металлической ткани. Частицы пы-
ли прочно удерживаются, зажимаются нитями металлоткани. Такой
фильтр хорошо очищает газ, но его очень трудно очистить после за-
сорения. Как быть?
Имеются 2 вещества: металле ткань и пыль, нити ткани и пылинки.
На стадии очистки между ними имеется вредная связь - прочное удер-
живание пылинок между нитями, малыми ячейками металлоткани. Для
’разрушения этой вредной связи ячейки нужно сделать очень большими,
например, превращением нитей ткани в металлопорошок из ферро маг-'
битного вещества. Таким фильтром легко управлять, включая и выклю-
чая электромагнит: при включенном электромагните образуется порис-
тая плотная структура фильтра, при выключенном электромагните -
частицы фильтра с пылью падают в приемную емкость, а при новом
включении образуется структура фильтра, пригодного для дальней-
шей работы, Пыль остается в приемной емкости, откуда легко выгру-
жается /36/,
3-е правило» Эффективность имеющихся веполей может быть усиле-
на за счет изменения, увеличения степени дробления, пористости ,
"инструмента" ТС, за счет изменения поля в ТС по линии МАТЭМЭмГ,
за счет перехода от веполя к двойному веполю, к цепному веполю,
от действия на макрофизическом уровне к действию на микро уровне ,
на уровне свойств вещества, его частиц.
Пример. При изготовлении листового стекла раскаленная лента по-
ступала на роликовый конвейер, эта лента охлаждалась и застывала.
Прогибаясь между роликами, лента приобретала волнистость. Чтобы
лента была гладкой, ролзгси должны быть очень маленькими, вплотную
друг к другу. Но чем меньше диаметр роликов, тем сложнее^конвейер,
тем труднее его наладка, ремонт. Противоречие разрешается путем
дробления роликов до микроуровня - атомов металла. Это ванна с рас-
плавленным металлом, по поверхности которой скользит лента стекла,
гели дополнительно использовать физический эффект - пропустить че-
рез расплав электрический ток и действовать электромагнитным по-
лем, то можно управлять формой поверхности расплава и, следова-
тельно, формой стеклянного листа/ 1,с.8о/.
CraHjgOTHjga^gg^e^e изобретательских задач
Анализ патентного фонда показал, что изобретательские задачи мо-
жно разделить на типовые и нетиповые. Типовые задачи решаются по
четким правилам в 2-3 хода. Такие правила преобразования ТС были
названы стандартами на решение изобретательских задач/!,3,25/. Со-
вокупность таких правил, классифицированная на принципах вепольно-
го анализа ТС, составила систему 76 стандартов. Задачи, которые се-
годня не относят к типовым, со временем станут типовыми после вы-
-якления еще не известных закономерностей.
Стандарты РИЗ появились как особо сильные сочетания приемов раз-
решения ТП и физических эффектов/2,3/, затем в эту группу вошли
правила преобразования ТС, вытекающие из законов их развития. Сис-
тема 75 стандартов разбита на 5 классов в соответствии с направле-
ниями развития ТС/3/.
Класс I- построение и разрушение вепольных моделей ТС, пра-
вила их преобразования в зависимости от тех ограничений, которые
- 24 -
.приведены в условиях задачи: от невеполей к веполям, к увеличению
регулирования действия поля, использование приемов разрушения вред-
ных связей.
Класс 2- способы развития веполей путем небольшого их услож-
нения для повышения эффективности работы ТС: форсирование дроблени-
ем, перфорированием, введением ферромагнитного порошка и магнитного
поля и др.
Класс 3- переход от решения задачи в ТС к надсистеме НС или
макроуровню ПС, как отражение соответствующих законов развития ТС.
Классы 2 и 3 включают стандарта, основанные как на развертывании,
усложнении ТС, так и на их свертывании, упрощении, на повышении ди-
намичности и управляемости, согласовании и рассогласовании элеме-
нтов ТС, переходе на микроуровень или к НС и др.
Класс 4- обнаружение и измерения в ТС; решения таких задач
имеют особенности, связанные с тем, что интенсивности энергетичес-
ких по то ко в при измерениях на 1-3 порядка ниже, чем при изменениях
ТС. По общие законы развития ТС те же., что при изменениях.
Класс 5- стандарты на применение стандартов имеют значение
для повышения эффективности решений, полученных с помощью стандар-
тов классов 1-4. Многие задачи решают прямым введением в ТС допол-
нительных веществ и полей - такие решения малоэффективны. Нужно
преодолеть противоречие: вещество или поле должно быть введено
и не должно быть введено. Показана 25 путей разрешения таких про-
тиворечий.
Применение многих стандартов классов 1-4 приводит, по сути дела,
к развертыванию ТС - к увеличению числа элементов, усложнению ТС.
Приемы класса 5 предназначены для свертывания, упрощения ТС при
сохранении достигнутого результата технического решения. Система
76 стандартов открытая, она может пополняться после тщательной
проверки предложений по новым стандартам.
Порядок применения стандартов: I/ определить вид данной зада-
чи: на изменение в ТС или измерение, 2/ если задача на изменение,
то по условиям задачи построить исходную вепольную модель ТС; если
это неполный веполь - обратиться к стандартам подкласса I.I; если
модель - веполь с вредной связью - к подклассу 1.2; если веполь не-
достаточно эффективен.- к стандартам классов 2 гЗ, которые пока-
зывают пути развития ТС; 3/ если задача на измерение - использо -
вать решения по стандартам класса 4; 4/ найдя решение, проверить,
нельзя ли свернуть полученное решение, упростить ТС с помощью ста-
- 25 -
вдартов класса 5. К этоцу классу нужно обратиться и в тех случаях,
когда в условиях задачи имеется запрет на введение веществ или до—
лей»
Система 76 стандартов позволяет сразу решить примерно 20% слож-
ных современных изобретательских задач по поиску новых технических
решений. Она используется и в ходе решения нестандартных задач, ко-
гда анализ задачи упрощает ее условия. Система помогает в прогно-
зировании развития ТС, в развитии и усилении полученных техничес-
ких решений. Эта система лежит в основе программы Щ], входящей в
пакет программ ИМ, разрабатываемой НИНИМ в г.Минске/5/.
4.ИСП0ЛЬ30ВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ
При поиске новых технических решений до методу проб и ошибок,
как доказывают статистические оценки/17,29/, доля изобретений,
опирающихся на прямое использование физических эффектов, составила
2%. Аналогичные оценки по применению химических эффектов в технике
доказали, что они еще меньше: среди изобретений во всех отраслях
доля таких решений не более 0,01%, а среди изобретений в химии она
составила 2%. Такие решения, опирающиеся на эффекты, отличаются
высоким творческим, качественным уровнем, заметно повышают эффек-
тивность решений. Применение TFE3 при поиске новых идей позволяет
целенаправленно, методически обоснованно стреьшться к прямому ис-
пользованию физических и химических эффектов в новых решениях. В
связи с этим в ТРИВ ведется работа по обобщению опыта изобретате -
лей и выработке рекомендаций по использованию физики и химии
при решениях изобретательских задач/1-7/. Фрагмент нового ука-
зателя по использованию химических эффектов приведен в ярил. I- г~
Химические эффекты подразделены на группы по следующим призна-
кам: I/ появление - сохранение - исчезновение требуемого вещества в
делят обеспечения требуемого свойства в ТС, выделение - поглощение,
энергии; 2/ поверхностные и протекающие во всем объеме твердых и
жидких тел и газов; 3/ по видам, веществ, принимающих участие в хи-
мических эффектах: простых и сложных, комплексов и полимерных;
4/ по додом химических процессов: усиления, ослабления и устране-
ния ртасдопня, восстановления, перехода к электрохимии, обмена и
комплексообразования, молекулярных перегруппировок, применению ме-
тода реактивов, синтеза, термо- и $ стораспада и др.;
5/ до степени обратимости химических эффектов: редко они бывают
Абрапм®», чше - шю^титми.
-.26-
Э^ееты^образованта-дсчезндвенгя, ^ещества/3,29,34,4и, 45,49,51/.
В технических системах применяют способы получения метал-
лов, газов, соединений как на поверхности, так и объеме составляю-
щих ТС тел-веществ.
Металлизация поверхности позволяет улучшить ее свойства:
обеспечить или увеличить электропроводность, получить блеск, улуч-
шить внешний вид, коррозионную устойчивость, воздействовать на ко-
эффициент трения, способствовать упрочнению контакта запрессован-
ных тел, регенерировать изношенную поверхность изделия и пр. В
этих целях используют растворимые в воде соли металлов, металлер-
ганические соединения в неводных растворителях, оксиды металлов,
летучие соединения металлов - галогениды, карбонилы и др. Восста-
новление проводят реагентами - гипофосфитами в водных растворах ,
глицерином для оксидов, растворами натрия в жидком аммиаке и др.' ,
электротоком на катоде или термораспадом соединений. Управляют хо-
дом процесса восстановления электрическим или тепловым полями. Те-
пловое поле может быть обгда (в камере, печи, ванне,’ или мест-
ным - только детали или мэста контакта-трения. Часто опираются так-
же на прие-« разделения в пространстве и времени, как, например, в
газотранспортных реакциях: получают в одном месте карбонил иля хло-
рид металла, при соответствующей температуре переводят его в газ-
пар для переноса в зону осаждения термораспадрм или восстановле-
нием.
Выделение металла в объеме тел позволяет: получать метал-
ле древесину - до Iu-25^ меди , металл в других пористых телах, фо- -
точувствительные стекла - за счет обратимости распада-образования,
добавки хлорида стекла, переводить металлы в иные степени окисле-
ния в составе тех ха соединений.
Получение газов позволяет обеспечить изменение поверхно-
сти - ослабление контакта тел, их трения, уменьшение прочности и
плотности стали вследствие поглощения водорода, изменение давления
в ТС и регулирование за счет этого теплопередачи, вытеснение одно-
го растворимого газа другим, изменение свойств газа - получение
озона из кислорода, сигнализацию газом о состояний или местонахож-
дении ТС - пахучим этилмеркаптаном, самовоспламеняющейся смесью
фосфинов на воздухе или этиленом при контакте .с озоном и т.п. Тре-
буемые микроколичества волы в ТС могут быть получены синтезом из
водорода - действием оксида меда при нагревании или разложением
. газогидрата, кристаллогидратов или гидрогеля и др.
- 27 -
Получение соединений или солей металлов на поверх-
ности изделий основано на осаждении готовых соединений из взве-
сей, растворов или гидроксидов, образуемых при электроде вблизи ка-
тода или анода; на образовании или распаде соединений при нагрева-
нии, в том числе о использованием промезуточных агичтаимт форм, воз-
никающих в момент распада исходного соединения, присоединении воды
к соли и др. Весьма эффективны решения, в которых используются мо-
лекулярные превращения в объемах тел на основе метода возника-
ющих реактивов: требуемое вещество появляется, высвобовдается из хи-
мически связанной формы одновременно во всех точках пространства ТС
в равных Концентрациях - такой метод существенно повышает качество
продукта реакции. Внутржюлекуляряые перегруппировки связей - как
ковалентных, так и ионных, переходящих кдорадентным^- позволяют
обеспечить молекулярно точное дозирование реагентов одновременно во
всех точках аппарата-реактора. Проводятся исследования в направле-
нии получения микросхег- на молекулярном уровне. Химические реакции
окисления, гидрирования, синтеза на основе новых катализаторов и вы-
бора соответствующих реагентов, использования различных физико-тех-
I яических полей позволяют обеспечить получение веществ с требуемыми
свойствами.. '
Во многих случаях в ТС требуется кратко- дай долговременнее с о-
хр ан ение какда-лжйо- веществ с целью легкого выделения их в тре-
буемое время и в нужном месте.- Используют малоустойчивые соединения .
например перекись водорода,•пероксиды и ркеадк' металлов как источ-
ники кислорода ; соединенна, распадающиеся прв ударе, нагреве (ги-
драты, взрывчатые вещества) дай ®д действием света; используют
синтез соединений из комцо.к зато в (.водород-и qxqw жди при. нагреве- ,
нии образуют воду) и выделение их из структуры гелей, воска и гли-
ны . (лекарств, растворителей, взрывчатых веществ и пр.).хранение ак-
тивных веществ в геле, обеспечивает увеличение срока сохранности, за--
медленве икк&жед» в свободной активной форме, например, удджение
времени. действия лекарств в жквы? организмах - более эффективное
действ» при меж&щем щ?тре£)ле«ет и умедэдюняи вредных последствий.
Кроме получения веществ, в ТС нередко бывает необходимо через не-
которое время обесдечж» исчезновение, некоторого-ранее вве-.
• деняаго жяювстаа, -В ча®т«?ети дадодорда свойств , которые необходи-
мы а ижше И ВРСЯИ 9 ЭДДО дакла работы ТС. Исчезновенин можно
добдамя «й? путем (Испарением, расплавление^ так и
фшмимямпсйяв - йэаствбрехяем) к химическим (превращением в ле-
-28- '
тучие иди раст^римыв соединения, иди "исчезновением без исчезно-
вения"- превращением вещества-добавки в основное вещества ТС
иди в инертное вещество, не влияющее на работу системы^
Для удаления веществ с поверхности тал используют окисле-
ние сильными (озон, диоксид азота и др 4 или "мягкими”
(пары воды, углекислый газ ) окислителями ; обработку кислыми ('лучше
отходами соседних ТС) или. чередующимися модифицированными то кис-
лотными, то щелочными (кли то окислительными, то юсстано витальными)
растворами; фото- или термо разложение, электролиз на катоде и ано-
де, водородный перенос. Для "исчезновения” вещества'в объеме ТС -
окисление добавки металла к его’ оксиду чистым кислородом с превра-
щением; в оксид как основное вещество ТС, превращение в хлорид или
карбонил металла - летучие соединения при небольшом нагреве, термо-
распад или перекристаллизацию. К эффектам исчезновения вещества от-
несем также способы очистки вещества ТС от вредных примесей окисле-
нием озоном, взаимной нелтрализацзей разных по химическим свойст-
вам отходов соседних ТС, увеличением молекул адсорбентов - напри-
мер, гидроксидов на полимерах, образованием газогидратов, раство-
рением веществ в сжатых ’газах, а также улучшением условий кристал-
лизации осадков путем подготовки гомогенных растворов и смесей
методами возникающих реактивов и молекулярно точного дозирования.
/3,25,22,25,42/
Большинстзо химических превращений сопровождается эффектами вы-
деления или поглощения тепловой энергия. Химические реакции делятся
на экзо- и эндотермические. Кроме тепловой, химические эффекты обус-
ловливает выделение следующих форм энергии: механической(за счетиз-
ггенения теплосодержания ТС и различия агрегатных состояний исходных
веществ и продуктов превращений, изменений Их структура и бзойст^;
электрической и световой энергии.
Выделение механической энергии связано с образованием
продуктов реакции в виде газа-пара и повашевзем давления, в замкну-
той ТС, из небольшого отверстия может бать получена газовая или га-
зокидкая струя. Повышается давление в замкнутой ТС по реакциям раз-
ложения бикарбоната аммония, газо- или кристаллогидратов, протекаю-
щим при небольшом нагреве; в такой ТС реакции обратима - при охла-
ждении давление-падает, а распавшееся соединение-, кристаллизуется в
месте охлаждения - кристаллогидрат образуется там, где осталась
безводная соль, Изменения давления в ТС и механических свойств ве-
щества ТС происходят при введении в ее- go став геля, добавлен fio-
- 2S -
лимеров, восстановлении оксидов, ценообразовании, действии клея,
термораспаде металлоорганических соединений и др.
получение тепловой энергии: многие само про из вольно
протекающие реакции сопровождаются выделением теплоты. С помощью
теплоизоляции шлаком обеспечивается концентрирование этой
энергии, например, при использовании термитных составов, выделяю-
щих обычно требуемый металл в ваде расплавов; самэраспространяюще-
Гися высокотемпературного синтеза - бескислородного горенка метал-
лов с неметаллам? и других процессов.Солнечную энергию модно запас?
в виде синтез-газа, действуя на смесь метана и углекислого газа
или метанол, или хлористый сульфурил - накопленная тепловая энер-
гия может быть выделена при горении или обратном синтезе. Разрабо-
таны способы накопления теплоты путем получения устойчивых пересы-
щенных растворов, которые выделяют эту теплоту в момент кристалли-
зации, инициированной добавкой кристалла растворенного вещества.
Такой раствор регенерирует нагреванием, запасая часть затраченного
тепле (метод "тепловых консервов"). Разработан подогреватель из сме-
CZ икс ада кальция и порошка алюминия, реакция между которыми с вы-
лечием теплоты вызывается небольшой добавкой воды.
Поглощению тепловой энергии служат многие эндотермические реак-
ции, с помощью которых достигают весьма низких температур, напри -
мер, при растворении некоторых солей в воде.-
Получение электрической энергии: хорошо известны хи-
мические источники тока, основанные на необратимых или обратимых
окислительно-восстановительных электродных реакциях - химические
элементы, батареи и аккумуляторы. Но практически исчерпаны возмож-
ности их совершенствования и увеличения энергоотдачи -количества
энергии .на единицу массы источника, особенно мала она у свинцовых
аккумуляторов. Поэтому нужны новые-идеи получения энергии, осно-
ванные на химических реакциях илй на новых подходах к имеющимся
истэчипсамт аДюгие полимерные материалы являются диэлектриками, но
синтезированы высокобромирэванные электропроводные полимеры. Элек-
тропроводность диэлектрикам можно придать с помощью гидрофильных
красок. Синтез полимеров в электрическом и других физико-техннческг
ких полях позволяет получать электреты - вешества-носители посто-
янного распределенного электрического заряда. Электреты помогают
решать самые разные технические задачи: создание маломощных ис-
точников электроэнергии и ветроэнергетических установок, датчиков
контроля разных параметров техники (перемещения, измерения заря-
- 30-
дов, температура и пр»), средств прикрепления частей TG и др.
Получение ’световой энергии: многие про десен горения мо-
гут слупить источниками света и сигнализаторами наличия отверстий
в трудноконтролируемнх объектах, их местоположения; в качестве по-
следних пользуются само протекающими процессами с выделением света:
самовозгоранием смеси фосфинов на воздухе, свечением смеси этилена
с озоном и другими реакциями. Процессы выделения и поглощения света
позволяют разрабатывать разные оптические методы анализа качествен-
ного и количественного состава веществ, эффективны методы рентгено-
спектральдогс анализа материалов. Использование образования окра-
шенных соединений, так называемых цветных реакций и избирательного
поглощения в спектре световой энергии,позволяет производить яналия
химического состава и строения вещества ТС. Поглощение спичечной
лучистой энергии газовыми смесями с образованием синтез-газов или
пересыщенными растворами позволяет запасать впрок тепловую энергию.
Таким образом, в техническом изобретательстве можно
применять следующие основные химические эффекты: получения, сохра-
нения и исчезновения вещества и/или разных видов энергии; теплота
химических реакций кроме нагревания или охлаждения в ТС может пере -
ходить в механическую, электрическую или световую энергию. Процессы
могут протекать на поверхности тел, в малом объеме иди во всем объ-
еме ТС. Чаще всего находят применение в изобретательстве окислите-
льно-восстановительные реакции, синтез полимеризацией, комплексо-
образование, получение и расширение сфер применения новых форм ве-
ществ - гелей, кристаллов, изомеров, электретов и пр. Редко, но
эффективно применяются молекулярные перегруппировки. За последние
Еб лет уменьшилось число изобретений, основанных на обменных
реакциях, увеличилось число опирающихся на принцип, объединения
разных химических эффектов в одном техническом решении, а также
химического и физического эффектов. Основы классвфзкации химичес-
ких эффектов, применяемых в техническом творчестве,-приведены выше
на с.2Б - предлагается ее основать, на пяти группах признаков.
' В приложении приведена таблица указателя по использованию .хими-
ческих эффектов s техническом изобретательстве/ 29/, другая табли-
ца такого же назначения приведена в книге/3/.
- SI -
5. УЧЕБНЫЕ IBvEPETAIEEbCKHE ЗАДАЧИ IL ТгИЭ
Задача 3. Смешивание жидкостей.-В аптеках часто надо свеши-
вать жидкости, сильно различающиеся по вязкости (типа вода и гли-
церин* Наливают их в сосуд и перемешивают* например, чег^-то вроде
ложечки - этим гениальным изобретением, сделанным много сотен лет
тому назад. Но есть жидкости, которые нельзя держать в открытом со-
суде - испаряются или портятся от контакта с воздухом. Приходится
перемешивать в бутылочке, закрытой пробкой - встряхивать их долго,
что неудобно и затруднительно, если таких бутылочек очень много.
Как ускорить перемешивание ? Хорошо бы просто ложечкой.
Решение, обычно начинают с 'предложения применить машину для
встряхивания. Когда я начал работать в лаборатории в 5и-е годы, я
предложил вращающееся колесо с захватами для бутылочек/64,с.II /.
ТП: если перемешивать с помощью машины, то’ освобождаются руки
лаборанта, но на практике такие машины применяются лишь тогда,
когда надо перемешивать час или более. 'Если перемешивать мешал-
юй, похожей нд ложечку, то решение простое, но недопустим кон-
такт жидкости с воздухом. Если бросить в бутылочку ложечку, ша-
рик, то перемешивание ускоряется в закрытой бутылочке, но нужно
эту ложечку зетдвливать после перемешивания. Обычно после перебора
5-1и таких вариантов слушатели приходят к выводу: епены и пробка,
и ложечка. ТП разрешается, если их объединить - ложечка укре-
пляется на пробке, сто и есть решение по а.с.303100 /18,с.6/. За-
одно выявляется првддап ОБЪЕДИНЕНИЯ как один из приемов решения
изобретатедао^Ж задач и разрешения технических противоречий.
Задача 4. Укладка стеклянной трубы, ha заводе между цехами нуж-
но продажт трубопровод из стеклянных труб, экскаватором вырыли
траншея,, лещади самосвалом на ее дно песок и уловили трубы. Да-
же при небрдавдх неровностях дна траншеи трубы ломаются при их за-
сыпке песком на участках между буграми дна. ХЬжно было бы выровнять
дно траншей оао* эдатедьндо Образом, но это долго и дорого. Как
быть?
ЗД: если выравнять дно лопатами, то труба Ля-
жет за РОЖай песок и при засыпке не будет ломаться, н о такое
решеняе дорого- Если не выравнивать, то дешево, но труба
при Сф>маетедч Эти. ТП разрешается,, есда песок на время за-
ешв» едеддаь в же водопесчаной пульпы.
Возникав? новое ТП: если подавать пульпу, то песок сам вырав-
нивается, но дно траншей будет строго горизонтальным, а трубыук-
ладыают с уклоном. Это ТП разрешается изменением порядка операций:
трубу укладывают на неровное дно с нужным уклоном,- затем постепен-
но порциями подают пульпу до тех пор, цока труба не скроется под
' слоем песка. В решении применены методические приемы разрешения ТП:
разделение во времени, изменение ЖуЖ6-ХК<51ЧЕСКоГо СОСТОЯНИЯ эле-
мента - песок на время делают "жидким'’, изменяют порядок действий.
Задача 5. дорожный светофор. Это стойка,, на которой укреплена
коробка с лампами и цветными стеклами. Иногда эту коробку требует-
ся сместить вверх или вниз, вправо или влево. Посылают бригаду ра-
бочих, они откапывают основание стойки, меняют ее или ее место ус-
тановки и снова ставят,- уходит половина рабочей смены. Как сделать,
чтобы место светофора можно было изменить за 1и-15 мин ?
Задача 6. Гвоздь. Деревянную опалубку для бетонных работ из досок
скрепляют гвоздями. Чтобы опалубка была прочной, нужно гвозди заби-
вать полностью, заколачивая в доски по шляпки. Потом такую опалубку
трудно разбирать - при вытаскивании гвоздей доски портятся. Для об-
легчения вытаскивания гвозди надо бы забивать не до конца .Как быть?
Задача 7 ’Огюста Пикара}. он первым поднялся в стратосферу, для
этого изобрел и сделал Герметичную -алюминиевую кабину. Оболочка ша-
ра стратостата имеет В нижней частя клапан для выпуска газа с'целью
регулирования подъема-спуска. Управляли клапаном из кабины с помо-
щью троса: потянув за трос, открывали клапан, отпустив - закрывали.
Форма оболочки в полбте сильно из меняется: на поверхности Земли она
вытянута, в стратосфере-сферическая. В результате расстояние от ка-
бины до клапана меняется на 23 м, трос должен сзободао ушпиятъсяна
эту величину,-в любой момент обеспечивая надежное управление клапа-
ном. Трос проходит сквозь крышу кабины: он должен проходить свобод-
но и . должна быть герметичность кабины (в то же время^ Применением
смазки задачу не решить. Что сделал и.Пикар?
, Задача 8. Фильтр в трубе. Для очистки жидкости в трубе на первых
циклах нужен керамический фильтр. Выполнен он в виде плоского круг-
лого диска. После завершения очистки .жидкости фильтр бесполезно уве-
личивает гидравлическое.сопротивление. Как быть?
Задача Заслонка для газа.- В трубе, по которой движется газ,
установлена поворотная заслонка.. Иногда’ температура газа неконтро-
лируемо повышается’ на 3Q°C. С повышением температуры уменьшается '
плотность газа, падает, количество газа, проходящего через трубу в
— со -*•
единицу времени. Как обеспечить постоянство расхода газа для каж-
дого заданного угла поворота заслонки?
Задача К.-. хранение нефти. В резервуарах для хранения нефти име-
ются ее потери из-за испарения. Известен способ, по которому повер-
хность нефти закрывают плавающими экранами; Испарение резко умень-
шается, если зазор между экраном и стенкой мал, но стенка деформи-
руется пол действием меняющейся нагрузки и мешает свободному дви-
жению экрана. При большим зазоре экран двигается свободно, а нефть
сильно испаряется. Как бнть?
Ьадачи на форткулироварие дпе_ад>нрго решения
Задача II. Зак с горючим. Лучший самолет во время войны штурмо-
вик ИЛ-2 обязан своей репутацией множеству изобретений КБ пол ру-
ководством С.В.Пльюшина. Среди них было и решение следующей задачи.
Попадание пули в бак с горючим обычно не приводит к пожару, если
бак полон. Пожар возникает в случае, если часть бака заполнена па-
рами бензина. Какое решение нашли инженеры, чтобы на допустить за-
горания бензина и при полупустом баке?
Решение. ТП если в бак с горючим проходит воздух, то
бензин легко прЖЖТ* я двигатель, но •» бако образуется взрывчатая
смесь воздуха и паров бензина. Если в бак подавать инертный газ,
то газ в баке не будет взрываться, но системы самолета усложня-
ются - падает его полезная нагрузка. Идеальное решение: газ
в баке не *зрывчатуй(а полезная нагрузка самолета сохраняется. В
техническом решении использован ресурс системы - выхлопные газы
двигателя, часть которых подается в бак. Утопический прием: прин-
цип ИНЕРТНОСТИ, основанный на химическом эффекте - замене возду-
ха газом без кислорода.
Задача 12. Высотомер. Авиационный альтиметр измеряет падение
давления с высотой* Он имеет спиральную валуумную трубку, которая,
разгибаясь н сгибаясь', через передачу передает движение стрелкам.
ОБ имеет две круглые шкалы: большая шкала показывает метры, а ма-
метра. Из-за этих шкал пилоты в экстремальных условиях пу-
тали часто показания и попадали в аварии. Психологи предложили,
чтобы в новом приборе шкала километров была прямой, а шкала метров
оставалась круговой. Для изменения вида показаний пришлось увели-
чить число шестеренок в передаче — из-за этого увеличилось трение
и ухудшилась точность показаний прибора. Как быть?
Реше «не- ТП: если ирименить сложную передачу, то нужная
стрелка будет двигаться по прямой, но снизится точность показа-
нпй. Ёс ла передачу не > усложнять, то точность показаний сохра-
нится, но стрелка не двигается по прямой. Идеальное радение:
когда передачи нет, а стрелка указателя движется по прямой линии.
Ресурс: любая точка на барометрической спирали при ее сжатии-разжа-
тии движется практически по прямой. Поскольку эти перемещения неве-
лики, точка на спирали пригодна для показаний высоты з'километрах.
Методический прием: идеальное решение достигается за счет использо-
вания внутреннего ресурса ТС.
Задача 13, Опускание станина. Зо время войны лютой яимой стро-
ился завод. Был вырыт котлован для станины тяжелого станка, рядом
подготовлена сама станина. Но не было крана достаточной грузоподъ-
емности, чтобы поднять и плавно опустить в котлован станину. Как
была решена задача?
Задача 14. универсальный якорь. Вот уже много лет кораблестрои-
тели не могут найти хорошее решение для корабельного якоря. Якорь
зарывается в грунт и держит корабль, не давая ему двигаться под
действием ветра и течения. На скалистом грунте якорю не за что за-
цепиться. Из-за этого жгие гавани не пригодны для стоянки судов,
а места в портах не хватает. Нужно иметь возможность ставить ко-
рабль на якорь и в случае скалистого грунта. Как быть?
Задача 15. Сортировка таблеток. Имеется автомат для. производст-
ва плоских круглых таблеток, которые, выкатываясь по наклонному ло-
тку, падают на приемный стол, чтобы попасть на ленту упаковочной
машины. Некоторые таблетки имеют скола. Б начале ленты посадили ра-
ботницу, которая выбирает бракованные таблетки. Как избавиться от
ручного труда? Сколько стоит поиск решения?
Задача 16. Кран-планки. Для дозирования агрессивные жидкостей
применяют краны из эластичных трубок и прижиьиых планок. Регулируя
расстояние между планками, меняют сечение трубок. Если приходится
перекачивать взвесь твердых частиц в жидкости - пульпу, то кран бы-
стро забивается твердыми частицами, легко выпадающими в осадок.
Как быть?
Задачи на использ о ванне _ ведо^>^го _а§а^за ТС
Задача Г'. Дозатор порошка. Известен дозатор для порошков в ви-
де трубы с двумя заслонками, которые открываются по очереди. Ва.с.
2Э585б/2,с.58/ описан дозатор для ферромагнитного материала, от-
личающийся тем,.что вместо эад&вкек применены кольцевые электрома-
гнита: при выключенном верхнем магните порошок из бункера поступа-
ет в калиброванную трубу до уровня нижнего, включенэдгс магнита.
- 35
Затем включают верхний магнитt а для выдачи дозы выключает нижний.
Как улучшить работу та.сого дозатора?
Реше ни е. ТП ; е с л и заменить задвижки на электгюмагнита<
то исчезает износ задвижек от трения с п.;рошко5\ но усложняет-
ся система - магнита сложнее задвижек. Взамен усложнения должно
возникнуть новое качество. Идеальное решение: дозатор сам изме-
няет дозу порошка. Б изобретении, в стличкз от прототипа, не дока-
зана возможность ^увеличения управляемости системы” по соответстрл -
ющему закону развития ТС: внешние электромагнита на трубе легки пе-
ремещать, чтобы легко изменять way порошка. Методический приеу:
задвижка-электромагнит действует вместо доля Лмех полем Имаг на
порошок , фиксированное действие сделать по схеме
изменения^веполей: /Пмех ^Пмаг
^В/—^-Bg => В/-^^ .
Здесь применено развитие веподя до стандарту 2.2.4/Г, с. 185/. *
Задача 18. Сортировка кнопок. По конвейеру движутся одна за дру-
гой металлические : круглые пластинки диаметром 1о мм, а в
центре ах стер*?-нь^и высотой Ьз^.:; у одних - стерженьки тупые, у
.тугих - острые. Нуйю автоматизировать разделение "кнопок" по
этому признаку, сдосой додаен быть арестам и надежным.
Решение. ТП. если над конвейером укрепить валик с мягким
покрытием, куда будут втыкаться острые кнопки, т о можно кнопки
сортировать, «о такой способ ненадежен. Идеальное решение: кйо-
пки сама показывают "да, острые" - сигнал I или "нет, тупые” -
сигнал 0. Чтобы показывать - в соответствии с законом ос энергети-
ческой цройодимости ТС, через кнопки при отсутствии прямого конта-
кта (при наличия зазора’’ должна преходить энергия-"сигнал”.Из веет,
видов физико-технических полей, необходимых для построения веполя,
записанных в мнемоническом правиле ЫАТЭИЭик, через зазор могут
проходить акустическое, электрическое и магнитное поля. Из них на-
иболее резкое различие сигналов в виде I и о, в зависимости от ха-
рактера острия,может давать электрическое поле соответствующего по-
тезииада: через острие проходит разряд, через тупой конец нет. На
этом принципе может работать автомат-сортировщик "кнопок". Методи-
ческий прием: синтез веполя по- стандарту рэ-
1.1,1с.По/, где Bj-кнопка, Bg-при- Bj == ьХ------------т- Во
бор, Пал - электрическое поле.
Задача 19. Катамаран перевернулся. Спортивный катамаран пред-
СТаВХЯет собой увя поплавка, соединенных площадкой, на которой
- 36 -
укреплена мачта с парусом и стоит спортсмен. Чем больше расстоя-
ние между поплавками, тем устойчивее катамаран. однако при пере-
ворачивании катамарана именно из-за высокой устойчивости он не мо-
жет быть без посторонней помощи возвращен в первоначальное положе-
ние. Как быть?
Задача 2и- Пескоструйка. Поверхности отливок деталей очищают
пескоструйной. При этом песок, попадая в полости деталей, остает-
ся там. Как удалять песок из полости детали?
Задача 21. Распыленные потоки. Имеется установка, в которой
распыляются две жидкости: А и Е. 2ти потони движутся навстречу друг
другу, причем капли А соединяются с каплями Е и образуют нужный
продукт Ас, но кроме них получаются еще и йеяуглые примеси из-за
столкновения капелек АА и ЕЕ. Как получать более чистый АБ?
Задача 22. Дверь для кошки. "S, кошка, гуляю сама По себе/-
говорила героиня сказки Киплинга, обычные кошки делают то же самое.
Sas технически решить задачу, ‘чтобы в городской квартире кошка мо-
гла самостоятельно попадать в квартиру-без сторожА? Если сделать
легко открывающийся лаз, дм смогут воспользоваться и бродячие ко-
ты. Что бы вы сделали для своей кошки?
Задача 23, Вездеход на Уарсе, Космический корабль прибыл. По-
верхность .Чарса очень неровная. Снарядили колесный вездеход с боль-
шими надувными шинами. Вездеход легко повез пассажиров, но вдале-
ке от корабля на крутом склоне опрокинулся набок. Что делать кос -
монавтам?
Задача 24. Мебель для детей. В детских садах жалуются: ребята
сдирают любую краску на мебели. Некрашеную- мебель применять яель-
.'.ч - нужна разноцветная мебель. Не удалось сделать так, чтобы кра-
ска пропитывала всю древесину - доски ее не впитывают. Как быть?
Задача 25. овальные пластинки. Нужно изготовить большую партию
стеклянных пластин толщиной I мм. Нарезали прямоугольные пластины.
При обработке их в овал на шлифовальном станке тонкие пластины ча-
сто ломаются. Вот если бы они были толстые ? Как быть ?
Задача 26. измерение змей. Имеется террариум с большим числом
змей. Как измерить длину каждой.змеи? Укусы змей опасны^ форма все
время меняется. Как быть? ,
Задача 27. шум труб. Есть станок для резки труб, отрезанные тру-
бы сами скатываются по наклонным рельсам к месту сбора для пакети-
рования. Из-за неточной окружности труб и неровностей на рельсах
трубы подпрыгивают и сильно шумят. Как уменьшить их грохот?
- 37 -
Задача 28. Сжатая пружина. Ерп оборке прибора нужно сжать пру-
жину, уложить ее на место и закрыть крышку. Как сделать, чтобы
пружина не разжималась, пока крышка не закрыта? Связать пруж^ину'7
Нельзя, внутри прибора она должна быть свободной. Как быть?
Задача 29, 1Ьарик индикатора. В отверстие ножки индикатора за-
прессован шарик. По мере работы его рабочая поверхность изнашива-
ется. Надо шарик вынуть и чуть-чуть повернуть, не Пивредиь при
вытаскивании других точек Поверхности шарика. Как это сделать?
Задача Зи- Капли на листе. При опрыскивании растений ядохимика-
тами капли попадают на листья сверху, и гусеницы, находящиеся на
нижней стороне листа, упелевают. Как сделать, чтобы капли попадали
на лист со всех сторон?
Задача 31. Полирование в термосе. При подготовке физического
опыта нужно отполировать внутреннюю поверхность сосуда Дьюара кол-
бы термоса (большой емкоти) с узким горлом. Обычно полируют поли-
ровальником, на который наносят мелкий абразивный порошок. Порошок
поместить вовнутрь мзжно, но как поместить туда полировальник ? Как
прижимать и двигать порошок по внутренней.поверхности?
Задача 32. Ворс на пластмассе. Имеется термопласт, который раз-
мягчается при нагревании. Еадо при массовом производстве изгото-
вить листы размером Im^ с большим числом ворсинок по 1имм. Прессо-
вание и другие подобные метода слишком грубы. Вращающийся валик с
иголками может вытягивать ворсинки, во многие срываются. Как быть?
Задача 33. Отклонитель. Для направленвого бурения используют
изогнутую трубу, установленную между турбобуром и колонной труб,че-
рез которую прокачивается глинистый раствор, приводящий в действие
турбобур и вымывающий измельченную породу из скважины. Кривизна та-
кого отклонителя не поддается управлен?® с поверхности. Приходится
часто прерывать бурение, поднимать всю колонну труб, чтобы заменить
отклонитель. Как быть?
Задача 34, Испытания кубиков. Для испытания длительного действия'
кислот на поверхность образпов-кубиков сплавов их ставят на дно гер-
метичной металлической камеры и помещают агрессивную жидкость, соз-
дают в камере необходимые температуру и давление. Кислота действует
на кубики, но также разрушает стенки камеры. Приходится изготавли-
вать камеру из благородных металлов, что очень дорого.Кат: быть?
Задача 35. Зучкорез. Как удалять сучья с. деревьев при их валке ?
Можно сделать специальные машины, ползущие по стволу и срезающие
сучья. Mono ли уцро-стить решение ?
- 38-
Задача 36. Дирижабль для самолета. Тяжелый самолет совершил ава-
рийную посадку на вспаханное поле в 1ио км от аэродрома. Самолет
разгрузили, нужно доставить его для ремонта на аэродром. Он весит
ТОО т ,а доставить его надо без дополнительных повреждений. Вели бы
дирижаблем его перевезти? Но нельзя аварийный самолет поднимать в
воздух. Как быть?
Задача 37. Припаивание катушек. Имеются полистироловые катушка
с тонким изолированным проводом и металлическими Ножками. Припайку
концов проводов к ножкам проводят окунанием их в ванну с припоем
при 28исС. Перед этим требуется зачистка концов проводов от иголя-
цди. для повышения производительности было предложено Повысить теьн
пературу припоя до 38Q°C. При этом изоляция сгорает и тут яе проис-
ходит лужение концов проводов, однако при такой темавратуре ножка
перегреваются, катушки коробятся и идут в брак.
Задача 38. Растекание полимера, для временного перекрываний: тру-
бы с отверстием в нее вводят быстротвердеющйй полимерный состав для
образования пробки. Но этот состав, будучи жидким, до затвердевания
успевает растечься вдоль трубы - нужно Подавать много состава, проб-
ка получается длинной, трудно дотом ее извлечь. Как быть?
Задача 39. Таукитяне. Предположим, на одной из планет звезды
Tay-Ftoa обнаружена жизнь в виде планктона. Автоматы доставили на
Землю образцы воды с комочками около 5и мкм живой материи. Как на-
блюдать "инопланетян" в микроскоп, если они находятся з'постзянноц
броуновском движении? Посмотришь в микроскоп с достаточным увеличе-
нием и ничего не разглядишь: таукитяне, как сказано у поэта, "то
явятся, то растворятся.,."
Задача 4и, Волочение. Стальную проволоку очищают от окалины во-
лочением через фильеру. Проволока яри этом быстро изнашивает Филь-
еру - отверстие увеличивается, фильеру приходится часто менять.
Как быть?
Задача 41. Закалка в масле. Для закалки раскаленные детали кра-
ном опускают в ванну с масЛом. Масло кипит, охлаждая тем с?.чым де-
таль, пары его соприкасаются с раскаленной деталью и горят, пачкая
додотъю цей. Какова структура вредного ведоля? Как его разрешать?
Задача 42. Подводные крылья. При движении судна на додзе.дннх
крыльях на больших скоростях поверхность крыльев подвергается ка-
витэцдондой эрозии - она разрушается из-за образования и лопания
пузырьков газа и пара. Любое покрытие разрушается. Как быть?
Задача 4Е. Harpes оргстекла. При производстве изделий из орга-
нического стекла накапливается много обрезков. Jjik утилизации мел-
ких обрезков используют нагрев в котле, образующейся при этом
мономер снова используют для получения оргстекла. Со временем ста-
ли накапливаться в основном длинномерные обрезки 5которые плохо
укладываются на обогреваемые поверхности котла. Tai: Kai: оргстекло
имеет плохую теплопроводимость, эффективность использования тепло?
ухудшилась. Как улучшить нагрев длинных обрезков в том же котле?
Задача 44. Передача горячих растворов’. При проведении химико-
технологических операций в реакторах возникает необходимость пере-
дачи водных растворов в больших объемах (до Тиим^из одного аппара-
та в другой, расположенный на том же урогне. Агрессивные свойства
растворов не позволяют применять насосы существующих конструкций.
Высокая температура 8>-S5°C исключает возможность передачи вакуу-
мированием принимающего аппарата. Поэтому используют’ сжатый воздух
давлением 3-4.1и° Па, избыток которого после завершения передачи
сдувается в атмосферу после очистки. При-этом отработанный воздух
содержит в виде газов, паров и аэрозолей вредные частицы агрессив-
ного раствора, которые бывают весьма ядовиты, например, в радиохи-
мической технологии переработки облученных блоков АЭС. vчистка та-
кого воздуха является весьма трудоемкой и дорогой операцией - сто-
имость газоочистки может превышать стоимость основного процесса
переработки растворов. Как уменьшить загрязнение воздуха?
Краткая схема аппаратуры из хвух реакторов;
Воздух, 5.1и5 Па —
Вакуум, 1.1и4 Па —
Уеактивы _
Сдувка воздуха
Вида,5.1и°Па, хи1
Водяной 5.L,5 Па,
пар, 2ии°С
х - клапан или
вентиль
Слив вода ж
конденсата
ххх>
. £
xxxxxxf
- 40-
6. P3EEHJE И20БРШ1ЕЛЬС1Ж ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ _АР;Е-85в
За время развитая Т-ПЕ со времени первой публикации/ II/ APIS
непрерывно совершенствовался, известны его модификации от 1961 до
1985 гг. / 1,4,17,25/. В настоящее время для решения относительно
простых технических задач, простых с позиции ТРИ- ('для метода проб
и ошибок они остаются сложными). используют системы 40 приемов раз-
решения ТП и 7-3 стандартов PzS. Для решения сложных задач рекомен-
дуется АР12-85в/1, 25/. 3 последнем осуществлена следующая основ-
ная линия анализа и попета, нового решения задачи:
-рассмотрение объекта как ТС а выявление его ТП, составление
модели задачи, рассмотрение в ТС ресурсов пространства, времени,
веществ и полей сил взаимодействий элементов ТС;
-определение и усиление идеального конечного результата решения,
формулирование его 5П на макро- и микро уровнях я вытекающей из них
физической задачи в виде ЖТ-2, испытания приемов разрешения ФП:
метода .'ЙН, приема "шаг назад от Ж?", введения в ТС пустоты, сме-
си ресурсов, хорошо управляемых полей; использование информаци-
онных фондов ТРИЗ: сиетем -СО приемов и 76 стандартов, физических,
химических z геометрических эффектов /1-5, 7, 9, 2ц/;
—использование программ для ЗШ( К.1 дз г..'.'лиска и МП}1.
Задача 45. Фильтрация,крроепкд
При хранении л перевозке нефтепродуктов в стальных баках в них
попадают твердые частицы ржавчины и пыла. При хранении частицы ра-
змером ЮОмкаи более быстро оседают, остаются на дне. 3 авиацион-
ном керосине допустимы частицы не более 8мкы- частицы менее 100 мкм
не успевают отстояться и попадают -в тошиево при его отборе из
бака. Поэтому при отборе керосина- для заправки самолетов его про-
пускают через фильтр с соответствующими отверстиями. Фильтрация
идет под давлением, медленно * фильтр быстро .забивается. Главный
недостаток фильтрации состоит в том» что мельчайшие частицы после
фильтра быстро слипаются, образуя частицы до 100 мкм. Причиной сли-
пания является электризация керосина, как диэлектрической жидкос-
ти, вследствие его трахз: о фильтр. Кал быть?
Решение. I. Модель задачи
I.I.TC для очистки керосина включает бак, керосин, на-
сос, фильтр, бай-приемник очищенного керосина.
НЭ-1: при фильтрадаи керосин, электризуется - чем больше ско-
рость перемещения, тем больше электризация, из-за этого мельчай-
-41-
шие части® слапаэтся г крупные, которые и тохииве недопустимы,
средство устранения (СУ.) НЭ—I: для отделения вновь образовавшихся
крупных частил Фильтрование керосина нужно повторить.
НЭ-2: процесс очистки резко замедляется и усложняется в 2 раза.
ТП—I: е. с д и керосин фильтровать повторно, т о крупных чяститт
в нем практически нет, но процесс усложняется в два раза.
ТП-2: е.слж керосин повторно НЕ фильтровать, то процесс про-
ке, н о в керосине присутствуют вторичные крупные частицы.
.'Лини-задача; нулю очистить керосин от крупных твердых частиц
и обеспечить простоту процесса очистки.
1.2.Инетрумент: фадьтр одинарный и двойной;
изделие: керосин с мелкими твердыми частицами.
I.S. Схемы TH: ТП-I ТП-2
сдвоенный фкяьтр ....... ®i керосин Eg простой фильтр
хорошо отделяет к? керосина плохо очищает керосин,
частицы разных размеров.
р л а гн с с - быстро очищать керосин, значит, через простой
фильтр; выбираем ХГ>-2. Хвойной фильтр - силовое решение.
1.5. Усиление ТЕ: при очень большой скорости фильтрации проис-
ходит еще большая здектризация керосина и укрупнение твердых частиц.
1.6. М о дель в а да чи(.’.Е): даны простой фильтр и керосин с мел-
кими частицам». Если фильтровать очень быстро, т о производитель-
ность очистки высокая, н о после фильтра образуются очень крупные
вторичные WTBSS. Нужен такой Х-злемент, который быстро отделяет
твердые части® ив керосина, не усложняя очистку.
2. Анализ модели задачи
2.1. оперативная зона конфликта в ТС: электризация струи кероси-
на opoacsow > ячейке фильтра, у ее стенок.
2.2. мЗеративное время: Tj- продолжительность фильтрования от
минут др часов, То - подготовка к фильтрованию от минут до дней.
2.3- Вещественно-полевые ресурсы ТС: а/ инструмента: материал
фкгьтра - металл, керамика, поле Црр - трения керосина о стенки ,
П — поде электризации стенок и их заземление;
б/в^дедия: керосин с мелкими твердыми частицами J-IuO мкм, ~
в?де жжения, внутреннего трения и П^-электризации струй, флу-
итуАрин заветов б разных зонах в керосине и образование разных за-
по величине и знаку на разных частицах, слипание частиц;
>/ ене ТС: ря^пг- или газ - источники Ппяя~полк давления , баки ис-
yfrjpnTn и отфильтрованного керосина - сталь; воздух и его П„Яр» п°~
- 42 -
ля Земли - гравитации, магнзтное, космического излучения и прочие
фоновые И.
3. Идеальный конечный результат и физические противоречия (ИКР ифф
З.Г. ИлР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая вре-
дных действий, мгновенно отделяет все твердые частицы из кероси-
на в зоне его контакта со стенками фильтра во время фильтрации или
перед фильтрацией, не усложняя систему очистки керосина.
3.3. ’сидение ИКР-Т: в зоне конфликта' - ячейке 'Фильтра-наиболее
близким злементсм является "металл стенки фильтра": Металл фильт-
ра с ам быстро отделяет твердые частицы любого размера в зоне ко-
нтакта струи керосин», с металлом во время очистки, не усложняя си-
стему очистки я не снижая ее производительность.
3.3- ’.’акро-ФП: ячейка фильтра должна быть маленькой, чтобы хо-
рошо задерживать твердые частицы, находяглеся в керосине, и долж-
на быть большой, чтобы уменьшить электризацию керосина при фильт-
рации. Пли з ячейке фильтра должны быть силы трения, чтобы задер-
живать твердые частицы, и не должно быть сил трения, чтобы не было
электризации керосина и вторичного слипания частиц после фильтра.
3.4. .'tape-ФЕ: ? ячейке фильтра должны быть "хватательные" час-
тицы, чтобы задерживать твердые частицы из керосина, и не долине
быть таких частиц, чтобы не возникли силы трения керосина.
3.5. ИКР-2: "'хватательные" частица сами образуются при очис-
тке, движении, керосина, обеспечивая удержание всех твердых час-
тиц из него, не давая тем самым возможности вторичного укрупнения
частиц .после очистки.
3.6* Разрешение ФЕ с помощью системы 76 стандартов РЮ:
тлеются "хватательные" частицы фильтра и твердые, частица в керо-
сине разных размеров, между ними нет хорошего взаимодействия -
действует плохо: оказывает большое сопротивление фильтрации^ при-
водит к электризации керосина и побочным эффектам укрупнения час-
тиц после фильтрации. -Значит, надо в данном веползе'перейти к более
эффективному долю взамен механического - на основе принципа ЗА-
МЕНЫ МШЗИЧРЕКмГи пиЛЯ . Проследим по MA23S5.MX за другими поля-
ми, обеспечивая "хватательные” действия по отношению нетвердым час-
тицам в керосине. можно заменить на - центробежных сил, но
такой подход'резко усложняет ТС. Акустическое поле стоячих волямо-
жет Пимочь сбору частиц в определенных зонах, но на создает "хва -
тательной" сипы. Е^ усиливает колебания частиц, Д^;ж может при-
вести к смерзанию частзд; при наличии в керосине-следов влаги.
- химический эффект сцепления частиц, в керосин надо добавить
что—то липучее — сложно, не испортить бы керосин. электроста-
тические силы р В задаче сказано, что оно- приводит к слипанию час—
тиц менее 6 до luo мкм и что такие большие частицы сами быстро от-
стаиваются без фильтрации. Be спереться ли на прием разрешения TL
HFSU Б ПиЛЬЗУ? магнитное и электромагнитное поля на большинство
пылинок не действуют.
Таким образом, предлагается / 7о/ усилить электризацию керосина
дс фильтрации г баке для хранения путем увеличения взаимной скоро-
сти движения керосина и металла, так чтобы обеспечить иРГувдру^л^,
ЛЬВцЕ слипание всех мельчайших пылинок в керосине и их оседание.
Поскольку трудно увеличить скорость движения керосина, то по прин-
ципу НАОБОРОТ опустить в сак с керосином металлический даек е
очень быстро вращать его там. В результате усиленной электризации
керосина в нем возникают очень крупные частицы, которые быстро от-
стаиваются в баке, не требуя фильтрации. При этом размер дор филь-
тра как бы увеличивают ас во разгара бана-отстогнг’ка. Скорость в ка-
чество очистки керосина резко возросли, упростилась и система очи-
стки керосина.
Применены следующие методические приемы: физэффект "Электриза-
ция" и его усиление sa счет усиления трения, приемы разрешения ТП
"наоборот", "вред в пользу" и "предварительного действия".
Задача 47. Раскачивание ^ждает^элеватэга^ .
Люльки цепного элеватора через рычаги прикреплены к двум цепям.
Цеди замкнуты, передвигаются зубчатыми колесами. При движении на
повороте, при огибании'ведущего и ведомого колес люльки сильно рас-
качиваются из-за различия направлений векторов инерции и углового
ускорения. Чтобы люльки не раскачивались, обеспечивают их двухопо-
рное движение - дая этого, например, каждую боковину люльки снаб-
жают двумя-тремя опорными роликами, которые двигаются по своим на-
правляющим в зависимости от положения люльки относительно .элевато-
ра и несущей цепи: слева, справа или при огибании цепью колес.Тра-
ектория ролд^в является весьма сложней кривой из-за переменного
расстояния центра тяжести люльки от центра колеса, огибаемого це-
лью. Вследствие этого весьма сложна и требует строгой настройки
система направляющих д™ роликов. Как упростить конструкцию цепно-
го элеватора? Задачу и решение не сложно моделировать детским
конструктором.
- 44 -
Р е ш е н г е. Г.Модель задачи
I.L. ТС для хранения и вертикального транспорта грузов
включает раму, колеса, цепь с рычагами, люльки с родина-
ми на боковинах, ось подвески люлька к рычагам, направляющие для
роликов.
НЭ-1: люлька на довороте, во время движения цепи по колесу,
сильно раскачивается и роняет груз со своей полки.
СУ: обеспечивают двух- и более опорное движение люльки с помо-
сью роликов и направляющих.
НЭ-2: усложнение конструкции и наладки пенного элеватора, 'Мно-
жество решений в патентном тонде/ 44,53,56/ направлены на дальней-
шее усложнение: используют трех- и четырехопорное движение люлек.
ТП-I: если применить ролики и направляющие, т э люльки при
движении на повороте не раскачиваются, но конструкция элеватора
усложняется.
П1-2: если НЕ применять ролики, то конструкция простая, но
люлька на повороте недопустимо сильно раскачиваэтся.
Уиии-задача: необходимо при простой конструкции элеватора уст-
ранить раскачивание люлек при их движении на повороте.
1.2. Инструмент: ролики - присутствующие, отсутствующие;
изделие: люльки.
1.3. Схемы TR: присутствующие ролики В2 хорошо действуют на
Bj-люльку, не дают ей раскачиваться, плохо действуют на ТС; отсут-
ствующие ролики -'нет хорошо влияют на ТС, плоха действуют, не
воздействуют на люльки.""
ТП-I: ослики ТЗ-2:
1.4. Выбираем ТП.-2 - необходимо обеспечить простоту конст-
рукции элеватора; учтем, что в направлении усложнения конструкции
за счет многоопорного движения люлек имеется много патентов.
1.5. Усиление ТЗ: ТП-2 предельно усилено, выдрано движение
люльки без второй дополнительной точки опоры.
1.6. LIB: дана люлька без опорных роликов. отсутствующие ро-тики
делают конструкцию простой, но не устраняют раскачивание люльки.
Необходим такой Х-элемент, который устраняет раскачивание без усло-
жнения конструкции элеватора.
2.А нализ модели задачи
2.1 . 03: люлька раскачивается на оси крепления ее к рычагам це-.
пи. 2.2.03: Tr-она раскачивается при движении на повороте, Т2 -
б остальное Бремя при дЕиженш люлька успокаивается. Т,, больше Т-
в 2-1и раз. с 1
2.2 .ВНР: а/ инструмента: рычаг, точка опоры погвески доль-
ки металл оси, подшипника' вертикально лействует сила тякести,
при движении на повороте ось задает угловое ускорение
/ * «те jx.
о/ изделия: люлька, боковая стенка с устаноатеннымтг на ней роли-
ками, подшипник оси рычага, полка для деталей - металл, поле силы
инерции Пмех2» при взаимодействии которого с угловым ускорением
Пмех возникает боковая сила раскачивания
в/ вне! С: цепи» колеса, рама, элеватора; воздух (успокаивает ко-
лебания люльк^, пред Земли - , Пмаг , Псвета и лр.
ККР и ФП
3.L ИКР-1: Хтэлейент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
вредных действий, не дает точке опоры при движении на повороте рас-
качивать люльку, противодействует вектору раскачивания при любом
направлении его действия , не мепая требуемому довороту г сохраняя .
вертикальнее положение люльки в любой фазе поворота под действием
с.клн гравитации Земли.
3.2 ,Усиление ИКР-1: точка опоры сама не дает люльке раскачи-
ваться при ее движении до дуге поворота, сохраняя вертикальность
люльки.
3.3 . Макро-ФП: в точке опоры должны быть и подвижность, чтобы
люлька при движении на повороте сохраняла вертикальное положение,
и неподвижность, чтобы люлька ие раскачивалась под действием сил
инерции.
3.4 . йШфо-ФЙ: чтобы обеспечить подвижность, в точке опоры дол-
жны быть "скользкие-" частицы; чтобы обеспечить неподвижность, в
точке опоры должны быть "хватательные* частицы, обеспечивающие •
сильное трение. Вероятно, надо искать в данной механической зада-
че разрешения ФП на макроуровне. А на микроуровне возникает иссле-
довательская задача — поиск анизотропно-скользкого вещества, спо-
собного обеспечить "скэльзкость-нескэльзкость", ие известного сов-
ременной. науке.
4. ^билизация и применение ЗПР
4.4«Рассмотрим возможность разрешения ФП использованием смеси
ресурсов: у люльки одна, точка опоры, но сдвоенная - -включает левую
и правую стороны, они находятся на одной оси, в результате' оба ве-
ктора счп раскачивания совпадают. В ТРИЗ известна закономерность,
- - 46 -
что сдвоенные системы (би-Cj с одинаковыми таралтеристтсями пере-
ходят, как правило, в би-С со смещенными характеристиками. В дан-
ном случае левая и правая точки опоры могут быть сдвинуты так,
чтобы моменты раскачивания двух сторон' люльки не совпадали. Для
этого использовать прием "рассогласования частей ТС", сдвинув то-
чки опоры пр вертикали или горизонтали - в результате при раска-
чивании возникает момент гешезия колебаний.
7. Анализ способа устранения ®
7.1. Новые вещества и поля’не вводятся. Использован ресурс про-
странства.
7.2. ипенка полученной- идеи решения:
а/ точка опоры действительно сама гасит колебания люльке,
б/ разрешено макро-ФП,
в/ управление моментом гашения колебаний можно производить изме-
нением расстояния между осями левойи правой опор,,
г/ найденное решение -действует при многих циклах движения люльки.
7.3. По патентным данным,такое решение в элеваторах не использу-
ется, оно применено в- системах транспорта тарелок с супом в столо-
вых.
7.4. При использовании данной идаЪ возникает множество подзадач
расчета требуемой величины сдвига левой и правой точек опоры, ди-
зайна такой несимметричной конструкции элеватора.
Примечание. В данном ходе решения задачи по_АРИЗ-85в использо-
ваны, не все составлшцие этот алгоритм шаги /I, 4, 25/ - иэ части
I использованы 6 из 7, из 2-2-все(3/, из 3-й - 5 из 6, из 4-й - I
из 7, части Б и 6 не рассмотрены, из 7-й частя все(^|, части 6 и 9
пропущены; пропущено обращение, к информационным фондам ТРИЗ.
сапача 43. Очистка высрко_к>льтнж ^воляторов
На изоляторах высоковольтных линий происходят замыкания приво-
дов из-за оседания на них пыли. Периодически линию приходится от-
ключать и промывать, точнее, протирать каждый изолятор влаяной
тряпкой - это самый надежный способ / 66/. Из-за этого строят дуб-
лирующую высоковольтную линию. Пробовали промывать струей воды,
но обычная вода проводит ток и замыкает линии на землю. Пробовали
подавать воду импульсами, но брызги воды замыкали провода между
собой, недр использовать дистиллированную воду, ее надо сотни
тонн - это дорого. Задача не решается в течение двух десятилетий.
Как быть? i
Вешениe:!Jtoдель задачи
I.I. ТС для передачи высоких напряжений электрического тока
включает изоляторы, провода,'опоры. .
НЭ-I: на изоляторы оседает пыль, приводящая к замыканию прово-
дов. СУ: промывают, протирают изоляторы при отключенной линии.
HS-2: нужно строить дублирующую линию - дорого.
ТП-1: е!сли протирать влажной тряпной, то изоляторы очища-
ются от пыли, но требуется отключать электролинию.
ТП-2: если изоляторы не протирать, то не нужно отключать
электролинию, но будет происходить пробой линии.
./йни-задача: не протирая изоляторов, устранить пробой линий.
1.2. Конфликт инструмента-воды и изделия-изолятора.
1.3. ТП-I: е!сли вода есть, то изоляторы чистые, ио замыкается
электролиния. ТП-2: если воды нет, то линия не замыкается, но для
изоляторов плохо - через них из-за пыли происходит замыкание.
1.4. Выбор ТП: главная цель линии - передача электроэнергии;
выбираем ТП-2.
1.5. Усиление ТП: вели изоляторы вообще не чистят, не промыва-
гт, то нет затрат на уход за электролинией, но толстый слой пыли
приводит к постоянным замыканиям линии.
1.6. ИВ: даны изолятор и "отсутствующая" вода. Изолятор вообще
не чистят, это упрощает, уход за электролинией, но линия через изо-
лятор постоянно замыкается. Нужен некоторый X-элемент, который
предотвращает скопление пыли на изоляторе без отключения линии.
1.7. Имеется веполь с вредной связью между двумя веществами:
Bj-изолятор, В2-рыль; нужно что-То ввести для разрушения этой
связи: В.,, Bj* , В2" или П^. .
2.Анализ модели задачи
2.1.03: зоной конфликта является поверхность изолятора и приле-
гающий слой воздуха.
2.2. 0В: оседание пыли на изолятор происходит постоянно. Итак,
X-элемент. должен круглосуточно очищать поверхность изолятора или,
точнее, не допускать оседания пыли на нее из пргшегаюшего слоя
воздуха.
2.3. ВНР: в ТС имеются изолятор из керамики, воздух с пылью,
провода, электроток, переменное электромагнитное поле,, ветер, сол-
нце, поле гравитации.
3. ЖР а Ш
S.I.ИгТ-1: I-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
- 4S -
вредных явлений, предотвращает в течение всего времени работы осед-
лание пыли на поверхность изолятора, сохраняя возможность не от-
ключать электролинию.
Рассмотрим элементы ТС в качестве такого Х-элёмента. Вначале
пусть это будет воздух. Вот он крутится около изолятора, не дяяяя
осесть на него пылинкам... Есть авторское свидетельство о подаче
к изолятору сжатого воздуха - это решение усложняет и удорожает
линию: нужны компрессоры, очистка воздуха, трубы дан его подачи к
каждому изолятору - это далеко не идеал.
3.2 Усилим ИКР-1: поверхность изолятора сама, используя эне-
ргию окружающей'среда, не дает пылинкам оседать или, по крайней ме-
ре, сбрасывает их с себя. Где взять энергию?
Это могут быть ветер, гравитация, электроток в проводах или пе-
ременное электромагнитное -поле вокруг проводов и изоляторов. Пусть
ветер, несущий Пылинки, превращает поверхность изолятора в форму,
"неудобную" для оседания пылинок. Можно придать изолятору такую
аэродинамическую форму, чтобы происходили его колебания, как описано
в а.с.4П523, изолятор выполнен в виде гибкой эластичной ленты, края
которой волнуются на ветру и сбрасывают пыль. Все такие решения
приводят к существенным усложнении конструкции изолятора, т.е.
удаляют от ИКР. Кроме того, в Сибири зиший морозный воздух может
неделями стоять неподвижно.
Гравитация приводит к оседанию пылинок на поверхность изолятора.
Рассмотрим электроток. Можно придать поверхности изолятора элект-
рический заряд, но пылинки могут иметь разные заряда. Попытка рас-
положить под изолятором электроспираль, чтобы поток теплого возду-
ха осушал поверхность и сдувал пылинки, приводит к усложнению ТС
и удаляет от ИКР.
Еще имеется переменное электромагнитное поле вокруг проводов,
оно присутствует постоянно, пока включена электролиния. Для его по-
дачи не требуются провода или трубки. Но керамика изолятора не чув-
ствует электромагнитных колебаний, Еще раз уточним задачу и ИКР-1:
Электромагнитное поле само исключает оседание пылинок на по-
верхности изолятора.
3.3 Макро-^П: Поверхность изолятора должна чувствовать элект-
ромагнитное поле, колебаться, чтобы исключить оседание пыли, но не
может, так как электрически нейтральна.
Основные принципы разрешения 5П предлагают: использовать, разде-'
ление в пространстве - пусть одна часть изолятора остается нечув-
- 49 -
ствительвой в ж удерживает провода, изолируя их от опоры, дру-
гая, чувствительная часть принимает электромагнитные водны и пре-
образует их в механическую знергаэ для встряхивания пыли,. Здесь
возможно несколько технических решений. На проводе делают неско-
лько витков спирали, получая соленоид; внутри вето располагают
стержень, опирающийся на корпус изолятора - вибрация стержня бу-
дет сотрясать изолятор. Такое решение ближе к ИКР, яо сотрясение
всего изолятора может иметь вредные последствия - оа быстрее вый-
дет из строя.
S.4. Микро-Ж: В оперативной зоне, на поверхности изолятора ..
должны быть частицы вещества, чувствительные к переменному элек-
тромагнитному полю, чтобы "сотрясать" и удалять, пылинки, и не
должно быть частиц, нарушающих электрические свойства изолятора.
2 то жесткое ФИ кажется неразрешимым, ио это уве не изобрета-
тельская, а физическая задача.
S.5.ИКР-2: Частицы вещества в тонком слое поверхности изоля-
тора сами сотрясаются под действием переменного электро магнит-
ного поля и сами не изменяют электрических и прочностных ха-
рактеристик вещества изолятора.
Смысл новой задачи: найти такое электронепроводчщее вещество,
которое под действием переменного ПдМ меняло бы свои размеры, соз-
давая микро вибрации поверхностигОбратимся К справочнику физичес-
ких свойств веществ. Зто вещество - ыагнито-сгрпкционная керамика:
ина неэлектропроводаа, в переменном магнитной доле меняет свои
размеры. Изменения минимальны, но достаточны, чтобы на колеблющу-
юся поверхность не оседала, пыль. Чтобы колебания не передавались
Корпусу изолятора, под магнитно-стрикцдг.нным слоем, вероятно, нуа*
до расположить-эластичный слой резины. Это решение вплотную приб-
.'/’.астся к ИКР. Проблема очистки.снимается, изолятор почти не- ус-
ложняется. 3 1Жг. додана заявка на изобретение/23,с.ГиЗ/. gc-
тэется конструктивная и технологическая проработка найденного ре-
resioi - это тоже большая и сложная работа, но она реально выполни-
уо, для нее требуются лишь знания специалиста.
Уетидические приемы: применен ресурс П й, физический эффект.
Применение Полученного ответа
ft.С-.Где еще можно применить полученное решение?
а/ Предложено микро вибрирующее покрытие.
б/ Автомобиль с таким догрытием не нужно мыть, у него снизится со-
- SO -
противление воздуха и расход топлива. Если такой краской покрыть
корпус корабля, он не будет обрастать водорослями и ракушками, ко-
торые значительно увеличивают гидросопротивление корпуса. Идею
подтвердили французские специалисты / Ъм;Соц.индустрия< 1386. 20
ноября/. Если покрыть такой краской высокочастотный провод, ис-
чезнет опасность его обледенения.
Известно, насколько легче входит в землю вибрирующий наконеч-
ник отбойного молотка в сравнении с обычным ломом. Увеличив проч-
ность магнитно^стрикпионного материала, можно сделать новый ре-
зец, который будет иметь лучшие характеристики, чем известные,
открываются целые области новых технических идей/29/.
Задача 49: Ав^ма^^
Грязные воды от промывки полов и прочего в цехе стекаются в бак.
мере его заполнения электросхёма автоматически включает насос от-
качки и после опорожнения бака отключает насос. Эта жидкость, со-
держащая грязь, масло и щепки, проходя при откачке по трубе, че-
рез калиброванное отверстие должна попадать в виде пробы на ана-
лиз в бутыль-накопитель. Необходимый объем пробы-2. часть объ-
ема бака. Е сутки происходит 2-5 откачек. Накопленную пробу извле-
кают раз в неделю. Недостаток тайой простой схемы пробоетбора в
том, что маленькое отверстие в трубе быстро засоряется и в накопи-
тель пробы совсем не попадают - бугтыль оказывается пустой. Было
поручено разработать автомат-пррбоотборник с использованием элек-
тро- и пневмоприводов. Каким должен быть пробоотборник?
Решение:!. Модель задачи
I.I, ТС для пробоотбора малой части мутной жидкости в момент
ее откачки включает бак, мутную жидкость, трубу откачки, дыр-
ку-пробоотборник, насос с автоматом включения-выключения, бутыль-
накопитель Про' .
TH—I: если дырка постоянно открыта, то устройство пробоот-
борника простое, но эта дырка быстро забивается мусором и ее на-
•до постоянно прочищать.
ТП-2: если поставить автомат-пробоотборник, то при большой
дырке он Судет работать дольше, но в отверстии с подвижными сте-
нками все равно застрянет щепка и автомат обязательно выйдет из
строя, будет отбирать слишком большую пробу.
*Лини-задача: необходимо простое и надежное пробоотборное уст-
ройство, действующее в момент откачки жидкости из бака, которое не
будет засоряться ни мелким, ни крупным мусором.
-И -
1.2. Инс тру ме нт: дырка - большая й маленькая; изделие:
проба мутной с песком, глиной, маслами., щепками и пр.
1.3- ТП-1: большая дырка будет работать долго, но будет отби-
рать очень большую, плохую пробу.
ТП-2: маленькая дырка отбирает нужную долю жидкости, но сра-
зу засоряется, практически не работает.
1.4. Выбор ТП: главное в данной, задаче, чтобы дырка посто-
ян?.о работала, не забиваясь. Выбираем ТП-1.
1.5. Усиление ТП : пусть очень большая дырка не тлеет ника-
ких механизмов, подвижных частей для ее перекрывания - постоянно
открыта.
1.6. Ж? Даны постоянно открытая большая дырка и мутная жид-
кость. Такая дырка никогда не засоряется, но отбирает слишком мно-
го жидкости. Необходим Х-элемент, обеспечивающий отбор заданной
малой порции-пробы жидкости, без подвижных деталей затвора.
1.7. Преобразование веполя: даны Вд-дырка и Bg-мутная
жидкость. Большая дырка отбирает слишком много жидкости. По стан-
дарту F;s 1.1.8/2,с.176/ нужен избирательно-максимальный режим:
избыток вещества надо удалять полем Простой перебор полей по
!йТэ:ЗмХ ничего не дает, так как неясно, что значит "удалять из-
быток пробы полем”. Анализ задачи надо продолжить,
2. Анализ модели задачи
2.1. иЗ: эта зона - дырка в стенке бака, до-видимому, не внизу-
(там слишком много собирается осадка) и не вверх,1 (там собирается
очень о с нетленная жвдкостд!, а посредине по высоте стенки бака.
2.2, цВ: у бака два режима работы: в нервом он заполняется слу-
чайными ортокаг.® моющей жидкости в переменном режиме - то за I, то
за 1ц часов; во втором (в режиме откачки) продолжительность и ха-
рактер движения жидкости строго. заданы мощностью насоса откачки.
Еанее маленькая дырка работала Во .втором периоде, видимо, и новая,
бильдая дырка должна отбирать пробу тоже при работе насоса.
2,2. ВНР: инструмент-. дырка в стенке из металла, в середине ее
воздух или жидкость; требуется Пмвх для регулирования потока;
изделие - мутная жидкость: вода, глина,• пес. к, масла, щепки,
растворенные соли; доля _ -давления столба жидкости, равномер-
ного движения при снижении уровня жидкости в период откачки.
НС: бак, трубы к канава стика жидкости, труба и насос откачки.
Вне ТС: воздух и давление воздуха, другие доля Земли.
-52
г. икр и зп
3.1, ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
вредных явлений, обеспечивает отбор заданной малой порист уступ о-
ти через стенку бака в момент откачки, сохраняя постоянно открл- '
той большую дару.
3.2. Усиленный ИКР-1: заменим Х-элемент на воздух в дырке.
Воздух с а м обеспечивает отбор заданной сорили жидкости через
большую дырку в момент откачки, не пропуская лишнюю жствротт, п j
этот момент, и в остальное время.
3.3. Макро-ФП: воздух в дырке стенки бака большую часть времени
должен быть "непропускающим жидкость", чтобы жидкость не текла че-
рез дырку бесконтрольно, и должен стать пропускающим жидко отв, в не-
который момент времени при откачке для отборе заданной порции.
3.4„ Микро-ФП: Частины воздуха в дырке дишин быть плотными,
чтобы не пропускать жидкость, и должны стать неплотными, чтобы
пропустить заданную порцию жидкости.
3.5, ИКР-2: частицы воздуха сами становятся "непропускаюшими
жидкость" в большей дырке и сами пропускают порцию жидкости в
момент откачки для отбора ее в бутыль-накопитель.
3.6, Применить вспольный подход1 и систему стандартов РИЗ:
Имеются 2 вещества: bj-воздух и Bg-жидкость, воздух не удержива--
ет жидкость, пропускает ее постоянно; нужно ввести в ТС Их - та-
уИх. кое давление Bj, чтобы воздух
Bl . Bg Bj*-—не пропускал жидкость, т.е.
П2 Пх вине давления гидростати-
ческого столба жидкости Bg. Затем в некоторый момент такое импуль-
сное давление IL, на Bg, чтобы оно стало больше Пх для передачи че-
рез дырку порций Устучсти в бутыль-накопитель. Это поля механичес-
кого давления: постоянное и импульсное. (См. выше шаг ..7).
Чтобы Bj, имея некоторое давлениз Пх, не пропускал Bg, дырка г
стенке бака должна быть не вертикальной, а горизонтальной - тогда
давление газа может уравновесить давление столба жидкости на сере-
дине высоты стенки бака. Такой "дырой " является отверстие в коло-
коле, в котором под водой сохраняется воздух. Это пневмозатвор,ре-
шающий первую часть задачи, чтобы воздух не пропускал жидкость.За-
п,ем нужно создать импульсное Eg, чтобы порция Во в нужный момент
преодолела силу Пх, или с этой же целью можно уменьшить на время
силу Пх.
Задачу может решить гидропневмэзатвор типа того, который раопо-
- 5В -
ложен под любой, сантехнической раковиной: искомая постоянно откры-
тая большая "дырка", не имеющая подвижных частей, располагается в
колене пневмозатвора и соединяется герметича» трубкой с бутылью-
накопителем. Объем пневмозатвора рассчитывается с учетом давления
столба жидкости над уровнем, открытого отверстия так,чтобы сжатие
газа под этим давлением не приводило к переливу через открытое от-
верстие. Часть его, служащая гидрозатвором, является собственно
пробоотборником, отмеряющим порцию жидкости. А другая часть, слу-
жащая пневмозатвором, снабжается удлиненной вертикальной трубой,
направленной вниз, в которой при снижении, уровня жидкости в баке
ниже пробоотборника возникает разрежение по сравнению с равновес-
нам давлением Пх такой величины, что порция жидкости в колене гад-
розатвора поднимается до уровня переливного отверстия и попадает
в бутыль-накопитель (прил.2, рис.1).
Зсли жидкость в этом пробоотборнике будет двигаться небольшими
скоростями, то в его колене будет скапливаться осадок - и хотя не
сразу, он засорит пробоотборник, это главный недостаток гидропневмо-
затвора. Чтобы преодолеть его, автор решения А.Н.Орлов, изучивший
APIS в 1972г. и тогда же применинпий его к этой задаче, решил уве-
личить диаметр вертикального колена и его объем: при увеличении ди-
аметра в IQ раз объем вырос в I0G раз. Соответственно этом}' резко
возросла скорость продувки колена гидрозатвора - такая ураганная
продувка полностью исключила задержку осадка в этом колене.
7.Анализ способа устранения ФЦ
7.1. Контроль ответа: введено в ТС новое вещество — труба в виде
гидропневмозатвора, новые поля не вводятся - используются ресурс-
ные механические поля: гидростатическое давление и против» иемени!»
воздуха в замкнутом объеме, кинетика движения жидкости в баке во
время ее откачки.
7.2. Предварительная оцешеа решения:
а/ воздух сам перекрывает .постоянно открытую дырку,
б/ при изменении давления воздуха он пропускает порцию жидкости,
чем разрешает Ш, описанные выше.
в/ управление ТС осуществляют расчетом требуем.': глубины Погруже-
ния для отбора средней пробы по составу.
7.3. По патентным данным пробоотборники в виде силона не были
известны и на данное решение было выдано а.с,559Г51/ 5ц/.
- 54 -
Задача 49. §ле^сроса^еет^^адрок^ка^метал^
кз раствора 1его_соли в^керосине
Из просы-порции керосина надо полностью выделить металл, кото-
рый находится в ней в виде раствора комплексной соли, выделив егс
в ферме однородной пленки гидроксида металла на гладкой металли-
ческой пластинке, для этого действуют по следующей технологии:
к порции раствора в керосине приливают водный раствор такого хи-
мического состава (2,1 моль/л ацетата натрия), который способству-
ет при интенсивном перемешивании практически полному переходу со-
ли металла в водный раствор; водный раствор отделяют отстаиванием
и разбавляют не менее чем в Iu-3u раз другим водным раствором (на-
пример, и, !моль/л соляной кислоты, насыщенным хлоридом аммония),
состав которого способствует полному эл^ктроосаадению гидрокси-
да металла. Недостатки этого способа: его многостадийность, дли-
тельность, необходимость разбавлять первый водный раствор вторым,
чтобы обеспечить электроосаадение, значительные потери металла из
пробы из-за разбавления. Как улучшить этот способ ?
Решение!. Шдель задачи
I.I, ТС для электроосаждения гидроксида металла включа-
ет керосин, содержащий соль металла; водный раствор-1 для выде-
ления соли металла из керосина; делительную воронку для перемеши-
вания и разделения керосинового и водного растворов; водный раст-
вор—2, способствующий быстрому и полному электроосаждению; элек-
тролитическую' ячейку и электроток.
НЭ-1: состав водного раствора-2 способствует полному электро-
осаждению, но плохо выделяет соль металла из керосина. Чтобы пол-
ностью выделить эту соль, подобран состав водного раствора-:, а
для проведения электроосайдения последний разбавляют раствором-2.,
поэтому требуется многостадийный процесс: выделение-реэкстрак-
ция, разбавление и электрода. НЭ-2: сложность процесса.
ТЛ-1: е,сли использовать многостадийный процесс, тс можно '
выделить металл в виде гидроксида из раствора его соли в кероси-
не, но процесс сложен.
7Д-2: если выделять металл сразу раствором-2, то процесс
упрощается, но выделение металла неполное.
Ь1инитЗадача: упростить и ускорить процесс, сохранив полноту
выделения металла.
1.2. Инструмент: водный раствор составов I и 2;
изделие: раствор соли, металла в керосине.
- 55 -
1.3. ТП-I: при использования водного раствора-1 соль металла,,
почти полностью переходит в него из керосина, но для электроли-
за требуется'разбавление водным раствором-2 -процесс усложняется.
ТП-2: при выделении водным раствором-2 процесс упрощается, но
соль металла перехода из керосина в водный раствор не полностью.
2.4, Выбор ТП: исходная ситуация, отвечающая ТП-I, широко изу- .
чена и для нее уже выбраны наилучшие условия процесса; поэтому
выбираем ТП-2, которое упрощает, ускоряет процесс.
• 1.5- Усиление ТП: ТП-2 отвечает двухстадийному процессу; выде-
ление металла будет еще хуже, если процесс сделать одностадийным, .
совместив реэкстракцию с электролизом: керосин, попав на элек-
трод, прекратит прохождение электротока.
1.6. Ж: даны керосин и водный раствор-2.Если извлечение соли
металла из керосина совместить с электролизом, то процесс будет
одностадийным - наиболее простым, но керосин мешает электролизу.
Необходим такой Х-элемент, который обеспечивает полное извлечение
металла при упрощении процесса выделения : гидроксида металла элек-
тролизом.
-1.7. Вепольное преобразование:
имеются Bj - керосиновый раствор соли металла и 02 - водный раствор
состава 2, из которого хорошо происходит-злектроосаждение(2,1%HCI
в насыщенном водном растворе хлорида аммония, из которого при на-
пряжении 5-5 В/см, плотности тока 1,5-2 А/скг в течение 1и-15 мин
при интенсивном охлаждении ячейки происходит электроосаждение) и
Пэг ; П хорошо действует на и плохо вза:содействует с 0^.
Нужно ввести для разрушения вредного взаимодействия По стандартам
подкласса 1.2 (из системы 76 стандартов) такыё В или или ви-
доизменения имеющихся веществ и полей из ресурсов ТС, которые
обеспечат хорошее взаимодействие Bj и Bg и/или и Bj .
2. Анализ .модели задачи , ' .
2.Lo 3: поверхность'соприкосновения керосиновой и водной жид-
костей - равновесное извлечение соли металла раствором-2 невелико
(даже если поверхность соприкосновения велит:.?, .при интенсивном пе-
рвмеаивглки; без перемешивания извлечения пр-.ктически нет).
2,2. иЗ: продолжительность электролиза из чиста водного раст-
вора-2 составляет 15 мин; продолжительность двукратной реэкст-
ракцин и разбавления - до би мин; суммарное время старого процес-
са - до 8и мин; при этом должны быть подготовлены оборудование и
требуемые водные растворы составов I и 2.
- 56 -
2.3. ВНР: водный раствор-2, состав которого приведен в п. 1.7,
- плотность раствора 1,2 г/см3; Пэл, параметры его в п. 1.7 ; при
электролизе интенсивное тепловыделение - без охлаждения раствор
выкипает за 5 мин; интенсивное газоввделение Jk и С12 8 мл/с.см2
или и,5 л/см .мин; изделие — керосин с растворенной солью метал-
ла: не смешивается с водой, плохо отдает соль металла при
сивним перемешивании с водным раствором-2 и не проводит электро-
ток. НС: источник тока, катод-пластина, на которз^ю осаждается
гидроксил металла из раствора его соли, платиновый анод, ячейка
с водной рубашкой для охлаждения. Вне ТС: воздух/поля Земли.
3. ИКР и
3.1 - ИКР-1: Х-элехМент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
вредных действий/ обеспечивает полный переход соли металла из ке-
росина в водный раствор-2, не мешая процессу электролиза.
3.2 ; Усиленный ИКР-1: водный раствор-2 сам извлекает пол-
ностью соль металла из керосина, не мешая электроосаадению.
оптимально: видоизменить раствор-2, как инструмент? так;чтобы
не усложнять систему.
3.3 . Макро-дП: для того, чтобы водный раствор-2 полностью из-
влекал соль металла'из керосина, в* нем не должно содержаться соте
металла - как в начале, так и в конце процесса извлечения; чтобы
произвести электроосаждение : гидроксида металла, водный раствор-2
должен содержать соль металла.
Возникает идея постоянного удаления Соли металла из водного
раствора-2 для обеспечения- полной реэкстракции этой соли.
2.4. 1/!икро-5>П: чтобы водный раствор-2 при его контакте с ке-
росиновым не содержал* мол екул соли металла, последняя из вод-
ного раствора должна тут же удаляться. Здесь возникает идея раз-
решения ФП по пр:жципам объединения и непрерывного действия 2см.
С.14-16;.
3.5, ИКг^2: водный раствор-2 сам извлекает полностью соль
металла из керосина за счет одновременного выделения этого метал-
ла из него в виде гидроксида с помощью электролиза. _
Зрудности его осуществления в том, что и керосин прилипает к
одному из электродов - вероятно, к аноду, так как керосин легче
воды, прекратив тем самым электролиз .. Керосин не прилип-
нет к электроду, если его капли будут очень малы и если на элек-
тродах непрерывно будут выделяться пузырьки газов, которые не
подпустят капельки керосина вплотную к электродам.
- 57 -
3.6. Вепольное преобразование:
имеются Bj-керосин и Вд- водный раствор. Чтобы капельки керосина
были очень мелкими, растворы надо интенсивна перемешивать. В ходе
электролиза идет очень интенсивное газовыделение (это ресурс^ ко-
торое и производит сильное перемешивание растворов. Необходимо,
чтобы перемешивание началось до того, как в водный раствор будет
введен керосин, т.е. вначале надо включить электролиз, а потом
ввести в ячейку небольшой объем керосинового раствора - и,1-и,2мл
на 3-5 мл водного раствора в ячейке для электролиза. Там уже про-
исходит интенсивное перемешивание, способствующее реэкстракции и
защищающее от прилипания керосина к электродам(прил.2,рис.2)
Таким образом, техническое решение выглядит так/65/:
Ъ электролизную ячейку помещают водный раствор - электролит, вклю-
чают охлаждение ячейки, опускают анод-мешалку,включают вращение
анода и подают ток для электролиза, тут не выделяются газы - про-
цесс проводят в вытяжном шкафу. Затем добавляют небольшой объем
исследуемого керосина. Извлечение соли металла из керосина спо -
собствует началу электроосаадения, а электроосаждение способству-
ет полному извлечению соли металла из керосина. На катоде выделя- •
ется тонкая однородная плотная пленка гидроксидов металлов, Со-
держащихся в исследуемом растворе'. По сравнению с электролизом из
чисю водного раствора процесс из эмульсии идет примерно на 5 мин
дальше - до 2о мин. Скорость же всего процесса возрастает в 3-5
раз, за счет устранения промежуточного разбавления и отбора али-
квоты полнота выделения из исходного объема керосина увеличивает-
ся в 10-1оираз.
Задача 50. Скользя^^я^опал^бка^
Нужно изготовить Зсо-метровую бетонную колонну по методу
скользящей опалубки, однако металлическая опалубка прилипает к
схватывающемуся бетону. Смазывание опалубки портит бетон. При от-
рыве опалубки в бетоне образуются вмятины., которые потом прихо-
дится штукатурить. Как быть?
? е ш е н и е. I.’,’одель задачи
I.L. ТС для изготовления бетонной колонны включает
опалубку и бетон.
ТП-I: если опалубка неподвижна, то .она хорошо формует бе-
тон, но бетон прилипает к опалубке.
ТП-2: ес ли опалубка подвижна! то бетон не успевает прилип-
нуть к ней, но бетон не формуется.
- 58 -
Мики-задача: необходимо избавиться от прилипания бетона к опа-
лубке при хорошем формовании бетона.
1.2. Инструмент: подвижная и неподвижная опалубка,
изделие: бетон.
1.2. Схема ТП-I: неподвижная опалубка хорошо формует, во бетон
к ней прилипает. ТП-2: к подвижной опалубке* бетон не прилипает,
но такая опалубка не* формует бетон или такая оПалубка очень сложна,
(Типовые ошибки: не,дописываются до-Конца формулировки ответов
по шагам АРИЗ-85в; в данной задаче многие не могут отказаться от
"смазки" - плохого решения. Методическим признаком "плохого" здесь
является введение в ТС 5-го. вещества; хорошее решение должо пе-
рейти к использованию видоизменения имеющегося вещества ТС. В АРИЗ
каждый шаг является следствием и развитием предыдущих, практически
отличаясь от них небольшим добавлением - одного-двух слов; если
новых слов-понятий больше - зто признак грубого скачка и нарушения
логики АРИЗ.).
1.4. Выбор ТП: Главный процесс - формование бетона, поэтому
выбираем ТП-I. Хотя кажется, что надо выбрать ТП-2, опирамноеся
на использование Пмех для разрушения вредной связи двух веществ.
Применение П^ здесь привадит к резкому усложнение ТС, формование
бетона требует неподвижности.
1.5. Усиление ТП: бетон прилипает к опалубке намертво..
1.6. М3: даны неподвижная опалубка и бетон.' опалубка хорошо
формует бетон, но бетон прилипает к ней намертво., Необходим Х-эле-
мент, который исключил бы прилипание бетона к опалубке, не мешая
формованию бетона.
2. Анализ модели задачи
2.1. 03: поверхностные слои бетона и опалубки.
2.2, OB: Tj-время затвердевания бетона, часы, сутки; 12-вре-
мя снятия опалубки, мин. Ресурс: в Tj можно что-то сделать, чтобы
в Tg не было конфликта. *
2.3, ВНР: инструмент - опалубка из металла, П^- про-
тиводействие давлению бетона, обеспечение неподвижности бетона
при формовании, Изделие - бетон: цемент, песок, гравий, вода
техническая - это раствор солей кальция; П^,, кристаллизации при
реакции оксидов с водой и возникновение сил сцепления, в том чис-
ле вредных - с опалубкой; Жетона на опадубку.
НС: вибратор, сварочная техника для присоединения арматуры, ба-
дья для бетона и дран, бетоновоз, бетонный завод, вея стройка.
- 59 -
Вне ТС: воздух - смесь газов, осадки, пыль, 11^^, ат-
мосферы, Поля Земли - гравитации, магнитное, Кориолиса ускоре-
ние, космическое и солнечные излучения и пр.'
3. ИКЕ и ФП
3.1. ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не Выйбзай
вредных действий, устраняет прилипание бетона в течение времени
затвердевания его в опалубке, не.мешая Формование беТо’йач
Другие возможные действия: предохраняет или зада®?? о$ Врй-
липания; ошибочное действие - отрывает бетон после затвердевания
и т.п., так как предпочтительны действия предохранительные, профи- .
лактические; ошибка и определение требуемого действия без указания
его места и времени )t
3.2. Усиление ИКР-1: требуется выбрать вещество из ВИВ, кото-
рое лучше отвечает действию ЖЕ-1 (обычно выбирают из инструмента
в аД, среды и НС - 2оХ и изделия - 2с% случаев); в задаче о "при-
липании" бетона должна быть определенная граница между поверхнос-
тью опалубки и "жидким" раствором бетона, .цемента - это означает
наличие воздушной прослойки, поэтому выбираем В- воздух .
Воздух сам устраняет прилипание к опалубке бетона в течение
времени его затвердевания, не мешая формованию бетона.
ЗЛ. Ыакро-ФП: воздух должен находиться между бетоном и опа-
лубкой в период затвердевания, чтобы устранить их прилипание,' и
не может там находиться, так как выдавливается действием массы
бетона,
5.4. Микро-ФП: частицы, бетона и оаалубки нг; должны быть Сцеп-
лены, чтобы между ними находился воздух, и должны быть сцеплены,
так как воздух вытесняется давлением массы бетона^
3.5. ИКР-2: частицы'воздуха сами появляются между опалуб-
кой й бетоном постоянно, пока бетон не затвердел, и сами вы-
тесняются давлением.
"так, возникает физическая или химическая задача: обеспечить
достоянное выделение, образование "воздуха" в промежутке между,
поверхностью металла и бетоном., Вероятно, это химический эффект
"появления газа". .
2.6. Белоль: Имеется вредная связь поверхности опалубки и
бетона В2 за счет по правилам разрушения вредных связей оп-
тимально введение не нового вещества В»,, например, продувки во-
здуха, а такого же вещества за счет преобразования одного из ве-
ществ ТС'- металла ила бетона. Как из бетона получить газ? 11з его
- би —
твердых компонентов ни физическими, ни химическими методами не по-
лучить, но бетон содержит также воду, пока не затвердеет. Как пре-
вратить ее в "воздух"?
4. Мобилизация и применение ЗПР
4.6. Решается ли задача введением электрического поля?
Действительно, действием Пдл из. вода можно получить газ: водород
или кислород,в зависимости от знака на опалубке. Решения:
если опалубка катод - со а.с.3о8172/б4/, то происходит электроос-
мос - вода действием „отсасывается от катод£, здесь образуется
тонкая сухая прослойка, не прилипающая к опалубке; интересно, что
эта ТР саморегулирующаяся: при образевании сухого слоя ток прекра-
,щается, как только влага продиффундирует к опалубке, ток сам вклю-
чается и снова происходи отсос воды от нее ( про.2,рис. 3).
Если опалубка анод - по ас.628266 / 52/, на нем непрерывно , по-
ка есть ьода, выделяются пузырьки газа Gg. разделяющие оба вещес-
тва и не ждав возникнуть силам сцепления металла и бетона.
7. Анализ способа устранения И
_ 7.1, Контроль решения: новые вещества в ТС не вводятся, введено
новое поле - взято из НС, оказалось достаточно сварочного ап-
парата из ближайшей соседней ТС. *
’.'окно ли ввести саморегулирование? Да, садорегулирование есть.
7.2. обеспечивается ли ,ЙКР?Гаэ получен с помощью ресурсов.
7.2. , Разрешено ли Й1?. Газ есть /выделяется/ и его нет /вытесня-
ется/. Содержится ли-хорошо управляемый элемент? Да, это нацряже-ч
ние тока. Пригодно ли'решение для многих циклов? Да, пригодно, с
опалубкой практически ничего не происходит - плотность тока мала.
7.4. Дополнительная польза: при падении показаний амперметра уз-
наем, что вода и контакта нет - значит, бегов затвердел.
8. применение полученного, ответа
8.1. Какие изменения в НС? Требуется дополнительный сварочный
генератор и ввод в бетон дополнительных электродов.
8.2. Новые возможности ТС отмечены выше - в п.п.4.6 и 7.4.
8,3. Можно ли аналогичным, приемом решить другие задачи?
Рекомендуется методический прием: получать таз или другое нужное
вещество в нужном месте’ электролизе м.
Например, .электролиз поможет отделить от ила застрявший в нем
. металлический корабль. Другие возможности электротгоа рассмотре-
ны в разделе "Использование химических эффектов".
- 6I -.
Задала 51. Усовершенствование плазмотрона
При дуговой резке металла энергия тока очень плохо передается
разрезаемому металлу. Поэтому вокруг плазмы'дуга устанавливают со-
пле и подают сильную струю воздуха: его молекулы в дуге ионизиру-
ются и распадаются на атомы - переходят в плазму, затем частица ее
при соприкосновен™ с металлом образуют снова молекулы, отдавая ме-
таллу запасенную энергию. Такой плазмотрон разрезает листы до Tubмг>
толщиной, Тля дальнейшего увеличения скорости резания лунно уве-
личить силу тока плазмотрона. Нс при усилении силы тока резко воз-
растает скорость разрушения катода, который покрыт тугоплавким ме-
таллом и интенсивно охлаждается водой. В катоде образуется ямка -
он быстро приходит в негодность. Как увеличить мощность резака?
Решение.Т.йЪдель задачи
I.I. ТС для создания плазмы включает катод /точнее, про-
водник/, плазму дуги /огненную струю/, сопло, воздух, ток.
ТП-I: если дуга мойная, то она быстро режет лист металла,
но еще быстрее разрушает проводник.
ТП-2: если дуга слабая, то она не разрушает проводник, но
медленно режет лист металла. -
.йини-задача: необходимо при минимальных изменениях в ТС сохра-
нить проводник /катод/, обеспечить большую мощность дуги.
1.2. Инструмент: дуга мощная и слабая;
из д е л и е: катод-проводник. -
1.3. ТП-I: мощная дуга хорошо режет лист, во быстро разрушает
кпт.,д. ТП-2: слабая дуга сохраняет катод, н. слабо режет лист.
1.4, Выбор ТП: основная функция ТС - быстро резать лист мощной
дугой. Выбираем ТП-1.
1.5, Усиление ТП: очень мощная .дуга прекрасно режет лист, но
мновенно разпушает катод-провсдапк.
Т.6. Ж-; даны очень мерная дуга и катод. Дуга режет быстро, но
мгновенно разрушает катод. Нужен Х-алемеят, который предотвращает
катод от разрушения, не мешал дуге быть очень мошной.
1.7. Веполь: иэкется сильная дуга Bj и проводник В2, такая ду-
га шш-хо действует на проводник; для улучшенья веполя надо ввести
согласно стандартам подкласса 1.2 некоторое В... али П^.ПЬ мнемосхе-
ма ШДЭОи это могут быть пода; механическое", акустическое, тепло-
вое, электрическое, магнитное, электромагнитное или химическое. По-
ка не ясно г какое из подай.
чет*
62 -
2. Анализ модели задачи
2.1. 02: поверхность проводника-катода и примыкающая часть
дуги. 2.2 иВ: Tj-зсе время горения дуги, часы; Т£-до дуги.
2.3. ВНР: инструмент- плазма, П^, п^, nMart П^;
изделие - металл катода: медь и тугоплавкая вставка;
НС: воздух, металл сопло, вода охлаждения, разрезаемая сталь- твер-
лая и расплав, Пдавл, Пом; Г
Вне ТС: воздух, поля Земли Пураз» Пщаг?. Цзвет» ^косм.излуч*
/Типичные ошибки: мало пишут ВНР из-за торопливости - решать за-
дачу надо медленно, быстро думают и.решают по шаблонам /
3. ИКР и ФИ
3.1, ИКР-!:» 1-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
вредных действий, во время горения дуги у проводника-катода пред-
отвращает разрушение проводника, не мешая дуге быть сильной.
/Иногда пишут "устраняет" разрушение, но профилактическое дей-
ствие как-то "предотвращает", методически правильнее -
профилактика лучше исправления /
3.2, Усиление ИКР-1: плазма дуги сама предотвращает раз-
рушение проводника, являясь очень •сильной.
3.3. х^акро-ФП: плазма дуги у проводника должна быть горячей,
чтобы дуга была очень сильная, и должна быть холодная, чтобы
предотвратить разрушение проводника.
3.4. Микро-®: частицы плазмы дум’должны быть соединены с по-
верхностью проводника, чтобы существовала очень горячая дуга, и
не должны быть соединены с поверхностью, чтобы не разрушать эту
поверхность проводника.
3.5. ИКГ-2: во время горения дуги вблизи поверхности провод-
ника сами появляются и исчезают частицы, соединяющие дугу с
проводником, /модель ИКР: рука должна держать горячую картошку
и не может держать. Горячая картошка перекидывается из руки в ру-
ку, контактируя с каждой рукой краткий миг, чтобы не обжечься./
3.6. Вепольние преобразование: имеются горячие частицы плазмы
Bj и поверхность проводника В^ ; Bj плохо действует на В£, пере-
гревает ее; нужно в ТС ввести такое П*, которое будет передвигать
горячие Вт по какой-то замкнутой линии по поверхности В£ так, что-
бы ни в какой точке не успела перегреться. Ученые.США при-
менили они заставили плазму дуги передвигаться, с
помощью воздуха; так как содержит заряженные частицы, их можно
передвигать движущимся магнитняи полем/во/.
- 63 -
4. ’Мобилизация и применение ЗПР .
4.1. "Шаг назад от ИКР": Пусть плазма дуги "выгадала"’кусочек
проводника. Как можно починить эту ямку? "Вставить" кусочек обра-
тно невозможно - он уже умчался по току дута. Пусть эта ямка за-
полнится окружающим ее веществом проводника-катода. Это возможно
только тогда, когда вещество является жидким, например, расплав-
ленной медью. В этом случае ямка быстро залечивается, а весь за-
пас расплава израсходуется не скоро. Sb. жидкий металл катода не-
льзя держать в перевернутой чашке' сверху листа - сн. выльется. Ре-
заком обычно действуют сверху, так,как его когда-то держали вну-
ках. Но сверхмощный резак держать в руках невозможно, он является
частью автомата. Поэтому по принципу "наоборот" резак с жидким ка-
тодом надо перевернуть и подводить его снизу листа. Дополнитель-
ный эффект такого предложения, как оказалось, ссстоит в том, что
работа выхода электронов из жидкой меде в 1и раз меньше, чем из
твердой, а также в том, что расплав стали теперь сам вытекает из
места разреза/6о/.
Задача' 52. Установка_на_ плате,электвэрадиоэлементов.
На печатной плате /ПН/ необходимо зафиксировать в определённом •
положении до 2ии электросзддоэлементов/ ЭРЭ/, .так чтобы нижний об-
рез каждого ЭРЭ был- над платой на высоте 2 мм, а танцы- ножек ЭРЭ
ыгступалп под ПП н= и,5мм- для групповой пайки волной припоя. Из-
r-адтен способ, по 'которому на-выводы ЭРЭ надевают прокладки, Из ве-
геста, удаляемого затем растворением. Другой с особ - гспользова-
::;’о кзгпбив на концах выводов ЭРЭ, зилов, оба с .особа трудоемки и ..
призмдяп к задержке газон кипящего Флюса и отсюда к Невро паю. Ну- ’
жен спосиб простой и надежный.
F е те ни e.I.Ifoдель задачи
I.I.1C для закрепления ЭРЭ включает НИ с отверстиями и
ЭРУ с выводами. НЭ—1: на прямых ножках ЭРЭ проваливаются в от-
верстия ПП. 'СТ: .для их закрепления на ножках делают зиги-замки.
НЭ-2: зиги затрудняют автоматическую установку ножек ЭРЭ в отвер-
стия ПИ, : . .
ТП-I: если делать ножки ЭРЭ с зпгами, то ЭРЭ хорошо закре-
пляются в отверстиях Ш, но их- трудно устанавливать в нуж-
ных 1юзициях,зхги ухудшают качество Пайки.
ТП-2: е ели оставить ножки ЭРЭ прямыми, то ЭРЭ хорошр. ус-
танавливать в нужные положения, нс ножки ЭРЭ не. закрепляются
на требуемой высоте' над ЕЛ.
- 64 -
"дни-задача: при минимальных -изменениях ТС обеспечить хорошую,
легко автоматизируемую установку ЭРЭ и их четкое закрепление нал
ПП на нужной высоте.
1.2. И нс тр ум ен.т: изгибатель - ножек - есть или нет,
изделие: ножки ЭРЭ.
1.2-С хема ТП-I: при наличии изгибателя ножки хорошо закре-
пляются, но трудно устанавливать ножки о зигами в ПП.
ТП-2: б>ез применения изгибателя ножки легко установить, на-
пример, с по!.’ощьк> пластинки-подставки под Ш,_ но ножки в ПП
без подставки не закрепляются.
1.4. Выбор ТП: главное - возможность автоматизации установки
ЭРЭ, т.е. ЭРЭ без актов,-с прямыми ножками. Выбираем ТП-2.
1.5. Усиление ТП? ТП-2 без изгибателя инструмента - усиленное.
1.6‘ » ME: даны прямые ножки ЭРЭ и отсутствующая опора. Без опо-
ры легко устанавливать ЭРЭ, но нет их закрепления после установки.
Вужно ввести л-алемент, который обеспечивает закрепление ножек,
не мешая их установке в нужные места ЦП.
1.7. Веполь: имеются Bj -прямая ножка й Bg-ъйустая опора" ,
В2 не закрепляет Bj - вредное взаимодействие: по стандартам под-
класса 1.2 в атом случае можно ввести какое-либо В, или Bj (виг?} ,
или В2*-какое-то заполнение "пустоты" опоры, или неизвестного Hj, .
2. Анализ модели задачи
2.1. иЗ: "цустая опора" - пространство в 2мм от нижнего обре-
за ЭРЭ до поверхности ПП. / -. .
. 2.2. оВ: от начала установки ЭРЭ в-гнезда Ш до конца полного
набора ЭРЭ можно их удержзвать на нужной высоте над ПП с помощью
пластины-подставки; Tj-после удаления.этой пластины до оконча-
ния пайки волной- припоя и закрепления ЭРЭ затвердевшим припоем.
2.3. ВНР: r,nvcT8£ опора" - воздух; ножка ЭРЭ - металл, П нет;
НС: ЯП-пластмасса, медные пленки и отверстия для ножек, времен-
ная пластина-подставка — металл и E^gy удержания ЭРЭ;
Вне ТО: воздух, поля Земли и излучений из.космоса.
S. НКР и ® . .
3.1 . ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не называя
вредных действий, закрепляет ножки ЭРЭ в нужном положении после
удаления подставки др окончания пайки, не мешая установке ножек
в.отверстия ПП. ' _
. 3.2. Усиление ИКР-1: ' заменим Х-елемеит на воздух, из ЕПР.
- 65*- '
Воздух сам закрепляет ножки ЭРЭ, не мешая их установке*
3.3 Макро-ФП: воздух должен быть неплотным, чтобы не мешать
установке ножек ЭРЭ, и должен быть плотным, чтобы удерживать ЭРЭ.
3.4 Микро-ФИх частицы "воздуха" должны быть несвязанными,
чтобы воздух на месте опоры был неплотным, ‘и должны быть связан-
ными, чтобы "воздух" был плотным, твердым. Или кратко: должен
быть воздух идне-воздух?
3.5 ИКР-2: ч[астицы "воздуха"4 сами расступаются при уста-
новке ножек ЭРЭ и сами являются плотными, связанными для удер-
жания ЭРЭ над ПП. *
3.6 Be по ль ное преобразование: имеются Вт-частицы воздуха и
39-ножка ЭРЭ, частицы Bj- сами расступаются, но не удерживают ЭРЭ;
ддя того, чтобы частицы удерживали, они должны быть плотными, твер-
дыми, а чтобы легко расступались, они должны быть порошком, шари-
ками* Итак, после установки* ножек ЭРЭ в нужные позиции с поддер-
жкой пластины под ПП насыпать на поверхность НИ слой достаточной
толщины в 2-4мм диэлектрических шариков,, которые не взаимодейст-
вуют с припоем. Если пластину-подставку убрать, то слой шариков
удержит ЭРЭ на нужной высоте над поверхностью ПП. перехода от
идеи к техническому решению нужно выбрать подходящие шарики, уста-
новить вокруг ПП бортики, удерживающие шарики на ПП. В этом сущ-
ность а*с.88418и/7и/.
8. Применение полученного ответа
8.1 Изменение НС, в которую входит'данная ':С: облегчены воз-
г’-илчости’аьтоматизацж установки и припайки ЭРЗ.
8.3 Обобщение найденного, частного решения:
заггеплять можно любые детали с помощью шариков"^- в а.с*826иии
глр’ш/к удерживают металлическую штангу анкерной крепи;рабочие ,
части тискоч л ля зачима деталей сложной формы из остальных шариков
или ртуток - каждая часть твердая, а в целом зажим податливый, ме-
няет Зорму /I/.
методическое обобщение: вся система наделяется свойством 0 ,
а ее части - свойствами аяти-С /4,с*35/.
Задача 53. Зсяытание^^
Для изучения вкхреибразонания макет парашюта, вышки и прочее по-
мещают в стеклянной трубе, по которой прикачиыЙот виду. Наблюде-
ния ведут визуально или киносъемкой. Однако бесцветные вихри пло-
хо видны на фоне бесцветного потока. Если скрасить поток, наблю-
дения вести еще труднее* На деталь макета наносят тонкий слой
- 66 —
растворимой краски - получаются цветные вихри на бесцветном фоне.
К сожалению, краска быстро расходуется. Если нанести толстый слой
краски, размеры макета искажаются - наблюдения лишаются смысла.
Лак быть ?
Решение.!^Модель задачи
I.I- TC для наблюдения вихрей включает прозрачную тру-
бу, поток воды, макет, вихри в потоке, слой краски на макете.
ТП-1 : если слой краски толстый, то он ократвае»? вихри
длительное время, но вихри искажены.
ТП-2: если слой краски тонкий, то вихри не искажены, но
вихри окрашены недолго.
шини-задача: необходимо при минимальных изменениях в ТО обес-
печить длительные наблюдения вихрей без искажений. /Под словом
"краска" надо иметь в виду "другое вещество, отличное от воды по
цвету, прозрачности или другим оптическим свойствам" которого
должно быть много - неисчезающее количество /г
1.2. Инструмент : слой краски - толстый, тонкий,
изделие: вихри.
1.3, ТП-I: толстый слой краски действует долго, ж? искажает
вихри. ТП-2: тонкий слой краски не искажает вихри, но быстро
исчезает.
1.4, Выбор ТП: главная цель ТС - точные наблюдения вихря.
Выбираем ТП-2.
1.5« Усиление ТП: если краска отсутствует, то нет ис-
кажений вихрей, но вихря не видно.
1.6, ГДЗ: даны отсутствующая краска и вихри, "отсутствующая"
краска не искажает вихри, но не окрашивает их. Нужен Х-элемент,
который обеспечивает длительную окраску, не внося искажений.
2. Анализ модели задачи
2.1. иЗ: поверхность макета и прилегающий слой воды.
2.2. иЬ: все время наблюдений, неограниченно долго.
2.3. БПг: инструмента - место "отсутствующей" краски заняла во-
да; изделия - вода, вихри воды, Пмех- движения воды, ее давления;
НС: насос, труба, средства наблюдения вихря;
Вне ТС: воздух, давление воздуха, поля Земли.
S..HKP и ФП
3.1. ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
вредтау действий, сохраняет, способность отсутствующей краски не ис-
кажать вихри, обеспечивая длительную окраску вихрей.
- 67 -
3.2. Усиление ИКР-1: заменим Х-элемент на воду у поверхности-
макета . Вода сама обеспечивает длительную ’Ъкраску" вихрей без
их искажения.
3.3. Макро-ФП: в- воде у поверхности макета долина быть только
вода, чтобы там не было слоя краски, и должна быть "не-вода", что-
бы долго окрашивать вихри.
3.4. Микро-ФП: в слое у поверхности макета должны быть только
молекулы воды и должны быть молекулы ^не-воды'7, чтобы отличаться
от воды.
3.5- ИКР-2:' часть молекул воды у поверхности макета сами
превращаются в молекулы "не-вода*, чтобы вихри стали видимыми.
3.6. Be сольное преобразование: имеются деталь макета Зт и во-
да Зр, между ними нет такого взаимодействия, которое сделало бы
вихри видимыми, для этого в веполь, как модель ТС, надо ввести EL,.
гассмотригл поля по ЖЭМЭмХ /НАТХЭМ/: имеющееся Пмех движения
веды не обеспечивает видимости, его вариант - акустическое поле-не
улучшает взаимодействие в веполе; если ввести - нагреть во-
ду до температуры, близкой* к точке ее кипения, то в зонах понижен-
ного давления в вихрях вода закипит и выделит пузырьки пара,
которые некоторое время будут сопровождать вихри, выделяя их ст ос-
тальной воды, пока не растворятся - по-видимому, продолжительность
существования паровых пузырьков будет невелика.
Если ПГ=ПЭЛ, то электрическое поле, приложенное к макету, произ-
ведет электролитическое разложение вода, если л ней растворить соль,
(например, сульфат натршц добавленную для поведения электропровод-
ности вода. Выделяются долгоживущие пузырьки i ^зов: водорода, если
деталь макета является катодом; эти пузырьки будут уноситься пото-
ком вихря и "окрашивать” этот лоток/62/,
Электролиз является процессом химического разложения вода - при
этом в в^де появляются "остатки разложившихся молекул”. При выде-
лении водорода остаются анионы иЯ~, которые придают раствору ще-
лочные свойства - эти анионы движутся вместе с вихрем. В отличие
от пузырьков, на анионы не действуют силы закона Архимеда. Усжно
воспользоваться химическими свойствами этого .она - он гложет ок-
рашивать бесцветный фенолфталеин в малиновый цвет. По свойствам
индикаторе можно рассчитать требуемую силу тока, чтобы была доста-
точная концентрация ионов игГ. <та идея проверена в Уфимском
авиационном институте.
- 68 -
7. ОТВЕТЫ К УЧЕБНЫМ ЗАДАЧАМ ПО ТРИЗ
Задача 5. ТП: если откопать основание стойки светофора, то
его можно перенести в другое место, но это долго и дорого» Если
не откапывать, то просто, но нет переноса светофора* С помощью
приемов "дробления" и "объединения" в а. с.259949/ 18,с.5/ предложе-
но выполнить стойку ио отрезков трубы, соединенных шарнирно»
Задача 6. ТП: если гвозди забивать полностью по шляпку, то
они прочно держат доски, и о при разборке трудно вытащить гвозди
без повреждения досок. Если забивать их не полностью, то
гвозди легко вытащить, но такие гвозди плохо держат доски. Эти ТП
разрешает прием "разделение в пространстве" - применить гвоздь с
двойной шляпкой: он забивается плотно по нижнюю шляпку, а за верх-
нюю легко вытаскивается.
Задача 7. ТП: если сделать в кабине отверстие для троса боль-
шим, то трос будет свободно проходить, но кабина потеряет гер-
метичность. Если сделать отверстие малым,, то кабина будет гер-
метичной, но трос заест и клапан стратостата тут же откроется при
его подъеме. Таким обрезом, отверстие одновременно Должно быть и
большим, и малым. Большое отверстие хорошо пропускает трос, а что-
бы оно- не пропускало воздух, его следует чем-то перекрыть. Твердым
^ешеством и газом нельзя, остается жидкостью - прием "изменение аг-
регатного состояния". Чтобы жидкость не вытекала, "отверстие" дол-
жно иметь дно, а чтобы трос проходил, дна не должно быть. Это соот-
ветствует гидрозатвору, как под раковиной умывальника - геометри-
ческий эффект. Осталось подобрать соответствующую- жидкость: плот-
ность воды 1,о и высота столба до 1ц м- это много; у ртути - 13,6
и высота столба до а,76м?что для размеров гондолы вполне приетае-
мэ. Хотя пары ртути ядовиты, но в полете на 1-2 суток их вредным
действием можно пренебречь / 63/.
Задача 8. ТП: если фильтр стой*1 поперек потока, то он вна-
чале полезен, но после очистки вреден - увеличивает сопротивле-
ние. По приему разделения во времени" после очистки жидкости фильтр
надо повернуть/2,с.22/.
Задача 9. ТП: если регулировать установку заслонки автодати-
чески в зависимости от температуры газа, то можно поддерживать
требуемый постоянный расход, но система автоматики сложна. Если
не перемешать заслонку, то система проста, но не регулируется
расход газа. Идеальное решение: заслонка сама поддерживает по-
стоянный расход газа при заданных небольших колебаниях температу-
- 69 -
ры. То есть при нагревании заслонка открыта больше, а при охлаж-
дении-^’еньше под действием теплового поля, которое есть в ТС. Та-
кое поведение заслонки или ее части монет обеспечить биметалли-
ческая пластина - такое решение основано на физическом эффекте.
Задача 10. ТП: е[сли плавающий экран на нефти имеет малый
зазор сс стенками бака, то испарение нефти мало, но такой эк-
ран заедает; э.сли у экрана большой зазор со стенками, то эк- '
ран не заедает, но площадь испарения большая. Идеальное реше-
ние: экран, не заедает при отсутствующем зазоре. Такой экран не
может быть твердым или газом, не должен смешиваться с нефтьюна-
пример, оыть водо^, и быть легче нефти; но вода тяжелее нефти.
Воду можно сделать легкой, если мешать" ее с воздухом - взять
мыльную воду и превратить в пену. Пена прикроет нефть "мягкой"
крышкой без зазоров - применен физико-химический эффект, "идеаль-
ное вещество" без веществаД8,с. 129/.
Задача 13. ТП: если столкнуть станину в яму, то она опус-
тится вниз» но станина не попадет точно на заданное место.
Исли подложить в яму под станину камни, то она не упадет, но
трудно камни вытащить из-под станины. Идеальное решение: камни
сами исчезают из-под станины после' ее установки на них.
Ресурсами вне ТС являются вода и мороз: налили в яму воду, до-
ждались образования слоя льда, надвинули на лед станину, откачали
воду из-подо льда и выплавили лед. Аналогичное решение было пред-
ложено для опускания тяжелых водоводов путем взмывания водой пес-
ка в а.с. 194294/ 7иЛ
Задача 14. ТП: если якорь с лапами, то он хорошо держит
на мягких грунтах, но не держит на скальном грунте. Если сде-
лать якорь очень тяжелым, то он будет держать на любом грунте,
но будет снижать грузоподъемность судна. Идеальное решение:
якирь, точнее, "хваталка" сама держится за любой грунт дна,
.имея массу и размеры обычного якоря. Эта"хваталка’должна держать-
ся за поверхность скалы, где между нею и скалой остается вода.
Эта вода тогда не схватиться за ск лу, когда она ста-
нет твердой, льдом, доторый сцепит их. Решение опирается на прием
изменения агрегатного состояния элемента ТС. Наша "хдаталка" дол-
жна стать морозильником, а для отделения такого якоря от дна его
нужно согреть/26,с.7/.
Задача 15. ТП: ё’сли заменить сортйровшЕпзг ^тозл-ч:ечтз;"!
то ручней труд будет ликвидирован, но система контроля будет
- 7Q -
сложной и точность сортировки уХЮТИтся. Идеальное решение: таб-
летка сама себя сортирует по массе, не усложняя контроля* Тех-
ническое решение: приемный стол отодвинуть на такое ра^трсптир qt
лотка выдачи, чтобы таблетки со сколами не долетали до стола и по-
падали в приемник брака. Применены геометрический и физический эф-
фекты* Обычно считают, что стоимость разработки прибора сортировки
от 10 до IQQ тыс.рублей,а стоимость такого решения всего несколько
рублей.
Задача 16. ТП: если поддать планки., то они регулируют ско-
рость потока, но твердые частицы из жидкоотч забивают щель.
Если планки не поджимать, то твердые частицы щель не забивают,
но нет регулировки скорости потока. Щель ложна быть одновремен-
но и узкой, к'широкой. Идеальное решение:, щель крана-планки са-
ма делается и узкой, и широкой, чтобы’в ней не собирались твердое
частицы. На основании приема динамичности пусть планки непрерывно
колеблются в некотором интервале,встряхивая осевшие в щель частицы,
/а. с.182457/.
Задача IS. ТП: если поплавки катамарана раздвинуть, то уве-
личится его устойчивость, но затруднится' его возврат в исходное
состояние после переворачивания.ш Это важно для спортивного парус-
ного катамарана, а грузовой катамаран сяижом ш®ок для прохода
через шлюзы. Идеальное решение: перевернутый катамаран сам стат-
ист пригодным для использования в качестве спортивного судна. Тех-
ническое решение: сделать такой катамаран' одинаковым сверху и сни-
зу и снабдить мачту подвижным креплением, так, чтобы было достато-
чно просто перевернуть одну мачту. Решение основано на при-
емах однородности и динамичности/2,с.59/. На основе приема дина-
мичности корпуса грузового катамарана делают подвижными, так,чтобы
при необходимости они могли сдвигаться и раздвигаться..
Задача 2и. ТП: если детали очищать пескоструйной, то дости-
гается эффективная механизированная очистка деталей, н о часть
песка задерживается в полости детали. • Инструмент Bj- полость, из-
делие В^-песок, характер их взаимодействия: Bj "вредно" удержи-
вает В2. Считаем, что поля пока нет, так как имеющееся Пмех не мо-
жет вытрясти песок из полости. Идеальное решение : песок
сам удаляется из полости без дополнительных хлопот, обеспечив
хорошую очистку поверхности детали. Физическое противоречие;
чтобы обеспечить очистку детали, частицы-песка должны быть жестки-
ми, твердыми, чтобы самим уделяться из полости, частицы должны
- 71 -
быть текучими или ? лучше, "летучими” ♦ Эта противоречивые требования.’
шлНи "разделить во времени": вначале.частицы твердые, потцм^де-
жгучие!! Для придания частицам летучести рассмотрим разные Ц^. с ш>-»
мощью ?Ш£МЭм1: Е^ех не позволяют вытрясти песок, тоже,
Hj, может обеспечить -фазовый переход твердого тела в жидкое или га-
зообразное при условии выбора вещества’ песка, П^,- и .Пэм - не
ясны их возможности, может позволить растворить песок или
превратить его в газ. Таким образом, частицы расплавятся, ес-
ли обработку, производить льдом, после нагрева- до комнатной темпе-
ратуры или испарятся, если обрабатывать твердой углекислотой (су-
хим льдом^ или превратятся в смесь газов, если обрабатывать би-
карбонатом аммония, который’разлагается при температуре выше7и°С*
Предложения основаны на приемах изменения агрегатного, состояния,'
применения физэффекта или химэфс-екта исчезновения вещества/26,
с.73/.
Задача 21. ТП: если распыленные вещества А и В подавать на-
встречу друг другу, то обеспечивается образование частиц АВ, но
качество продукта ухудшается из-за наличия в нем частиц. ДА и ВВ.
Идеальное решение: одинаковые частицы сами, оттадкиваютря друг
от друга, не мешая образованию АВ. ФП: чтобы образовывать только
АВ, должны сталкиваться только разные частицы» & вследствие бро-
уновского движения случайно сталкиваются между собой и одинаковые
частицы. Техническое решение: силой, мешающей столкновению одина-
ковых частиц, могут быть электростатическое отталкивание одноимен-
ных зарядов. Пусть А имеют один заряд, а В - другой, в резуль-
тате вероятность столкновения одинаковых частиц-уменьшатся . При-
менен физический эффект/ 20,с.12/. ’ /
Задача 22. ТП: если в Двери сделать легко, открывающийся лаз,
то своя кошка будет сама входить, и выходить, ио- и чужая кошка
легко войдет в лом. Если закрыть этот лаз на звдйжку, .То ’ чу-
жая кошка в дом не пройдет,’ ко' и своя- кошка в дом не. попадет. .
Идеальное решение: лаз сам "узнает" ./по сигналу "я свой"/ с^ою-
кошку, обеспечивая открывание заделки без наблюдателя. Свою кошку
ча основе' принципа предварительного, действия к jjkho снабдить- таким
источником сигнала, поЛя- П*, которой наверняка отсутствует у чужс
кошек, веются Bj- кошка и . В^-дверца, защелка лаза, между ними
нет полезного взаимодействия:, g ' В? В.»
Присмотрев УАТЭЖыХ, выявим, * 1
- 72 -
что кошка не обладает-магнитным полем -'пусть П^П^,. Предложи
но надеть на кошку бантик с вделанным магнитиком. У лаза это П.
аЗЯГ
замыкает цепь с гекоИом, которая включает электромагнит защелки
и тем самым освобождает дверцу лаза для своей кошки. Хверца за-
хлопывается на защелку и не открывается перед.чужой кошкой без
магнита. Это техническое решение приводит к новому ТП: если на-
деть кошке бантик с магнитом, т о своя дверь для нее откроется,
н о бантик кошка ю.кет потерять - его могут снять с нее. Упянцлапс
предлагали "спрятать" магнит под колу или вместо зуба, но это бо-
лезненно, для- кошки. Хля разрешения этих противоречий предложено
надеть на кошку ошейник в виде тонкого стального колечка из про-
волоки, которое спрячется при шерстью, а реагировать на его при-
сутствие будет следящая электромагнитная система дверцы лаза/26/.
Задача 23. ТП: если укрепить ПОД дном планетохода тяжелый
груз, т о его центр тяжести понизится и устойчивость улучшится ,
но этот груз снизит прохо-джэсть планетохода через кочки, камни.
Если такой груз под дном не размещать, То' сохранится проходи-
мость через кочки, н о не’улучшится устойчивость планетохода.
Идеальное решение: центр тяжести снижен при Сохранении прохода-
мости через кочки.
Задача решается использованием ресурса пространства внутри на-
дувных шин планетохода - именно туда можно поместить стальные ша-
ры для снижения центра тяжести. Вели их нет, то используют ресур-
сы внешней среды в виде местных-воды или, хуже,-песка/20,с.16/.
Задача 24. ТП: если детскую мебель красить, то она удов-
летворяет эстетическим требованиям, но краска быстро сдирается.
Идеальное решение: окрашено, нее дерево - тогда и после обдирки
поверхностного слоя мебель будет окрашенной. И этот слой труднее
отодрать, чем слой краски, но готовая древесина не впитывает кра-
ску. Предложено разрешить противоречие до принципу предваритель-
ного исполнения и разделением во временит окрашивать дерево зара-
нее во время его роста, с соками естественного питания / 2о/.
Задача 25. ТП: е.сли'обрабатывать тонкие стеклянные пластин-
ки в овал на шлифовальном станке; то можно получить овальные
рдяститпси., но значительная их часть при этом ломается,. Если
обрабатывать толстые пластинки, То пластинки остаются целыми,
но из них нельзя сделать- требуемые тонкие пластинки. Идеальное
решение: в камент обработки стеклянная пластинка толстая, в .
кбнёадам^здёйгё^тошгаН.
- 73 -
Решение по принципу объединения и по стандартам подкласса 3.1
перехода от моносистемы к би- и полисистеме: склеить из тонких
пластинок на время обработки толстый пакет, потом расклеить/рас-
плавить, растворить клей/ /I/.
Задача 26. ТЕ: если взять змею в руки, то можно замерить
ее дану, но это опасно. Идеальное решение: ' при измерении змея
сама становится неподвижной* Если змею охладить, то она ста*
нет неподвижной, но она свернется в клубок. По принципу копиро-
вания неподвижной является фотография змеи. Пусть змея сама пере-
ползает из холодного угла террариума в теплый через длинную проз-'
рачнутс трубку, тогда в этой трубке змей по очереди можно сфотогра*
гировать/ 2Q, 26/.
Задача 27. ТП: если отрезанная труба сама скатывается по
рельсам, то устройство простое и надежное, ио труба На рель-
сах подпрыгивает и создает сильный'шум, грохот. Если рельсы
докрыть резиной, то шум подпрыгивающих труб уменьшится, но
удар трубы в конце пути по другим трубам остается,, а резина быст- .
ро изнашивается. Иногда предлагают также применить вместо рельсов
цепной конвейер: если применить такой конвейер, то трубы бу-
дут спускаться плавно и шум уменьшится, но устройство, станет
сложным и ненадежным.
Идеальное решение: рельсы сами замедляют скатывание труб,
сохранив простоту и надежность'устройства. Имеются два вещества;
:?льс B-j- и труба на трубу полезно действует но оно
действует слишком сильно и не принимает 'Трубу к рельсу. Нужно вве-
сти П^., действующее через рельс на трубу:’ . .
/1^ ' Исходя из свойств мате-
I* риалов, таким П^’ можт
быть магнитное поле, кото-*,
рое прижмет трубу к рельсу и затормозит ее спуск, уменьшив силу
соударения труб'в Конце пути. Применен физический эффект/ 26/.
Задана 28. ТП: если сжать пружину приспособлением, то ее
♦ложно Поместить в прибор, ко так как перед закрытием крышки
приспособление убирается - пружина выскакиваем тз прибора, _
Если пружину связать, то она не распрямляется при закрывании’
крышки, hq пружина в приборе не б; ют свободной. Идеальное
решение: "связка" пружины сама исчезает, освобождая- пружину под
крышкой. Прием разделения во времени можо осуществить на основе
тизического эффекта расплавления льда или испарения сухого льда/20/.
- 74 -
Задача 29. ТП: если применить захват с блят-птим усилием, то
вынуть шарик можно, применив силовое решение, но пп-вертярптт. ша-
рика в точках захвата будет повреждена. Если просверлить ножку
и подать через отверстие сжатый воздух, т о дополнительных пов-
реждений шарика не будет, но будет повреждена ножка точного при-
бора. Идеальное решение: внутренний объем сам выталкивает Шад-
рин изнутри, не повреждая ни шарика, ни ножки. Имеется внутри ре-
сурс пространства - небольшой конусный объем за опорой шарика. Тре-
буется источник силы витя-тткивяняя для преодоления сиды, удержива-
ющей шарик в гнезде ножки. В имеющемся объеме можно разместить I-
21»? вещества, которое в нужный момент должно резко увеличить объ-
ем - нужен' эффект'получения газа при небольшом нагреве, это веще-
ство в микрообъеме может быть твердым. Требуется химический эф -
фект, .например, порох или бикарбонат аммония, который при 7и°С
разлагается с образованием газов аммиака, углекислого газа и па-
ра воды. При переходе твердого в газ происходит увеличение объе-
ма в 1-3 тысячи раз/17,с.ИД/.
Задача Зи. ТП: если опрыскивать растения обычным способом,
то нормально попадают капли на верхнюю часть листа, но на ниж-
нюю сторону листа почти не попадают. Если опрыскивать очень
большой дозой, то достаточная часть капель может случайно по-
длеть на нижнюю сторону, н о общая доза опрыскиваемой жидкости-
яда становится недопустимо большой. Идеальное решение: капли
сами попадают на листья равномерно с двух сторон без увеличения
требуемой дозы. Имеются два вещества;Bj- капля и Bg-нижняя сто-
рона листа, между ними нет требуемого взаимодействия - притяжения.
/^х В соответствии с подклассом
В1------®2 В1............ В2 I.I системы 76 стандартов ре-
шения изобретательских задач/з,с.17о/ нужно ввести в веполь П*.
По перечню полей ЭДкТэМЭмХ определим, что капля жидкости может
обладать только электростатическим полем - остальные поля или
не обеспечивают требуемого действия снизу вверх, или, как П„.ят, ,
трудно придать капле. Предложено капли распыляемой жидкости про-
пустить через коронный разряд - использован физэффект/ 26/.
Задача 31. ТП: если поместить в сосуд с узким горлом по-
лировальный порошок, т о это не трудно сделать, н о порошок
привести в движение по стенкам сосуда нечем. Если сосуд вра-
щать вокруг его оси. То порошок прижмется к стенкам, но не
будет ед™, двигающей порошок ^относительно стенок.
- 76-
Идеальное решение: порошок сам движется вдоль стенок, при-
В ТС имеются стенка и порошок- и нет силы,
требуемое их взаимодействие. Поскольку в задаче
жимаясь к ним.
обеспечивающей
нет запрета на введение добавок и прямое действие на Вт тру-
дно достижимо,
/
Вт ВоLВ-
очевидно, следует, не^веполь перевести в веполь:
Рассмотрим поля по НАТЭМЭмХ:
из Пмех в какой-то мере может быть
пригодно поле сил вращения, только в
случае постоянных и резких изменений числа оборотов, .что резко
усложняет ТС; других сид, непосредственно действующих на порошок,
получить нельзя. Но можно ввести в состав порошка В2 , например ,
ферромагнитный порошок, тогда, приложив снаружи сосуда вращающее-
ся магнитное поле, обеспечим требуемое взаимодействие полироваль-
ного порошка и стенок. Предложение основано на внутреннем комп-
лексном веполе-феполе, принципе предварительного действия и физи-
ческом эффекте / 2бЛ
Задача Э2Г ТП: если вытягивать из расплава пластмассы вор-
синки иглами, то юре можно получить, но многие ворсинки со-
рвутся. Если вытягивать ворсинки крючками, то ворсинки не
сорвутся, но многие из них будут оторваны. Крючки нужны, но
и ни вредны. Идеальное решение: ворсинки сами вытягиваются
из расплава(без крючков^ не обрываясь.
В ТС имеем только расплав Bj ,• нет инструмента В£ и П^.. Нужно
ввести 2^ которое хорошо поддается действию легко управляемого
п^ля. Схема вейольного преобразования данной £С такая жег как в
задаче 31. Если данная система допускает введение ферромагнитно-
го пирошка В£, то таким полем является магнитное соле. Принципы
технического решения те же, что и в задаче 31/ 18,с.69/.
Задача 33. ТП: если применить набор отклонителей - изогну-
тых труб, то скважину можно отклонить в нужную сторону на нуж-
ный угол, но для смены отклонителей нужно каждый раз подни-
мать всю колонну труб - большие затраты времени и средств.
Если использовать один отклонитель, то попьем колонны для
установки и съема его нужно всего два. раза, г. о одним отклони-
телем нельзя обеспечить достаточный угол отклонения скважины.
Идеальное решение: отклонитель сам изгибается в нужное время
з нужную стстэну и на нужный угол постепенно,, без подъема колон-
ны труб. Речь идет об увеличении степени управляемости ТС и
соответствии закону Повышения степени динамичности систем. Име-
ется в модели ТС только один элемент - отрезок трубы (‘‘отклонял-
- 7о -
ка*?. ТС является не-зеполем, по подклассу стандартов ы для дере-
хода к венолю нужно ввести некое вещество Bg и доле обеспечива-
ющее переменно: угол изгиба "отклонялки”. В'качестве такой парк
взаиглодействуюдтс веществ предложена труба, одна сторона-стенка
которой сделана из биметалла Bj —Bg. Эта труба управляемо изги-
бается под действием теплового доля электронагревателя, а послед-
нее легко регулируется с поверхности изменением силы электротока
/ 17,с.1иЗ/.
Еадача 34. ТП: если испытываемые кубики погрузить в камере
в кислоту, то произойдут требуемые испытания на коррозию ю/бп-
к^в, но имеет место сильная коррозия камеры. Вели камеру сде-
лать из платины, то камера практически не будет растворяться, я с
ото дорого. Идеальное решение: простая, дешевая камера абсодатнс
не растворяется при проведении требуемых испытаний. ФД: чтобы
усовести испытанья, в камере должна быть кислота; чтобы камера не
растворялась, в ней не должно быть кислоты» точнее, камера не дел-
яна контактйрох^-ъ с кислотой. Противоречие разрешается по прыш^-
пу ’’наоборот”: предложено кислоту наливать в полости испытуемых
кубиков, которые ставятся в сухую камеру - контакт между кислотой
z камерой исключается/ 17,с. 59/.
Задача 35. ТП: е с л и • спиленное дерево падает на бок, то с
игвлго бока его частично обламываются ветви, но для полного уда-
ления сучьев нужна специальная операдая. Идеальное решение: пала-
шее дерево само облашвает на себе все сучья без дополнитель-
ного источника энергии. Имеются Bj *• дерево и Прр , тс: взаимен -
с типе не производит полезной работы, потому что нет инструмента 3g.
от неполного вепсля перейдем к полному: тт /тт
В а.с.461722/ 18,с.59/ в качестве Bj'вД р, _ Bg
Bg применяя кольцевой нож. шеватйваюший ствол дерева, падеюпшй
еьчти вертикально.
Задача 36. ТП: если самолет пссле аварии поднимать дирижаб-
лем, то можно равно мерно распределить нзазтрузиу повреадеыкую
мяттау, чтобы не нанести ей дальнейших повреадейй, но дирижаб-
ля нет и нельзя поднимать в воздух шврежденнвй самолет. Если
не использовать дирижабль, то опасности подъема нет. но______пера-
возка приводит к усилению повреждений самолета. Идеальное решение:
Дележка для перевозки мягко, как дирижабль, поддерживает повреж-
денный самолет до всей шюдади, не мстая тйгачу кзти его. Тех-
ническое решение до принципу исполъзц^ания надувных конструкций.
•- 77 -
под поврежденный самолет подводят тележки с мешками, которые пос-
ле надуванин плавно поднимает и равномерно поддерживают самолет.
Эти тележки тягач и везет на аэродром/ 18,с.86, 37/.
Задача. 37. ТП: если концы проводов с изоляцией вместе с нож-
ками окунуть в ванну с высокой температурой припоя, т о изоляция
с концов проводов сгорает и провода тут же облуживаются и припаи-
ваются, но сильное тепловое поле большой ванны перегревает, пор-
тит катушки. Если применить ванну с не очень высокой температу-'
рой, то катушки не портятся, но изоляция проводов не сгорает -
нужна специальная операция удаления изоляции с концов проводов.
Идеальное решение: ванна сама обеспечжает очистку концов про-
водов от изоляции, не перегревая катушку, обычно выдвигают два
варианта подхода к решению: охлаждать катушку при перегреве кон-
цов проводов в горячей ванне или перегревать только сами концы,
не действуя избытком тепла на катушку. Ближе к идеальному решению
второй подход - обеспечить требуемый нагрев в малой зоне концов
проводов. Этот подход соответствует избирательно-максимальному
режиму действия в стандарте 1.1.8/3,с. 176/. Имеется неполный ве-
поль: Bj- конец провода с изоляцией и П^-слабое тепловое поле;
Ят! В]- =4» Bg^rJ..........„ Вр дущ перехода к полному ве-
полю нужно в >вистему ввести Bg, которое при действии слабого ILjj
обеспечивает перегрев Bj . Требуется химический эффект выделения
тепловой энергии - нужно ввести небольшое количество — крупинку,
капельку экзотермического вещества, имеющего емпературу вспышки
ниже допустимой температуры ванны. ТС усложняется введением несло-
жной, легко механизируемой’операции предварительного опускания
концов проводов катушки и ножек в ванночку с расплавом или раст-
вором такой смеси, а затем - в ванну с припоем/3,с.176/.
Задача 38. ТП: е!сли ввести в поврежденную трубу быстротвер-
девщий Полимерный состав, то трубу можно перекрыть, но жидкий
состав до затвердевания успевает сильно растечься, затрудняя ре-
монт трубы после остановки агрегата. Идеальное решение: жидкий
пилдмер после ввода в трубу сам стоит на месте рядом с дырой,
в месте ввода, пока полностью не затвердеет. Имеется не-яеполь -
одно вещество В^- жидкий полимер; нужно построить полный веполь,
ввести Bg и П^, взаимодействие последних должно удерживать Bj .
В большом числе технических решений их высокая управляемость
достигнута за счет веполей-феполей на магнитном поле и введения
- 78 -
добавок ферромагнитного порошка. Так, для овализации зерен абрази-
ва смешивают их с и вращают смесь магнитным полем а. с.31946ц;
для очистки проволоки от окалины вместо фильер, которые быстро из-
нашиваются, предложено пропускать ее через абразивный Ф№, сжимае-
мый магнитным полем ^а. с.33393^% для распыления расплава полимер!
предложено ввести в расплав ФМП и пропускать его через знакопере-
менное магнитное поле - а.с.33757О/1, 2/. Решение данной задачи
также основано на введении в жидкий полимер ФИН и действии магни-
тов, установленных около места ввода полимера,пока состав не за-
твердел.
Задача 39. ТП: 'если применить микроскоп большого увеличе-
ния, то мжробов-"таукитян" можно в принципе разглядеть, но
они колеблются и не удерживаются в фокусе объектива. Если жид-
кость заморозить, то микробы удержатся в фокусе, но "таукитя-
не" погибнут. Идеальное решение: жидкость сама удерживает их
в фокусе, не нанося им повреждений, без замораживания.
Данная ТС представляет собой неполный веполь - между жидкостью
Bj и "таукитяйами" В2 нет требуемого взаимодействия по удержанию
Eg на месте; нужно ввести некое , которое через Bj удерживало
бы Bg . Требуемое должно для этого структурировать жидкость, в
данном случае нельзя структурировать замораживанием. -
Структурировать жидкость мож-
®1“* “ ®2 •11’ но стоячими волнами акусти-
ческого поля П__ - частицы фиксируются в его узлах/3, 4Q/.
CUV
Задача 40- ТП: если стальную проволоку протаскивать через
твердую фильеру, т о проволока очищается от окалины, н о жест-
кая окалина, быстро изнашивает фильеру. Идеальное решение:
фильера сама сохраняет постоянный размер отверстия, хотя филь-
ера изнашивается. Решение: см. ответ г. задаче 38/1, 2/.
Задача 41. ТП: если опускать раскаленную деталь в ванну с
маслом, т о масло кипит, тем самым полезно охлаждает деталь fc
целью закалю^, но пары масла соприкасаются на воздухе с раска-
ленной деталью и загораются, распространяя в цехе копоть. Иде-
альное решение: пары масла сами не загораются. Идея
об иппользетчатш негорючего масла неплохая, но она сильно изме-
няет ТС - такое масло дорого и недоступно сегодня. Остается из-
менить среду - заменить воздух на самый дешевый и доступный таз,
не поддерживающий горения масла - это принцип инертности, устра-
нения окисления* Такой доступный rap-COg. В ТС имеются Bg-Bos-
pyz и Вт-пар масла, ко торне вреда взаимодействуют дз-за сильного
По стандартам подкласса 1.2/2, с» 176-179/ введение CQp в ТС
- это введение В^> , разделяющего два вещества, является неидеаль-
ным, сильно усложняет ТС. Углекислый- газ под действием Щ. быстро
улетучивается. Идеально было бы,еслпбыС02 сам образовался в
ТС под действием , не образуя копоти. Предложено / 4,с.213/ вве-
сти в масло такую добавку, которая резко усилит и облегчит внле^
пение ССо из масла под действием Требуется химический эотект
выделения газа, прием усиления инертности среды. Разложение добав-
ки должно происходить легче, чем закипание масла - при более
низкой температуре. Такой присадкой, растворимой в масле, являет-
ся щавелевая кислота с температурой разложения 2qg°C, которая об-
разует при этом CQ2, CQ и НоС. Особенно пригодными оказались от-
ходы производства щавелевой кислоты, вследствие их дешевизны, при
этом, как при всяком хорошем решении, проявился дополнительный
эффект - бурное га^овыделение около раскаленной детали» резко уси-
^чаюдее перемешивание масла и увеличивающее скорость охлаждения
детали, тго улучшает процесс закалки детали.
Задача 42. ТП/ если суда на подводных крыльях развивает
высокую скорость, то крылья приобретают большую подъемную силу,
но резко усиливается разрушение поверхности?в задней верхней ча-
сти кряла лопающимися пузырьками. Ес ли на эту поверхность- на-
нести защитное покрытие, то разрушение стальной поверхности на
время ослабится, но это покрытие надо часто восстанавливать -
обслуживание крыльев сильно- усложняется. Иделльаое решение:
поверхность крыльев сама непрерывно защищается от разрушения
кавитацией слоем из ресурсов, не усложняя обслуживание, Наиболее
доступным ресурсом в данной системе является вода.
По стандарту 1.2.2 кавитационное разрушение как вредную связь
следует устранить видоизменением воды: слой вода у этой зоны по-
верхности крыла может быть “остановлен1’ или замедлено» его дви-
жение. Напрлмег, если сделать эту зону крыла ворсистой /анало -
г;г>Ям зх./те морских камней от разрушения с помощью во-
дорислеи), но такое решение усложняет констрфслпо крыла.
По стандарту 1.2.4 вредную связь устраняют введением другого
Пиля зли переходом к двойному вепилю. Таким полем, Сиздахдам из-
менение пленки вода у поверхности, гложет быть ее замораживание.
rL-гда ледяная пленка разрушается действием кавитации, она снова
намораживается/17,0.43; 41/. Недостаток этого решения - большой
- 8и “
расход энергии на замораживание пленки воды»
Другим способом модификации вода является создание пленки ее
потока в области кавитационной эрозии. По стандарту 2.2.8/3/ пе-
реходом от сплошных тел к перфорированным достигается форсирова-
ние веполя. В зоне эрозии крыла можно проделать сквозные отверс-
тия, так как давление под крылом выше; чем над ним# и вода под
крылом не содержит пузырьков, они не успеют выделиться из нее в
защищаемой зоне - в пленке воды, которая оттесняет вверх воду с
лопающимися пузырьками, а выделение пузырьков из поступившей сни-
зу ь^пш начнется позже за задней кромкой крыла.
По стандарту 2.2.5 эффективность веполя, связанного с оттесне-
нием кавитационных пузырьков вверх от крыла, может быть повышена
путем перехода от однородного поля струй по верхней поверхности к
структурированного полю микро вихрей, оттесняющих зону лопания пу-
зырыоь вверх от крыла. Такие мпкювихри могут быть созданы сае-
ппальнымг канавками, отформованными на верхней поверхности крыла
ь задней ее части, где обычно происходит кавитационная эрозия.
два последних решения, обеспечивая полезное перемещение вверх
в назад зоны лопания пузырьков, имеют существенный недостаток --
усложнение конструкция крыла, технологии его изготовления. Имеет
место новое ТП.
Техническая идея по отводу назад зоны лопания пузырьков может
сыть достигнута более просто ~ увеличением скорости потока воды
в этой зоне. По стандарту Е. 1.8 рекомендуется переход от моно - к
бисистеме со сдвинутыми характеристиками. Если над обычным ктылом
в его задней части установить второе малое крыло, то между крыль-
ями скорость потока может быть увеличена в требуемой .степени. Ирк
этом такое двойное крыло увеличивает подъемную силу и управляе-
мость судна при движении на малых скоростях. Недостаток, опреде-
ляющий IE данного решения,- усложнение ТС, конструкции крыла.
По стандарту Е. 1.4/3/ би- и полисистемы становятся снова мо-
носистемами. Увеличение скорости потока в задней половине верх-
ней поверхности крыла достигается за счет изменения профиля мо-
нокрыла. Обычно этот профиль является аэродинамическим с утолще-
нием в передней части. В воде этот профиль сечения может быть из-
менен по принципу “наоборот: сделать острой переднюю кромку, утол-
щенной - заднюю, что увеличивает скорость потока над задней час-
тью крыла.
В данном примере рассмотрена методическая возможность исдоль-
-81-
зования системы 76 стандартов решения изобретательских задач/3/
и, в частности, программы ИМС пакета Ж/ 5/ для прогнозирования
возможностей развития конкретных ТС с их противоречиями (ТП иФП)
путем применения закономерностей их развития по линии форсирова--
ния веполей. Известные такие лиши включены в 6 подклассов второго
и третьего классов системы 76 стандартов. В данном примере разви-
тия ТС "подводное крыло" по борьбе с кавитационной эрозией про-
слежены линии форсирования веполей путем дробления-перфорирова-
ния и перехода юно- в би-, поли- и снова в моносистему.
Задача 43. ТП: е!сли поместить длинные обрезки оргстекла в
бак-утилизатор, то можно разложить их нагревом, но нагрев дли-
телен из-за плохой теплопередачи. ‘Если разламывать длинные об-
резки, то нагрев ускоряется, но усложняется подготовка отхо-
дов. йпзической причиной ТП является увеличение воздушного зазо-
ра между стенками котла и обрезками. Ж чтобы обеспечить теп-
лопередачу, должен быть плотный контакт обрезков с металлом стен-
ки котла, чтобы обрезки оставались большими, зазор между обрезками
стенками должен быть большим. Противоречия разрешаются по приему
изменения агрегатного состояния объекта - добавление в котел лег-
коплавкого металла резко усиливает теплопередачу и, следовательно,
производительность работы котла.
Задача 44. ТП: если давить на горячий раствор сжатым воз-
духом, то раствор можно передать из данного аппарата в другой,
но нужно после такой передачи сбрасывать из аппарата избыток
сильно загрязненного воздуха. Ес ли вакуумировать второй аппарат,
то сброс загрязненного воздуха меньше, но горячий раствор за-
кипит и передачи не будет. Идеальное решение: сжатый воздух
передавливает раствор, а его не надо сбрасывать.
Ресурсы в Ж перечислены в левой части схемы к задаче 44. Слу-
шатель семинара по изучению.ТРИЗ А.Закиров предложил для передав-
ливания горячего раствора использовать вместо сжатого воздуха
острый водяной пар такого же давления, который обычно подают в ру
башку аппаратов для их нагрева. В этом случае после передачи ли--
яе сдувки открывать не надо, а после передачи подать в рубанку
рядарата небольшое количество холодной воды. Тогда пар внутри ап-
парата конденсируется,,;: давление уменьшится примерно, в тысячу раз
- в аппарате образуется вакуум, способствующий приему новых пор-
ций реагентов. Сброс воздуха из данного аппарата полностью отсут-
ствует в соответствии с ИКР. Прием изменение агрегатного сос-
тояния. о-о _
9. ЗАДАЧИ. ДЛН САМЭСЗЙ93ЖБВОЙ ТРЯНИРптягу!
Задача 54. Окисление этилена. Процесс окисления этилена при
участии катализатора сопровождается наделением большого количест-
ва теплоты. При существующей технологии реакция,происходит на от-'
раниченной площади решетки с катализатором, где он контактирует с
сырьем. Очень большое выделение теплоты.может привести к взрыву,
поэтому для его отведения делают крупногабаритные системы слгржнит
конструкций. Нельзя ли изменить. способ так, чтобы в малогабарит -
ном реакторе получить большое количество окисленного этилена, ис-
ключив возиюпноеть взрыва?
Контрольный ответ: Ооц.индустрия. 1974, 5 марта..
Задача 55. Клей. При монтаже печатных плат применяют многоком-
понентный клей типа эпоксидного - длительность приготовления клея
Зи мин , рабочее время клея 45 мин-. Потом клей застывает; факти-
ческое его использование составляет 15%. Как продлить рабочее вре-
мя клея? Подобрать оптимальное поле по перечню МАТЭМЭМХ.
Задача 56. осаждение из керосина. Известен способ осаждения ги-
дроксидов металлов из растворов их солей с помэщАю водных раство-
ров щелочей. При применении его к растворам соединений металлов в
органических растворителях/ например^в керосине, бензоле^
образуются 3 слоя: осадок гидроксида, водный и органический слои.
Аля быстрого достижения полноты осаждения необходимо интенсивное
перемешивание. При этом аморфный осадок захватывает заметное коли-
чество обеих фав. Поэтому некоторая переменная доля осадка всегда
собирается на границе раздела фаз, образующейся после перемешива-
ния и отстоя. Такой осадок теряется при сливе жидких фаз. Как ус-
транить потери осадка ? Какой прием РТП наиболее пригоден ?
Задача 57. Оксид азота. Окисление оксида азота воздухом техни-
чески просто и дезево. Однако полученный при этом диоксид азота
сильно разбавлен азотом воздуха. Низкая Концентрация диоксида не
позволяет Получать азотную, кислоту высокой концентрации, более
63%. Дня получения £30%-ной кислоты нужен 100%-ный диоксид. Ис-
пол^ванде чистого кислорода сильно усложняет и удорожает про-
цесс. Как быть?
Контрольный ответ: А.с.401685 /“Бй 1973. №41, с.8ф
Задача 58. Бесприродный мпр. Первоначально природа создала ус-
ловен существовали? человека. В настоящее время все больше потреб-
ностей человека в тепле, жилище, пище, дыхании, воде, одежде удов-
летворяют с помощью техники. Окружающий мир вырождается. Человек
- аз- .
разрушает красоту ландшафта. Как сохранить неутилитарные функции •
природа ? Бесполезно утверждать, что все плохо, обратного пути нет.
Возможно Только обострение противоречия: как жить в мире без при-
рода? Человек уже частично компенсировал потери природа: вместо
природного шума он придумал более разнообразный мир музыки. Как
быть *с другими функциями природа - как жить без них и чем заме-
нить их? /См.; Аль,тшуллеР Г., Рубин М. Знание-сила. 1991. J62./
Задача 59. Резервное.питание. Имеется устройство для подключе-
ния резервного источника питания к полупроводниковому ОЗУ с целью
сохранения информации при аварийном отключении основного источни-
ка. Ко при йом сохранность информации не обеспечивается при появ-
лении помех на входе виборачСУ. Вепольное преобразование: п
(УОТТС л-с- подключения; /ОЗУ/ в/°ВХ Bg^Bg .
Как устранить этот недостаток?
Контрольный ответ: А.С.1285537/БИ. 1985. #4$.
Задача би. Регистр сдвига. Плана, передающая последовательно се-
рию -импульсов, подключена к младшему разряду регистра сдвига, в
которим записана единица, выталкиваемая из регистра по окончании
приема кода и служащая сигналом к началу анализа адреса, хотя ин-
формация о нем содержится в первых по счету разрядах кода, Как
увеличить быстродействие преобразователи? Примените стандарт под-
класса 2.2. Контрольный ответ: A..C.II29598 (БИ. 19'84, Ж
Задача 61. Перчатки космонавта. Космонавт С.Савицкая рассказа-
ла о трудностях, с которыми она столкнулась в открытом космосе:
скафандр становится надутым, и, чтобы пошевели-ь пальцами в пер-
чатках, нужны большие усилия. Завинтить винт и в простых перчатках
сложно, а в надутых перчатках такая операция практически невыпол-
нима. Как работать- в открытом космосе?
Задача 62. фильтр для масла. В а.с.578984/3/ описан способ
очистки отработанного масла путем фильтрации через пористый маг-
нитный металлокерамический фильтр, хорошо улавливающий стальные
ЧЗСТГ.ЦЦ. Как улучшить этот способ?
Задача 67. Ба-?гон шарика. Металлический шаргк, имитирующий ме*
-г. „Г пт, рАсгоялг-т 2 струе плазмы Дм 8 км/с, затем шарик ударяет по
испытуехму.ой-ье.ху. Хтребивалось увеличить скорость шарика .до
IG н:Ус - необходимое ускорение не выдерживает никакой самый проч-
на-.: -лгл пластичный материал, шарик разваливается на куски. Папыта-
л/.еь р-'оикдть ускоСсиие, увеличив время и путь разгона - шарик в
плазме успел испариться от перегрева. Как быть?
- 84 -
Задача 64. Шум из бочки. При- обработке деталей на установке
электрогидравлического удара раздается сильный шум. это бочка, за-
полненная водой, в которую помещают обрабатываемую деталь, и произ-
водят электрический разряд. Нужно бочку закрывать крышкой, но она
тякела, работа с нею замедляет процесс, снижает производительность
установки. Как быть? Контрольный ответ;/4, с.207/.
Задача 65. отделение глины. Сточные вода очищают от масел и
смол, вводя в поток крупинки глины. Потом вылавливают глину, ис -
пользуя фильтры, отстойники, центрифуги. Все эти способы неэффек-
тивны. Как быть? Контрольный ответ: /38/.
Задача 66. Пенопласт. Для получения пористых полимеров берут
жидкий мономер или олигомер и под давлением насыщают его углекис-
лым газом. Затем жидкость нагревают, идет процесс полимеризации и
одновременно происходит газификация твердеющей массы пузырьками
газа. Получается пенопласт. Недостаток способа: необходимость при-
менять высокое давление - оборудование сложное и дорогое.Как быть?
Задача 67. Перевозка руда. Дождевая вода заполняет пространст-
во между кусками руда на открытой платформе, Руда гидрофобна, не-
смачиваема., но это не мешает Воде, замерзнув, накрепко скрепить
куски. Как быть? Контрольный ответ: Техника и наука,1982.й5..С.17.
Задача 68. й’еталлоплакирующая смазка. В такой смазке содержит-
ся 1о% тонкоизмельченного порошка металла. При работе порошок со -
здает на трущихся поверхностях тончайший слой металла. Но такие
смазки не годятся, если зазор между трущимися частями меньше гра-
нул порошка. Даже частицы коллоидного раствора оказываются слиш- .
ком большими. Дальнейшее измельчение означает переход к истинному
раствору, однако металлы не растворяются в масле. Как быть?
Контрольный ответ: ЕЕ IS72. Й2.С.6.
Задача 69. Сульфит кальция. Б мокрых золоуловителях котлов об-
разуется сульфит кальция, который плохо растворяется в воде -воз-
никают отложения. Золоуловитель приходится ремонтировать. Ваше
предложение ? Контрольный о твет: / 3,с.134/.
Задача 70. Озонная коррозия. В электромагнитных полях силовых
кабелей и других электротехнических устройств образуется озон,-
разрушающий полимерные диэлектрики. Как бороться с озонной кор-
розией ? Решение этой задачи имеет большое практическое значение.
- •86 -
ИРИЮ1ВКИЯ
I.Указатель использования химических эффектов пря решении
изобретательских задач / 3, 29 /
Техническое применение : .Химичёскиеэффекты /условия/
Получение веществ
Получение металла на по- верхности ' Восстановление реагентами /нагрев об- щий или местный/, электролизом /управ- ление величиной, знаком П^, составом раствора/, термораспадом.
Получение металла в объ- еме тел или порах Получение газов Получение вода Получение соединений на поверхности Термо-, фотораспад, электролиз, окисление и сорбция. Электролиз, термбраспад, взрыв/ Синтез, термораспад гидратов, гелей. Осаждение взвесей, электролиз, ад- сорбция, синтез, термораспад, выделе- ние из гелей или пор.
Получение соединений в Метода возникающего реагента /термо-
объеме тел, растворов распадом, гидролизом, окислением/, мо- лекулярных перегруппировок, окисления, синтеза в ориентирующих шлях, фото- хстИй»
Хранение веществ Хранение газа . -» В легюразлагаемсм соединении /В^, . оксида; управление П^/, электролизом, в виде взрывчатого соединения.
- Хранение воды Хранение активных веществ /лекарств/ В виде водорода, гидрогеля, гидратов. В виде Фото-, термораспадающегося со- единения, в гелях, воске, глине. .
Ис чез но вен ие веществ
Удаление твердых веществ с поверхности Окисление кекса .%0, GQgj кяслнаи ра- створами-отходами f фото-, термораспа- дом, электролизом, водородным переносом..
Удаление веществ из объ- ема тел, растворов Окислением /переходом в газ иди основ- ное вещество ТС/, газотранспортными се-
акциями /в вкде хлоридов, карбоншюн/.
* электролизом, термораспадам, перекрис- тадлязациай.
Счистка невесте Окислением /сзсном и др./, взаимной
нейтрализацией жэдаж и/иж летучих - 6S -
Продолжение
Техническое применение ; Химические эффекты /условия/
отходов, сорбцией гидрооксидамг на по- лимерах, образованием-распадом газоги- дратов, метолом возникающих реагентов, молекулярно-точным дозированием, погло- щением водорода палладием, растворением веществ в сжатых газах и парах, гидро- фильными волокнами, гелем.
Получение энергии
Получение механической энергии Термораспад бикарбонатов, гидратов и гидридов;: гидрохинон+SgOg , набухание гелей.
Изменение механического взаимодействия тел ,йзжияение” гелей, эффект "скользкой" вода, пена, восстановление пленки окси- да металла, клеи, пленки электретов.
Получение тепловой энер- гии Экзо- и эндотермические смеси, термит- ные составы, самораспространямцийся вн- сокотеюврейурннй синтез, смеси, анти-
вируедае водой.
Тепловые "консервы" Обратимые фотохимические реакции; ус- тойчивые 'пересвдешже растворы.
Датчики температуры Получение электрической энергии Придание электропроводных свойств Получение света Пироэлектрет, пакет электретов. Химические источники тока, колебания ветром пленки электрета. Бромирование полиацетилена, покрытие гидрофильными красками Самоокисление смеси фосфинов на возду- хе, этилена с озоном.
Рассеяние света Химический анализ Ксерокопирование Поглощение солнечной энергии Коллоидные растворы, фреон в геле. Цветные реакции /вещество + реагент/. Фотоэлектреты. Обратимые фотохимические реакции, тепловые "консервы".
- 87 -
2. Рисунки к задачам раздела 7
Рис. I Автоматический
пробоотборник по а.с.
553151 /к задаче 48/
Рис. 2 Электролитическая ячейка
для объединенного процесса реэкс-
тракдии и электроосаждения /к за-
даче 49/
Рис. 3 Схема действия
электрического поля на па-
ру опалубка-бетон /к за-
даче 50/по а.с.Зий 172
Рис. 4 Схема наблюдения вихрей в
потоке воды с аомошью электролиза и
добавки индикатора фенолфталеина/$Ф/:
на катоде- 2H2Q-*2е~= Е, +2GIT
^/беспв./+0'- в'^•0^ малин./
на аноде - AHgQ -4е~= 02 + 4Н*
K.QH + HgO > '5^6ecnBJ
38 -
СЛИЗОК РЕКОМЕНДШСЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Осн obhoS
I., Альтшуллер Г. Найти идею: Введение в ТРИЗ. Новосибирск: Наука,
1985. 209 с. ; 2-е изд., 1932 . 240 с.
2. Дерзкие формулы творчества/Сост. А.Селпцкий. Петрозаводск; Ка-
релия, 1987. 269 с.
3. НИТЬ в лабиринте / Сост. А.Селпцкий. Петрозаводск: Карелия,1988.
4. Правила игры без правил /Сост. А.Селпцкий. Петрозаводск: Каре-
лия, 1989 . 279- с.
5. Как стать еретиком/ Сост. А.Селшкий. Петрозаводск: Карелия,
1991. 365 с.
6. Шансн на приключение/Сост. А.Селюпкий. Петрозаводск: Карелия,,
1992. 300 с.
7. Методы инженерного мышления /Сост. А.Селицкий. Петрозаводск:
Карелия, 1976. 48 с.
8. Развитие творческого воображения/Сост. П.Амнуэль,В.Михайлов.
Чуваш, ун-т. Чебоксар®, I960. 52 с.
9. Планирование зксперимента: Метод .указ, к лабораторному практику-
му по качественному улучшению систем/Сост.В.Михайлов,И.Рябкид.
Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1983. 4& с.
Iv. Использование физических и химических аффектов при совершенство-
вании химических систем/Сост. В.Михайлов. Чуваш, ун-т. Че-
боксары, 1985. 42 с.
Дополнительный
II. Альтшуллер Г., Шапиро Р. о психологии изобретательского твор-
чества // Вопр. психологии. 1956. Выл. 6. С.37-49.
12. Буш Г. Рождение изобретательских идей.Рига: Диесма, 1976.127 с.
13. Джонс Ди. Методы проектирования. М.: Мир, 1986. 326 с.
14. Чяпяле Ю. Методы поиска изобретательских идей. Л.: Машинострое-
ние, 1990. 96.
15. Альтшуллер Г. Алгоритм изобретения. М.: Моск.рабочий, 1968.
270 с. ; 2-е изд. 1973. 296 с.
16. Селюпкий А., Слугин Г. Вдохновенье по заказу. Петрозаводск: Ка-
релия, 1977. 190 с.
17. Альтшуллер Г. Творчество как точная наука: Теория решения изо-
бретательских задач. М.: Сов.радио, 1970. 150 с.
18. Альтшуллер Г., Селадкий А. Крылья дая Икара; Как решать изобре-
тательские задачи. Петрозаводск: Карелия, 1980 . 224 с.
- 89 -
*
19. Альтшуллер Г., Заотия Б. в др. Профессия-поиск нового: ТРИЗ и
ФСА. Кишинев: Карта Молдоветясвэ,1985. 196 с.
2о. Альтов Г. И тут появился ивпбретатель. И.: Дет. ляг. Т984 ,
1987. 126 с.; 2-е ИЗД. 1989. 142 с.
21. Петрович Н., Цуриков В. Путь к изобретению. И.: Мол. гвардия,
1986. 222 с.
22. Дышлевый П., Яценко Л. Пути сближения научного и технического
творчества // Фундаментальные исследования и технический про-
гресс. Новосибирск: Наука, 1985. С.80-99.
23. Чус А..Данченко В. Основы технического творчества. Киев: Вида
школа, 1983, 1184 с.
24. Половинкин А. основа инженерного творчества. М.: Маишнострое -
ние, 1988. 368 с.
25. Альтшуллер Г.,2лотии Б. и др. Поиск новых идей: Ст озарения к
технологии. Кжинев: Картя Молдовеняска, 1989. 3bi с.
26. Злотин Б.,3усман А. Месяц под звездами фантазии. Кишинев: Луми-
• на,1988. 269с.
27. Иванов Г. „И начинайте изобретать! Иркутск: Вост.-Сиб. кн.
изд-во, 1987. 237 с.
28. Пигорев Г. Интенсификация инженерного творчества. И.: Профиз -
дат, 1989. 180 с.
29. Михайлов В. Использование химических эффектов для развития тех-
нических систем / Чуваа^ун-т.Чебоксары, 1985. 29 с. Дед. в
ШЕИГЭхам. Черкассы, 1986. J6 433-хп-86.
Зо. Михайлов В. Разработка программы типа ИМИ для КУВТ-36/Чуваш,
ун-т.Чебоксары,1991.12 с.Деп.в Ас.ТРИЗ.Челябинск, 1991..‘U2-C5-9I
31. Орлов А. Истоки двух методов /Как стать изобретателем. Челя-
бинск: Гж.-урал. кн.изд-во, 1985.0. 15-38 .
32. А. о. 316654. Способы получения галогенидов.' Ш. 1970. ;?30;
А.с.387932. Способы очистки галогеницст. БИ. Т973. ‘Ь 23.
23. А.с.277805.Спссоб обнаружения неплотностей, БИ. I97u. S 25.
34. А.с.3и8172, Способ скользящей опалубки. БИ. 1971. * 21.
25. А.с.ЗПХсЭ. Способ проверки на герметк^истъ; БИ. 1971. * 24.
56. А.с.3K325.Электромагнитный фильтр, БИ. 1971. S 33.
37. Гат.32ulu2.Перемещение аварийных саглолетоз, БИ. 1971. В 33.
38. А.с.350758.счистка сточных вод ст масел, БП. 1972. S 27.
39. А.с.269511.Устройстве фазовращателя. БИ. 1973, S 12.
4и. A.c.4LaAi4.Способ получения алкЕларилов. Ш. 1974. Л I.
41. А.с.412«с2.Преяупре2Кэяие эрезиг. БИ. 1974. 3 3.
42. A. с.4I4I8B. Получение эндотермической атмосферы.БИ.1974.М 5.
43. А.с.4653П. Устройство для распиливания полотном. БИ.1975.й 12.
44. А.с.500133. Полочный элеваторный стеллаж. БИ. .1976, ft 3 .
45. ' А.с.502609.Способ получения олефинов, БИ. ft 1976. ft 5.'
46. А.с.504932.Сигнализатор уровня, БИ.1976. ft 8.
47. А.с.260249 Устройство для испытания материалов; БИ.1970. Л 3.
48. А.с.523397.Способ фиксирования микрообъектев, БИ. 1976. ft 28.
49. А.с.553309.Подготовка поверхности катодов, БИ- 1977. ft 13.
50; А.с.559I5LУстройство для отбора проб жидкости.БИ. 1977.ft 19.
51. А.с.589046. Подача жидкой смазки; БИ. 1978.- ft 3.
52. А.с.628266. Способ скользящей опалубки; БИ. 1978. ft 38.
53. А.с.630133,Устройство для перемещения грузов,- БИ-1978. ft!J38.
54. А.с.644886. Изготовление войлочных кругов. БИ. 1979. ft 4.
55. А-с.795550.Фильтр с насыпной загрузкой, БИ. 1981. ft 2.
56. А.с.806555.Стеллаж элеваторного типа. БИ. 1991. ft 7.
57. А.,с.883957.ТолоВКВ звукоснимателя. БИ. 1981. ft 43.
58. А.с.884180. Пайка навесных аявментов-ваплате; БИ.1981. 1 43.
59. А,с.1172839. Элеваторный стеллаж; БИ. 1985. > 80.
60. .ЗдотинБ.,Чистов А. Школа//ИР. 1990..МП. С. 30-32.
61. Горчаков И. Приключение Z^T^/1982. >2. С. 18,
62. Спиридонов А. Киносъемка вкхрей#Екий технпк.1981.»11.С.12 .
63. Лятиль П. С небёс в пучины моря. Л. .Гяярометеоиздат,1967. 143 с.
64. ftaafixoB В. Акалйическая хамия веатукия. М^Ваука,1971. С. 68.
65. Михайлов Б. и др. Обзор методов определения wsryasj/ Материалы
3-го симпозиума стран СЭВ "Переработка облученного ядерного топ-
лива". Прага, 1975. Т. 3, с. 178.
бб. АбрамовВ .Эксплуатацияизолятов. М,:Эиергоиздат,1976. С. П1.
67. Алктшуллер Г. основные приемы устранения технических противоре-
чий при решении задач. Баху: Гянджлик, 1971. С, 52.
68. Викентьев И.., КайковВ. Методическое пособие до ТРИЗ. Киев,
1991. С. 38-40. ' '
69. Лазарев I.Цена двенадцати микрон//ИР. 1981. ft2. С. 32.
70. Сборник задач и упрежяений/Сост.Г.Альтшуллер. Баку:Гянддлик,
1971.42 с.
-91 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
. I. ВВЕДЕНИЕ . . • . . 3
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ . . . 7
3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ПОМОЩИ) МИКРО-ЭВМ . .13
4. ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И СТАНДАРТЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ . . 21
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ . '. .26
6. УЧЕБНЫЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ ЗАДАЧИ ПО ТРИЗ . . 32
7. РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ АРИЗ-85в . 41
8. ОТВЕТЫ К УЧЕБНЫМ ЗАДАЧАМ ПО ТРИЗ . .70
9. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ТРЕНИРОВКИ . . 83
ПРИЛОЖЕНИЯ . . . .86
, СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ '. . .89
Учетное гсссгле
МИХАЙЛОВ Валерий Алексеевич'
РЕШЕНИЕ УЧЕБНЫХ ЗАДАЧ ЕЮ ТРИЗ
Учебно? пособие
Редактор Л. Г. Григорьева
Корректор И. Д. Фомина
ИБ > 65 . •
Подписано в печать 17.06.92. формат 60x84/16. Бумага,
газетная. Ротапринт.. Ус л. п. л. 5,35. Уч.-изд.л 5,5.
Тираж 1500 экз. Заказ •£ С 29.
Издательство Чувашского университета
Типография Издательства
428015 Чебоксары, Московский'пр., 15