К А К Р Е Ш А Ю... И З О Б Р Е Т А Т Е... З А Д А Ч И

Чувашский ЦНТИ
КАК РЕШАЮТСЯ
ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ
ЗАДАЧИ
(С Т О З А Д А Ч П О Т Р И З)
Сост. кхн, доц. Михайлов В.А.
ЧЕБОКСАРЫ _____ 1992
1
ОГЛАВЛЕНИЕ
Рецензия
Список сокращений
1 Инженеру и новатору помогает ТРИЗ. ИМ
1.1 Системный подход в технике
1.2 Технические противоречия. Анализ задачи
1.3 Работа по MIP в КУВТ-86. Алгоритм программы.
1.4 Типовые приемы разрешения противоречий
1.5 Примеры решений задач с помощью МИП.
Задача 0.1 Заплата.
Задача 0.2 Синтез бромида алюминия.
1.6 Вепольный анализ.
Задачи: разделение щепы, фильтр из металлоткани.
1.7 Система стандартов РИЗ.
1.8 Использование химэффектов в изобретательстве
1.8.1 Эффекты образования - исчезновения вещества
1.3.2 Эффекты выделения - поглощения энергии
2. Учебные задачи для освоения ТРИЗ
2.1 Формулировка противоречия - почти решение
Решения задач 1.1, 1.2, задачи 1.3 - 1.8
2.2 Решения на использовании ресурсов
Решения задач 2.1, 2.2 задачи 2.3 - 2.6
2.3 Помогают вепольный анализ и стандарты РИЗ
Решения задач 3.1, 3.2, задачи 3.3 - 3.29.
2.4 Решения задач с помощью АРИЗ-85в
4.1 Фильтрация авиационного керосина
4.2 Раскачивание люльки элеватора
4.3 Высоковольтные изоляторы запыляются
4.4 Автоматический пробоотборник
4.5 Электроосаждение гидрооксида металла
из раствора его соединения в керосине
4.6 Скользящая опалубка для монолитстроя
4.7 Увеличение мощности плазмотрона
4.8 Установка на плате электрорадиоэлементов
4.9 Испытание макетов в потоке воды
3. Задачи для самостоятельной решения по ТРИЗ /5.1-6.48/
4. описания хода решения задач разделов 2.1 - 2.3
-22
3
5
7
12
16
18
20
26
29
32
36
39
41
44
47
47
50
53
59
60
65
68
73
79
84
88
92
95
97
108
5. Контрольные решения учебных заданий
Указатель использования химических эффектов
Литература /библиография 33/
124
131
138-140
Р Е Ц Е Н 3ИЯ
на методическое пособие к.х.н., доц. Михайлова В.А.
''Как решают изобретательские задачи (100 задач по ТРИЗ)"
Воспитание высококвалифицированного инженера невозможно
без преподавания в ВУЗах основ технического творчества. Для исключения в практике решения задач метода проб и ошибок
Г.С.Альтшуллером предложена ТРИЗ, которая не нашла еще достаточного отражения в учебных планах ВУЗов. Сдерживающим фактором изучения ТРИЗ является отсутствие соответствующих методических пособий и задачников для преподавателей и студентов.
Работа Михайлова В.А. "Как решают изобретательские задачи”
подготовленная к изданию ЦНТИ Чувашской ССР, Чебоксары, 1992,
восполняет этот пробел и является сборником задач по ТРИЗ. Автор в
предисловии подчеркивает концепцию TPИЗ о познаваемости законов
технического творчества посредством выявления и использования
законов развития технических систем. Системный подход в технике
позволяет выделить в техносфере технологическую нишу в соответствии с иерархией, познакомить будущего инженера с системным видением. Неравномерность развития технических систем на уровне
административных и технических противоречий рассмотрена автором
для объяснения физического противоречия и приемов его разрешения.
В сборнике рассмотрен автоматизированный прием разрешения противоречий на базе микро-ЭВМ - MIP, с помощью вепольного анализа
и системы стандартов. Следует отметить оригинальный указатель
химэффектов, необходимый для решения нетиповых технических задач. Организация задач по 4 уровням - методический прием, помогающий студентам в освоении ТРИЗ и ее элементов, включающих АРИЗ
и использование химэффектов. Ценность сборника определяется тем,
что для более половины задач приведен подробный разбор хода решения с указанием для большинства задач контрольных решений.
К сожалению, ограниченный объем задачника (5 п.л. и 50 рис.)
не позволили автору выйти за рамки конспективного изложения материалов по ТРИЗ, предлагая студентам самостоятельное изучение тео3
ретических основ по прилагаемому списку литературы из 30 наименований. В печатном труде не нашли отражения примеры
-3решения задач на персональных компьютерах (класс КУВТ-86), применяемые автором в учебном процессе. Во избежание узкой специализации учебника автором сокращены до минимума нестандартные
задачи, использующие оригинальный указатель химэффектов.
Несмотря на указанные недостатки, работа Михайлова В.А. выполнена на высоком методическом уровне, своевременна и рекомендуется для открытой печати а качестве учебного методического пособия для практического решения изобретательских задач по ТРИЗ.
Преподаватели технического творчества
студентов и школьников ТИХМа и школы №13 г.Тамбова
к.т.н., с.н.с.
Е.И.Глинкин
к.т.н., доцент
Б.И.Герасимов.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АРИЗ - алгоритм решения изобретательских задач, последовательность мысленных действий, обеспечивающих поиск высококачественных новых технических решений; известны версии АРИЗ-61, 64, -68, -71, -77, -82, -85 и последние версии - 85в и АРИЗ-СМВ-91.
А.с. - авторское свидетельство на изобретение (СССР).
БИ - бюллетень изобретений и открытий СССР.
БК-0010 - марка компьютера (ПЭВМ в составе кл. КУВТ-86).
Веполь - минимальная полная модель ТС (из слов вещество и
поле).
В - вещество, включенное в состав веполя и вепольного преобразования (тв/ж/г, деталь, инструмент и т.п.).
(В2, В2) - комплекс, смесь двух веществ.
В' В'' - разные состояния вещества в ТС, в его веполе.
В~ - В'' - переменное и структурированное вещество.
ВПР - вещественно-полевые ресурсы данной ТС, НС и ННС.
ИБМ /IBM РС/Х, АТ/ - типы ПЭВМ фирмы ИБМ США.
4
Изделие - обрабатываемая часть ТС, входящая в состав ТП.
ИКР - идеальный конечный результат решения данной задачи.
ИМ (IM) - изобретающая машина, программа интеллектуальной
поддержки изобретателей на основе методов ТРИЗ.
ИМЕ (IME) - подсистема ИМ, использующая указатели физических, химических и геометрических эффектов из фонда ТРИЗ.
ИМП (IMP) – подсистема в ИМ, основанная на применении
таблицы поиска приемов разрешения ТП.
ИМС (IMc) - подсистема ИМ, использующая стандарты – 76
ИМФСА - подсистема ИМ, основанная на методике функционально-стоимостного анализа объектов техники и технологий.
Инструмент - обрабатывающая часть ТС, включенная в ее модель и ТП.
КУВТ-86 - класс учебной вычисл. техники на основе БК-0010.
МАТЭМЭмХ - то же МАТЭМХ, МАТХЭМ - краткая формула развития применений физических эффектов, их. использования при
решениях изобретательских задач: Механика – Акустика – Теплота –
Электричество – Магнетизм - Электро-магнитные явления - Химия
(как самая сложная физика...)
МЗ - модель задачи, формулировка в ходе ее решения по АРИЗ.
Мини-задача - первоначальная постановка изобретательской задачи в АРИЗ на основе внесения минимальных изменений в ТС.
МИП (MIP) - изобретающая программа микро-ЭВМ, в частности в КУВТ-86, основанная на приемах разрешения ТП.
НС - надсистема, система более высокого уровня, включающая
в качестве элемента данную ТС.
ННС - система, включающая в качестве элементов НС (т.е.
надсистемы).
НЭ - нежелательный эффект, существенный недостаток данной
ТС, появляющийся, усиливающийся в ней на основе обычных инженерных подходов по улучшению работы данной ТС.
ОЛТИ - общественная лаборатория теории изобретательства,
неформальный коллектив разработчиков и преподавателей ТРИЗ.
ОВ - оперативное время, выяснение ресурсов времени при работе ТС.
ОЗ - оперативная зона, часть пространства ТС, где возникает
ТП.
П - поле, вид технического или физического взаимодействия
5
между В в составе веполя данной ТС.
П', П'' - разные состояния поля в ТС.
П~ и П# - переменное и структурированное поля в веполе ТС.
Пак. - акустическое поле.
Пмех. - один из 50 видов механических полей (сил инерции,
ускорения, вращения, выталкивания, гравитации и пр.).
Псв. - поле, энергия света (видимого, УФ, ИК и пр.).
Пт - поле тепла.
Пэл., ЭП - электрическое поле, Пэм - электро-магнитное поле.
Пхим. - поле сил химических взаимодействий.
ПС - подсистема, элемент ТС, рассматриваемый как система.
ППС - подподсистема, часть элемента ТС, как система.
Пустота - замена В в ТС на воздух, газ, вакуум, как один из
важных и доступных ресурсов развития ТС.
ПЭВМ - персональная микро-, мини- или макро-ЭВМ.
РТП - разрешение технического противоречия; приемы РТП комплекс 40 приемов РТП (Г. Альтшуллера, 1972).
СУ - средство устранение, обычное инженерное действие по
устранению недостатка ТС (не считаясь с затратами и усложнением
ТС).
Стандарты-76 - система стандартных наборов, комбинаций
приёмов РТП и ФЭ, обеспечивающих решения изобретательских задач (разрешения ТП и ФП).
Тпл. - температура плавления.
ТРИЗ - теория решения изобретательских задач, основанная на
законах развития ТС (автор Г. Альтшуллер).
ТП - техническое противоречие, этап в развитии ТС.
ТС - техническая система, объект техники как совокупность
взаимодействующих элементов (ср. НС, ННС, ПС, ППС).
ФП - физическое противоречие, физическая причина ТП.
ФЭ - физический эффект и явления, используемые для разрешения ФП.
ХЭ - химический эффект или явление.
6
1. ИНЖЕНЕРУ И НОВАТОРУ ПОМОГАЕТ ТРИЗ
Что такое ТРИЗ? кому она нужна?
ТРИЗ - теория решения инженерных - изобретательских задач.
Основное положение ТРИЗ: объекты техники (устройства и способы)
являются системами; технические системы развиваются по объективно существующим законом, их можно выявить - эти законы познаваемы. Законы развития технических систем можно и нужно использовать для сознательного решения изобретательских задач. Существующий и преобладающий до сих пор метод поиска таких решений
опирается на психологическую инерцию специалистов - привычку
решать задачи обычными приемами данной отрасли техники и случайным перебором вариантов, методом "проб и ошибок". Метод возник миллион лет назад, он создал и все. еще развивает все многообразие объектов техники. Эффективность такого перебора вариантов зависят от сложности задач, возникающих при развитии техники и общественных потребностей. Метод "проб и ошибок" прост и пригоден,
когда задача может быть решена путем перебора вариантов в пределах данной или близких ей отраслей техники. Такие технические решения определим как решения первого (до 10 проб и ошибок) и второго (до 100 проб и ошибок) уровней. (Рис.1)
История изобретательства показывает, что метод "проб и ошибок" не только неэффективен при решении сложных задач (когда при
случайном поиске перебирают от тысяч до миллионов "проб и ошибок") - при поиске решений третьего (до 1000 проб), четвертого (до
100000 проб) уровней. но и затрудняет их постановку. Обычно задача
ставится в случайной, неточной формулировке, зачастую без необходимой информации и с большим объемом ненужной информации. Когда задача видна, ее решение запаздывает на десятки лет. А само выявление проблемы отодвигается на сотни лет. Неэффективность метода поиска новых технических решений перебором вариантов ("проб и
ошибок") для решения сложных задач давно начали компенсировать
увеличением числа людей, работающих над той или иной проблемой.
Но к середине XX века можно было понять, что даже самое полное
использование людских ресурсов, ведущих поиск решения древним
методом "проб и сшибок", не может обеспечить необходимых темпов
поиска и производства новых технических решений-изобретений. С
этой целью ныне предложено свыше полусотни различных методов
7
поиска нового и ускорения этого поиска [1 – 5]. Есть среди них и полезные для определенных условий или задач, но есть и непроверенные, надуманные искусственно формализованные, не дающие никакого практического выхода. В целом все методы можно разделить на 2
группы: основанные и не основанные на учете объективных законов
развития технических систем [16 – 21].
Технические системы материальны - это очевидно. Столь же
очевиден и факт их развития, который зафиксирован историей техники. Развитие зафиксировано в патентном фонде, содержащем списания десятков миллионов изобретений. Каждое из них является ступенькой или этапом эволюции техники. Совокупность описаний
изобретений показывает, что жизнеспособными оказываются только
такие изобретения, которые изменяют исходную систему в направлении, предписываемом законами развития технических систем. Знание
закономерностей дает возможность резко сузить зону поиска, заменой
угадывания (в методе "проб и ошибок") научным подходом (на основе
ТРИЗ). Практически единственной в настоящее время научной методологией поиска новых технических решений является ТРИЗ. Методы, основанные на ТРИЗ, дают стабильные положительные результаты при решении самых разных задач, они доступны для массового
изучения и использования в производственных условиях и не влияют
вредно на психику человека.
Рис. 1 .
Курица бьётся о прозрачную перегородку, хочет пройти к корму
в то время как самая "близкая" дорога к нему - обходная.
Рис. 2 .
8
Разделы, которые ТРИЗ в себя включает, и науки с которыми
она пересекается, "соседствует'':
ТРИЗ включает:
ЗАКОНЫ РАЗБИТИЯ ТС,
ФОНД 40 ПРИЁМОВ РАЗРЕШЕНИЯ ТП,
ВЕПОЛИ И ИХ АНАЛИЗ,
СИСТЕМА 76 СТАНДАРТОВ РИЗ.
АЛГОРИТМ РИЗ (АРИЗ).
ПАКЕТ ПРОГРАММ «ИМ»
ТРИЗ пересекается с:
1. ТЕОРИЕЙ РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСКОЙ ЛИЧНОСТИ
(РАЗВИТИЕ ТВОРЧЕСКОГО ВООБРАЖЕНИЯ, ЖИЗНЕННАЯ
ТАКТИКА И СТРАТЕГИЯ ТВОРЧЕСКОЙ ЛИЧНОСТИ).
2. ТЕОРИЕЙ РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСКИХ КОЛЛЕКТИВОВ,
3. ТЕОРИЕЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
4. ТЕОРИЕЙ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ,
5. ПЕДАГОГИКА И ПСИХ0ЛОГИЯ,
6. ПАТЕНТ0ВЕДЕНИЕ,
7. ИСТ0РИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ,
8. ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ,
9. ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА.
Теоретическим фундаментом ТРИЗ являются законы развития
технических систем, выявленные путем анализа больших массивов
патентной информации и классификации по уровням технических
решений (это сотни тысяч патентов и авторских свидетельств), изучения истории и логики развития многих технологических систем. ТРИЗ
строится как точная наука, она имеет свою область исследования,
свои методы, свой язык, свои инструменты. Она непрерывно сама
развивается путем выявления новых факторов.
9
Основными механизмами совершенствования и синтеза новых
технических систем в ТРИЗ служат: система приемов разрешения
технических противоречий, система стандартов решения изобретательских задач, АРИЗ. ТРИЗ располагает собственным методом анализа и записи преобразований систем - вепольным анализом [5-10].
Особое значение в ТРИЗ имеет упорядоченный и постоянно пополняемый информационный фонд (пополняемый непрерывным анализом
старых и новых патентных материалов): указатели применения физических, химических и геометрических эффектов, банк типовых приемов устранения технических и физических противоречий (рис.2).
ТРИЗ и его механизмы решения изобретательских задач лежат в
основе программы под названием "Изобретающая машина" - ИМ
для ПЭВМ. ИМ - это семейство программ вида интеллектуальных систем поддержки решения сложных изобретательских задач в любой
области техники. Результат диалога с ИМ - патентоспособные идеи
новых технических решений. ИМ помогает прогнозировать развитие
любого изобретения и получить серию новых решений на основе учета закономерностей и уровня развития заданной технической системы. ИМ включает в себя идеи ТРИЗ, отобранные патенты и методы
решения изобретательских задач (20). В ее состав входят следующие
системы:
ИМ-П - генерирует идеи для 1250 типов изобретательских задач, рекомендуя несколько из 40-50 приемов разрешения технических
противоречий;
ИМ-С - использует систему стандартов - 76 решения сложных
задач со структурным прогнозом развития полученной идеи;
ИМ-Э - содержит сотни рекомендаций по применение физических, химических и геометрических эффектов при решении изобретательских задач;
ИМ-ФСА - помогает проводить функционально стоимостный
анализ заданной технической системы с целью снижения себестоимости и повышения качества выпускаемой продукции и др.
Изучение ТРИЗ и работа с ИМ существенно повышает возможности специалистов при поиске новых технических решений известных задач и прогнозирования новых технических задач. ТРИЗ и ИМ
нацелены как на лучшее использование имеющихся фундаментальных и специальных знаний данного специалиста, так и на обеспечение
его мировым изобретательским опытом, базой данных, включающей
10
самые эффективные изобретения из любой отрасли техники, и современной методикой выявления и разрешения технических и физических противоречий в технических системах. При изучении ТРИЗ важным подспорьем является применение в учебных занятиях практики
решения учебных и неучебных изобретательских задач, освоение с их
помощью непривычной диалектической логики решения задач, лежащей а основе метода ТРИЗ»
В данном учебном пособии приведены 100 учебных изобретательских задач, относящихся к разным отраслям техники, имеющих
разные уровни сложности, с помощью решения которых учащиеся
осваивают разные методы и этапы технического творчества, основанные на ТРИЗ: выявления в задачах технического противоречия, разрешения технических противоречия с помощью системы 40 приемов
РТП (в том числе с использованием программы МИП в классе КУВТ86); вепольные преобразования технических систем и применение
системы 76 стандартов при решениях изобретательских задач; ознакомление с законами развития технических систем и с АРИЗ, практическое освоение АРИЗ. Приведены разборы хода решений многих задач и контрольные решения большинства задач.
Материалы и темы задач отобраны из практики обучения ТРИЗ
и АРИЗ за последние 5 лет сотрудниками общественной лаборатории
теории изобретательства (ОЛТИ), руководимой создателем ТРИЗ инженером и писателем Г.С. Альтшуллером (Г. Альтовым), на занятиях
в г.г, Ленинграде, Кишиневе, Челябинске, Чебоксарах, Тюмени и др.,
в частности Г.С. Альтшуллером, Е.Л. Злотиным, С.С. Литвиным, Г.И.
Ивановым, Ю.П. Саламатовым и др. [5 – 10].
ТРИЗ появилась и разработана в СССР со времени первой
публикации в 1956 г. - статьи Альтшуллера Г.С. Шапиро Р.Б. [1]. С
тех пор напечатаны в разных журналах (Техника и наука, 1979-1983,
Изобретатель и рационализатор, 1964-1970, 1989-1991 и др.) в СССР и
за рубежом тысячи статей и несколько десятков книг более ста последователей и учеников Г. Альтшуллера, преподавателей и изобретателей. Около 20 таких книг собрано в библиотеке Чувашского университета, в том числе 4 рекомендовано в качестве учебных пособий и
напечатано 5 методических указаний к практикумам по качественному совершенствованию технических систем [ 22 – 25]. Книги по ТРИЗ
широко издаются и распространяются за рубежом в США, Болгарии,
Польше, Германии, Японии и др. Но до сих пор ТРИЗ практически не
11
изучают в вузах СССР, если не считать факультативных и экспериментальных занятий, которые ведутся в разных городах более 10 лет.
Некоторые специальные кафедры включают знакомство с ТРИЗ в отдельные специальные дисциплины - по-видимому, этих первых шагов
введения ТРИЗ в учебный процесс совершенно недостаточно.
ТРИЗ и ИМ ставят задачей добиться, чтобы любой рабочий,
инженер, научный сотрудник на пути к достойной, гуманной цели мог
создавать технические идеи самого высокого уровня. База знаний в
них содержит в себе опыт всех поколений лучших творцов научнотехнических идей мира. Каждый учащийся получает уникальную
возможность научиться применять этот опыт в своей будущей деятельности. Каждый получает возможность стать активным творцом
нового.
1.1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ТЕХНИКЕ
Характерная особенность современной науки - использование
системного подхода: представление целостности и элементов объекта,
выявление вида связей между элементами объекта и самого объекта с
другими. Если объект - техническая система (ТС), состоящая из взаимодействующих элементов, то его элементы-подсистемы (ПС) состоят из частей таких элементов, а совокупность взаимодействующих с
объектов (ТС) составляют надсистему (НС). Схема такого подхода:
надсистема
НС
/
\
\
система
ТС1 ТС2
… ТСn.
/
|
\
/ \
подсистема
ПС1 ПС2
ПС3
(См.рис.3)
Пример:
коробка цветных карандашей (НС)
/
\
много-цветные
карандаши (ТС)
карандаши
/
\
грифель палочка (ПС)
Многоэкранная схема талантливого мышления
12
Рис.3
Виды функций технических систем (ТС
Рис.4
Системный подход к развитию техники - один из принципов
ТРИЗ - означает умение видеть, воспринимать, представлять как единое целое систему (ТС) во всей ее сложности, со всеми связями, изменениями, сочетая важные, но взаимодополняющие подходы: компонентный, изучающий состав системы (наличие в ней элементов ПС, ее НС); структурный, изучающий взаимное расположение ПС в
пространстве и во времени, связи между ними; функциональный, рассматривающий функции ТС ж ее ПС, роль ТС в НС; генетический,
изучающий становление ТС, этапы ее развития и замены одной системы другой.
Изобретательское системное видение, характерное для талантливых изобретателей, можно представить как многоэкранную схему
мышления - это серия экранов, на которых наблюдается, сама ТС, все
ее ПС и. та НС, в которую она входит, а также их прошлое и будущее
(тенденции развития}) / 7-9,16/. Как показал опыт обучения ТРИЗ,
13
при соответствующей тренировке этой схемой мышления может
овладеть каждый. Большинство из элементов ТРИЗ представляют собой элементы этой схемы, ее "развертки" по времени и по уровням
сложности (рангам).
Системой назовем некоторое множество взаимосвязанных элементов, обладающее свойствами, не сводящимися к сумме свойств
отдельных элементов.
Системное свойство может быть полезным для человека, вредным, побочным эффектом создания ТС с некоторым полезным свойством. Часто появление вредного системного свойства сказывается
неожиданным. Так, при параллельной работе нескольких электрических машин могут возникнуть вредные резонансные явления. Неожиданное системное свойство может быть и полезным - назовем его
сверхэффектом. Такое системное свойство получают без введения
специальных элементов, только за счет того, что объединении элементов в ТС нужное свойство усиливается, а вредные свойства компенсируются.
Понятие "система" является условным, зависит от точки зрения
специалиста, выбранной системы отсчета: так, осколки потерпевшей
аварию машины не является системой для пользователя этой машины,
но являются системой для исследователя этой аварии.
Элементы, составляющие систему, оказываются подсистемами
(ПС) - они состоят из каких-то частей, которые тоже могут рассматриваться как системы - подподсистемы (ППС). Электрическая машина
состоит из ПС: статора, ротора и т.д. ПС статор имеет свои ППС: обмотку, сердечник, выводы... Каждая ТС входит в некоторую надсистему (НС). Например, ТС электрическая машина входит в НС "привод", который в свою очередь, входит в НС более высокого ранга
ННС: "привод" входит в ННС "станок" или "технологическая линия".
Таким образом, ПС, ТС и НС образуют иерархию систем расположение частей в порядке от низшего к высшему. Возможна и
другая структура - сетчатая (ретикулярная), в которой все ПС связаны
друг с другом сложными обратными связями, влияют друг на друга, и
невозможно однозначно выделить какую-то иерархии.
ТС может состоять из элементов (ПС), каким-либо образом расположенных и связанных между собой в пространстве: устройств или
веществ, либо из ПС, связанных между собой во времени (технологий, операций, процессов, способов).
14
Целью существования систем, развернутых в пространстве, является проведение какого-то действия, процесса. Соответственно ТС,
развернутая во времени, создается для производства, обработки веществ, устройств. Оба вида ТС неразрывно связаны, дополняя друг
друга - между ними множество аналогий в развитии.
Любая ТС создается для выполнения некоторого множества
общественно-полезных функций, достижения определенного результата. Среди них можно выделить основные функции, для выполнения
которых, собственно, и создается ТС, второстепенные, обеспечивающие выполнение основных. Например, основная функция пылесоса сбор пыли, второстепенные - использование при окраске помещений,
в качестве табуретки и т.д., вспомогательные функции -подача электроэнергии, сигнализация уровня запыленности, очищение пылесборника и др. Вредные - как шум при работе, вибрации и пр., и пр. Все
эти функции неразрывно связаны между собой. (Рис.4).
Любую ТС можно рассматривать как преобразователь действия
на входе в действие на выходе или, для систем, развернутых во времени, состояние на входе в состояние на ВЫХОДЕ.
Место данной ТС в техносфере в целом можно определить через понятие "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 необходимое для выполнения своих функций без участия
человека. Подавляющее число известных ныне ТС неполно.
За реализацию полезных функций ТС необходимо расплачиваться: это затраты на создание, эксплуатацию и утилизацию, создаваемые ТС вредные функции.
ТС развиваются - происходит их переход из одного в другое,
качественно более совершенное состояние, от простого к сложному от
низшего к высшему. Можно определить развитие как увеличение отношения суммы полезных функций к сумме факторов расплаты [16].
1.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ
Самым первым выявлен закон о неравномерном развитии частей технических систем - о технических противоречиях /1/. В развитии технических систем (ТС) происходит чередование этапов количе15
ственного роста в качественных скачков. В процессе количественного
роста имеет место неравномерное развитие разных характеристик ТС
и появляются противоречия. Всякое изменение выбранного объекта
сказывается, чаще всего отрицательно, на других объектах: на системе, в которую входит этот, объект, или на подсистемах, из которых он
состоит. Возникает техническое противоречие (ТП): выигрыш в одном, сопровождается проигрышем в чем-то другом.(Рис.5).
Например, увеличение крейсерской скорости самолета требует
уменьшения площади крыла, а сохранение хороших взлетнопосадочных: характеристик - ее увеличения. На начальных этапах
РАЗВИТИЯ ТС, когда различия требований относительно невелики, а
ТС обладает достаточными ресурсами, такие противоречивые требования решаются путем компромисса - отыскивают варианты конструкций, способов, обеспечивающие приемлемые значения обеих
конкурирующих характеристик. Но количественный рост продолжается, происходит накопление и обострение ТП. Эти противоречия
разрешаются (снимаются) в результате качественных скачков - создания новых технических решений, исключающих ТП обходным путем.
В самом факте возникновения изобретательской задачи уже
присутствует противоречие: нужно что-то сделать (устранить как-то
нежелательный эффект, возникающий, проявляющийся в ТС), а как
это сделать - неизвестно. Назовем такое противоречие административным. Как правило, такие противоречия лежат на поверхности задач, они подсказывают наличие общественной потребности, но не
имеют эвристической силы - не подсказывают, в каком направлении
искать решение.
Если известными способами улучшить одну часть (характеристику, один параметр) ТС, то будет устранен нежелательный эффект
(первый - НЭ-1), но недопустимо ухудшится другая часть (характеристика, другой параметр) этой ТС, возникнет второй НЭ (НЭ-2).
Правильно сформулированное техническое противоречие (ТП)
обладает определенной эвристической ценностью, хотя и не дает указания на конкретный ответ. Она позволяет сразу отбросить множество
"пустых" вариантов - заведомо не годны все варианты решений, в которых выигрыш в одном сопровождается недопустимая проигрышем
в другом.
Каждое ТП обусловлено конкретными физическими причинами: к одной и той же части Объекта, элемента ТС предъявляются вза16
имопротивоположные требования - требования несовместимых физических свойств. Такую ситуацию называют физическим противоречием (ФП). Оно строится по схеме: объект (часть объекта) должен
обладать свойством С и вместе с тем иметь противоположное свойство анти-С.
При анализе технических задач по поиску новых технических
решений следует в соответствии с ТРИЗ формулировать два ТП, основанных. на противоположных подходах; выбрав главное из них,
усилить его до предела. Если инженер-конструктор ищет оптимальное
-решение путем компромисса между противоречивые техническими
требованиями, составляющими суть ТП, то изобретателю, напротив,
следует пытаться усилить противоречие до предела, обусловленного
физическими принципами элементов ТС. Такой подход включает следующие этапы анализа задачи [ 9, 19]:
- описание назначения ТС и перечень ее основных частей, описание главного нежелательного эффекта, недостатка ТС (НЭ-1),
- описания известного способа устранения HЭ-1 - "средства
устранения", (СУ),
- описания нового нежелательного эффекта (НЭ-2), недопустимого ухудшения другой части, характеристики, параметра ТС,
Схемы технического противоречий: ТП-1 и ТП-2
Рис.5
- формулировка TП-1: если что-то сделать (А), то улучшится
параметр В, но недопустимо ухудшится параметр С,
- формулировка ТП-2: если не делать (не-А), то не ухудшают С,
но плохой параметр В.
- выбор главного противоречия задачи (чаше всего ТП-2) по
признаку улучшения главной функции ТС, по признаку полезности
ТС.
17
- усиление выбранного ТП до предела (доведение ТП до "абсурда"),
- определение модели задачи на основе усиленного ТП и описания главного назначения ТС (что нужно сохранить или устранить,
улучшить, обеспечить и т.д.).
Самым первым методическим приемом, разработанным в ТРИЗ
еще в 60-70-е годы (1,5-7), первым инструментом решения задач на
основе ТРИЗ стала система 40 основных приемов разрешения ТД путем выбора пары противоречивых параметров ТС из их списка в 39
параметров-ключей. В настоящее время такой подход к решению задач включен в алгоритм работы программ ИМ-П для ПЭВМ и МИП
для микро-ЭВМ в классе КУВТ-86. Программа ИМП для IBM PC/XT
включает банки данных: описания 50 приемов РТП, 300 описаний
идей изобретений и 100 рисунков к ним (как примеров к приемам).
Далее (в разделах 1.3-5) рассмотрим алгоритм программы "MIP" для
КУВТ-86 (это часть 1 АРИЗ-85в).
1.3. РАБОТА ПО ПРОГРАММЕ MIP В КУВТ-86
Рабочее место преподавателя КУВТ-86 рекомендуется дополнить электронным квазидиском, заменяющим накопитель НГМД-6022
и уменьшающим нагрузку на него при считывании информации банков данных к программе MIP, хранящихся на рабочем диска и в эквивалентной ему области квазидиcка. Общий объем программы MIP
вместе с требуемыми банками данных составляет 40 Кбайт, а вместе с
дополнительными программами (демонстрационными по работе MIP
в конкретных задачах, контролирующими знания MIP и ТРИЗ, схемами-иллюстрациями к приемам РТП - более 200 Кб. Основными блоками баз данных к MIP являются: TPROT - описание алгоритма программы MIP, 39 блоков - строк таблицы использования приемов РТП
(с Т01 до Т39), 40 блоков описаний для каждого приема РТП (от ТР1
до ТР40) /28/.
Алгоритм работы программы MIP (блок TPROT) включает
следующие действия:
1. ТС для (назначение)
(описание роли ТС)
2. включает
(перечислить части ТС)
3. НЭ-1 (недостаток)
(описание нежелательного эффект
4. СУ:
(как обычно устраняют НЭ-1)
5. НЭ-2:
(возникает новый НЭ)
18
6. Хотите исправить НЭ (1/0)?
(1 - возврат к п. 3,
0 - продолжение – к п. 7)
(описание СУ),
(устраняется НЭ-1),
(возникает НЭ-2).
(не применять СУ)
(нет НЭ-2)
(есть НЭ-1)
7. ТП-1: Если (сделать А)
6. * то (хорошо В)
9. ** но (плохо С)
10. ТП-2: Если (не А /не делать А)
11. * то (нет недостатка С)
12. ** но (сохраняется В)
13. Выбрать: ТП-1 или ТП-2 ? (…..)
14. Усилить выбранное ТП: Если
(А/ не-А довести до
физического предела),
15. * то (что очень хорошо ?)…, ** но (что очень плохо ?)…
16. Можно ли усилить ТП (1/0)?
(1 - возврат к п. 13,
0 – продолжение – к п. 17)
17. Модель задачи:
(конфликтующая пара)
18. Усиленный конфликт:
19. Необходимо
(требуемый идеальный результат)
20. Что надо улучшить (устранить, усилить) (какой параметр ТС
соответствует А ?)
21. Список 39 параметров ТС:
22. Какой параметр надо улучшить (№, название, причина):
23. Как обычно делают ?
(СУ, не считаясь с потерями)
24. Какой параметр недопустимо ухудшается
(№, название,
почему)
25. Надо ли исправить №№ параметров (1/0)? (Если 1, то к п. 22,
если 0 – продолжить)
26. Число приемов РТП:
(перечень рекомендуемых приемов)
27. Прием (№, название, описание)
28.* Найдена идея:
(записать сущность идеи)
29. Прием
30. * Найдена идея:
31. Прием
32. * Найдена идея:
33. Прием
34. * Найдена идея
35. Подведем итог-1:
36. Нужно ли повторить поиск приемов РТП (1/0)?
37. Подведем итог-2:
19
38. Нужно ли повторить поиск приемов РТП (2/1)?
39. Подведем итог-3:
40. *** Конец протокола ... Дата ...Исполнитель ...
1.4. ТИПОВЫЕ ПРИЕМЫ РАЗРЕШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ
ПРОТИВОРЕЧИЙ
Многие опытные изобретатели, решая технические задачи, были вынуждены (как правило, неосознанно) придумывать новый для
себя прием обходного действия, чтобы разрешить ТП, с помощью которого находилась идея решения. Затем этот прием, как правило, забывался. В 60-е годы было отобрано 40000 изобретений – для этого
было просмотрено их полтора миллиона. Как оказалось, их можно
разделить на 1250 типов задач-противоречий, при решении которых
были применены 40 типовых приемов РТП (или 83 подприемов) [5,
16]. Обычно опытный изобретатель хорошо владеет 2-3 такими приемами - система приемов РТП в ТРИЗ усиливает возможности изобретателя в 20 раз, в том числе с помощью программ ИМ-П и MIP. В
данном случае для MIP описания приёмов РТП дополнены химической интерпретацией.
Пользоваться системой приемов РТП можно двумя способами:
во-первых, просматривать все подряд, подбирая наиболее подходящий прием для данной задачи; во-вторых, применяя таблицу использования приемов РТП [ 5, 16, 22] - в том числе с помощью программ
MIP. При этом в перечне 39 параметров-ключей находят тот, который
в данной ТС надо улучшить, чтобы разрешить ТП. Затем опираясь на
известный способ улучшения требуемого параметра определяют, какой № параметра недопустимо ухудшается. Таким образом ТП задачи
раскладывается на 2 части, которые означают номера строки и колонки таблицы использования приемов РТП, на пересечении которых записаны от 1 до 4-х рекомендуемых приемов РТП. Опираясь на эти
приемы, а чаще на комбинации 2-3-х таких приёмов, можно найти
принцип преодоления, устранения ТП [ 5, 16]. Два примера решения
задач по алгоритму MIP приведены в разделе 1.5.
Конечно, эта таблица выбора приемов РТП и программа' MIP не
помогут, если неверно выбрано ТП для данной задачи. Чтобы гарантировать выбор ТП, в программу MIP включены несколько шагов
формулировок ТП: формулировки НЭ-1, СУ и НЭ-2, затем ТП-1, ТП20
2, выбор главного ТП, усиление ТП, возможности возврата для исправления ТП, после этого выбирают параметры ТС. Здесь в алгоритм
работы MIP включены элементы части 1-й АРИЗ-85в. При проверке
пригодности рекомендуемых приемов РТП нужно тщательно и не
спеша проверять их возможности в данной ТС.
ОПИСАНИЕ ПРИЕМОВ РТП (от ТР 1 до ТР 40):
ТР 1. Принцип .ДРОБЛЕНИЯ:
(Рис. 6)
а) разделить объект на независимые части;
6) выполнять его разборным;
в) увеличить степень дробления /вплоть до атомов, молекул/.
Схемы действия приёмов разрешения ТП: 1, 5 и 7
Рис.6
ТР 2. Принцип ВЫНЕСЕНИЯ: Отдалить от объекта мешающую часть
(свойство, вредную химическую реакцию/ или выделить
нужную часть) свойство, реакцию.
ТР З. Принцип местного качества:
а) от однородной структуры к неоднородной;
б) разные части - разные функции;
в) каждую часть - в наилучшее условия.
ТР 4. Принцип АСИММЕТРИИ:
а) от симметричней форма перейти к ассиметричной;
б) если объект асимметричен - увеличить асимметрию.
ТР5. Принцип объединения:
(Рис. 6)
21
в) объединить однородные или смежные объекты; б) объединить во времени однородные или смежные операции (химические
процессы).
ТР 6. Принцип универсальности: Объект выполняет несколько разных
функций - отпадает необходимость в других объектах.
ТР 7. Принцип "матрешки":
а) один объект размещен внутри другого - который может быть
внутри третьего;
б) один проходит сквозь полости в другом.
(Рис. 6)
ТР 8. Принцип "антивеса": Компенсировать вес объекта:
а) соединением с другим, обладающим подъемной силой;
б) взаимодействием со средой (аэро-гидро-динамическими
силами).
ТР 9. Принцип предварительного антидействия:
а) заранее придать объекту напряжение - противоположное
рабочему;
б) заранее совершить антидействие (заранее ввести "Антияд").
ТР 10. 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.
ТР 11. Принцип "заранее подложенной подушки": Компенсировать
невысокую надежность заранее подготовленными
противоаварийными средствами.
ТР 12. Принцип эквипотенциальности: Изменить условия работы так,
чтобы не поднимать или не опускать объект.
ТР 13. Принцип "наоборот":
а) вместо действия по условию задачи осуществить обратное,
б) сделать движущую часть неподвижной и наоборот;
в) перевернуть объект "вверх ногами" - вывернуть его.
г) вместо химического синтеза применить разложение или
наоборот.
ТР 14. Принцип сфероидальности:
а) от прямых к криволинейным, сферическим деталям,
б) использовать ролики, шарики, спирали;
в) применить вращение - использовать центробежную силу.
ТР 15. Принцип динамичности:
а) подвижность;
22
б) характеристики объекта или среды меняются так, чтобы быть
оптимальными на каждом этапе;
в) части объекта способны перемещаться;
г) в химии: от неподвижного слоя к кипящему или "летящему"
слою, применить противоток реагентов.
ТР 16. Принцип частичного или избыточного действия:
Если трудно получить 100% требуемого эффекта - надо
получить чуть больше или чуть меньше.
ТР 17. Принцип перехода в другое измерение
а) от линии к плоскости или пространству; б) много этажей;
а) наклонить "на бок"; г) обратную сторону данной площади;
д) оптические потоки к соседней или обратной площади.
ТР 18. Принцип использование механических колебаний:
а) привести в колебание;
б) увеличить частоту (до УЗ);
в) использовать резонанс;
г) применить пьезовибраторы;
д) колебания (УЗ) вместе с электромагнитными полями.
ТП 19. Принцип периодического действия:
а) перейти от непрерывного к периодическому (импульсному)
действию;
б) изменить периодичность,
г) использовать паузы между импульсами.
ТР 20. Принцип непрерывного действия:
а) нести работу непрерывно (все части все время работают с
полной нагрузкой);
б) устранить холостые и промежуточные ходы.
ТП 21. Принцип проскока;
Вести процесс или отдельные его этапы (например: вредные
или опасные) на большой скорости.
ТР 22. Принцип "обратить вред в пользу":
(Рис.7)
а) вредное воздействие для получения положительного эффект,
б) вредный фактор сложить с другим;
в) усилить так, чтобы перестал быть вредным.
ТР 23. Принцип обратной связи:
а) ввести обратную связь;
б) изменить ее: усилить, ослабить.
ТР 24. Принцип "посредника":
(Рис.7)
а) использовать - промежуточный объект, переносящий или
передающей действие;
23
б) на время присоединить другой, легкоудаляемый объект.
в) в химии: применить промежуточное соединение.
ТР 25. Принцип "самообслуживания"
а) объект сам выполняет вспомогательные и ремонтные
операции;
б) использовать отходы (энергии, вещества).
ТР 26. Принцип "копирования";
а) вместо объекта использовать его упрощенные, дешевые
копии,
6) заменить объект оптическими копиями; изменить масштаб;
в) перейти от видимых копий к ИК или УФ.
ТР 27. Принцип "дешевая недолговечность взамен дорогой
долговечности": Применить набор дешевых объектов.
ТР 28. Замена механической схемы:
(линия М А Т Э М Эм Х Бх-Ж…)
а) оптической, акустической или запаховой;
б) электрическими, магнитными и электромагнитными полями;
в) от неподвижных полей к движущимся, меняющимся во
времени, структурированным полям.
ТР 29. Использование пневмо и гидроконструкций:
вместо твердых частей - газ, жидкость; надувные –
гидростатические и гидрореактивные.
ТР 30. Использование гибких оболочек и пленок:
а) вместо твердых частей - оболочки и пленки;
б) изолировать от внешней среды пленками.
ТР 31. Применение пористых материалов:
(Рис.7)
а) выполнить объект пористым или дополнить таким
элементом;
б) если поры есть; заполнить их каким-то веществом
(использовать физико-химические эффекты).
ТР 32. Принцип изменения окраски:
а) изменить окраску объекта или внешней среды;
б) изменить их прозрачность.
ТР 33. Принцип однородности:
а) взаимодействующие объекты сделать из одинакового
материала или близкого по свойствам;
б) в химии: использовать в виде реагентов соединения разных
валентных форм одного химического элемента.
24
ТП 34. Принцип отброса и регенерации частей:
а) ставшая ненужной часть отбрасывается (растворяется,
испаряется);
б) расходуемая часть восстанавливается в ходе работы.
ТР 35. Изменение физико-химических параметров;
Изменить: а) агрегатное состояние объекта; б) концентрацию;
в) степень гибкости;
г) температуру.
ТР 36. Применение фазовых переходов:
Использовать явление при фазовых переходах: изменение
объема, поглощение или выделение тепла и т.д.
ТР 37. Применение теплового расширения
Использовать: а) расширение или сжатие материалов;
б) несколько материалов с разными коэффициентами теплового
расширения (биметалл и т.п.);
в) материал с эффектом "памяти формы".
ТР 38. Применение сильных окислителей:
Заменить: а) обычный воздух обогащенным;
б) кислородом; подобрать катализатор;
в) ионизировать воздух или кислород; г) озонировать их;
д) применить синглетный кислород или "в момент выделения”.
ТР 39. Применение инертной среды:
Заменить; а) обычную среду - инертной (азотом, углекислым
газом, аргоном, гелием); б) вести процесс а вакууме.
ТР 40. Применение композитов:
Перейти от однородных материалов в композиционным.
Схемы действия приёмов разрешения ТП: 22, 24 и 31.
25
Рис. 7
Схемы сил, действующих в задаче " как приварить заплату к
повреждённой трубе"
Рис.8
1.5. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ "MIP"
Задача 0.1: На трубопроводе с горячей водой и паром образовалась дыра. Давление и струя вода с паром мешают плотно приложить
металлическую заплату, чтобы приварить ее к трубе. Как быть? Рассмотрите Ваши предложения и опишите для них противоречия.
(Рис.8)
Ход решения:
1. ТС для ремонта трубопровода
26
2. включает дыру на трубе; заплату и устройство для плотного
прижатия заплаты к дыре.
3. Нежелательный эффект (НЭ-1): струя воды и пара отталкивает заплату,
4. Средство устранения (СУ): устройство для плотного прижатия заплаты.
5. НЭ-2: устройство сложное и мешает работе сварочного аппарата.
6. ТП-1: Если применить устройство прижатия заплаты к трубе,
7. * то можно удержать заплату на месте во время приваривания (сварки),
8. ** но устройство сложное и мешает сварке.
9. ТП-2: Если не применять устройство для прижатия заплаты,
10. * то отсутствующее "устройство" простое,
11. ** но заплата не держится на месте во время сварки.
12. Мини-задача: нужно быстро заварить заплату на дыре в
трубе, не используя сложного громоздкого оборудования.
13. Главное ТП: ТП-2 (т.к. отсутствующее "устройство" предельно не мешает процессу завариваний заплаты к трубе").
14. Усиленное ТП: ТП-2 является предельно усиленным (т.к.
отсутствующее "устройство" является предельно простым).
15. Идеально: во время заваривания заплата сама прочно удерживается на месте несмотря на давление струи при сохранении простоты отсутствующего "оборудования".
16. Выбор параметра ТС: нужно увеличить "СИЛУ" прижатия,
строка № 10.
17. Обычно используют (СУ): сложное устройство (струбцину
с формующей насадкой)
18. Какой параметр недопустимо ухудшается: "Удобство эксплуатации", №33, или "Удобство ремонта", № 34.
19. Рекомендуемые приемы РТП: 10/33 (1-28-3-25) и 10/34 (151-11).
20. Число приемов (ввести): 6 (1, 15, 28, 3, 11, 25)
21. Прием 1 "Принцип дробления": разделить объект на части...
22. Записать новую идею: заплата была целой, сделать ее состоящей из двух или нескольких частей...
23. Прием 3 "Принцип местного качества": разные части имеют
разные функции...
27
24. Идея: пусть одна часть удерживает струю вода с паром, а
другая - отводит их в сторону от места сварки. (рис.9)
25. Прием 28 "Замена механической схемы": заменить механический принцип на другой физический принцип действия или химический... (переход по полям, кратко записанных в формуле
МАТЭМЭмХ от механического к акустическому, тепловому (ресурс!), электрическому, магнитному (сталь), электромагнитному или
химическому...)
26. Идея: тепло как-то обеспечивает прижатие заплаты... химическое взаимодействие пара с чем-то снаружи приводит к росту заплаты...
27. Прием 25 "Принцип самообслуживания": объект сам способствует ремонту, сам себя обслуживает...
28. Идея: заплата сама себя удерживает на трубе, если она сделана из биметалла с внешним слоем из металла с большим коэффициентом теплового расширения - при нагреве паром такая заплата прочно охватит трубу (или заплата из металла с "памятью формы"...) Или
не сама заплата, а устройство для ее прижатия.
(рис.9)
29. Прием 15 "Принцип динамичности": характеристики объекта должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе
работы.
2 идеи по решению задачи о заплате на повреждённой трубе
Рис.9
30. Идея: во время сварки зарплата плотно прижата устройством из биметалла, после сварки надо это устройство резко охладить,
чтобы его отделить от заплаты.
28
31. Прием 11: "Принцип заранее подложенной подушки": в
требуемом месте заранее что-то установите с требуемыми свойствами...
32. Идея: на возможном месте разрыва трубы установить:
скобу из биметалла; намазать реагент, образующий твердый продукт с
"паром" (есть аналогичный патент США для труботранспорта некоторых веществ).
Задача 0.2: Через колонну с алюминиевой стружкой пропускают пары брома, протекает реакция образования бромида алюминия
(3):
2 Аl + 3 Br2 ==> 2 AlBr3 + Q (= 98 ккал/ моль = 412 кДж/моль).
Продукт улетучивается в виде пара, который потом охлаждают
в конденсаторе. Для увеличения производительности данной колонны
увеличивают подачу брома, при этом от перегрева плавится алюминий (Тпл.= 660 С) и его реакционная поверхность резко уменьшается производительность падает. При повышенной температуре образуется
примесь AlBr, который при охлаждении
Колонна синтеза бромида алюминия (3) при двух режимах подачи
паров брома.
AlBr 3
AlBr 3+
+AlBr
500700C
<100C >900C
Al
AlBr 3
AlBr3+Al
Б)
A)
Br3
Рис.10
29
Много Br3
распадается (диспропорционирует) по схеме:
3AlBr ==> AlBr3 + 2Al,
в результате требуемый (целевой) продукт загрязнен алюминием - из
белого становится серым. (Рис.10)
Ход решения по программе MIP:
1. ТС для
получения бромида АЛЮМИНИЯ (3)
2. включает
колонну, пар брома, стружку алюминия.
3. НЭ-1:
производительность установки мала.
4. СУ":
увеличивают подачу паров брома.
5. НЭ-2:
перегрев ТС (Аl плавится, реакции замедляется, качество продукта ухудшается: выделение алюминия и проскок
брома).
6. ТП-1: Если увеличить подачу паров брома,
7. *
то количество целевого продукта растет,
8. **
но система перегревается, качество продукта ухудшается.
9. ТП-2: Если не увеличивать подачу брома,
10. *
то система не перегревается,
11. ** но производительность колонны мала.
12. Мини-задача: нужно резко увеличить производительность,
исключив перегрев системы.
13. Главное ТП:
ТП-1 (нужно много продукта, а колонн
больше нет),
14. Усиление ТП:
Если подать брома очень много, то
можно получить больше продукта, но алюминий мгновенно весь расплавится.
15. Идеально: очень большая подача брома дает в той же колонне очень много белого продукта (без примесей алюминия и брома),
16. Выбор параметра ТС: Что надо улучшить "Производительность", строка 39.
17. Обычно используют (СУ): увеличивают подачу брома.
18. Какой параметр недопустимо ухудшается: теплота реакция
производит перегрев - "Вредный фактор" самой ТС, колонка 30.
19. Рекомендуемые приемы РТП: в клетке 39/30 (22-35-13-24)
20. Число приемов (ввести): 4
21. Прием 22 "Принцип обратить вред в пользу"
22. Идея:
хорошо бы - но неясно как...
30
23. Прием 35 "Изменение физико-химических параметров объекта изменить концентрацию..,
24. Идея:
уменьшить концентрацию брома, подавая вместе с ним газ или пар вещества теплоносителя (инертного к реагентам
ТС, лучше такого вещества, которое распадается в колонне с поглощением тепла, а продукты его распада газы не загрязняют целевой
продукт и улетают)
25. Прием 13 "Принцип наоборот"
26. Идея:
подавать алюминий в аппарат с бромом? Неудобно. ,
27. Прием 24 "Принцип посредника": применить реагент посредник
28. Идея:
реагент вида XBr выбрать из условия, что тепловой эффект его реакции
Al + XBrn ==> AlBr3 + X + Q1
Q1 - значительно меньше теплоты искомой реакции.
.Изобретатель Фомин В.К. (Пермь) выбрал бромид олова (4) с Ткип
=217 °С (меньше Ткип Al2Br6 = 256, Тпл. Sn = 505 °С);
Sn + 2 Br2 ==> SnBr4 + 365 кДж/молъ;
4 Al + 3 SnBr4 ==> 4 AlBr3 + З Sn + (118 кДж/молъ)
При этом часть тепла из колонны уносится также каплями жидкого олова.
Новая колонна синтеза бромида алюминия
AlBr 3
600700C
Al
AlBr 3
Sn
SnBr4
Br2
Sn
Рис. 11
31
Тепловой эффект реакции уменьшился более чем в 3 раза. В
первоначальной ТС имели место теплопотери через стенки и унос
тепла с паром AlBr3 - теперь добавился также унос тепла с каплями
жидкого олова, стекающими в нижнюю часть аппарата. Как оказалось, в целом подачу брома можно теперь увеличить в той же колонне
с алюминиевой стружкой в 10-15 раз, а объем аппарата увеличился
вдвое, за счет добавления снизу бака-реактора с жидким оловом. В
отличие от первоначального аппарата, где был нежелателен проскок
брома, так как он попадал в конденсат целевого продукта, в новом
аппарате, где бром расходуется по двум стадиям реакций, проскок на
первой ступени не опасен, т. к. этот бром вступит в реакцию с алюминием на второй ступени.
1.6. ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Веполь - минимальная полная модель ТС, описывающая взаимодействие веществ и входных и/или выходных полей, связанных с
(конфликтом (ТП). В веполь входят вещества: В1 - вещество, которое
надо менять, обрабатывать, перемещать, обнаруживать, контролировать и. т.п.; В2 - "инструмент", осуществляющий необходимое действие и приводящий к возникновение ТП; в веполь входит внешнее
поле П-сила, энергия, обеспечивающие взаимодействие В1 и В2 , при
котором возникает или устраняется ТП. Эти три компонента необходимы и достаточны для получения требуемого в задаче результата
(16, 17). (Рис.12)
Под термином "вещество - B" понимаются любые объекты
независимо от степени их сложности: лед и ледокол, резец или станок, (заготовка или сложное готовое изделие, трос и груз). Взаимодействие - всеобщая форма связи тел или явлений, осуществлявшаяся
в их взаимном изменении. "Взаимодействие - это первое, что выступает перед нами, когда мы рассматриваем движущуюся материю в
целом с точки зрения теперешнего естествознания. Мы наблюдаем
формы движений: механическое движение, теплоту, свет, электричество, магнетизм, химическое соединение и разложение, переходы агрегатных состояний, органическую жизнь, которые все - если исключить пока органическую жизнь - переходят друг в друга, обуславливают взаимно друг друга, являясь здесь причиной, тем действием... "
(К.Маркс, Ф.Энгельс, Соч. т.20, с.544).
32
Под термином "поле - П" понимают пространство, каждой точке которого поставлена в соответствие некоторая векторная или скалярная величина. Сюда относятся как 4 вида полей физических (форм
материи, осуществлявших взаимодействие частиц вещества): гравитационное, электромагнитное, сильных и слабых взаимодействий, так
и "технические" поля (механические, акустические, тепловые, электрические, магнитные и электромагнитные, химические - МАТХЭМ,
точнее МАТЭМЭмХ). /16,26/. В веполь включают поля на входе
и/или выходе ТС, которыми по условиям данной задачи можно непосредственно управлять - вводить, обнаруживать, изменять, измерять.
Принятые обозначения:
/\ - веполь в общем виде,
— - хорошее действие или взаимодействие в общем виде, без
конкретизации.
—> действие,
==> избыточное действие,
- - недостаочное действие,
<—> взаимодействие,
---- действие (или взаимодействие), которое надо ввести по
условиям задачи,
^^^ неудовлетворительное (вредное) действие или взаимодействие, которое по условиям задачи должно быть изменено,
П —> поле на входе (поле действует),
—>П - поле на выходе (поле хорошо поддается действию - изменению, обнаружению, измерению),
П'- состояние поля на входе (изменение его параметров, а не
природы),
П"- состояние того же поля на выходе (с измененными параметрами),
В' - состояние вещества на входе,
В"- состояние вещества на выходе,
В' - В'' - переменное вещество, находящееся то в состоянии В',
в состоянии В” (например, под действием переменного поля);
В# - структурированное вещество,
П~ - переменное поле,
П# - структурированное поле,
Виды веполей
33
Рис.12
Разрушение веполей
Рис.13
Как правило, в вепольных формулах ТС вещества записывают в
строчку, входные поля вверху (можно также и снизу), выходные поля
в нижней строке. Тогда В1, В2 и П образуют как бы треугольник. В
геометрии треугольник минимальная геометрическая фигура, к сумме
которых можно свести любую более сложную фигуру. Такую же фундаментную роль в технике играет "веполь":
На основании анализа развития ТС по патентному фонду выявлены следующие правила преобразования веполей.
1-е правило: невепольные система (В1 или П) и непольные
веполи (В1-В2 или П-В1) необходимо - для повышения эффективности
и управляемости – достраивать до полного веполя; имеем:
Рис. 14
При поиске нового
технического решения при этом безграничное поисковое пространство резко сужается: нужно рассмотреть ограниченное число вариантов недостающего для полного веполя элемента.
Пример: как разделить смесь щепы древесины или коры? Это
бесчисленное число вариантов решения, поскольку имеем два вещества, переходим к меньшему перебору вариантов возможных полей,
обеспечивающих их разделение. П гравитации плохое, т.к. плотности
34
щеп мало различаются. Другие П механические, акустические, тепловые не пригодны в этой задаче; П электрическое - хорошо для разделения, но как ведут себя в нем щепки? Опыт показал, что в электрическом поле частицы коры заряжаются отрицательно, а частицы древесины положительно. Это позволяет построить сепаратор щепок. Если
это резко усложняет систему, то рассмотрим возможности магнитного
поля. Дано одно В1 (щепки, коры), которое надо удалять из смеси перемещать из ТС. Достроим веполь, добавив В2 и Пx.. Например, до
раздробления стволов древесины нанесем на кору частицы ферромагнитного вещества (В2), а затем - после дробления - используем для
сепарации П магнитное. Эти решения выглядят так:
Рис. 15
2-е правило: если а условии задачи имеется "вредный" веполь,
то его нужно разрушить введением между плохо взаимодействующими веществами третьего вещества (В3), лучше всего модификацией
имеющихся В1 или В2 (В1’ или В2’), или внешней среды, или двух веществ вместе. Другая возможность разрушить вредное действия - ввести второе П2, перейти к двойному веполю:
Рис. 16
Модификациями вещества могут быть отдельные его составляющие, соединения с другими веществами, само вещество в разных
агрегатных состояниях, обладающее дополнительными свойствами:
намагниченное, радиоактивное, светящееся и т.п. Например, модификации воды: лед или пар, водород и кислород (выделяющиеся при
электролизе растворов соли), смеси с газом, твердым телом или другой жидкостью (аэрозоли, пены, суспензии, эмульсии...), слой турбулентной воды над ламинарным потоком и наоборот и т.п. лучше всего, если модификация наступает сама. (Рис.16)
Пример: Для очистки горячих газов от - немагнитной -пыли
применяют фильтр-пакет из многослойной металлической ткани.
Фильтр хорошо чистит от пыли, но именно поэтому его трудно потом
очищать, частицы пыли прочно удерживаются нитями металлоткани.
35
Как быть?
ТП: Если использовать металлоткань, то частицы пыли прочно
удерживаются таким фильтром - фильтр хорошо очищает газ, но такой фильтр очень трудно очистить после засорения. Имеются 2 вещества, на стадии очистки фильтра между ними имеется временная связь
(пыль В1 ^^^ В2 нити) - прочное удерживание частиц пыли металлотканью, ее малыми ячейками. Для разрушения этой вредной связи
ячейки должны стать очень большими - например, превращением нитей ткани (В2) в металлопорошок (В2') из ферромагнитного вещества,
Тогда включением-выключением магнитного поля (Пмагн) таким
фильтром легко управлять:
Рис. 17
При включенном электромагните образуются пористая структура фильтра, при выключении - частицы фильтра с пылью падают в
приемную емкость, а при новом включении электромагнита образуется структура фильтра, пригодного для дальнейшей работы, а пыль
остается в приемной ёмкости, откуда легко выгружается.
3-е правило: эффективность имеющихся веполей может быть
усилена (форсированна) за счет изменения, увеличения степени дробления "инструмента'' ТС, за счет изменения поля в ТС по линии
МАТЭМЭмХ за счет перехода от веполя к двойному веполю, к цепному веполю от действия на макрофизическом уровне к микроуровню
- к действию, основанному на использования свойств вещества, его
частиц (к действию, основанному на физическом и/или химическом
эффекте(ах) /18, 27/. (Рис.14).
1.7. СИСТЕМА СТАНДАРТОВ РЕШЕНИЯ
ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
Анализ патентного фонда показал, что изобретательские задачи
можно разделить на 2 вида: типовые и нетиповые. Типовые задачи
решаются по четким правилам в 2-3 хода. Такие правила преобразования ТС были названы "стандартами на решение изобретательских
задач". Совокупность таких правил, классифицированная на принципах вепольного анализа ТС, составила систему стандартов-76. Задачи,
которые сегодня не относятся к типовым, со временем могут стать
36
типовыми, после выявления еще неизвестных закономерностей /16,
18/. Стандарты появились как особо сильные сочетании приемов разрешения ТП и физических эффектов, затем в эту группу вошли правила преобразования ТС, вытекающие из законов их развития. Современная система стандартов-76 разбита на 5 классов в соответствии с
направлением развития ТС.
Класс 1 - построение и разрушение вепольных моделей, правила
их преобразования в зависимости от тех ограничений, которые приведены в условиях задачи.
Класс 2 - способы развития вепольных моделей путем небольшого их усложнения для повышения эффективности работы ТС.
Класс 3 - переход от ТС к надсистеме (НС) и на макроуровень,
как отражение соответствующих законов развития ТС с целью формирования ТС.
Классы 2 и З включают стандарты, основанные на законах развития ТС: их развертывания и свертывания, повышения динамичности и управляемости, согласования и рассогласования элементов ТС,
перехода на микроуровень или от решения в ТС к решениями в НС и
др.
Класс 4 - обнаружение и измерение в ТС, решение таких задач
имеет особенности, связанные с тем, что интенсивности энергетических потоков при измерениях на 1-2 подрядка ниже, чем при изменениях ТС. Но общие законы развития таких систем те же, что при изменениях,
Класс 5 - стандарты на применения стандартов имеют важное
значение для повышения эффективности решений, полученных с помощью стандартов классов 1-4. Многие задачи решают прямым введением в ТС дополнительных веществ или полей - такие решения мало эффективны.
Нужно преодолеть противоречие: вещество (или поле) должно
быть введено и не должно быть введено. В этом 5-м классе показаны
некоторые пути разрешения таких противоречий - 25 таких путей, сочетаний приемов.
Применение большинства стандартов классов 1-4 приводит, по
сути дела, к развертыванию ТС - к увеличению числа элементов,
усложнению в ТС. Приемы класса 5 предназначены для свертывания,
упрощения ТС при сохранении достигнутой эффективности технических решений.
37
Как было выше отмечено, система стандартов-76 является открытой, может пополняться после тщательной проверки предложений. Порядок применения стандартов следующий.
- Определить вид данной задачи: на изменение в ТС или измерение.
- Если задача на изменение, то построить исходную вепольную
модель ТС исходя из условий задачи. Если модель - неполный веполь,
то обратиться к стандартам подкласса 1,1. Если модель - веполь с
вредной связью, то к стандартам подкласса 1,2. Если веполь недостаточно эффективен - к стандартам классов 2 и 3, которые также помогают прогнозировать путь развития ТС.
- Если задача на измерение - использовать стандарты класса 4.
- Найдя решение, проверить нельзя ли свернуть полученное
решение, упростить ТС с помощью стандартов класса 5. К этому же
классу можно обратиться и в тех случаях, когда в условиях задачи
имеется запрет на введение веществ или полей.
Система стандартов-76 позволяет сразу решить примерно 20 %
сложных современных задач. Она может использоваться в ходе решения и нестандартных задач (по АРИЗ-85 В) /9 ,16,19/, когда анализ
задачи упрощает ее условия. Система помогает в прогнозировании
развития ТС, в развитии и усилении полученных технических решений.
Эта система лежит в основе программы ИМ-С, входящей в пакет программ "ИМ", разрабатываемой НИЛИМ (Минск) и Технооптимайзер (TechnoOptimaizer of IMCorp, Boston).
1.8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВЕ.
ХИМИЧЕСКИХ
ЭФФЕКТОВ
В
Выше рассмотрены применения фонда физических эффек38
тов при решениях инженерных, изобретательских задач [7, 10, 16,
17, 25]. При поиске решений по методу "проб и ошибок", как показали статистические оценки, доля изобретений, опирающихся
на прямое использование физических эффектов, составила 2%. В
то же время такие технические решения отличаются повышенным творческим, качественным уровнем, заметным повышением
эффективности решений. Применение ТРИЗ при поиске новых
идей позволяет целенаправленно, методически обоснованно
стремиться к прямому использованию физических эффектов в
новых решениях. Аналогичные оценки по применению химических эффектов в технике показали, что они еще меньше [18, 27]:
среди изобретений во всех отраслях доля таких решений не более
0,01%, а среди изобретений в химии она составила около 2%.
Опять-таки применение химических эффектов в основе идей технических решений позволяет обеспечивать качественно новый,
более высокий их уровень. В связи с этим в ТРИЗ ведется работа
по обобщению опыта изобретателей и выработке рекомендаций,
по использованию химических эффектов при решениях изобретательских задач. Фрагмент такого указателя приведен здесь как
средство помощи, опирающееся на анализ современного патентного фонда.
В данном указателе, таблица которого приведена в конце
пособия, химические эффекты подразделены на группы по следующим признакам: появления-сохранения-исчезновения требуемого вещества в целях обеспечения требуемого свойства в ТС,
выделения-поглощения энергии; далее эффекты подразделены на
поверхностные и протекающие в части или во всем объеме ТС.
Вероятно, химические эффекты следует также подразделять по
признаку обратимости, что существенно для них в отличие от
физических эффектов (большинство физических эффектов необратимо) и по типам химических реакций.
39
Рис.18
Рис. 19
Рис. 20
40
1.8.1. ЭФФЕКТЫ ОБРАЗОВАНИЯ-ИСЧЕЗНОВЕНИЯ
ВЕЩЕСТВА.
В ТС применяют способы получения металлов, газов, соединений как на поверхности, так и в объеме составляющих ТС
тел-веществ (см. Указатель химэффектов в приложении).
Металлизация поверхности позволяет улучшить ее свойства: обеспечить или увеличить электропроводность, блеск внешний вид, коррозионную устойчивость, ослаблять, регулировать коэффициент трения, способствовать упрочнению контакта
запрессованных деталей, регенерировать изношенную поверхность изделий, регулировать прочность крепления пленки или
детали к основе. С этой целью используют растворимые соли металлов, металлоорганические соединения (растворимые в неводных средах), оксиды металлов, летучие соединения (галогениды,
карбонилы и др.) металлов. Восстановление производят реагентами (гипофосфитами в водных растворах, глицерином для оксидов, растворами натрия в жидком аммиаке и др.) или электротоком на катоде. Управляют ходом процессов восстановления тепловым (нагревом общим в камере, печи, ванне или местным только детали или же места их контакта-трения) или электрическими полями. Часто опираются также на приемы разделения в
пространстве и/или времени, как например, в газотранспортных
реакциях: получают в камере карбонил (хлорид) металла, при соответствующей температуре переводят его в газ-пар для переноса
в зону осаждения (термораспадом или восстановлением).
Выделение металла в «объеме» тел позволяет получать:
металлодревесину (до 10-25% меди) или получать металл в других пористых телах; фоточувствительные стекла (потемнение которых зависит от силы светового потока - за счет обратимости
распада-образования добавки хлорида серебра); переводить металлы в иные степени окисления в составе тех же соединений.
(Рис.19).
Получение газов позволяет обеспечить изменение поверхности - ослабление контакта тел, их трения; уменьшение прочности стали (вследствие наводораживания) и ее плотности; изменение давления ТС и регулирование за счет этого теплопередачи;
вытеснение одного растворимого газа другим; изменение состава
41
газа (получать из кислорода озон); обеспечить сигнализацию газом о состоянии или местонахождении ТС (пахучим веществом этилмеркаптаном, самовоспламеняющимся газом - смесью фосфитов на воздухе или этиленом с озоном и т.п.). Требуемые микроколичества воды в составе ТС могут быть обеспечены в нужном месте синтезом ее из водорода действием оксида меда при
нагреве или из кислорода и гидрида металла, или разложением
соединений (газогидрата, кристаллогидрата или гидрогеля).
Получение солей или соединений металлов на поверхности изделий основано: на осаждении готовых соединений из взвесей растворов или соединений (гидрооксидов и др.), образуемых при
электролизе на катоде или аноде в присутствие нужного аниона,
катиона; на образовании или распаде соединений при нагревании, в том числе используя промежуточные активные формы,
возникающие в момент распада исходного соединения, присоединение воды к соли (с изменением цвета). Весьма эффективны
решения, использующие молекулярные превращения в объемах
тел на основе метода возникающих реагентов: требуемое вещество появляется, высвобождается из химически связанной формы
практически одновременно во всех точках пространства ТС - такой метод существенно повышает качество продукта реакции.
Внутримолекулярные перегруппировки связей (как ковалентных,
так и переход от ионных к ковалентным связям) позволяют обеспечить молекулярно-точное дозирование реагентов одновременно во всех точках аппарата-реактора. Проводятся исследования в
направлении получения микросхем на молекулярном уровне.
Химические эффекты окисления, гидрирования, синтеза на основе новых катализаторов и выбора соответствующих реагентов,
использования различных физико-технических полей позволяют
обеспечить получение веществ с требуемыми свойствами.
Во многих случаях в ТС требуется кратко- или долговременное сохранение каких-либо веществ с целью легкого их выделения в требуемое время и в нужном месте, в нужной форме. С
этой целью используют малоустойчивые соединения (перекись
водорода, пероксиды и оксиды металлов как источники кислорода и др.), соединения, распадающиеся при ударе, нагреве (взрывчатые вещества, гидраты) или под действием света; используют
синтез соединений из компонентов и выделение их из структуры
42
гелей, воска или глины (лекарств, растворителей, взрывчатых
веществ и пр.). Хранение активных веществ в геле обеспечивает
увеличение срока сохранности, замедление выделения в свободной активной форме (например, удлинение времени действия лекарств в живых организмах - более эффективное его действие
при уменьшении потребления и с меньшими вредными последствиями).
Кроме получения веществ в ТС нередко бывает необходимо
через некоторое время после начала ее работы обеспечить исчезновение некоторого ранее введенного вещества, в частности, некоторое свойство бывает необходимо в начале и оказывается
вредным в конце цикла работы ТС, т.е. иногда бывает нужно
обеспечить «Исчезновение вещества». Это «исчезновение» может происходить как физическим путем (испарением, расплавлением), так и физико-химическим (растворением) или химическим
связыванием (c возможным последующим улетучиванием, испарением, растворением и т.п., или без улетучивания - путем превращения вещества-добавки в основное вещество ТС или в
инертное вещество, не влияющее на paботу ТС). (Рис.16).
Для удаления веществ с поверхности тел используют:
окисление (сильными, как озон, или "мягкими", как пары воды,
углекислый газ, окислителями); обработку кислыми (лучше отходами соседних ТС) или чередующимися модифициро-ванными то
кислотными, то щелочными или то окислительными, то восстановительными) растворами; фото- или термо-разложение, электролиз на аноде или катоде, водородный перенос. Для "исчезновения" вещества в объеме ТС применены: окисление добавки
металла чистым кислородом с превращением в оксид (основное
вещество ТС), превращение в хлорид или карбонил металла (летучие соединения при небольшом нагреве), термораспад или перекристаллизация.
К способам исчезновения веществ можно отнести и приемы очистки от вредных примесей основного вещества ТС. Сюда
относятся приемы: окисления озоном, взаимная нейтрализация
разных по химическим свойствам отходов, увеличение молекул
адсорбентов (гидроксиды на полимерах и т.п.), образование газогидратов, растворение веществ а сжатых газах, а также улуч43
шение условий кристаллизации осадков (как например, методами возникающих реагентов или молекулярно-точного дозирования).
1.8.2. Эффекты выделения-поглощения энергии
Известно, что большинство химических превращений связано с эффектами выделения или поглощения тепловой энергии химические реакции делятся на экзо- и эндотермические. Кроме
тепловой энергии с химическими эффектами связаны также следующие формы энергии: механическая энергия как за счет изменения теплосодержания (температуры) TC так и за счет различия
агрегатных состояний исходных веществ и продуктов химических превращений, за счет изменений их структуры; электрическая и световая энергии.
Выделение механической энергии: выделение в форме механической энергии связано с выделением продуктов реакции в
виде газа-пара и повышением давления в замкнутой ТС, при появлении отверстия в такой ТС может быть получена газовая или
газо-жидкая структура веществ. Реакция разложения бикарбоната
аммония, газо- или кристаллогидратов протекают при небольшом
подогревании и, если ТС замкнута, являются обратимыми - при
охлаждении давление падает и распавшееся соединение кристаллизуется в месте охлаждения (кристаллогидрат образуется в том
же месте, где он был помещен - не обязательно в месте охлаждения). Изменение давления в ТС и других механических свойств
вещества ТС происходят при введении в состав ТС геля, добавки
некоторых полимеров, восстановлении оксидов, пенообразовании, действии клея, термораспаде металло-органических соединений (в металлоплакирующих смазках).
Получение тепловой энергии: многие самопроизвольно
протекающие химические реакции сопровождаются выделением
теплоты, с помощью теплоизоляции (шлаком и т.п.) обеспечивают концентрирование этой энергии, например, при использовании термитных составов (выделяющих поэтому требуемый металл обычно в виде расплава), самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС по открытию СССР № 267) бескислородного горения металлов с неметаллами и др. процес44
сы. Солнечную энергию можно запасти в виде «синтез-газов»;
действуя на смесь метана и углекислого газа или метанол, или на
хлористый сульфурил - накопленная тепловая энергия может
быть выделена по реакциям горения или обратного синтеза. Разработаны способы накопления теплоты путем получения устойчивых пересыщенных растворов, которые это тепло выделяют в
момент кристаллизации, инициированной добавкой кристалла
растворенного вещества. Такой раствор в пересыщенном состоянии регенерируется нагреванием, запасая часть затраченного
тепла - метод «тепловых консервов». Разработан подогреватель
из смеси оксида кальция и порошка алюминия, реакция между
которыми с выделением тепла вызывается небольшой добавкой
воды.
Процессы создания запаса тепловой энергии относятся к
процессам поглощения тепла. Сюда же относятся многие эндотермические процессы, в частности, при растворении некоторых
солей в воде можно достичь достаточно низких температур.
Получение электрической энергии: хорошо известны химические источники тока, использующие обратимые или необратимые окислительно-восстановительные реакции: химические
элементы, батареи и аккумуляторы. Имеющиеся источники тока
практически исчерпали возможности их совершенствования и
увеличения энергоотдачи - количества анергии на единицу массы
источника (особенно мала она у свинцовых аккумуляторов).
Здесь особенно нужны новые идеи - или на иных химических реакциях, или на новых изобретательских подходах к имеющимся
источникам.
Хотя большинство известных полимерных материалов являются диэлектриками и неэлектропроводны, но были синтезированы высокобромированные полимеры, которые являются
электропроводными. Такое же свойство диэлектрикам можно
придать с помощью гидрофильных красок. Синтез полимеров в
электрическом или другом физическом поле позволяет получать
новый класс веществ - пленки - электреты, т.е. носители постоянного, распределенного электрическое заряда. Эти пленки позволяют решать самые разные технические задачи: маломощные
источники электроэнергий и ветроэнергетические установки,
датчики контроля разных параметров техники (перемещения, из45
мерения зарядов, температуры и пр.), прикрепления частей системы друг к другу и др.
Получение световой энергии: многие процессы горения могут служить как источниками света в светильниках, так и сигнализаторами наличия или места трудноконтролируемых объектов.
В качестве последних особенно полезны самопротекающие процессы с выделением света, как-то: самовозгорание смеси фосфинов на воздухе, этилена с озоном и т.п. реакции. Процессы свечения позволяют разрабатывать оптические методы анализа качественного и количественного состава веществ, особенно эффективны методы рентгено-спектрального; анализа при наличии аппаратуры высокой чувствительности и разрешения. Избирательное поглощение в спектре энергии тоже используют в различных
оптических методах анализа химического состава веществ объектов техники, в частности, с использованием так называемых
цветных реакций в растворах.
Поглощение солнечной лучистой энергии получением синтез-газов или пересыщенных растворов позволяет запасать впрок
тепловую энергию (применять "тепловые консервы").
Таким образом, можно различить следующие основные виды применений химических эффектов в техническом изобретательстве: получения, сохранения и исчезновения вещества и/или
различных видов энергии (главным образом, тепловой, электрической, механической и световой). При этом находят применение
чаще всего окислительно-восстановительные реакции и перегруппировки молекул, а также реакции комплексообразования,
Синтез полимеризацией, получение новых форм веществ (гели,
кристаллы, изомеры и пр.), все реже - реакции обмена.
2. УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ТРИЗ.
2.1. ХОРОШАЯ ФОРМУЛИРОВКА ПРОТИВОРЕЧИЯ - ПОЧТИ
РЕШЕНИЕ.
Пример (решения задач 1.1 и 1.2)
1.1. В аптеках часто надо смешивать разные жидкости,
46
сильно различающиеся по вязкости - типа водный раствор и глицерин. Наливают их в сосуд и перемешивают, например, чём-то
типа "ложечки" - этим гениальным изобретением человечества,
сделанным много сотен лет тому назад. Но есть жидкости, которые нельзя держать в открытом сосуде - испаряются или портятся
от контакта с воздухом. Приходится перемешивать в бутылке,
закрытой пробкой - встряхивать их долго, что неудобно и затруднительно, если таких бутылочек очень много. Как быть? Хорошо бы просто перемешать ложечкой… (Рис . 21).
Рис. 21. Устройство для перемешивания двух слоев жидкости в склянке.
Технические противоречия (ТП): Обычно пытаются применить машину для встряхивания. ЕСЛИ перемешивать с помощью
машины, ТО освобождаются руки человека, НО такое решение
громоздкое и неудобное (на практике оно применяется в случае
необходимости перемешивать час и более). Если перемешивать
просто мешалкой, похожей на ложечку, ТО решение простое, НО
недопустим контакт жидкости с воздухом.
ЕСЛИ бросить в бутылочку ложечку (шарик и т.п.), ТО перемешивание при взбалтывании ускоряется, НО трудно такую
ложечку (шарик) вылавливать в бутылке после перемешивания.
Обычно после перебора 5-10 подобных вариантов слушатели
приходят к выводу: з задаче нужны и пробка, и ложечка… ТП
разрешается, если их объединить: ложечка укрепляется на пробке
- это и есть решение по авт.св. №303100. Заодно выявляется
ПРИНЦИП ОБЪЕДИНЕНИЯ как один из приемов решения изобретательских задач (РИЗ) и разрешения технических противоре47
чий (РТП). (Рис.21).
1.2. На химзаводе мёжду цехами нужно проложить трубопровод из стеклянных труб. Выкопали экскаватором траншею,
насыпали самосвалом на ее дно песок и уложили трубы. Но даже
при небольших неровностях дна трубы ломаются при их засыпке
песком на участках между буграми дна. Конечно, можно было б ы
выровнять дно траншеи самым тщательным образом, но это долго и дорого. Как быть?
ТП: Если выровнять дно лопатами, ТО труба ляжет на ровный песок и при засыпке не ломается, НО такое решение дорогое.
Если не выравнивать, то дешево, но труба при засыпке ломается. ТП разрешается, если песок на время засыпки сделать
жидким - подавать его в виде водопесчаной пульпы, но возникает
новое ТП:
…ЕСЛИ подавать пульпу, то песок сам выровняется, но дно
траншеи будет строго горизонтальным, а трубы кладут с уклоном. Новое ТП разрешается с изменением порядка укладки: трубу укладывают на неровное дно с нужным уклоном, затем постепенно порциями подают пульпу до тех пор, пока труба не скроется под слоем песка, после чего засыпку продолжают обычным
образом. Методически: используют приемы разрешения ТП во
времени, изменение физико-химического состояния одного элемента (песок «на время» делают «жидким» - превращают его в
«пульпу»).
1.3. Дорожный светофор - это стойка, на которой укреплены коробка с лампами и цветными стеклами. Иногда коробку
светофора требуется сместить вверх или вниз, вправо или влево.
Посылают бригаду рабочих, они откапывают основание стойки,
меняют ее или ее установки и снова устанавливают - уходит половина рабочей смены. Как сделать, чтобы стойку (точнее место
установки) светофора можно было изменить за 10—15 мин.?
1.4.
Деревянную опалубку для бетонных работ делают
из досок, которые скрепляют между собой гвоздями. Чтобы опалубка была прочной, нужно гвозди забивать полностью, заколачивая в доски их шляпки. Потом такую опалубку трудно разбирать - при вытаскивании гвоздей портятся доски. Для облегчения
вытаскивания гвозди надо бы забивать не до конца... Как быть?
48
1.5. Задача Огюста Пикара: он первым поднялся в стратосферу, для этого ему пришлось изобрести и сделать герметичную
алюминиевую кабину. Оболочка стратостата имеет в нижней части клапан для выпуска газа с целью регулировки подъема спуска. Управляли клапаном из гондолы-кабины с помощью троса - потянешь за трос и клапан откроется, отпустишь - закроется.
Форма стратостата в полете сильно изменяется: на поверхности
земли он сильно вытянут, в стратосфере он сферический. В результате расстояние от клапана до кабины меняется на 20 м, трос
должен свободно удлиняться на эту величину, в любой момент
обеспечивая надежное управление клапаном стратостата. Трос
проходит сквозь крышу кабины: он должен проходить свободно и
должна быть сохранена герметичность кабины. Как быть? (рис.
22).
Рис. 22. К задаче об аэростате.
1.6. В трубе движется жидкость. Для ее очистки на первых циклах нужен керамический фильтр. Выполнен он в виде
плоского круглого диска. После завершения очистки жидкости
фильтр бесполезно увеличивает гидравлическое сопротивление в
трубе. Как избежать этого?
1.7.
В трубе, по которой движется газ, установлена поворотная заслонка. Иногда температура газа повышается неконтролируемо на 30°С. С повышением температуры уменьшается
плотность газа, падает количество газа, проходящего через трубу
в единицу времени. Надо обеспечить постоянство расхода газа
для каждого угла поворота заслонки.
49
1.6. В резервуарах для хранения нефти имеются потери изза испарения. Известен способ хранения, по которому поверхность нефти закрывают плавающими экранами. Испарение резко
уменьшается, если зазор между экраном и стенкой мал, но стенка деформируется под действием меняющейся нагрузки и мешает свободному движению экрана. При большом зазоре экран
двигается свободно, но нефть сильно испаряется. Как быть?
2.2. НАИЛУЧШЕЕ РЕШЕНИЕ ОСНОВАНО НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ
РЕСУРСОВ.
Примеры (решения задач 1.1 и 2.2).
2.1. Оркестр умолк, на арене цирка идет смертельный номер - голова укротителя в пасти льва... Что он сделал, чтобы лев
не смыкал челюсти ?
Рис. 23
ТП: Если укротитель защищает голову железной шапкой,
то лев не может сомкнуть челюсти и откусить голову. Но голова
в шапке вызывает подозрение у зрителей, что их обманывают, к
тому же она нанесет травмы в полости рта льва, и лев вас более
туда не пустит.
Идеально: голова (находится в полости пасти без шапки)
сама не позволяет сомкнуть челюсти, не причиняя травмы льву.
Для этого надо использовать ресурсы системы: пасть включает
язык, зубы, небо, губы, челюсти. Укротитель использует губы:
плотно прижавшись к губе головой, помещает голову в пасть,
при этом втягивает вовнутрь нижнюю губу и наматывает ее на
зубы - теперь чтобы откусить голову, лев должен будет проку50
сить себе губу… Использован прием «самообслуживания». (Рис.
24).
Рис.24. Дрессировщик и лев.
2.2. Во время войны лютой зимой строился завод. Был вырыт котлован для станины тяжелого станка, рядом подготовлена
сама станина. Но не было: крана достаточной мощности, чтобы
поднять и плавно опустить в котлован станину. Как была решена
задача?
ТП: ЕСЛИ станину столкнуть в яму, ТО она опустится на ее
дно, НО станина упадет плохо, неровно и может повредиться.
ЕСЛИ в котлован наложить твердые предметы (камни), ТО станина не упадет, НО камни трудно полностью убрать из-под станины.
Идеально: камни поддерживают станину и сами исчезают
из-под нее, плавно опуская станину на дно ямы. Камни могут
«исчезнуть» переходом в другое физико-химическое состояние:
жидкость или газ-пар, например при нагревании. Поскольку на
морозе вода замерзает, то и были использованы эти ресурсы: вода и мороз. Когда вода замерзла, подвинули на лед станину и постепенно выплавили нагреванием лед, откачивая воду. Прием:
изменение физико-химического состояния одного из элементов.
51
Аналогичное решение было предложено позже для плавного
опускания бетонной трубы массой в 10 000 т. из вертикального
положения на откос: предложено сделать "жидким" песок - вымывать его водой. (А.с. 194294).
2.3 Лучший самолет войны штурмовик ИЛ-2 обязан своей
репутацией множеству изобретений, использованных в КБ под
руководством С.В. Илюшина. 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 парами бензина. Какое решение нашли
наши инженеры, чтобы не допустить загорания бензина и при
полупустом баке?
2.4. Вот уже много лет кораблестроители не могут найти хорошее решение для корабельного якоря. Якорь зарывается в
грунт и держит корабль, не дает уплыть ему со стоянки под действием ветра и течения. Этот якорь с лапами не держит на скалистом грунте – ему не за что зацепиться. Из-за этого многие гавани не пригодны для стоянки судов, а места в портах не хватает...
Нужно научиться ставить корабль на якорь и в скалистом грунте.
Как быть?
2.5. Авиационный высотомер-альтиметр измеряет падение
давления с высотой: он имеет спиральную вакуумную трубку,
которая разгибаясь и сгибаясь через передачу передает движение
стрелкам. Он имеет две круглых шкалы: большая шкала показывает метры, а малая - километры. Из-за этих шкал пилоты часто
путали показания и попадали в аварии. Инженеры-психологи
предложили, чтобы в новом приборе шкала километров была горизонтальной прямой, а метров осталась круглой. Для изменения
вида показаний пришлось увеличить число шестеренок в передаче - из-за этого трение увеличилось и резко ухудшилась точность
показаний прибора. Как быть?
2.6. Имеется автомат для производства плоских круглых таблеток, которые выкатываются из него по наклонному лотку и
падают приемный стол, чтобы попасть на ленту упаковочной
машины. Некоторые таблетки оказываются бракованными из-за
сколов. В начале ленты посадили женщину, которая убирает
52
бракованные таблетки. Как избавиться от ручного труда?
Сколько стоит поиск решения?
2.3. ПОМОГАЮТ В ПОИСКЕ РЕШЕНИЯ ВЕПОЛЬНЫЙ
АНАЛИЗ И СТАНДАРТЫ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ
ЗАДАЧ.
Примеры (решения задач 3.1 и 3.2).
3.1. Был известен дозатор для порошковых материалов в виде
трубы с двумя заслонками, которые открывается по очереди. В
а.с. 235856 описан дозатор для ферромагнитного материала, отличающийся тем, что вместо механических задвижек использованы кольцевые электромагниты. При выключенном верхнем
электромагните материал из бункера поступает в калиброванную
трубу - до уровня нижнего, включенного магнита. Затем включают верхний магнит и для выдачи дозы выключают нижний. Как
улучшить работу такого дозатора?
Рис.25. Дозаторы для порошка.
ТП: Если заменили задвижки на электромагниты, то исчез износ
задвижек от трения-контакта с порошком, но усложнилась ТС
(магниты сложнее задвижек). Взамен усложнения должно возникнуть новое качество...
Идеально: дозатор сам изменяет дозу порошка… В данном
изобретении не зафиксирована возможность «увеличения управляемости системы» (в соответствии с законом увеличения динамичности и управляемости систем): внешние электромагниты на
трубе легко перемещать, что позволяет изменить позу. Электромагнит В 1 действует полем Пмаг на порошок В 2 фиксировано сделать это действие динамичным:
53
Рис. 26.
Здесь применено развитие веполя по стандарту 2.2.4.
3.2. По конвейеру движутся одна за другой металлические
детали, похожие на кнопки: круглые пластинки диаметром 10мм,
а в центре их стерженек высотой 5 мм. У одних "кнопок" стерженьки тупые, у других - острые. Нужно автоматизировать разделение "кнопок" по этому признаку, устройство должно работать по схеме: "да" и "нет" (I и 0), способ должен быть простым и
надежным.
ТП: Если над конвейером укрепить валик с мягким покрытием, куда будут втыкаться острые кнопки, ТО сортировать
кнопки можно, но такой способ ненадежен.
Идеально: кнопки сами показывают, что да - есть сигнал 1, они
острые, или "нет" - 0 (тупые). Чтобы показывать (в соответствии
с законом об энергетической проводимости через техническую
систему), через кнопки и прибор при отсутствии прямого контакта и при наличии зазора должна проходить энергия. Из всех полей (энергий), записанных в мнемоническом правиле
МАТЭМЭмХ, через зазор могут проходить акустическое, электрическое и магнитное поля. Из них наиболее резкое различие
сигналов (в виде "да" и "нет") в зависимости от характера острия
может давать электрическое поле соответствующего потенциала:
через острие проходит разряд, через тупой конец - нет. На этом,
принципе может работать автомат сортировки "кнопок".
3.3. Спортивный катамаран представляет собой два поплавка, соединенных площадкой, на которой укреплена мачта с парусом и стоит спортсмен. Чем больше расстояние между поплавками, тем устойчивее катамаран. Однако, при переворачивании катамарана именно из-за высокой устойчивости он не может быть
без посторонней помощи возвращен в первоначальное положение. Как быть?
3.4. Поверхности отливок деталей очищают пескоструйкой,
но при этом песок попадает в полости деталей и не вытряхивается оттуда. Как быть?
3.5. Имеется установка, в которой распыляются две жидко54
сти, назовем их А и Б, их распыленные потоки движутся навстречу друг другу, причем капли А соединяются с каплями Б и образуют нужный продукт АБ, но кроме них получаются еще и ненужные примеси из-за столкновения также капелек АА и ББ. Как
повысить качество работы установки, получая более чистый АБ?
3.6. -Я, кошка, гуляю сама по себе, - говорила героиня одной из сказок Киплинга. Обычные коты и кошки делают тоже самое. Как сделать (технически решить задачу), чтобы в городской
квартире кошка могла самостоятельно попадать в квартиру – без
сторожа или собаки у двери? Если сделать легкооткрывающийся
лаз, им смогут воспользоваться и бродячие коты. Что бы вы сделали для своей кошки?
3.7. Космический корабль прибыл на Марс, его поверхность очень неровная. Быстро снарядили колесный вездеход - с
большими надувными шинами. Вездеход легко повез пассажиров,
но вдалеке от корабля на крутом склоне опрокинулся набок. Что
делать космонавтам? Вездеход не переделаешь…
3.8. В детских садах жалуются на мебель - ребята стирают,
царапают любую краску. Некрашеную мебель применять нельзя –
нужна разноцветная мебель. Вот если бы краска пропитывала
всю древесину... но тысячи раз пробовали - ничего не получилось. Как быть?
3.9. Нужно изготовить большую партию овальных тонких
стеклянных пластин (толщиной I мм). Нарезали прямоугольные
пластины, при обработке их в овал на шлифовальном станке тонкие пластины очень часто ломаются. Вот если бы пластины были
толстые? Как быть?
3.10. При сборке прибора нужно сжать пружину, уложить
ее на место и закрыть крышку. Как это сделать, чтобы пружина
не разжалась пока крышка не закрыта? Как только уберешь держатель пружины, она тут же распрямляется... Связать пружину? нельзя, внутри прибора она должны быть свободной. Модель:
попытайтесь сжатую пружину оставить между страниц закрытой
книги... Как быть?
3.11. Имеется террариум с большим числом змей. Как
измерить длину каждой змеи? Укусы их очень опасны, форма все
55
время меняется. Как быть?
3.12. Есть станок для резки труб, отрезанные трубы сами
скатываются по наклонным рельсам вниз к месту их сбора для
пакетирования. Из-за неточной окружности труб и неровностей
на рельсах трубы подпрыгивают и сильно шумят, грохочут. Как
уменьшить шум? (Рис.27).
Рис. 27. Станок для пакетирования отрезанных труб.
3.13. В ножку индикатора запрессован шарик. По мере работы рабочая поверхность изнашивается. Надо шарик вынуть и
чуть-чуть повернуть, не повреждая при этом других точек поверхности шарика. Как это сделать?
3.14. При опрыскивании растений ядохимикатами капли
попадают на листья в основном сверху. И гусеницы, находящиеся
на нижней стороне листа, уцелевают. Как сделать, чтобы капли
падали на лист со всех сторон?
3.15. При подготовке физического эксперимента нужно
отполировать внутреннюю поверхность сосуда Дьюара (колбы
термоса) - большой емкости с узким горлом. Обычно поверхности полируют с помощью полировальника - инструмента, на
который наносят твердый мелкий абразивный порошок. Порошок поместить вовнутрь можно, но как засунуть туда полировальник? Как прижимать и двигать порошок по внутренней поверхности?
3.15. Имеется термопласт - материал, который размягчается при нагревании. Из него надо при массовом производстве
изготовить листы размером I м 2 с ворсинками по 10 мм. Прессование и другие подобные методы для такого изделия слишком грубы. Вращающийся валик с иголками может вытягивать
ворсинки, но многие из них срываются и не вытягиваются; если валик с крючками, то ворсинки не срываются, но отрываются. Как быть?
3.17. Для направленного бурения используют отклони56
тель - изогнутую трубу, установленную между турбобуром
(электробуром) и колонной труб, через которую прокачивается
жидкость (глинистый раствор), приводящая в действие турбобур и вымывающая измельченную породу из скважины. Кривизна обычного отклонителя не поддается управлению с поверхности. Приходится часто прерывать бурение, поднимать
всю колонну труб, чтобы заменять отклонитель. Как быть?
3.18. Имеется установка для испытания длительного действия кислот на поверхность образцов (кубиков) сплавов. Это
герметичная металлическая камера, на дно ее ставят кубики и
помещают агрессивную жидкость, создают в камере необходимую температуру и давление. Кислота действует на кубики, но
также и на стенки камер, вызывая их коррозию и разрушение.
Приходится изготавливать камеру из благородных металлов,
что очень дорого. Как быть?
3.19. Тяжелый самолет совершил аварийную посадку на
вспаханное поле в 100 км от аэродрома. Самолет разгрузили,
необходимо его доставить для ремонта на аэродром. Он весит
свыше 100 т, а доставить его надо осторожно, чтобы не было дополнительных повреждений. Вот если дирижаблем его перевезти? Но нет такого дирижабля, да и нельзя аварийный самолет
поднимать в воздух. Как быть?
3.20. Имеются полистироловые катушки с тонким изолированным проводом и металлическими ножками. Припайку концов проводов к ножкам осуществляют окунанием их в ванну с
припоем при 280°С; перед этим требуется зачистка концов проводов от изоляции. Для повышения производительности было
предложено повысить температуру припоя до 380°С - при этой
температуре изоляция провода сгорает и тут же происходит лужение концов проводов. Однако, при такой температуре ножки
перегреваются, катушки коробятся, идут в брак...
3.21. Как удалить сучья с деревьев при их валке? Можно
сделать специальные машины, ползущие по стволу и срезающие
сучья. Можно ли упростить решение?
3.22. Для временного перекрывания трубы с отверстием
вводят в это отверстие быстротвердеющий полимерный состав
для образования пробки. Но этот состав, будучи жидким, до
начала затвердевания успевает растечься вдоль трубы - нужно
57
подавать много состава и пробка получается очень длинной,
трудно потом ее извлекать. Как быть?
3.23. Предположим, на одной из планет звездной системы
Тау-Кита обнаружена жизнь, правда всего лишь в виде планктона. Автоматы поставили на Землю образцы воды с крохотными
комочками (50-100 мкм) живой материи. Как наблюдать "инопланетян" в микроскоп, если они находятся в постоянном броуновском движении? Посмотришь в микроскоп с достаточным
увеличением и ничего не разглядишь: таукитяне, как сказано у
поэта, "то явятся, то растворятся..."
3.24. Стальную проволоку изготавливают волочением через фильеру. Проволока при этом быстро изнашивает фильеру –
диаметр отверстия увеличивается, фильеру приходится часто
менять. Как быть?
3.25. При закалке деталей раскаленные детали краном
опускают в ванну с маслом. Масло кипит (тем самым быстро
охлаждая деталь), пары его соприкасаются с раскаленной деталью и горят, пачкая весь цех. Какова структура вредного веполя,
как его разрешить?
3.26. При движении судна на подводных крыльях на
больших скоростях поверхность крыльев подвергается кавитационной эрозии - она разрушается из-за образования и лопания газовых и паровых пузырьков. Любые покрытия крыльев также
будут разрушаться. Как быть? Рис.28.
Рис.28. Подводные крылья.
3.27. В полимеры для повышения стойкости добавляют
58
вещества "перехватчики" кислорода, который проникает
вовнутрь и медленно разрушает полимер. В качестве таких "перехватчиков", в частности, используют тонко измельченный порошок металла, который должен иметь свежую, неокисленную
поверхность. Как вносить такой порошок в полимер? Применение вакуума, инертной или восстановительной среды сильно
усложняет аппарат. Как быть?
3.28. Существует много систем для защиты банков, магазинов от вооруженных ограблений. Распространена система: на
рабочем месте любого служащего есть кнопка, педаль, которую
он в случае угрозы должен нажать. Однако, статистика показывает, что после команды: "Всем не двигаться! Стреляю без предупреждения!" – служащие не рискуют включать сигнализацию.
Как быть?
3.29. Однажды на стройке возникла проблема: нужно было
замерить горизонтальность плиты, расположенной за поворотом
вентиляционного хода. Такой замер сделать несложно с помощью
жидкостного уровня с пузырьком. Да вот беда - просунуть уровень можно, а заглянуть никак. День мучились, пытаясь приспособить как-то зеркала, потом решили ломать бетонную стену.
Нельзя ли обойтись без этого?
2.4. РЕШЕНИЯ СЛОЖНЫК ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
С ПОМОЩЬЮ АРИЗ-85В
За время развития ТРИЗ со времени первой публикации в
1956г. алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) непрерывно совершенствовался, известны его модификации: АРИЗ-61,
- 65, - 68, -71, -77, -82, -85 и 85В. В настоящее время для решения
относительно простых технических задач (простых с позиций
ТРИЗ - для метода проб и ошибок они остаются сложными) используют вепольный анализ и стандарты решения задач (76 стандартов). Для решения сложных задач в настоящее время рекомендуется АРИЗ-85В, описанный в книгах Альтшуллера Г.С. [ 8,
9], напечатанных после 1986г. В АРИЗ-85В осуществлена следующая основная линия анализа задач: рассмотрение объекта как
ТС и выявление ТП-1-2,основного ТП, усиление ТП и составление модели задачи, расширение в ТС ресурсов, ИКР, формули59
рование ФП на макро- и микро-уровнях, составление ИКР-2 на
микро-уровне части элемента ТС, испытание приемов разрешения ФП: метода ММЧ, введения пустоты, смесей ресурсов, хорошо управляемых полей, использование информационных фондов физических, химических, геометрических эффектов (в частности, с использованием программ для ЭВМ "изобретающей машины" Минской НИЛИМ и др.).
4.1. ФИЛЬТРАЦИЯ АВИАЦИОННОГО КЕРОСИНА
При хранении и перевозке нефтепродуктов в стальных емкостях в них попадают твердые частицы ржавчины к пыли. При
хранении частицы размером 100 и более микрон быстро отстаиваются, оседают, остаются на дне. В авиационном керосине допустимы твердые частицы размером не более 8 микрон - частицы
менее 100 микрон не успевают отстояться и попадают в топливо
при его отборе из емкости. Поэтому при отборе керосина для заправки самолетов его пропускают через фильтр с соответствующими по размеру отверстиями. Фильтрация идет под давлением,
медленно - фильтр быстро забивается. Но главный недостаток
фильтрации состоит том, что мельчайшие частицы после фильтра
слипаются, образуя частицы размером до 100 микрон. Причиной
слипания является электризации керосина вследствие его трения
о фильтр (как диэлектрической жидкости). Как быть?
Рассмотрим ход решения по АРИЗ:
Часть 1. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ.
Шаг I.I ТС для очистки керосина включает емкость, систему
повышения давления (насос), фильтр, приемник очищенного керосина. Нежелательный эффект НЭ-1: при фильтрации керосин
электризуется (чем больше скорость фильтрации, тем больше
электризация) и мельчайшие частицы слипаются в крупные частицы, которые в топливе недопустимы.
Средство устранения НЭ-I (СУ): для отделения вновь образовавшихся крупных частиц необходимо фильтрование керосина
повторить. НЭ-2: процесс очистки керосина резко замедляется и
усложняется в 2 раза. Технические противоречия в ТС:
ТП-1: ЕСЛИ керосин фильтровать повторно, ТО крупных ча60
стиц в нем практически не будет, НО процесс усложняется в 2
раза.
ТП-2: ЕСЛИ керосин повторно не фильтровать, ТО процесс
проще, НО в керосине будут присутствовать вторичные крупные
частицы.
Мини-задача: необходимо полностью очистить керосин от
крупных твердых частиц и обеспечить простоту процесса очистки (без повторного укрупнения частиц после фильтрования).
Шаг 1.2 Инструмент - фильтр одинарный и двойной, изделие
- керосин с твердыми мелкими частицами.
Шаг 1.3 Схемы: ТП-1— сдвоенный фильтр хорошо отделяет
твердые частицы разных размеров, но себя сильно усложняет;
ТП-2 -фильтр простой, но плохо очищает. (Рис.29).
Шаг 1.4 Главное ТП: быстро очищает простой фильтр (не
двойной; двойной фильтр - силовое решение); выберем ТП-2.
Шаг 1.5 Усиление ТП: при очень большой скорости фильтрации происходит очень большая электризация керосина и частицы становятся еще большими.
Шаг 1.6 Модель задачи (МЗ): даны простой фильтр и керосин с мелкими частицами. ЕСЛИ фильтровать очень быстро, ТО
производительность высокая, НО после фильтра образуются
очень крупные частицы.
Рис.29. Схемы ТП-1 и ТП-2.
Нужен такой Х-элемент, который быстро отделяет любые твер61
дые частицы из керосина, не усложняя схему очистки керосина
(по сравнению с простым фильтром).
Часть 2. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ЗАДАЧИ.
Шаг 2.1 Оперативная зона (ОЗ) конфликта в ТС: электризация струи керосина происходит в ячейке фильтра, у его стенок. В
остальных частях пространства ТС электризация очень мала.
Шаг 2.2 Оперативное время (0В): Т 1 - продолжительность
фильтрования от минут до часа,
Т 2 - подготовка к фильтрованию: замена фильтра, подключения и пр. – от минут до дней.
Шаг 2.3 Рассмотрение вещественно-полевых ресурсов ТС (ВПР):
а)
Инструмента - материал фильтра (металл, керамика)
поля: (Птр) трения керосина о стенки, (Пэл) электризации стенок
и их заземление.
б) Изделия - керосин с мелкими твердыми частицами (II00 микрон), (Пэл), флуктуации электризации разных зон керосина и образование разных знаков зарядов на мелких частицах и
слипание частиц (Пэл).
в)
Вне ТС: насос или газ (источники П давления), бак –
приемник отфильтрованного керосина, бак-емкость исходного
керосина, воздух и поля Земли (П гравитации, П давления воздуха и пр. фоновые поля).
Часть 3. Идеальный конечный результат (ИКР) и ФП.
Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не
вызывая вредных действий, быстро (мгновенно) отделяет все
твердые частицы из керосина в зоне его контакта со стенками
фильтра во время фильтрации, не усложняя систему очистки керосина фильтрацией.
Шаг 3.2 Усиление ИКР-1 за счет выбранного элемента ВПР:
в зоне конфликта (ячейке фильтра) наиболее близким элементом
является металл стенки фильтра. Металл фильтра сам быстро отделяет твердые частицы любого размера в зоне контакта струи
керосина с металлом во время очистки керосина, не усложняя
систему очистки.
Шаг 3.3 Макро-ФП: Ячейка фильтра должна быть маленькой, чтобы хорошо удерживать твердые частицы из керосина, и
должна быть большой, чтобы уменьшить трение керосина о стен62
ки и электризацию керосина при фильтрации. Или в ячейке фильтра должны силы трения, чтобы задерживать твердые частицы, и
не должно быть сил трения, чтобы не было электризации керосина.
Шаг 3.4 Микро-ФП: В ячейке фильтра должны быть "хватательные" частицы, чтобы удерживать твердые частицы из керосина, не должно быть таких частиц, чтобы не тормозить движение керосина.
Шаг 3.5 ИКР-2: "Хватательные частицы" сами выделяются
при очистке керосина, обеспечивая удержание всех твердых частиц из него и не давал возможности вторичного укрупнения частиц после очистки.
Шаг З.б Разрешение ФП с помощью вепольного анализа и
стандартов: имеются "хватательные" частицы фильтра и разных
размеров твердые частицы в керосине, но между ними нет хорошего взаимодействия Пмех трения действует плохо (оказывает большое сопротивление фильтрации, электризация керосина приводит к побочным эффектам укрупнения частиц после фильтрации). Значит,
надо в данном веполе перейти к более эффективному полю по
сравнению с механическим - на основе принципа "замены механических полей". Проследим по МАТЭМЭмХ за другими полями
с позиций "хватательных" частиц по отношению к частицам из
керосина: Птрения можно заменить ПЦБС центробежных сил
(НЭ: резкое усложнение ТС), Акустические поля - могут помочь
сбору частиц в определенных зонах стоячие волны, но нет сил,
обуславливающих их "схватывание" и отделение; Птепла – усиливает колебания частиц, а Пхолода может привести к сцеплению-смерзанию частиц при наличии в керосине следов влаги;
Пэл - электростатические силы – в задаче сказано, что Пэл приводит к слипанию частиц менее 8 микрон до более 100 микрон и
что такие большие частицы сами быстро отстаиваются в Пгравитации без фильтрации. Не опереться ли на прием "вред в пользу"? Поля магнитное и электромагнитное на большинство пылинок не действуют. Пхим -химический эффект сцепления частиц,
надо что-то липучее в керосин добавить... (НЭ: сложно, не испортить бы керосин?) (Рис.30)
63
Рис.30. Новая схема очистки керосина (без фильтра).
Таким образом предлагается (cм. ИР. 1981, № 2): усилить
электризацию керосина до фильтрации в емкости для хранения
путем увеличения взаимной скорости керосина и металла таким
образом, чтобы обеспечить предварительное слипание всех мельчайших частиц пыли и их оседание; поскольку трудно увеличить
скорость керосина, то по принципу "наоборот" опустить в бак с
керосином металлический диск и вращать его там с большой скоростью. В результате усиленной электризации керосина возникают в нем очень крупные частицы, которые быстро отстаиваются в баке, не требуя фильтрации (т.е. как бы размер пор фильтра
увеличился до "бесконечности" - до размера бака - отстойника).
Скорость и качество очистки керосина резко возросли, уменьшилась сложность системы очистки керосина. Использованы следующие методические принципы: физ-эффект "Электризация" и его
усиление за счет усиления трения, приемы "наоборот", "вред в
пользу" и "предварительного действия".
Рис.31. Векторы сил люльки элеватора.
64
4.2. РАСКАЧИВАНИЕ ЛЮЛЬКИ ЭЛЕВАТОРА
Люльки цепного элеватора рычагами прикреплены к двум цепям,
передвигаемым зубчатыми колесами, цепи замкнуты. При движении на повороте (при огибании ведущего и ведомого колес)
люльки сильно раскачиваются из-за различия направлений векторов инерции и углового ускорения. Чтобы люльки не раскачивались, обеспечивают их двухопорное движение - для этого каждую боковину люльки снабжают двумя, тремя и более опорными
роликами, которые движутся по своим направляющим в зависимости от положения люльки относительно элеватора и несущей
цепи: слева, справа или при огибании цепью колеса. Траектория
роликов является сложной кривой из-за переменного расстояния
центра тяжести люльки от центра вращения колеса, огибаемого
цепью. Вследствие этого весьма сложна и требует строгой
настройки система направляющих для роликов двух и много
опорным способами. Как упростить конструкцию люльки цепного элеватора? (задачу и решение не сложно моделировать детским конструктором). (Рис. 31)
Ход решения:
Часть I. Анализ задачи.
1.1. ТС для хранения и вертикального транспорта грузов включает (цепной элеватор): раму, колеса, цепи с рычагами, люльки, ролики на их боковинах, ось подвески люльки к рычагам, направляющие для роликов.
НЭ-1: люлька на повороте (во время движении цепи по колесу) сильно раскачивается (и роняет груз с полки).
СУ: обеспечить двухопорное движение люльки с помощью
роликов и направляющих.
НЭ-2: система роликов и направляющих резко усложняет
конструкцию и наладку цепного элеватора. (Множество имеющихся в патентном фонде решений направлены на дальнейшее
усложнение: используют даже трех- и четырех-опорное движение люлек).
ТП-1: ЕСЛИ использовать ролики и направляющие, ТО
люльки при движении на повороте не раскачиваются, НО конструкция элеватора резко усложняется.
ТП-2: ЕСЛИ не применять ролики и направляющие, ТО
конструкция элеватора упрощается, НО люльки на повороте не65
допустимо сильно раскачиваются.
МИНИ-задача: необходимо при простой конструкции элеватора устранить раскачивание люлек при их движении на повороте.
1.2. Инструмент - ролики (присутствующие, отсутствующие),
изделие - люлька.
1.3. Схемы ТП: присутствующие ролики (А) хорошо действуют
на люльку (не дают ей раскачиваться), но плохо действует на ТС
- усложняют.
ТП-2: отсутствующие ролики (не-А) хорошо влияют на ТС (делают конструкцию ТС простой), но плохо действуют (бездействуют) на люльки.
1.4. Необходимо обеспечить простоту конструкции и нераскачивание люлек - выбираем ТП-2. К тому же учтем, что в направлении усложнения конструкции за счет много (двух-, трех-,- и четырех-) опорного движения люлек имеется уже очень много
изобретений и патентов СССР и других стран (несколько десятков).
1.5. ТП-2 предельно усиленно, т.к. выбрано движение люльки без
второй дополнительной точки опоры - без ролика.
1.6. МЗ: дана люлька без опорных роликов. Отсутствующие ролики делают конструкцию простой, но не устраняют раскачивания люльки. Необходим такой Х-элемент, который устраняет
раскачивание без усложнения конструкции элеватора.
Часть 2. Анализ модели задачи.
2.1. ОЗ: люлька раскачивается на оси крепления ее к рычагам
цепи.
2.2. ОВ:T 1 - люлька раскачивается во время движения на повороте, Т 2 - в остальное время движения раскачивающаяся люлька
успокаивается. Второй период больше первого в 2-10 раз.
2.3. ВПР: а)Инструменты - рычаг, точка опоры - подвески: металл оси, подшипник, Пмех - угловое ускорение на повороте;
б) Изделия - люльки: боковая стенка (где были установлены ролики), ось, полка. Вещество - металл.
Пмех: цепи тянут вбок на повороте и силы инерции под углом к
тяге (при движении по вертикали эти направления совпадают).
в) НС: 2 цепи, ведущие и ведомые колеса, рама элеватора, блок
66
управления элеватора.
г) Вне ТС: воздух, поля Земли.
ЧАСТЬ 3. ИКР и ФП
3.1 . ИКР-1: Х-элемент; абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
вредных действий, не дает точке опоры при движении на повороте раскачивать люльку (противодействует вектору раскачивания
при любом направлении его действия), не мешая требуемому повороту люльки и сохраняя вертикальное положение люльки в
любой фазе поворота (под действием силы тяжести).
3.2…Усиление ИКР-I: Точка опоры сама не дает люльке раскачиваться при ее движении по дуге поворота, сохраняя вертикальность люльки.
3.3…Макро-ФП: В точке опоры должна быть подвижность, чтобы
люлька при движении по дуге поворота сохраняла вертикальное
положение, и должна быть неподвижность, чтобы люлька не раскачивалась под действием суммы сил инерции и углового ускорения.
3.4…Микро-ФП: Чтобы обеспечить подвижность, в точке опоры
должны быть скользкие частицы; чтобы обеспечить неподвижность, в точке опоры должны быть "хватательные" частицы
(обеспечивающие сильное трение). Вероятно, проще искать в
данной механической задаче разрешение ФП на макро-уровне. На
микроуровне, в частности, возникает исследовательская задача поиск вещества "скользко –нескользкого", неизвестного современной науке (анизотропного скользкого вещества).
3.5. Рассмотрим возможность разрешение ФП использованием смеси
ресурсов: хотя у люльки одна точка опоры, на самом деле она
сдвоенная - включает левую и правую стороны, которые находятся на одной оси; в результате оба вектора сил раскачивания совпадают. В ТРИЗ известно, что би-системы (би-С) с одинаковыми
характеристиками переходят, как правило, к би-С со смещенными характеристиками, в данном случае могут быть сдвинуты точки опоры левая и правая между собой так, чтобы моменты раскачивания люльки по обоим сторонам не совпадали - использовать
прием "рассогласования частей ТС". Для этого достаточно точки
опоры сдвинуть по вертикали или горизонтали - в результате при
раскачивании возникает момент гашения колебаний. (Рис.32)
67
Рис. 32. Люлька со сдвинутыми опорами.
4.3. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ ЗАПЫЛЯЮТСЯ
На изоляторах высоковольтной линии происходят замыкания проводов из-за оседания на них пыли. Периодически линию
приходится отключать и промывать, точнее, протирать каждый
изолятор влажной тряпочкой – это самый надежный способ [Абрамов В.Д. ''Эксплуатация изоляторов высокого напряжения" М.; 1979 с.III]. Из-за этого приходится строить дублирующую
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. Надо использовать дистиллированную воду,
ее надо сотни тонн - это дорого. Как быть? Задача не решается
два десятилетия.
Шаг 1.1. ТС для передачи высоких напряжений электрического
тока включает в себя: изоляторы, опоры, провода.
НЭ-1: на изоляторе оседает пыль, приводящая к замыканию, проводов; СУ: промывают, протирают изолятор при отключенной линии; НЭ-2: нужно строить дублирующую линию – дорого.
ТП-1: Если протирать влажной тряпкой (или промывать
струей), то изоляторы очищаются от пыли, но при этом требуется
отключать электролинию.
ТП-2: Если изоляторы не протирать (не промывать), то не
68
требуется отключать электролинию, но пыль на изоляторах
накапливается и возможен пробой линии.
Шаг 1.2… Конфликт между изолятором (изделием) и водой (инструментом).
Шаг 1.3 ТП-1: Если промывать водой (вода есть), то изоля-торы
чистые (хорошо), но плохо для линии (замыкается).
ТП-2: Если воды нет, то хорошо для линии (не замыкается),
но плохо для изолятора (происходит на нем замыкание из-за пыли).
Шаг 1.4 Главная цель линии - передача электроэнергии, выбираем ТП-2.
Шаг 1.5. Усиление ТП: изоляторы вообще не чистят (не про мывают), это максимально упрощает, эксплуатацию линии - нет
затрат на уход, но толстый слой пыли приводит к ежеминутным
замыканиям линии.
Шаг 1.6 МЗ: Даны изоляторы и "отсутствующая" вода. Изолятор
вообще не чистится, это упрощает уход за электролинией; нужен
некоторый Х-элемент, который предотвращает скопление пыли
на изоляторах без отключения электролинии.
Шаг 1.7 Имеется веполь с вредной связью между двумя веществами: B1 - изолятор, В 2 - пыль, нужно что-то ввести: В 3 , B'2 , Пх?..
2. ВПР
Шаг 2.1 ОЗ: поверхность изоляторов и примыкающий к ним слой
воздуха.
Шаг 2.2 ОВ: оседание пыли на изолятор происходит постоянно.
Итак, Х-элемент должен круглосуточно, постоянно очищать
поверхность изолятора или, точнее, не допускать оседания на нем
пыли из прилегающего слоя воздуха.
Шаг 2.3 ВПР: в ТС имеются изолятор, воздух с пылью, провода,
опора, электрический ток, переменное электромагнитное поле,
ветер, солнце, гравитация.
3. ИКР и ФП
Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая вредных явлений, предотвращает в течение всего време -ни
работы оседание пыли на изоляторы, сохраняя возможность не
отключать линию.
Рассмотрим элементы ТС в качестве такого Х-элемента. В
69
начале - пусть это воздух. Вот он крутится около изолятора, не
давая осесть на него пылинкам… Есть авторское свидетельство о
подаче к изолятору сжатого воздуха - это решение усложняет и
удорожает линию: нужны компрессоры, очистка воздуха, трубы
его подачи к каждому изолятору - это далеко не идеал.
Шаг 3.2 Усилим ИКР: Изолятор сам, используя энергию окружающей среды, не дает пылинкам оседать на его поверхность или,
по крайней мере, сбрасывает их с себя.
Где взять энергию? Это могут быть ветер, гравитация, электроток в проводах и переменное электромагнитное поле вокруг
них. Пусть ветер, несущий пылинки, превращает поверхность
изо-лятора в "неудобную" для оседания пылинок. Можно придать
изолятору такую аэродинамическую форму, чтобы происходили
его колебания - так сделано в изобретении по авт.св.411523: изолятор выполнен в виде гибкой эластичной шайбы, края которой
волнуются на ветру и сбрасывают пыль. Можно придать изолятору винтовую форму и обеспечить, возможность его вращения и
др. Все эти решение приводят к существенным усложнениям
конструкции изолятора, т.е. удаляют от ИКР. Кроме того, в Сибири зимний морозный воздух может неделями стоять неподвижно.
Гравитация приводит к осаждению пылинок на поверхность
изолятора. Рассмотрим электрический ток в линии. Можно придать поверхности изолятора электрический заряд, но пылинки
бывают разных зарядов. Была попытка расположить под изолятором электроспираль, чтобы поток теплого воздуха осушал поверхность и сдувал пылинки. Опять усложнение ТС и удаление
от ИКР.
Еще имеется переменное электромагнитное поле вокруг
проводов. Оно присутствует постоянно, пока включена электролиния; для его подвода не требуются провода или трубки... Но
изолятор не чувствует электромагнитные колебания. Еще раз
уточняем задачу: Электромагнитные колебания сами исключают
оседание пылинок на поверхности изолятора постоянно.
Шаг 3.3 Макро-ФП: Поверхность, корпус изолятора должен чувствовать переменное электромагнитное поле (колебаться под его
действием), чтобы исключить оседание пыли, но не может, т.к.
70
электрически нейтрален.
Основные принципы разрешения ФП предлагают: использовать разделение в пространстве - одна часть изолятора остается
нечувствительной и удерживает провода, изолируя от опоры,
другая, чувствительная часть, принимает электромаг-нитные
волны и преобразуют их в механическую энергию для удаления,
встряхивания пыли. Здесь возможно несколько решений. На проводе образуют несколько витков спирали, получая соленоид;
внутри него расположим стержень, опирающийся на корпус изолятора – вибрация стержня будет сотрясать весь изолятор. Это
может иметь вредные последствия - изолятор быстрее выйдет из
строя.
Шаг 3.4 Микро-ФП: В оперативной зоне (на поверхности изолятора) должны быть частицы вещества, чувствительные к переменному электромагнитному полю, чтобы стряхивать, удалять
пылинки, и не должны быть такие частицы, чтобы не нарушать
электрические и механические свойства изолятора.
Это ФП очень жесткое и кажется неразрешимым, но в
принципе это уже не изобретательская, а физическая задача.
Шаг 3.5 ИКР-2: Частицы вещества в тонком слое поверхности
изолятора сами сотрясаются под действием внешнего электромагнитного поля и сами сохраняют электрические и прочностные
характеристики вещества изолятора.
Итак, смысл новой задачи в том, чтобы найти такое
электро-непроводящее вещество, которое под действием электромаг-нитного поля меняло бы свои размеры, создавая микровибрации поверхности. Посмотрим справочник по физическим
свойствам веществ - это магнитострикционная керамика, она неэлектро-проводна, а в переменном магнитном поле меняет свои
размеры - эти изменения минимальны, но достаточны, чтобы на
колеблющуюся поверхность не оседала пыль. Чтобы эти колебания не передавались корпусу изолятора, под магнитострикционным слоем, вероятно, нужно расположить эластичный слой резины, Это решение вплотную приближается к идеалу (ИКР). Проблема счистки изолятора исчезает, изолятор почти не усложняется - подана заявка на изобретение 4149613/07, 1986г. [ 30]. Теперь остается конструктивная и технологическая проработка
71
найденного решения - это тоже большая и сложная работа, но она
реально выполнима, для нее требуются лишь знания специалиста.
Потребовалось 2 часа управляемого по алгоритму мышления, запись которого приведена выше почти документально, чтобы найти несколько вариантов оригинальных решений, включая
и изложенный. Причем пройден не весь алгоритм АРИЗ-85В. Где
еще можно применить вибрирующее покрытие?
8. Применения полученного ответа
Шаг 8.3 Использовать полученный ответ при решении других
технических задач.
Представьте себе автомобиль, который не нужно мыть верхний слой его краски постоянно вибрирует в переменном поле, не давая возможности удерживаться на ней ни пыли, ни грязи.
Кроме того, снизится сопротивление воздушного потока, а значит
уменьшится расход топлива.
Этой же краской можно покрыть корпус корабля, тогда он
не будет обрастать водорослями и ракушками, которые значите льно увеличивают гидросопротивление корпуса. Эта идея подтвердилась в опыте французских специалистов (газета "Социалистическая индустрия" от 20 ноября 1986 г.), они покрыли днище
судна краской, которая вибрирует под действием слабого переменного тока. В течение длительного времени к днищу не прилипла ни одна ракушка.
Если покрыть такой краской высокочастотный провод, исчезнет опасность его обледенения.
Известно, насколько легче входит в землю вибрирующий
наконечник отбойного молотка в сравнении с обычным ломом.
Увеличив прочность магнитострикционной керамики, можно
сделать новый резец, который будет иметь лучшие характеристики, чем известный. (Г.И. Иванов, 1986 [ 30])
Открываются целые области новых технических идей...
4.4. АВТОМАТ - ПРОБООТБОРНИК ЖИДКИХ СТОКОВ.
Грязные воды от промывки полов и пр. в цехе стекаются в
бак. По мере его заполнения электросхема автоматически вклю чает насос откачки и после опорожнения выключает насос. Эта
жидкость, содержащая грязь, масло и щепки, проходя при откачке по трубе, через калиброванное отверстие должна была попа72
дать в бутыль-накопитель в виде пробы на анализ. Необходимый
объем пробы (2-5)·10 -6 часть объема бака. В сутки проходит 3-5
откачек. Накопленную пробу до 20 л извлекают раз в неделю.
Недостаток такой простой схемы пробоотбора в том, что маленькое отверстие в трубе быстро засоряется и в накопитель проба
совсем не попадает - бутыль оказывалась пустой. Было поручено
разработать автомат-проботборник с использованием электро- и
пневмоприводов... Каким должен быть пробоотборник? Рис. 33
Рис.33. Старая система пробоотбора.
ХОД РЕШЕНИЯ:
Шаг 1.1. ТС для проботбора малой части мутной жидкости в
момент откачки ее из бака включает бак, жидкость, "дырку" пробоотборник, насос со схемой-автоматом включения-выключения, бутыль - накопитель проб.
ТП-1: Если "дырка* постоянно открыта, то устройство пробоотборника простое, но эта дырка быстро запирается мусором (ее
надо постоянно прочищать).
ТП-2: Если вместо дырки поставить автомат-пробоотборник,
то автомат с большой дыркой будет дольше работать, но все равно в
этой дырке с подвижными стенками рано или поздно застрянет мусор
и автомат выйдет из строя.
Мини-задача: необходимо простое и надежное пробоотборное устройство, действующее в момент откачки жидкости из бака,
которое не будет засоряться.
Шаг 1.2: Инструмент - "дырка" (большая и маленькая), изделие - проба мутной жидкости (с песком, глиной, маслами, щепками и пр.).
Шаг 1.3 ТП-I: Большая дырка не будет засоряться, но будет отбирать
плохую (очень большую) пробу жидкости.
ТП-2: Маленькая дырка может отбирать требуемый объем жидкости,
но не работает - быстро забивается грязью из состава жидкости.
73
Шаг 1.4 Выбор ТП: главное в данной задаче, чтобы "дырка" постоянно работала, не забиваясь. Выбираем ТП-1.
Шаг 1.5 Усиление ТП: пусть очень большая "дырка" и не имеет никаких механизмов, подвижных частей для ее перекрывания - постоянно
открыта.
Шаг 1.6 МЗ: Даны постоянно открытая большая "дырка" и мусорная
жидкость. Такая "дырка" не засоряется, но отбирает слишком много
жидкости. Необходим элемент, обеспечивающий отбор малой порции
(пробы) жидкости, сохраняющий "дырку" большой без подвижных
деталей (без затвора).
Шаг 1.7 Веполи: даны В1 - "дырка" и В2 - мутная жидкость:
Рис. 34
Большая "дырка" отбирает слишком много жидкости. По стандарту на
максимальный режим: если избыток вещества, то его удалять надо
полем… Не ясно: какое Пх? Простор перебор полей по МАТЭМХ,
вроде бы, ничего не дает, т.к. не ясно, что значит "удалять избыток
пробы полем"? Анализ задачи нужно продолжить.
Шаг 2.1. ОЗ: "дырка" в стенке бака - по всей видимости, она не внизу
– там слишком много собирается осадка, и не вверху бака -там очень
осветленная жидкость собирается, а где-то посередине высоты стенки
бака.
Шаг 2.2 ОВ: у бака два режима работы: в первом он заполняется случайными потоками моющей жидкости в переменном режиме: то за I,
то 10 часов; во втором - режиме откачки, продолжительность и характер движения жидкости строго заданы мощностью насоса откачки,
управляемого автоматически электросхемой в зависимости от заполнения бака. Ранее "дырка" работала во втором режиме, видимо, и
"новая дырка" должна "открываться" тоже при работе насоса откачки.
Шаг 2.3 ВПР: инструмент - "дырка", вокруг нее металл, а в середине
воздух; полей, видимо, не имеет;
изделие - мутная жидкость: вода, глина, песок, масло, щепки,
растворенные соли; поля: давление столба жидкости, равномерное
движение и снижение уровни жидкости при откачке (поля механические).
74
НС; бак, трубы, и канавы стока сливкой жидкости, труба и
насос откачки. Вне системы: воздух и давление воздуха, поля Земли:
гравитации, МП и пр.
Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая
вредных явлений, обеспечивает отбор заданной малой порции жидкости через стенку бака в момент откачки, сохраняя постоянно открытой большую дыру.
Шаг 3.2. Усиленный ИКР-1: заменим Х-элемент, например, на воздух… Воздух сам обеспечивает отбор заданной порции через большую дыру в момент откачки, не пропуская жидкость через дыру в
остальное время.
Шаг 3.3 Макро-ФП: Воздух в "дырке" стенки бака большую часть
времени должен быть "непропускающим жидкость", чтобы жидкость
не текла через дырку бесконтрольно, и должен быть пропускающим
жидкость в некоторый момент времени при откачке, чтобы отобрать
заданную часть жидкости.
Шаг 3.4 Микро-ФП: Частицы воздуха в "дырке" должны быть
сцепленными (плотными), чтобы воздух не пропускал жидкость,
и должны быть несцепленными (неплотными), чтобы обеспечить
отбор заданной порции жидкости.
Шаг 3.5 ИКР-2: Частицы воздуха сами становятся "непропускающими жидкость" в большой дыре и сами становятся пропускающими небольшую порцию жидкости для отбора ее пробы в
бутыль-накопитель.
Шаг 3.6. Имеются 2 вещества: В 1 - воздух и В 2 - жидкость, воздух
пропускает постоянно жидкость: нужно ввести в ТС П 1 - такое
давление B1 , чтобы воздух не пропускал жидкость (т.е. П 1 не ниже давления гидростатического столба жидкости В 2 ), затем в некоторый момент импульсное П 2 - давление в В 2 такой величины,
чтобы оно было более П 1 для отбора через "дырку" порции жидкости в бутыль-накопитель. Очевидно, П 1 и П 2 - поля механического давления постоянное и импульсное (сравните шаг 1.7).
Чтобы, имея давление П 1 , не пропускал В 2 , "дыра" должна
быть невертикальной, а горизонтальной - тогда давление газа
может уравновесить давление жидкости - такой дырой является
отверстие в колоколе, под которым под водой сохраняется воздух. Это пневмозатвор, решающий первую часть задачи, чтобы
75
воздух не пропускал жидкость. Затем нужно или создать импульс
П2 , чтобы порция жидкости в нужный момент преодолела силу
П1 , но можно с этой же целью и уменьшить на время импульсно
П1.
Задачу может решить гидропневмозатвор - типа того, который расположен под любой сантехнической раковиной: искомая
постоянно большая "дыра", не имеющая подвижных частей, располагается в колене пневмозатвора и соединяется герметично
трубкой с бутылью-накопителем: объем пневмозатвора рассчитывается с учетом величины давления столба жидкости над уровнем
открытого отверстия так, чтобы сжатие газа под этим давлением
не приводило к переливу через открытое отверстие. Часть "гидро-затвора" служит собственно пробоотборником, отмеряющим
требуемую порцию жидкости, а другая часть " пневмозатвор"
имеет - вертикальную трубу, направленную вниз - при снижении
внешнего уровня жидкости ниже пробоотборника уровень в этой
трубе также снижается, уменьшая величину П 1 в такой степени,
что отсеченный объем жидкости в гидрозатворе начнет подниматься и достигает уровня открытого отверстия, в результате
проба жидкости стекает по трубе в бутыль-накопитель. (Рис.35.)
Рис.35. Гидропневмозатвор-пробоотборник.
Если жидкость в пробоотборнике из гидрозатвора будет
двигаться с небольшими скоростями, то в его колене будет скапли-ваться осадок и хотя не сразу, но пробоотборник все равно
забьется этим осадком. Это главный недостаток данной "открытой"' дыры. Чтобы преодолеть его, автор данного решения
А.Н.Орлов, изучивший АРИЗ в 1972 году и тогда же применив76
ший его для решения данной задачи, решил ниже некоторого
уровня резко увеличить диаметр вертикального колена, что соответственно увеличило объем этого колена (при увеличении диаметра в 10 раз объем возрос в 100 раз). Соответственно этому
увеличению объема скорость продувки газом колена гидрозатвора пробоотборника увеличилась тоже в 100 раз - такая ураганная
продувка полностью исключила задержку отложений осадков в
этом колене. (Рис.36)
По патентным данным пробоотборники в виде сифона не
были известны и на данное предложение было выдано авторское
свидетельство на изобретение № 559151 (см.БИ, 1977, №19).
7. Анализ способа устранения ФП
Шаг 7.1. Контроль ответа: можно ли не вводить новые поля?
Новые поля не вводятся, используются ресурсные механические поля: гидростатическое давление и противодавление воздуха в замкнутом объеме, кинетика движения жидкости в баке во
время его откачки.
Рис.36. Пробоотборник по авт.св. 559151
Выполняется ли ИКР-I? Да, большая дыра постоянно открыта. Разрешено ли ФП? Да, за счет противодавления воздуха в за77
мкнутом объеме воздух не пропускает жидкость, за счет импульсного понижения этого давления при пробоотборе отбирается
порция жидкости.
Содержится ли в ТС хорошо управляемый элемент. Управление глубиной погружения, которая определяет средний состав
жидкости при отстое, производится путем расчета объема пневмо-затворной части, а объем порции управляется гидрозатворной
частью.
78
4.5. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ ГИДРООКСИДА МЕТАЛЛА ИЗ
РАСТВОРА ЕГО СОЕДИНЕНИЯ В КЕРОСИНЕ
Из порции керосина надо полностью выделить металл, который находится в ней в виде раствора комплексной соли, осадив его в
виде пленки гидрооксида металла на металлической пластине.
Рис. 37 Старая схема процесса электроосаждения: реэкстракция, разбавление, отбор аликвоты и электроосаждение
Для этого обычно поступают следующим образом: раствор в
керосине смешивают с водным раствором (P-1) такого химического
состава, который способствует практически полному переходу соли
металла в водный раствор; водный раствор отделяют отстаиванием и
разбавляют другим водным раствором (P-2), состав которого способствует полному электроосаждению.
Недостатки известного способа: его многостадийность, длительность, необходимость разбавлять первый водный раствор (P-1)
вторым (P-2), чтобы обеспечить электроосаждение, значительные потери металла из-за разбавления. Как улучшить этот способ? (Рис. 37).
Шаг 1.1 ТС для электроосаждения гидрооксида металла
включает керосин (содержащий соль металла), водный раствор-1 (для
выделения соли металла из керосина), делительную воронку (для перемешивания и разделения керосинового и водного растворов), водный раствор-2 (состав которого соответствует условиям электроосаждения), электролитическую ячейку и ток.
НЭ-1: состав водного раствора-2 способствует полному элек79
троосаждению, но плохо выделяет соль металла из керосина.
Чтобы полностью выделить соль металла из керосина, подобран состав водного раствора-1, а для проведения электроосаждения
последний разбавляют раствором-2; требуется многостадийный процесс: выделение (реэкстракция), разбавление и электролиз.
НЭ-2: сложность процесса.
ТП-1: если использовать многостадийный процесс, то можно
выделить металл из раствора его соли в керосине в виде гидрооксида,
но процесс сложный.
ТП-2: если уменьшить число стадий, например, выделять соль
металла сразу раствором-2, то процесс упрощается, но выделение металла не полное.
Необходимо при минимальных изменениях в ТС упростить и
ускорить процесс, сохранив полноту выделения металла.
Шаг 1.2 Инструмент – водный раствор (составов 1 или 2), изделие – раствор соли металла в керосине.
Шаг 1.3 ТП-1: при выделении из керосина водным раствором1 соль металла почти полностью переходит в воду, но для электролиза
требуется разбавление водным раствором-2 (процесс сложный).
ТП-2: если выделять водным раствором-2, то процесс упрощается, но соль металла переходит из керосина в водный раствор-2 не
полностью.
Шаг 1.4 Выбор ТП: исходная ситуация, отвечающая ТП-1,
широко исследована и для нее уже выбраны наилучшие условия процесса, которые не обеспечивают упрощения и ускорения процесса:
выбираем ТП-2, которое упрощает процесс, хотя и имеет существенные недостатки.
Шаг 1.5 Усиление ТП: ТП-2 отвечает двухстадийному процессу, еще хуже будет выделение металла, если процесс сделать одностадийным – реэкстракцию (извлечение соли металла из керосина)
совместить с электролизом (на основе предельного упрощения по
«Принципу объединения»).
Шаг 1.6 МЗ: даны керосин и водный раствор-2. Если извлечение соли металла из керосина совместить с электролизом, то процесс
будет одностадийным (наиболее простым), но раствор-2 очень плохо
извлекает соль металла из керосина и керосин мешает электролизу.
Необходимо ввести такой Х-элемент, который обеспечивает полное
извлечение металла и упрощение (ускорение) процесса выделения
80
гидрооксида металла электролизом (за счет объединения стадий).
Шаг 1.7 Вепольное преобразование (использование стандартов): имеются В1 – керосиновый раствор соли металла и В2 – водный
раствор-2 (состава, из которого хорошо проходит электроосаждение
гидрооксида металла: 0,05% раствор HCl в насыщенном водном растворе хлорида аммония, из которого при напряжении 3-5 В/см, плотности тока 1,5-2 А/см2 в течение 10-15 мин при интенсивном охлаждении ячейки происходит электроосаждение) и Пэл; Пэл хорошо
действует на В2. Необходимо ввести Вх или Пх, который обеспечит
хорошее взаимодействие В1 и В2…
(керосин) В1 -/\/\/\/\/\-> B2 (водный раствор-2)
:
/
Пэл.
Рис. 38.
2. ВПР
Шаг 2.1 ОЗ: поверхность соприкосновения керосиновой и
водной жидкостей – равновесное извлечение соли металла невелико
(даже при интенсивном перемешивании, когда поверхность соприкосновения микрокапель очень велика; без перемешивания извлечение практически не происходит).
Шаг 2.2 ОВ: продолжительность электролиза из чисто водного
раствора-2 составляет 10-15 мин; продолжительность двухкратной
реэкстракции и разбавления 40-60 мин. (суммарное время улучшаемого процесса 60-80 мин.).
Шаг 2.3 ВПР: инструмент – водный раствор-2 (состав и условия проведения процесса см. на шаге 1.7), плотность P-2 примерно 1,2
г/см3 , хорошая электропроводность , поле – Пэл; при электролизе Р-2
в указанных условиях (шаг 1.7) имеет место интенсивное газовыделение: H2 и Cl2 – примерно 8 мл/с=0,5 л/мин.см2 и интенсивное тепловыделение (без охлаждения раствор выкипает за 3 мин).
(Примечание: водный раствор-1 содержит 0,1 – 0,5 моль/л
ацетата натрия и 0,001 моль/л ЭДТА/трилона Б, комплексона Ш. Для
того, чтобы P-1 не мешал электролизу, его нужно разбавить Р-2 не
менее, чем в 10-30 раз.)
Изделие: керосин, растворенная соль (комплекс) металла, которая в воде не растворима.
НС: источник тока, катод-пластина из стали для осаждения
гидрооксида металла из водного раствора Р-2, платиновый анод (мо81
жет быть вращающийся), ячейка для электролиза с системой охлаждения водой, поле Пэл.
Внесистемы: воздух, поля Земли (гравитация и пр.)
3. ИКР и ФП
Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не
вызывая вредных явлений обеспечивает полный переход соли металла
из керосина в водный раствор Р-2, не мешая процессу электролиза
(электроосаждению гидрооксида металла на катод).
Шаг 3.2 Усиленный ИКР: водный раствор Р-2 сам извлекает
полностью соль металла из керосина, не мешая электроосаждению.
Шаг 3.3 Макро-ФП: для того, чтобы Р-2 извлекал соль металла из керосина, в нем не должно быть соли металла (как в начале,
так и в конце процесса извлечения...), для того чтобы произвести
электроосаждение гидрооксида металла, Р-2 должен содержать соль
металла.
Шаг 3.4 Микро-ФП: для того, чтобы Р-2 не содержал молекул
соли металла в момент контакта с керосиновым раствором, соль металла из него должна тут же удаляться (тогда она непрерывно будет
переходить из керосина в Р-2/водный раствор/ до полного извлечении
соли из керосина), для того чтобы электролиз происходил, должны
присутствовать в Р-2 молекулы (ионы) соли металла... Собственно,
здесь сформулировано не ФП, а его разрешение по принципу "объединения" переходов из керосина в водный раствор Р-2 и одновременно из водного раствора Р-2 на катод. Для этого процессы следует
"объединить" также в одном аппарате - в ячейке для электроосаждения.
Шаг 3.5 ИКР-2: водный раствор Р-2 сам извлекает соль металла из керосина за счет одновременного выделения этого металла в
виде гидроксида с помощью электролиза.
Трудность этого процесса в том, чтобы керосин не прилипнул к одному из электродов (вероятно, к аноду, т.к. керосин с плотностью 0,9 легче водного раствора Р-2), прекратив тем самым процесс
электролиза. Керосин не будет прилипать к электродам, если его капли будут очень малы и если на электродах непрерывно выделяются
пузырьки газов, которые не подпустят капельки керосина к электродам.
82
Шаг 3.6 Имеются В - водный раствор Р-2 и В
1
2.
Чтобы капельки керосина были очень мелкими, смесь растворов надо постоянно интенсивно перемешивать... В ходе электролиза (ресурс!) идет очень интенсивное газовыделение (см.шаг 2.3), которое и перемешивает растворы. Необходимо только, чтобы перемешивание началось ранее, чем в раствор Р-2 введен керосиновый раствор, т.е. изменить порядок действий - вначале включить электролиз,
а потом внести в ячейку небольшой обьем керосинового раствора
(0,1-0,2 мл на 3-5 мл водного раствора /Р-2/в ячейке), сразу же происходит интенсивное перемешивание, способствующее реэкстракции и
защищающие от прилипания керосина к электродам. Таким образом,
техническое решение выглядит так; (Рис.39):
Рис. 39 Ячейка, в которой объединены процессы реэкстракции и электроосаждения
В электролизную ячейку помещают водный раствор-2 электролит, включают охлаждение ячейки, опускают анод мешалку,
включают вращение анода и подают ток для электролиза, тут же выделяются газы (процесс проводят в вытяжном шкафу); в этих условиях добавляют небольшой объем исследуемого керосинового раствора;
извлечение соли металла из керосина способствует началу электроосаждения, а электроосаждение способствует извлечению соли металла из керосина. На катоде выделяется тонкая плотная пленка гидрооксидов металлов, содержащихся в исследуемых растворах. По
83
сравнению с электролизом из чисто водного раствора процесс из
эмульсии идет примерно на 5 мин. дольше - т.е. 15-20мин. Скорость
процесса возрастает в 3-5 раз, полнота выделения из исходного объема керосина в 10-100 раз (за счет устранения разбавления водного
раствора-1 раствором-2). Такое решение опубликовано в книге [Михайлов В.А. Аналитическая химия нептуния. М., Наука, 1971, с.68] и в
статье [Михайлов В.А. и др. Материалы 3 симпозиума стран СЭВ,
т.Ш-Прага, Комиссия АЭ ЧССР, 1975, с.170].
4.6. СКОЛЬЗЯЩАЯ ОПАЛУБКА ДЛЯ МОНОЛИТСТРОЯ
Нужно изготовить 300 м бетонную колонну по методу скользящей опалубки. Однако, металлическая опалубка прилипает к схватывающемуся бетону. Смазывание опалубки портит бетон. При отрыве опалубки в бетоне образуются вмятины, которые потом приходится штукатурить. Как быть?
ХОД РЕШЕНИЯ.
Шаг 1.1 ТС для изготовления бетонной колонны по методу
скользящей опалубки включает опалубку и бетон.
ТП-1: Если опалубка неподвижна, то она хорошо формирует
бетон, но бетон прилипает к опалубке.
ТП-2: Если опалубка подвижна, то бетон не успевает прилипнуть к ней, но бетон не формируется.
Мини-задача: необходимо избавиться от прилипания бетона
к опалубке при хорошем формовании.
Шаг 1.2 Инструмент - подвижная и неподвижная опалубка,
изделие - бетон.
Шаг 1.З ТП-1: неподвижная опалубка хорошо формует, но
бетон к ней прилипает. ТП-2: подвижная опалубка - бетон не прилипает, но опалубка не формует бетон.
ОШИБКИ: не дописываются до конца формулировки ответов
по шагам АРИЗ; в данной задаче многие не могут отказаться от
"смазки", как плохого решения - методический признак "плохого"
следует из понятия веполь: введение в веполь 3-го вещества является
признаком "плохого решения", "хорошее" в методическом смысле
решение использует видоизменение веществ ТС; в АРИЗ каждый шаг
является логическим следствием и развитием предыдущего, отличается от него небольшим добавлением - практически одного-двух слов;
84
если новых слов больше - это признак грубого скачка и нарушения
логики АРИЗ.
Шаг 1.4 Главный процесс - формование бетона, его обеспечивает ТП-1. (Хотя кажется, что надо выбрать ТП-2, опирающиеся на
использование Пмех для разрушения вредной связи двух веществ В
1
и В : бетона и опалубки).
2
Шаг 1.5 Усилить ТП: бетон прилипает к опалубке намертво,
не оторвать...
Шаг 1.6 Модель задачи: Даны неподвижная опалубка и бетон. Опалубка хорошо формует бетон, но бетон прилипает к ней
намертво. Необходим такой Х-элемент, который исключал бы прилипание бетона к опалубке, не мешая формованию бетона.
Шаг 2.1 ОЗ: поверхностные слои бетона и опалубки.
Шаг 2.2 ОВ: Т - время затвердевания бетона /часы/, Т 1
2
время снятия опалубки /минуты/, (Ресурс: в Т - можно что-то сде1
лать, чтобы в Т не было конфликта).
2
Шаг 2.3 ВПР: Инструмента - опалубка из металла, Пмех противодействие бетону (формование бетона, противодействие его
давлению), Изделия - бетон (вода, цемент, песок, гравий, вода техническая - это раствор солей кальция), Пхим – кристаллизации при реакции оксидов с водой, возникают П сил сцепления в том числе с опалубкой, Пдавления.
Среда-воздух (азот, кислород, аргон, пары воды), осадки,
пыль, Пветра, Пдавления атмосферы, Пт - температура воздуха.
Надсистема - вибратор, сварка и присоединение арматуры сварочная техника, кран и бадья для бетона, бетоновозы, бетонный
завод, вся стройка.
Внесистемы - Поля Земли: гравитации, магнитное поле, кориолисово ускорение, космическое и солнечное излучения и пр.
Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не
вызывая вредных действий, устраняет прилипание бетона в течение
времени затвердевания его в опалубке, не мешая формованию бетона.
(Ошибки: формулировки без четкости требуемого действия, действие
предпочтительно предохранительное, профилактическое; без указания места и времени действия).
85
Шаг 3.2 Усиление ИКР-1: воздух сам устраняет прилипание
бетона в течении времени его затвердевания к опалубке. Выбрано В
из ВПР: что лучше отвечает действию ИКР-1? Обычно выбирают из
инструмента - 60% задач, среды и НС -20% и изделия -20% задач).
Почему именно воздух? Определенная граница между твердым металлом опалубки и "жидким" раствором бетона (цемента) означает
наличие воздушной прослойки.
Шаг 3.3 Макро-ФП: Воздух должен находиться между бетоном и опалубкой в период затвердевания, чтобы устранить их прилипание, и не может там находиться, т.к. выдавливается действием массы бетона.
Шаг 3.4 Микро-ФП: частицы бетона и опалубки не должны
быть сцеплены, чтобы там находился воздух, и должны быть сцеплены, т.к. воздух вытесняется давлением массы бетона.
Шаг 3.5 ИКР-2: Частицы воздуха сами появляются между
опалубкой и бетоном постоянно, пока бетон не затвердел, не мешая
формованию.
Шаг 3.6 Веполь: имеется вредная связь поверхности опалубки и бетона за счет Пхим, по правилам разрушения вредных связей
следует ввести не новое вещество В (воздух), а такое же вещество за
3
счет преобразования одного из веществ ТС: металла (не ясно?) или
бетона (как из бетона получить "воздух"?... из его твердых компонентов не получить, но бетон содержит воду - как-то превратить ее в
"воздух"?).
Шаг 4.5 Рекомендует испытать действие ЭП: действительно,
действием ЭП из воды можно получить газ - водород или кислород
Решения: по а.с. 308172: если опалубка катод, то происходит
электроосмос воды: ЭП откачивает ее от катода, здесь образуется
тонкая сухая прослойка, не прилипающая к опалубке; интересно, что
эта система саморегулирующаяся: как только образуется сухой слой,
ток прекращается, как только продифундирует к опалубке влага, ток
сам включается и снова происходит отсос воды от опалубки.
По а.с. 626266: если опалубка анод, на нем непрерывно, пока
есть влага, выделяются пузырьки газа, разделяющие обе поверхности
и разрушающие возникающие силы сцепления опалубки и бетона.
(Рис. 32).
Шаг 7.1 Контроль решения:
86
Можно ли не вводить новые вещества? Новые вещества ке
вводятся...
Можно ли не вводить новые поля? ЭП можно получить за
счет, ресурса НС: оказалось достаточно мощности сварочного аппарата.
Можно ли ввести саморегулирование? Да, саморегулирование есть
Шаг 7.2 Обеспечивается ли ИКР? Да, газ получает сам...
Шаг 7.3 Разрешено ли ФП? Газ есть (выделяется) и его нет
(вытесняется). Содержится ли хорошо управляемый элемент?. Да,
напряжение тока.
Пригодно ли решение для многих циклов? Да, с опалубкой
практически ничего не происходит. Дополнительная польза: при снижении показаний амперметра узнаем, что контакта нет, бетон затвердел - воды нет.
Шаг 8.3 Применить решение для других задач: рекомендуется прием - получайте газ /или другое нужное вещество в нужном
месте/ электролизом!!
Например, как отделить корабль, застрявший в иле? Электролизом...
Рис. 40 Действие электрического поля на пару опалубкабетон
87
Рис. 41 Схема плазмотрона
4.7. УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ РЕЗАКАПЛАЗМОТРОНА
При дуговой резке металла очень плохо передается энергия
тока разрезаемому листу. Поэтому вокруг плазмы дуги устанавливают
сопло и подают сильную струю воздуха: его молекулы в дуге переходят в плазму (ионизируются и распадаются на атомы), затем ионы
плазмы при соприкосновении с металлом образуют снова молекулы,
отдавая металлу запасенную энергию. Такой плазмотрон разрезает
листы по 100 мм толщиной. Для дальнейшего увеличения скорости
резания нужно увеличить силу тока плазмотрона. Но при усилении
тока резко возрастает скорость разрушения катода (который покрыт
тугоплавким металлом и интенсивно охлаждается водой) - образуется
ямка, которая очень быстро приводит катод в негодность. Как увеличить мощность плазмотрона? (Рис.33).
Ход решения
Шаг 1.1 ТС для создания плазмы включает катод (точнее
88
проводник) и плазму дуги (огненную струю), а также сопло, воздух,
ток. ТП-1: Мощная дуга (струя) обеспечивает высокую скорость резания листа металла, но разрушает катод (проводник). ТП-2: Слабая дуга не разрушает проводник, но плохо режет лист металла. Необходимо при минимальных изменениях в ТС сохранить проводник (катод) и
обеспечить большую мощность дуги (высокую скорость резания листа).
Шаг 1.2 Инструмент-дуга (мощная и слабая), изделие-катод.
Шаг 1.3 ТП-1: Мощная дуга хорошо режет лист, но быстро
разрушает катод, ТП-2: слабая дуга не разрушает катод, но плохо режет лист.
Шаг 1.4. Выбор ТП: основная функция ТС - быстро резать
лист мощной дугой. Выбираем ТП-1.
Шаг 1.5 Усиление ТП: Очень мощная дуга прекрасно режет
лист, но мгновенно разрушает катод,
Шаг 1.6 Модель задачи: Даны очень мощная дуга и катод.
Дуга быстро режет, но мгновенно разрушает катод. Надо ввести Хэлемент, который предотвращает разрушение катода, не мешая дуге
быть очень мощной.
Шаг 1.7 Преобразование веполя:
Имеется мощная дуга и катод, дуга плохо действует на катод
(можно учесть и ЭП-источник дуги); для улучшения веполя надо ввести Пх: механическое? Акустическое? Тепловое - есть. Химическое в
плазме не действует. Электрическое - есть. Магнитное? Электромагнитное? Не ясно.
Шаг 2.1 ОЗ: поверхность катода и примыкающая часть дуги.
Шаг 2.2 ОВ: Т - все время горения дуги (минуты, часы), Т2 1
до дуги.
Шаг 2.3 ВПР: инструмент – плазма, Птепл, Пмагн, Псвета
дуги; изделия - материал катода: медь и тугоплавкая вставка.
НС – воздух, сопло, вода охлаждения, разрезаемый лист,
Пдавл, Пхол. Вне системы - воздух атмосферы, поля Земли
Типичные ошибки: мало пишут ВПР из-за торопливости;
(решать надо медленно, быстрое "думание" - решение по шаблонам).
Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не
вызывая вредных действий, во время горения дуги и проводника (катода) предотвращает разрушение проводника, не мешая дуге быть
89
сильной. (Такое подчеркнутое действие лучше, чем, как иногда пишут, "устраняет" разрушение - профилактика лучше исправления!).
Шаг 3.2 ИКР-1 (усиленный): плазма дуги сама предотвращает разрушение проводника, являясь очень сильной.
Шаг 3.3 Макро-ФП: плазма дуги у проводника должна быть
горячей, чтобы дуга была очень сильная, и должна быть холодной,
чтобы предотвратить разрушение проводника.
Шаг 3.4 Микро-ФП: Частицы плазмы дуги должны быть соединены с поверхностью проводника, чтобы существовала очень горячая дуга, и не должны быть соединены с поверхностью, чтобы не
разрушать эту поверхность проводника.
Шаг 3.5 ИКР-2: Во время горения дуги вблизи поверхности
проводника-катода сами появляются и исчезают частицы, соединяющие плазму дуги с проводником.
(Модель ИКР: рука должна держать горячую картошку и не
может держать... Горячая картошка перекидывается из руки в руку,
контактируя с рукой лишь краткий миг, чтобы не успеть обжечься).
Шаг 3.6 Вепольное преобразование:
Имеются В - горячие частицы плазмы и В - поверхность
1
2
проводника, В плохо действует на В , перегревает ее; нужно в ТС
1
2
ввести Пх, которое будет передвигать из точки в точку В горячие В
2
1
по какой-то линии (например, замкнутой, окружности или эллипсу),
так чтобы в каждой точке не успела В перегреться. Поскольку В 2
1
заряженные быстродвижущиеся частицы, то движением их можно
управлять с помощью движущегося магнитного поля:
В ~ В => В ------- В
(бегающее МП).
1
2
1
2
По патенту США заставили плазму дуги бегать с помощью
воздуха. По Б.Л.Злотину и др. плазму заставили бегать с помощью
МП (дополнительной катушки вокруг сопла).
Шаг 4.2 "Шаг назад от ИКР":
Пусть плазма дуги "вытащила" кусочек проводника, как
можно починить эту яму в нем?... Вставить кусочек "обратно" невозможно, он уже умчался по току дуги. Пусть эта ямка заполнится
окружающим её веществом проводника-катода. Это возможно только
тогда, когда оно является жидким - расплавленной медью. В этом,
90
случае ямка быстро залечивается, но ямку с жидким металлом нельзя
удержать, если плазмотрон работает по схеме рис. 41;
Рис. 42 Плазмотрон с расплавленным катодом
сверху листа кверху дном - он выльется. По принципу "наоборот"
школьники из Кишеневского ДПШ предложили электрод в виде стакана с расплавленной медью подводить снизу разрезаемого листа.
Первый дополнительный эффект - разрезаемый металл тут же выливается из разреза, второй дополнительный эффект такого предложения, как оказалось, состоит в том, что работа выхода электронов из
жидкой меди в 10 раз меньше, чем из твердой [ИР, 1991, № 2, с.].
Рис. 43 Старый способ фиксации (удерживания) ЭРЭ над ПП
при пайке
4.8. УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ
91
На печатной плате (ПП) необходимо зафиксировать в
определенном положении 150-200 электрорадиоэлементов (ЭРЭ), так
чтобы нижний обрез каждого ЭРЭ был над платой на высоте 2 мм, а
концы ножек ЭРЭ выступали под ПП на 0,5 мм - для групповой пайки
волной припоя. Известен способ, по которому на выводы ЭРЭ надевают прокладки из вещества, удаляемого затем растворением. Эта дополнительная операция усложняет процесс. Другой способ - использовать изогнутые концы-выводы ЭРЭ, "зиги". Оба способа плохи:
прокладки и зиги задерживают пары кипящего флюса - отсюда
непропай, установка прокладок и ЭРЭ с зигами весьма трудоемка.
Нужен способ простой, надежный, высокопроизводительный.
Ход решения
Шаг 1.1 ТС для установки ЭРЭ включает ПП с отверстиями
и ЭРЭ с выводами. НЭ-1: на прямых ножках ЭРЭ не фиксируются
(проваливаются) в отверстиях ПП. СУ: для их фиксации (закрепления) на ножках делают "зиги-замки". НЭ-2: зиги затрудняют установку ЭРЭ в отверстиях ПП (не позволяют автоматизировать сборку).
ТП-1: Если делать ножки ЭРЭ с зигами, то ЭРЭ хорошо закрепляются в отверстиях ПП, но такие ЭРЭ плохо, трудно устанавливать в нужные отверстия ПП, в нужные позиции.
ТП-2: Если оставить ножки ЭРЭ прямыми, то ЭРЭ хорошо
устанавливаются в нужные отверстия ПП, но ножки ЭРЭ не закрепляют в нужном положении, на нужной высоте ЭРЭ над ПП.
Необходимо при минимальных изменениях обеспечить хорошую, легко автоматизируемую установку ЭРЭ и их четкое закрепление на нужной высоте.
Шаг 1.2 Инструмент - "изгибатель" ножек (есть, нет), изделие - ножки ЭРЭ.
Шаг 1.3 ТП-1: Если использовать изгибатель, то ножки хорошо закрепляются, но вводится лишняя операция (получения зигов)
и плохо устанавливать ножки с зигами.
ТП-2: Если нет изгибателя, то ножки легко вставить, установить (например, с помощью подставки - пластинки под ПП), но ножки
не закрепляются.
Шаг 1.4 Выбор ТП: главная функция - возможность автоматизации установки ЭРЭ с прямыми ножками (без зигов), выбираем
ТП-2.
Шаг 1.5, МЗ: Даны прямые ножки ЭРЭ и отсутствующая
92
опора. Без опоры легко устанавливать ножки ЭРЭ, но нет их закрепления после удаления подставки. Нужно ввести Х-элемент, который
обеспечивает закрепление ножек, не мешая их установке в нужные
места ПП.
Шаг 1.7 Преобразование веполя:
Имеются 2 вещества В - прямая ножка и В - "пустая опо1
2
ра", В не закрепляет В - вредное взаимодействие; по стандартам в
2
1
этом случае возможны: введение В =В (неизвестного вещества) или
3 х
В :(зиг?), или В , - какое-то заполнение "пустоты", опоры, или введе1
2
ние Пх (?).
2. ВПР
Шаг 2.1 ОЗ: "пустая опора" - пространство 2 мм от нижнего
обреза ЭРЭ до поверхности ПП.
Шаг 2.2 ОВ: от начала установки ЭРЭ в гнезда ПП до конца
полного набора ЭРЭ можно удерживать на нужной высоте над ПП
подставкой - пластиной; Т1 - после удаления этой пластины до окончания пайки волной припоя и закрепления ЭРЭ затвердевшим припоем.
Шаг 2.3 ВПР: "пустой опоры" – воздух; ножек ЭРЭ - металл
ножки, П нет, НС: ПП - пластмасса и медные пленки, временная подставка - Пмех;
ВнеС: воздух, поля Земли (гравитационное, МП и др.).
3. ИКР и ФП
Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не
вызывая вредных действий, закрепляет ножки ЭРЭ в нужном положении (ЭРЭ в 2 мм над ПП) после удаления подставки до окончания
пайки, не мешая установке ножек на ПП.
Шаг 3.2 Усиление ИКР: заменим Х-элемент на воздух...
Воздух сам закрепляет ножки ЭРЭ, не мешая их установке.
Шаг 3.3 Макро-ФП: Воздух должен быть неплотным, чтобы
не мешать установке, и должен быть плотным, чтобы закреплять,
удерживать ЭРЭ.
Шаг 3.4 Микро-ФП: Частицы "воздуха" должны быть несвязанными, чтобы воздух на месте опоры был неплотным, и должны
быть связанными, чтобы воздух был плотным.
93
Шаг 3.5 ИКР-2: Частицы "воздуха" сами расступаются при
установке ножек ЭРЭ и сами являются плотными, связанными для
удержания ЭРЭ над ПП.
Шаг 3.6 Вепольное преобразование:
Имеются В - частицы воздуха и В - ножки ЭРЭ, частицы
1
2
сами расступаются, но не удерживают ЭРЭ; для того чтобы частицы
удерживали они должны быть плотным, твердыми, а чтобы легко
расступались, должны быть шариками, порошком. Итак, после установки ножек ЭРЭ в нужные позиции с помощью пластины под ПП
насыпать на поверхность ПП достаточной толщины на 2-4 мм диэлектрических шариков, которые не взаимодействуют с припоем, если
теперь пластину - подставку убрать, то слой шариков удержит ЭРЭ на
нужной высоте над поверхностью ПП. Для технического решения
необходимо выбрать подходящие шарики, установить вокруг ПП бортики, удерживающие шарики на поверхности ПП. В этом сущность
решения по а.с. 884180, ход решения описан автором [И.Горчаковым
"Приключения" /Техника и наука, 1962, № 2, с.18-19].
Шаг 8.3 Обобщение найденного частного принципа: зажимать, закреплять можно любые детали с помощью шариков - вот в а.с.
826000 шарики прочно удерживают металлическую штангу анкерной
крепи.. А.с.510350: рабочие части тисков для зажима деталей сложной
формы, каждая часть твердая (стальной шарик, втулка), а в целом зажим податливый, меняет форму, Новое методическое обобщение: вся
система наделяется свойством С, а ее части - свойством анти-С.
Рис. 44 Засыпка шариков для ЭРЭ над ПП во время последующей пайки (после удаления нижней пластины-подставки)
4.9. ИСПЫТАНИЕ МАКЕТОВ В ПОТОКЕ ВОДЫ
Для изучения вихреобразования макет парашюта (вышки и
т.п.) размещают в стеклянной трубе, по которой прокачивают воду.
94
Наблюдения ведут визуально или киносъемкой. Однако, бесцветные
вихри плохо видны на фоне бесцветного потока. Если окрасить поток
наблюдение вести еще труднее. На макет наносят тонкий слой растворимой краски - получаются цветные вихри на бесцветном фоне. К
сожалению, краска быстро расходуется. Если нанести толстый слой
краски, размеры макета искажаются - наблюдения лишаются смысла.
Как быть?
Ход решения
Шаг 1.1 ТС для наблюдения вихрей включает прозрачную
трубу, поток воды, вихри в потоке, макет, слой растворимой краски на
макете. ТП-1: Если слой краски тонкий, то он не искажает макет,
но окрашивает вихри кратковременно, ТП-2: Если слой краски толстый, то он окрашивает долго, но искажает макет и вихри.
Необходимо при минимальных изменениях в ТС обеспечить
длительные испытания без искажений. (Под словом "краска" надо
иметь в виду "другое вещество, отличное от воды по цвету или прозрачности, или другим оптическим свойством", которого должно быть
много, неисчезающее количество).
Шаг 1.2 Инструмент - слой краски (толстый, тонкий), изделие - вихри.
Шаг.1.3 ТП-1: тонкий слой краски не искажает вихри, но
быстро исчезает.
ТП-2: толстый слой краски действует долго, но искажает
вихри.
Шаг 1.4. Выбор ТП: главная цель ТС - точные наблюдения
вихрей, поэтому выбираем ТП-1.
Шаг 1.5 Усиление ТП: Если краски нет, то абсолютно нет
искажения, но вихря не видно.
Шаг 1.6 МЗ: Даны "отсутствующая" краска и вихри. Отсутствующая краска не искажает вихри, но и не окрашивает их. Необходим такой Х-элемент, который обеспечивает длительную окраску
вихря, не внося искажений.
2. ВПР
Шаг 2.1 ОЗ: поверхность макета и прилегающий слой воды.
Шаг 2.2 ОВ: все время наблюдения (достаточно, неограниченно долго).
Шаг 2.3 ВПР: инструмента - место "отсутствующей краски"'
заняла вода; изделия - вода (вихри воды), поля движения воды, давле95
ние воды; НС: насос труба, средства наблюдения вихрей. Вне-С: воздух, давление воздуха, поля Земли.
3. ИКР и ФП
Шаг 3.1 ИКР-1: X - элемент, абсолютно не усложняя ТС и не
вызывая вредных явлений, обеспечивает длительную окраску вихрей,
сохраняя способность отсутствующей краски не искажать макет и
вихри.
Шаг 3.2 Усиление ИКР: заменим X - элемент на "воду у поверхности макета". Вода сама обеспечивает длительную "окраску"
вихрей без искажения.
Шаг 3.3 Макро-ФП: у поверхности макета должна быть
только вода, чтобы там не было краски, и должна быть "не-вода", чтобы долго окрашивать вихри.
Шаг 3.4 Микро-ФП: В ОЗ у поверхности макета должны
быть молекулы воды и должны быть молекулы «не-воды», чтобы отличаться от воды.
Шаг 3.5 ИКР-2: Часть молекул воды у поверхности макета
сами превращаются в молекулы «не-воды», чтобы сделать вихри видимыми.
Шаг 3.6 Вепольное преобразование:
Имеются В1 – деталь макета и В2 – вода, между ними нет такого взаимодействия, которое сделало бы вихри воды видимыми, для
этого в модель ТС надо ввести Пх. Какое Пх? Имеющиеся Пмех –
движения воды не обеспечивает видимости, его вариант – акустическое поле не улучшает взаимодействие; если ввести тепловое поле –
нагреть воду до температуры близкой к точке кипения воды, то в вихрях возникает зона слабого разрежения, при пониженном давлении
такая вода закипит и выделит пузырьки пара, которые будут сопровождать вихрь некоторое время, пока не сожмутся и не растворятся в
окружающей воде – не ясно, достаточная ли продолжительность времени существования паровых пузырьков, «окрашивающих» вихрь? Не
велик ли расход энергии?
96
Рис. 45 Схема наблюдения вихрей в потоке воды с помощью
электролиза
Электрическое поле, приложенное к детали макета, произведет электролитическое разложение воды, точнее водного раствора
соли (добавленной для электропроводности воды), выделяются долгоживущие пузырьки газов – водорода, если деталь макета является
катодом, эти пузырьки будут уносится потоком вихря (если скорость
струй достаточна) и «окрашивать» этот поток. Такой ответ рассмотрен в журнале [Юный техник, 1981, №11, с.12].
НЭ: подъем пузырьков в воде искажает вихрь. Электролиз
является процессом химического разложения воды – при этом кроме
газа в воде остаются «остатки разложившихся молекул воды». В данном случае при выделении водорода остаются анионы ОН-, которые
придают раствору щелочные свойства - эти анионы движутся вместе с
водой, ее вихрем. В отличие от пузырьков на них не действуют силы
по закону Архимеда. Можно далее воспользоваться химическими
свойствами этого аниона - он может окрашивать бесцветный индикатор фенолфталеин, добавленный в раствор, или изменять цвет какоголибо другого индикатора. Можно рассчитать по свойствам индикаторов, что концентрация ионов ОН- - должна быть около 10-5 моль/л и
должна быть соответствующая сила тока. Испытания в Уфимском
авиационном институте подтвердили пользу фенолфталеина. (Рис.
45).
3. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ТРЕНИРОВКИ ПО
ТРИЗ
5.1. При горячей прокатке надо подавать жидкую смазку в
зону соприкосновения металла с валками. Существует много систем
подачи смазки: самотеком по валку, с помощью щеток, струйками под
97
напором и пр. Все эти системы плохи, т.к. смазка не попадает непосредственно в зону соприкосновения, разбрызгивается, поступает неравномерно, нерегулируемо и в недостаточном количестве – большая
часть смазки теряется, загрязняя окружающий воздух. Нужна идея
способа смазки, которая обеспечит поступление нужного количества
смазки в нужные зоны – без потерь и существенного усложнения оборудования.
5.2. Крупу с личинками для уничтожения последних надо
прогреть заданное время 15 мин. при 65 +_ 0,5°С. Как быть?
5.3. Необходимо очищать отработанные горячие (300-400°С)
агрессивные газы от немагнитной пыли - например, дымовые газы
цементной печи. Для этого используют фильтры из многослойной металлической ткани, которые хорошо очищают газ. Но когда они забиваются пылью, их приходится менять и длительное время обрабатывать для очистки - очень трудно извлечь пыль из пор ткани. Как быть?
5.4. Нужно нагревать стальные заготовки под обработку давлением до 1000-1200°С. Однако, выше 800°С поверхность заготовок
интенсивно окисляется и обезуглероживается. Как предотвратить
окисление поверхности, сохранив способ нагрева заготовок контактными или индукционным способами? Применение обмазок и покрытий нежелательно, применение защитной атмосферы усложняет процесс.
5.5. В а.с. 578984 описан способ очистки отработанного масла путем фильтрации масла через пористый магнитный металокерамический фильтр, хорошо улавливающий стальные частицы. Как
улучшить это способ?
5.6. При обработке деталей на установке электрогидравлического удара раздается очень сильный вой. Это "бочка", заполненная водой, в которую помещают обрабатываемую деталь и
производят электрический разряд. Нужно бочку закрывать крышкой,
но она тяжела и работа с нею замедляет процесс, снижает производительность установки. Как быть?
5.7. При распиловке драгоценных камней и чистых кристаллов применяют очень тонкие стальные полотна - чем тоньше полотно,
тем меньше отходов. Привод полотна может быть любым: ручным,
механическим, электромагнитным... Сложность состоит в обеспечении строго постоянной по величине и направлению силы прижатия
полотна ко дну пропила. Это постоянство обеспечивает однородность
98
плоскости после резания: без помутнений, температурных напряжений и т.п. Постоянство силы по направлению - гарантия от сколов.
Как ее обеспечить?
5.8. Задача о разгоне шарика: металлический шарик, имитирующий метеорит, разгоняют в струе газов до 8 км/с, затем шарик
ударяет по испытуемому объекту. Потребовалось увеличить
Рис.46 Шарик-метеорит (задача 5.8)
скорость шарика до 16 км/с - необходимое ускорение не выдерживает
никакой самый прочный или пластичный материал, шарик разваливается на куски. Попытались уменьшить ускорение, увеличив время и
путь разгона – шарик в плазме испарился от перегрева.
Если добиваться скорости встречи за счет движения объекта, то стоимость установки баснословно вырастает. Как быть? Решить
по АРИЗ-85В. (Рис. 46).
5.9. Как передвигать образец под электронным микроскопом? Под оптическим микроскопом его двигают микрометрическим
винтом с точностью 1 микрон. Здесь надо в 100 раз точнее, но такой
редуктор очень дорого стоит и не дает требуемой точности, требует
термостабилизации его деталей. Как быть?
5.10. Для окончательной сверхточной обработки отверстия
(хонингования алмазными брусками) в ванадиевых сплавах используют специальный - радиально-раздвижной инструмент - весьма дорогой и сложный. Для новых изделий нужна еще более высокая точность. Попробовали сделать инструмент по такому же принципу действия, но с еще более тонкой регулировкой. Ничего не получилось инструмент оказался слишком сложным, капризным; быстро выходит
из строя. Что делать?
99
5.11. Широко применяют нанесение металлических покрытий на поверхности изделий химическим путем. Изделие помещают в
ванну с горячим раствором соли металла (никеля, золота, меди и др.).
В растворе идет реакция восстановления, и на поверхности оседает
металл из раствора. Обычно изделие бывает металлическим, но бывает также пластмассовым.
Процесс происходит тем быстрее, чем выше температура. Но
при высокой температуре раствор саморазлагается, металл выпадает в
виде хлопьев и на стенках ванны, из-за мути ухудшается качество металлизации. Раствор быстро теряет рабочее свойство, до 75 % химикатов идет в отходы. Химические стабилизирующие добавки не эффективны. Как повысить скорость процесса?
5.12. Как быстро перегородить горящий штрек в шахте мешками глиной? Мешки запасены в нише в том месте, где нужно при
пожаре делать перегородку. Если кидать мешки быстро, то горноспасатели успеют выстроить стенку, но пожар пройдет сквозь дырки в
стенке. Если мешки хорошо укладывать, то пожар сквозь стенку не
пройдет, но спасатели не успеют выложить стенку и попадут в огонь.
Как быть?
5.13 При вырезании полировальных кругов из толстых войлочных листов слишком много войлока уходит в отходы. Как быть?
5.14 При монтаже печатных плат используют многокомпонентный клей типа эпоксидного - длительность приготовления
клея 30-40 мин., рабочее время клея 45 мин. Потом клей застывает,
фактическое его использование составляет 15%. Как уменьшить расход клея? Эффект 3-5 тыс. руб. в год.
5.15. На полярной станции имеется труба диаметром 60 мм, а
нужна труба диаметром 100 мм. Как быть?
5.16. Для предохранения платы с радиодеталями от климатических воздействий ее покрывают лаком. При термосушке лакового
покрытия из платы выделяется микропузырьки газа, которые прокалывают еще не просохшую пленку лака. В местах прокола при использовании платы происходит ее разрушение. Для ликвидации таких
проколов сушку ведут в вакуумной камере, но такая сушка дорогая и
сложная. Предложите более эффективное решение.
5.17 Золотые цепочки изготавливают в две стадия: золотую
проволоку превращают в цепь из звеньев с помощью высокопроизводительного автомата, затем остается сварить все стыки в звеньях. Зве100
ньев много, размеры их малы - 1 м цепочки весит 1 г. Сварить вручную неэффективно. Как быть?
5.18 Были разработаны бесследные электрические торпеды,
при их испытании нужно следить за их местонахождением и днем, и
ночью, и в шторм. Один раз такая торпеда стукнула в борт корабля
испытателей. Как быть?
5.19. Космонавт С.Савицкая рассказала о тех трудностях, с
которыми она столкнулась в открытом космосе: скафандр становится
надутым и чтобы пошевелить пальцами в перчатках, нужно прикладывать большие усилия. Завинтить винт и простой перчаткой сложно,
а в надутых перчатках такая простая задача становится практически
не выполнимой. Как работать в открытом космосе?
5.20 Первоначально были заданы природой условия существования человека. В настоящее время все больше потребностей человек удовлетворяет с помощью техники: в тепле, жилище, пище, воде, дыхании, одежде... Окружающий человека мир вырождается... Человек теряет красоту ландшафта. Как сохранить неутилитарные
функции природы? И бесполезно всплескивать руками: «Ах, как все
плохо!..» Возможно только обострение противоречия: как жить в мире без природы? - обратного пути нет. Человек уже частично компенсировал потери природы - вместо природного шума он придумал более разнообразный мир музыки. Как быть с другими функциями природы – как жить без них, чем их заменить?
5.21. При производстве ферритов надо железный порошок
быстро нагреть до 1000 °С за 0,25 с и резко охладить на 200 °С. Как
быть?
5.22 Гермошлем скафандра устроен так, что космонавт не
может приложить окуляр киноаппарата непосредственно к глазу. А
снимать шлем в космосе не всегда можно. Как быть?
5.23 Для получения пористых полимеров берут жидкий мономер или олигомер и насыщают его углекислым газом под давлением. Затем жидкость нагревают, идет процесс полимеризации и одновременно происходит газификация твердеющей массы пузырьками
газа. Получается пенопласт. Недостаток способа: необходимость
применять высокое давление - оборудование сложное и дорогое. Как
быть?
5.24. Для дозирования агрессивных жидкостей применяют
краны из эластичных трубок и прижимных планок. Регулируя рассто101
яние между планками, меняют сечение трубок. Если приходится перекачивать пульпу - взвесь твердых частиц в жидкости, то кран быстро забивается твердыми частицами, легко выпадающими осадок. Как
быть?
5.25 После зарядки агрегатов абсорбционных холодильников
водно-аммиачным раствором сварные швы проверяют, оклеивая их
лакмусовой бумагой. Метод очень трудоемок. Предложите более совершенный метод контроля швов агрегата.
5.26 При производстве изделий из оргстекла накапливается
много обрезков. Для утилизации мелких обрезков использовали
нагревание в котле - образующийся при этом мономер снова используют для получения оргстекла. Со временем из-за изменения изделий
стали накапливаться в основном длинномерные обрезки, которые
плохо укладываются на обогреваемых поверхностях котла. Так как
оргстекло плохо проводит тепло, тепло стало использоваться с малой
эффективностью. Как улучшить эффективность нагрева длинномерных обрезков в том же котле? (рис. 47)
Рис. 47 Котёл-утилизатор оргстекла (задача 5.26)
5.27 Существуют поплавковые сигнализаторы уровня топлива: К поплавку подводят проводник, при заполнении емкости поплавок соприкасается с металлическим потолком, электрическая цепь
замыкается и подается сигнал на прибор. Недостаток: при соприкосновении контактов образуются искры - были случаи взрывов. Как
102
быть?
5.28 Сточные воды очищают от масел и смол, вводя в поток
крупинки глины. Потом надо как-то выловить эти крупинки. Фильтры, отстойники, центрифуга - все это неэффективно. Как быть?
5.29 В металлоплакирующей смазке может содержаться 10%
тонкоизмельченного порошка металла. При работе такой порошок
создает на трущихся поверхностях тончайший защитный слой металла. Но такие смазки не годятся, если зазор между трущимися поверхностями меньше гранул порошка - даже частицы коллоидного размера
оказываются слишком большими. Еще измельчить? Но это означает
перейти к истинному раствору, а металлы не растворяются в масле.
Как быть?
5.30 При проведении химико-технологических операций в
аппаратах - реакторах возникает необходимость передачи водных
растворов в больших объемах из одного аппарата в другой, располо3
женный в том же уровне (объем до 100 м ). Агрессивные свойства
растворов не позволяют осуществить их передачу насосами существующих конструкций. Высокая температура (85-95°С) исключает
возможность передачи вакуумированием принимающего аппарата.
Поэтому используют сжатый воздух давлением - 3-4 атм (3-4*105 Па),
избыток которого после завершения передачи сдувается в атмосферу
после очистки. При этом отработанный воздух содержит в виде газов,
паров и аэрозолей вредные частицы агрессивного обрабатываемого
раствора, которые бывают весьма ядовиты (например, радиоактивны
в радиохимической технологии переработки облученных блоков
АЭС). Очистка такого воздуха является весьма трудоемкой и дорогой
операцией - стоимость газоочистки может превышать стоимость основного процесса переработки растворов. Как уменьшить загрязнение
воздуха, выходящего из аппарата? (Рис.48)
5.31 Известен способ осаждения гидроксидов металлов из растворов с помощью водных растворов щелочей. При применении его к
растворам соединений металлов в органических растворителях (керосине, бензоле и т.п.) образуются 3 слоя: осадок гидроксида, водный и
органические слои. Для быстрого достижения полноты осаждения
необходимо интенсивное перемешивание слоев. При этом аморфный
осадок захватывает заметное количество обоих фаз. Поэтому некоторая переменная доля осадка всегда собирается на границе раздела фаз,
103
образующейся после перемешивания и отстоя. Такой осадок теряется
при сливе жидких фаз. Как уменьшить потерю осадка?
Рис. 48 Фрагмент технологической схемы передачи горячего
раствора из одного аппарата в другой (задача 5.30).
5.32 Процесс окисления этилена при участие катализатора
сопровождается выделением большого количества тепла. При существующей технологии реакция происходит на весьма ограниченной
площади решетки с катализатором, где он контактирует с сырьем.
Очень большое выделение тепла может привести к взрыву, поэтому
делают крупногабаритные системы сложных конструкций, чтобы рассредоточить и отвести тепло, нельзя ли так изменить способ, чтобы в
малогабаритном реакторе получить большие количества окисленного
этилена и исключить возможность взрыва?
5.33 Процесс селективного гидрирования ацетилена в этанатиленовой фракции происходит на катализаторах с выделением
104
большого количества тепла. В результате при проведении процесса в
адиабатическом реакторе температура в слое катализатора значительно в недопустимо повышается - перепад температур достигает 4060°С. Известные катализаторы имеют температурный интервал селективной работы, при котором достигается требуемая степень очистки
от ацетилена, не более 15-25°С. Поэтому наблюдаются большие потери этилена. Сооружение изотермических реакторов или реакторов с
промежуточным охлаждением сильно усложняет реактор и удорожает
процесс. Нельзя ли так изменить процесс, чтобы в адиабатическом
реакторе повысить селективность?
5.34 Известен способ групповой запайки стеклянных ампул:
они, будучи заполнены лекарством или вакциной, располагаются вертикально в кассетах 5x5 капиллярами вверх, подводят сверху групповую горелку - против каждого капилляра оказывается горелка. Пламя
оплавляет капилляры. Пламя горелок неравномерно: часть капилляров не прогревается и не оплавляется. Если усилить подачу газа, то
увеличится производительность и будет гарантирован прогрев всех
капилляров, но некоторые ампулы будут перегреты - лекарство в них
испортится. Пламя горелок плохо поддается точному регулированию.
Как быть?
5.35 Окисление оксида азота воздухом технически просто и
дешево. Однако, полученный при атом диоксид азота сильно разбавлен азотом воздуха. Низкая концентрация диоксида азота не позволяет получать азотную кислоту высокой концентрации. Использование
чистого кислорода сильно усложняет и удорожает процесс. Как быть?
5.36 Получение бензола из менее ценных его алкилпроизводных осуществляют гидродеалкилированием - по реакции с
водородом:
CH C H + H = C H + CH
3 6 5
2
6 6
4
процесс осуществляют при 700-800°С без катализатора под давлением
6
2,7*10 Па (20-70 атм). Недостаток способа в использовании жаропрочных сортов стали. Кроме того, в ходе процесса на стенках реактора отлагается кокс, снижающий коэффициент теплопередачи - поэтому приходится еще сильнее повышать температуру стенок реактора, чтобы реакционная смесь приобрела требуемую температуру.
Применение катализаторов, содержащих хром или благородные металлы, позволяет снизить температуру реактора на 100°С. Но на ката105
лизаторах отлагается кокс, который дезактивирует их. Для регенерации катализатора процесс прерывают, выжигают кокс продувкой воздуха - таким образом вновь активируют катализатор. Как избавиться
от простаивания аппаратуры?
5.37 В мокрых золоуловителях котлов образуется сульфит
кальция, который плохо растворяется в воде - образуются отложения,
золоуловитель приходится ремонтировать. Ваше предложение?
5.38 В электромагнитных полях силовых кабелей и других
электрических устройств образуется озон, разрушающий полимерные
диэлектрики. Как бороться с озонной коррозией?
Рис. 49 Светокопировальная машина. 1-лампа, 2-изогнутое стекло, 3калька-чертежи, 4-светочувствительная бумага, движущееся полотно.
5.39 Имеется светокопировальная машина с большим изогнутым стеклом. Стекло разбито, заказать его невозможно. Поэтому
заменили его оргстеклом. В машине по стеклу движущееся полотно
протягивает кальку с чертежом и светочувствительную бумагу. От
трения кальки об оргстекло на них появляются электрические заряды
- калька-чертеж прочно застревает в машине. Как быть? (Рис.49)
5.40. При осаждении металлов электролизом из водных растворов возникает проблема отделения осадка-изделия от катода. Производят ее вручную - операция "сдирка" очень трудоемкая. Как быть?
5.41. Для длительных испытаний прочности деталей в условиях агрессивной среды используют прочные камеры. К испытываемому образцу подвешивают груз (массой 0,02-2 кг). Камеру герметично закрывают и нагревают. Размер камеры 400x300x300, толщина
106
стенок 10 мм, масса 100 кг. Как определить момент разрыва образца?
Сигнальные устройства внутри камеры быстро выходят из строя.
5.42 Как быть в ТС по задаче 5.41, если масса груза уменьшается в 10-100 раз?
5.43 Загрязненные подошвы обуви после входа в чистое помещение распространяет грязь на значительное расстояние. Если у
входа обмывать подошвы, то, во-первых, распространяются мокрые
следы от обуви, во-вторых, качество обмыва сильно зависит от наличия наблюдателя-уборщицы. Нужно предложить для предприятий
массового обслуживания (школ, магазинов, цехов и т.п.) устройство
или способ эффективного обмыва подошв обуви без помощи наблюдателя и без распространения следов.
Рис. 50 Схема работы ткацкого станка СТБ. 1-ткань; 2-нити
основы; 3-рамка-подбивки нити утка; 4-протягиватель нити утка; 5нить утка; 6-ловушка для протягивателей; 7-барабан ткани; 8ударник.
5.44. В ткацких цехах, как и во многих производствах, очень
шумно. В ткацком станке СТБ (заводов Текстильмаш в Чебоксарах и
Новосибирске) очень сильно шумят узлы: ударник ниткопротягивателя и ловушка для него, кулачки и вибрирующая рамка
прибивания утковой нити и др. В среднем шум станка при числе ударов 200 в мин 85 дБ, а в центре над рамкой 88 дБ (норма 80 дБ); разрабатывают станки на 400 ударов в мин. а у них шум достигает 95 дБ.
Как снизить шум до нормы или уменьшить частоту шума с
1000-4000 Гц до 100-400 Гц? Данные станки универсальные, для любого вида ткани - пневмо- или гидро- станки их заменить не могут.
(Рис. 50)
107
5.45 Имеются металлические трубы квадратного сечения, их
внутреннею поверхность надо покрыть стеклянной футеровкой толщиной в несколько миллиметров. Если бы трубы были круглые, кусок
сплавленного стекла можно было бы "размазать" центробежными силами. Как быть с квадратными трубами?
5.46 Для очистки воды от растворимых соединений фосфора
смешивают ее с гидроксидом железа (3). Мелкие частицы гидроксида
хорошо "ловят" соединения фосфора; но как потом отделить такие
частицы, насыщенные водой? Осадки гидроксидов плохо фильтруются (быстро забивают, "заливают" фильтры), медленно отстаиваются,
легко взмучиваются в воде, когда ее после отстоя сливают. Вместо
одного загрязнения получается другое (происходит вторичное загрязнение воды). Как быть?
4. 0ПИСАНИЯ ХОДА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАЗДЕЛОВ 2.1-2.3
4.1 РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАЗДЕЛА 2.1
Главное при решении этих задач - добиться четкой формулировки ТП (технического противоречия): 1) ЕСЛИ что-то сделать
обычными инженерными приемами (не считаясь с потерями), ТО нечто улучшается, НО другое недопустимо ухудшается. 2) ЕСЛИ этого
НЕ делать, ТО нет ухудшения, НО нет требуемого улучшения.
2 примера 1.1 и 1.2 рассмотрены в разделе 2.1, здесь приведен ход решения задач 1.3-1.8.
108
Рис. 51. Решение О.Пикара задачи о выводе троса из гондолы. 1-трос;
2-затвор с жидкостью; 3-колесо затвора; 4-бухта троса; 5-гондола;Hуравновешивание разности давлений.
1.3. ТП: ЕСЛИ откопать основание стойки светофора, ТО
его можно перенести в другое место, НО это долго, сложно, дорого.
По авт. св-ву 259949 предложено (по приему "дроблениеобъединение") выполнить стойку из обрезков трубы, соединенных
шарнирно между собой.
1.4. ТП: ЕСЛИ гвозди забивать полностью по шляпку, ТО
они держат доски прочно, НО при разборке трудно вытащить гвозди
без повреждения досок. ЕСЛИ забивать шляпки не полностью, ТО
гвозди легко вытащить, НО такие гвозди держат доски плохо. Эти ТП
разрешает (прием "разрешение ТП в пространстве") гвоздь с двойной
шляпкой: гвоздь забивается плотно по нижней шляпке, а за верхнюю
вытаскивается.
1.5. ТП: ЕСЛИ сделать в кабине отверстие для троса большими, ТО трос будет свободно разматываться (без заедания), НО кабина потеряет герметичность. ЕСЛИ сделать отверстие малым, ТО
кабина будет герметичной, НО трос заест и клапан стратостата тут же
109
откроется при подъеме. Таким образом, отверстие одновременно
должно быть и большим, и малым. Большое отверстие хорошо пропускает трос. Для того чтобы оно не пропускало воздух, отверстие
следует перекрыть - твердым и газом нельзя, остается жидкостью
(прием "изменение агрегатного состояния"): чтобы жидкость не вытекла, "отверстие" должно иметь дно. (А чтобы трос проходил, дна не
должно быть). Это - гидрозатвор (как под раковиной умывальника) геометрический эффект. Осталось подобрать соответствующую жидкость: у воды плотность 1,0 и высота столба должна быть до 10 м –
много..., у ртути - 13,6 и высота столба достаточна 0,76 м, что для
размеров гондолы вполне приемлемо. Хотя пары ртути ядовиты, но в
полете на 1-2 суток их вредным действием можно пренебречь - что и
сделал О.Пикар. (Рис. 51)
1.6. ТП: ЕСЛИ фильтр стоит поперек потока, ТО он вначале
полезен - чистит жидкость, НО потом, после очистки вреден – увеличивает сопротивление. Очевидное решение: после очистки жидкости фильтр надо повернуть - разрешение ТП "во времени".
1.7 ТП: ЕСЛИ регулировать установку заслонки автоматически в зависимости от температуры газа, ТО можно поддерживать
постоянный расход газа, НО система автоматики сложная.
Идеальное решение: заслонка сама поддерживает постоянный расход газа при некоторых произвольных колебаниях его температуры. То есть при нагревании заслонка открывается больше, в при
охлаждении меньше; сама - значит под действием нагрева, теплового
поля, которое есть в системе (ресурса ТС).
1.8 ТП: ЕСЛИ экран на поверхности нефти имеет малый зазор со стенками резервуара, ТО испарение нефти с поверхности мало,
НО такой экран заедает. ЕСЛИ у экрана, большой зазор со стенками,
ТО экран не заедает. НО будет большая площадь испарения. Идеально: экран не заедает и с очень малым, отсутствующим зазором. Такой
экран не может быть твердым, не может быть газом, должен не смешиваться с нефтью (например, быть водой) и быть легче нефти свойства подходят к воде, но она тяжелее нефти...
Примечание: на задачи 1.7 и 1.8 смотрите контрольные решения.
4.2. РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАЗДЕЛА 2.2
110
В данных задачах требуется сформулировать идеальное решение: выбранный элемент технической системы (ТС) сам устраняет
(лучше "предупреждает") основной недостаток ТС, не ухудшая хороший показатель системы. Эффективные решения в соответствии с таким ИКР разрешают ТП путем использования имеющихся ресурсов
подсистемы, системы или надсистемы (вещества, энергии, время,
пространства, информации и пр., готовые или производные и т.п.).
В разделе 2 приведены 2 примера решений задач, примерами
являются также разборы решений задач 1.7 и 1.8.
2.3. ТП: ЕСЛИ в бак с горючим проходит воздух, ТО горючую жидкость легко подавать в мотор, НО в баке образуется взрывчатая смесь воздуха и паров жидкости. ИКР: идеальный бак такой, в котором (несмотря, на образование смеси паров и газа) эта смесь не
взрывается при попадании в бак горячей пули. Химический эффект "инертный газ": смесь в баке не должна содержать кислорода - ресурсом такого газа на самолете являются выхлопные газы двигателя,
часть которых следует подавать в бак. Это решение использовано на
ИЛ-2.
2.4 ТП: ЕСЛИ якорь с лапами, ТО он хорошо держит на
мягких грунтах морского дна. НО не держит на скальном грунте.
ЕСЛИ сделать якорь очень тяжелым, ТО он будет держать на любом
грунте, НО будет снижать грузоподъемность судна. ИКР: якорь (точнее "хваталка") сам держится за любой грунт дна, имея массу и размеры обычного якоря. "Хваталка" в скальный грунт дна не может
влезть, она должна держаться за поверхность скалы, а между нею и
скалой остается вода. Эта вода тогда будет помогать "хвататься", если
она станет твердой, льдом - (прием "изменения агрегатного состояния"). Наша "хваталка" должна стать морозильником - для отделения
такого якоря ото дна "хваталку" нужно согреть.
2.5. ТП: Если в обычном альтиметре одну стрелку заставить
двигаться горизонтально, ТО задача будет решена, НО придется
усложнить передачу, из-за чего снизится точность показаний. ЕСЛИ
передачу не усложнять, ТО точность показаний будет приемлемой
(сохранится), НО задача не будет решена. Идеально: когда передачи
нет, а стрелка указателя движется горизонтально - часть системы (барометрическая спираль) сама дает показания высоты в километрах.
2.6. ТП: ЕСЛИ заменить сортировщицу фотоэлементами,
ТО ручной труд будет ликвидирован, НО система контроля будет
111
сложной или точность сортировки ухудшится. Идеально: пусть таблетка сама себя сортируется по массе, не усложняя контроля.
Решение: приемный стол отодвинуть на такое расстояние от
лотка выдачи, чтобы таблетки со сколами не долетали до стола и попадали в приемник брака (геометрический и физический эффекты).
Стоимость такого решения несколько рублей за работу по передвижению и наладке.
2.7. ЕСЛИ в сосуд на слой более тяжелой жидкости налить
более легкую, ТО можно получить несколько слоев в сосуде, НО из-за
высокой их подвижности эти слои в момент приливания перемешиваются. Идеально: нижний слой» сам неподвижен, когда наливается
верхний
На задачи 2.5 и 2.7 даны контрольные ответы.
4.3 РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАЗДЕЛА 2.3
При решении этих задач необходимо сформулировать ТП,
выявить в данной ТС «инструмент» и «изделие» (связанные с ТП),
определить ресурсы ТС, наметить идеальное решение (ИКР), определить вид исходной структуры веполя ТС и характер связей в веполе
(полезные, вредные, достаточные, недостаточные или избыточные и
т.п.), рассмотреть требуемое преобразование веполя (добавление В
или П, характер нанесения связей в веполе, требование усложнения
или форсирование веполя и т.п.). В разделе 3 примеры решений задач
3.1 и 3.2.
3.3. ТП: ЕСЛИ поплавки катамарана сильно раздвинуть, ТО
резко увеличивается его устойчивость, НО после переворачивания его
трудно вернуть в исходной состояние. (Это важно для спортивного
парусного катамарана, а грузовой катамаран станет слишком широким и пройдет не через любой шлюз). Идеально: пусть перевернутый
катамаран сам станет пригодным для использования в качестве спортивного катамарана. Техническое решение (ТР): сделать такой катамаран одинаковым сверху и снизу и снабдить мачту подвижным
креплением, так чтобы было достаточно просто перевернуть одну
мачту (опираясь на принцип "динамичности" - прием 15 из списка
приемов разрешения ТП). Это патент Англии 1373642.
112
Рис. 52 Барометрическая спираль (задача 2.5).
Рис. 53 А и Б летят навстречу (задача 3.5).
Рис. 54 Шарик в ножке микрометра. 1-ножка; 2-добавка
"пороха"; 3-шарик. (задача 3.13)
На основе этого же приема корпуса грузового катамарана делают по113
движными, так чтобы они могли при необходимости сдвигаться и
раздвигаться.
3.4 ТП: ЕСЛИ детали очищать пескоструйкой, ТО достигается эффективная механизированная очистка деталей, НО часть песка
задерживается в полости деталей, Инструмент в ТП (В1) – плотность,
изделие (В2) - песок: характер взаимодействия - В1 "вредно" удерживает В2. Поля Пх считаем пока нет, т.к. имеющееся механическое
(Пмех) не способно "вытрясти" песок В2 из полости В1. Идеально
(ИКР): песок сам удаляется из полости без дополнительных хлопот,
обеспечив хорошую очистку поверхности детали. Физическое противоречие (ФП): чтобы обеспечить очистку детали, частицы песка
должны быть жесткими, твердыми: чтобы самим удаляться из полости де тали, частицы должны быть текучим или лучше "летучими".
Это противоречие можно "разделить во времени": вначале частицы
твердые, потом "летучие". Для придания частицам "летучести" рассмотрим разные Пх (просмотрим с помощью «МАТЭМЭмХ»: Пмех
не позволяет "вытрясти" песок. Пакуст - тоже, Птеп: может обеспечить фазовый переход твердого тела в жидкое или газообразное (при
условии замены вещества "песка"), Пхим может позволить растворить
«песок» или превратить его в газ, Пэл, Пмагн или Пэламагн - не ясны
их возможности.
3.5. ТП: ЕСЛИ 2 распыленные жидкости А и В подавать
навстречу друг другу, ТО обеспечивается образование продукта АВ
требуемыми свойствами, НО качество продукта невысокое из-за
наличия в нем также частей АА и ВВ. Идеально: одинаковые частицы
сами отталкиваются друг от друга, не мешая столкновению разных
частиц и образованию АВ. ФП: чтобы образовывать только АВ,
должны сталкиваться только разные частицы, но вследствие броуновского движения случайно сталкиваются между собой и одинаковые
частицы (нет между ними силы отталкивания одноименных зарядов),
пусть частицы А имеют один заряд, а В - другой заряд, в результате
вероятность столкновения одинаковых частиц резко уменьшается
(использован физэффект). (Рис. 53).
3.6. ЕСЛИ в двери сделать легко открывающийся лаз, ТО
своя кошка будет сама входить к выходить, НО и чужая кошка токе
войдет в дом. ЕСЛИ закрыть лаз на задвижку, ТО чужая кошка в дом
не пройдет, НО и своя кошка тоже пройти сама в дом не может. Идеально: лаз сам узнает (по сигналу "я свой") свою кошку, обеспечивая
114
открывание защелки без наблюдателя. «Свою кошку» можно отличить по "принципу предварительного действия" - снабдить свою кошку таким источником сигнала (поля Пх), который наверняка отсутствует у чужих кошек. Просмотрев МАТЭМЭмХ, выявим, что кошка
обладает магнитным полем (Пмагн) - по патенту США на кошку
надевают Бантик или ошейник с вделанным магнитиком. У лаза это
магнит замыкает цепь, например, с герконом, которая включает электромагнит защелки и тем самым освобождает дверцу лаза для своей
кошки, которая сразу же сама захлопывается и не открывается перед
чужой кошкой без магнита. Решение может быть улучшено путем
разрешения нового ТП: ЕСЛИ надеть кошке бантик е магнитом, ТО
своя дверь для нее откроется, НО бантик кошка может потерять (у нее
могут его снять).
3.7 Чтобы планетоход не опрокидывался, нужно как можно
ниже иметь его центр тяжести. ТП: ЕСЛИ укрепить под дном его корпуса тяжелый груз, ТО центр тяжести понизится и улучшится устойчивость, НО этот груз снизит проходимость планетохода через кочки,
камни. ЕСЛИ такой груз под дном не размещать, ТО проходимость
через кочки сохранится, НО недостаточна устойчивость к опрокидыванию. Итак, груз нужен и вреден одновременно. Идеально: центр
тяжести снижен при сохранении проходимости через кочки.
3.8. ТП: ЕСЛИ детскую мебель красить, ТО она удовлетворяет эстетическим требованиям, НО дети быстро сдирают с мебели
краску. Идеально было бы, если бы было окрашено все дерево - тогда
и после обдирки поверхностного слоя мебель будет окрашенной, да и
этот слой труднее отодрать, чем слой краски, но готовая древесина не
впитывает краску. Предложено разрешить противоречие по принципу
"предварительного исполнения", разрешениям во времени: окрашивать дерево заранее, во время его роста с соками естественного питания.
3.9. ТП: ЕСЛИ обрабатывать тонкие стеклянные пластинки
на шлифовальном станке, ТО можно их изготовить, НО значительная
их часть при этом ломается. Идеально: в момент обработки на шлифовальном станке стеклянная пластина толстая, оставаясь тонкой в
конечном изделии. Решение по принципу "объединения" или по стандарту перехода от моносистемы к би-поли-системе: склеить из тонких
пластин на время обработки на станке толстый пакет, потом расклеить (расплавить, растворить клей).
115
3.10. ТП: ЕСЛИ сжать пружину приспособлением, ТО ее
можно поместить на место в приборе, НО так как перед закрытием
края приспособление надо убрать - пружина выскакивает со своего
места. ЕСЛИ пружину связать, ТО она не выскакивает при закрывании крышки, НО пружина в приборе должна быть свободной. Идеально: «связка» пружины сама исчезает, освобождая пружину под
крышкой. Например, "связка" при сборке была твердой, а потом "исчезла" (растаяла, растворилась, испарилась, улетучилась...).
3.11. ТП: ЕСЛИ взять змею в руки, ТО можно замерить ее
длину, НО она может укусить руку. Идеально: при измерении змея
сама становится неподвижной... Живая змея станет неподвижной при
пониженной температуре. НО она при этом будет свернута в клубок...
По "принципу копирования" неподвижной является фотография змеи
- пусть змея сама переползает из колонного угла террариума в теплый
через прозрачную длинную трубку, тогда в этой трубке змей по очереди можно сфотографировать.
3.12 ТП: ЕСЛИ отрезанная труба сама скатывается по рельсам, ТО устройство простое и надежное, НО труба по рельсам подпрыгивает и сильно шумит. ЕСЛИ рельс покрыть резиной, ТО шум
из-за подпрыгивания уменьшится, НО удар трубы о трубы в конце
остается и резина быстро изнашивается. ЕСЛИ рельсы заменить на
цепной конвейер для труб (для плавного их спуска), ТО шум уменьшится (в том числе в конце пути), НО устройство станет сложным и
ненадежным. Идеально: рельсы сами замедляют скатывание труб (не
давая им подпрыгивать) без снижения надежности устройства спуска
труб. Сейчас на трубу действует только гравитационное поле, необходимо ввести также Пх, действующее через рельс на трубу.
3.13. ТП: ЕСЛИ шарик вытащить из ножки с помощью захвата с большим усилием, ТО вынуть шарик можно, НО поверхность
шарика сильно повредиться во многих точках дуги прижатия захвата.
ЕСЛИ подать давление изнутри ножки (просверлив в ней отверстие),
ТО повреждений шарика дополнительных не будет, НО будет повреждена ножка точного прибора (вероятно, уменьшится точность показаний). Идеально: внутренний объем ножки сам выталкивает шарик
изнутри, не повреждая ни шарика, ни ножки. Требуется источник силы выталкивания - имеется "вредное" взаимодействие ножки и шарика (условно "вредное" - на стадии вынимания шарика и полезное во
время работ микрометра), необходимо Пх для силы выталкивая. Для
116
источника этой силы есть небольшой объем конуса (ресурс пространства) глубже упора шарика в выемке ножки. Там можно разместить 12 мм3 вещества, которое в момент извлечения шарика должно резко
увеличить свой объем - перейти в газообразное состояние: под действием, например, не очень высокой допустимой температуры вещество испарить или разложить в газ (требуется физический или химический эффект «газ появляется»). (Рис. 54)
3.14 ТП: ЕСЛИ опрыскивать растения обычным способом
(сверху) очень большой дозой, ТО какая-то часть капель случайно
попадает и на нижнюю) сторону листа, НО доза опрыскиваемой жидкости-яда становится недопустимо большой. ЕСЛИ опрыскивать требуемой дозой, ТО доза сохраняется, НО капли жидкости - яда практически не попадают на нижнюю сторону листа.
Идеально: капли сами попадают на листья равномерно со
всех сторон без увеличения требуемой дозы жидкости-яда. Пока на
капли действует только одна сила гравитации (Пмех). В системе В
1
(капля) - В (нижняя сторона листа) отсутствует требуемое поле Пх
2
их притяжения... (Рис. 55).
3.15 ТП: ЕСЛИ в сосуд Дьюара поместить полировальный
порошок, ТО это не трудно сделать, НО нечем порошок привести в
движение. Идеально: порошок сам движется вдоль стенок, прижимаясь к ним силой, действующей извне. То есть, имеются В1 (порошок)
и В (стенка), требуется ввести в систему Пх, обеспечивающее взаи2
модействие - движение порошка вдоль стенок сосуда. Нужно какое-то
поле из МАТЭМЭмХ: если вращать сосуд Дьюара, ТО при слабом
вращении порошок будет скользить по стенкам, НО без прижатия;
при сильном вращении порошок будет сильно прижат к стенкам, НО
не будет проскальзывать вдоль стенок - не будет полировать. Кажется, других сил, непосредственно действующих на порошок, получить
нельзя. Как быть?
117
Рис. 55 Опрыскивание растений (задача 3.14).
Рис. 56 Припаивание проводов к ножкам катушек. 1катушка; 2-ножка; 3-конец провода; 4-очень горячий расплав; 5горячий расплав; 6-добавка экзотермической смеси. (3.20)
3.16 ТП: ЕСЛИ вытягивать из расплава пластмассы ворсинки крючками, ТО ворс будет образовываться, НО многие ворсинки
обрываются. Крючки нужны, крючки вредны... Идеально: ворсинки
сами вытягиваются из расплава без крючков и обрыва. В системе
имеем только расплав В , нет инструмента В и Пх. Нужно ввести
1
2
такое В2, которое хорошо поддается действию легко управляемого
поля - таким полем может быть магнитное поле, тогда В - ферромаг2
118
нитный порошок: начальное состояние В , переходим к веполю
1
Пмагн → В → В . Использован физэффект.
2
1
3.17 ТП: ЕСЛИ использовать набор отклонителей (изогнутых труб), ТО скважину можно отклонить в нужную сторону на нужный угол, НО для смены отклонителей нужно каждый раз поднимать
всю колонку труб (большие затраты времени и средств). ЕСЛИ использовать один отклонитель, ТО подъем колонны для установки и
смены отклонителя нужно произвести всего два раза, НО одним отклонителем нельзя обеспечить достаточно большое отклонение скважины. Идеально: отклонитель сам изгибается в нужное время в нужную сторону на нужный угол постепенно без подъема колонны труб.
Речь идет об увеличении степени управляемости (в соответствии с
законом повышения степени динамичности системы). Имеется только
один элемент - "отклонялка" в модели системы - "невеполь", нужно
ввести для построения веполя к В (трубе) В (некое вещество) и Пх
1
2
(поле, обеспечивающее переменный угол изгиба В1 или пары взаимосвязанных В -В ). Такой парой взаимодействующих веществ пред1 2
ложена труба из биметалла, которая управляемо изгибается под действием теплового поля электронагревателя (последнее легко регулируется с поверхности изменением силы электротока). Применены
"предварительное действие" и физэффект.
119
3.18…ТП: ЕСЛИ испытываемые кубики погрузить в камере в кислоту, ТО проводятся требуемые испытания на коррозию кубиков, НО
имеет место сильная коррозия камеры. ЕСЛИ камеру сделать из платины, ТО растворяться камера практически не будет, НО дорого. Идеально: простая, дешевая камера абсолютно не растворяется при проведении требуемых испытаний. Чтобы проводить испытания, камера
должна контактировать с кислотой; чтобы камера не растворялась,
она не должна контактировать с кислотой. Противоречия разрешаются по принципу "наоборот": предложено кислоту налить в полости
испытуемых кубиков, которые ставятся в сухую камеру - контакт
между кислотой и камерой исключается.
3.19 ТП: ЕСЛИ самолет после аварии поднимать дирижаблем, ТО
можно равномерно распределись нагрузку на поврежденную машину
(чтобы не нанести ей дальнейших повреждений), НО дирижабля нет и
поднимать в воздух поврежденный самолет нельзя. ЕСЛИ не использовать дирижабль. ТО опасности подъема нет, НО при перевозке такого самолета тягачом его повреждения недопустимо усилятся. Идеальная "поднималка" (дирижабль) "нежно" поддерживает поврежденный самолет по всей его площади, не мешая тягачу везти его.
3.20…ТП: ЕСЛИ концы проводов вместе с ножками катушки окунуть в ванну с высокой температурой припоя, ТО изоляция с концов
проводов сгорает и провода тут же облаживаются и припаиваются,
НО сильное тепловое поле ванны перегревает и портит катушки.
ЕСЛИ использовать ванку с не очень высокой температурой, ТО катушки не портятся, НО изоляция проводов не сгорает (необходима
дополнительная операция удаления изоляции с концов проводов)Идеально: ванна сама обеспечивает очистку концов проводов от
изоляции, не перегревая катушку. Очевидно, из двух вариантов подхода к решению, которые обычно выдвигают слушатели занятий по
изучению ТРИЗ): охлаждать катушку при перегреве концов в ванне
или перегревать только концы проводов, не действуя на катушку;
ближе к идеальному решению второй подход - обеспечить перегрев в
малой зоне концов проводов. Итак, имеется неполный веполь: конец
провода с изоляцией BI и слабое тепловое поле Пт: для перевода к
полному веполю нужно в систему ввести B2 (BХ), которое обеспечит
требуемый перегрев только BI. Такое BХ в химики называют экзотер120
мическим веществом, оно должно иметь температуру вспышки ниже
допустимой температуры ванны - решение основано на химическом
эффекте "выделения энергии веществом" (примером такого вещества
может быть порох и т.п.). Концы проводов предварительно макают в
ванночку с расплавом или раствором такой смеси, а затем в ванн с
припоем - здесь вспышка "пороха" обеспечивает снятие изоляции путем ее сгорания и припой тут ее обеспечивает лужение концов провода, ножек катушки и их спаивание, соединение. (рис.42)
3.21…ТП: ЕСЛИ спиленное дерево падает (на бок), ТО с одного бока частично обламывается его ветви, НО для полного удаления сучьев
нужна специальная операция (в основном, дерево при этом только
губит подрост на поляне). Идеально: падающее дерево самообламывает на себе сучья, не используя дополнительного источника энергии.
Имеются BI (дерево) и ПГРАВ., их взаимодействие не производит полезной работы потому, что нет инструмента B2: имеется неполный
веполь ПГР - BI перейдем к веполю ПГ—BI—B2. В а.с.461722 в качестве такого B2 применен кольцевой нож, схватывающий ствол дерева,
подающий почти вертикально.
3.22…ТП: ЕСЛИ ввести в трубу быстротвердеющий полимерный
состав, ТО поврежденную трубу можно перекрыть, НО жидкий состав
до затвердевания успевает сильно растечься, затрудняя ремонт трубы
после остановки агрегата. Идеально»: жидкий полимер, введенный в
трубу, сам стоит на месте около дыры (в месте ввода), пока полностью не затвердеет.
В большом числе технических решений их высокая эффективность
(форсирование веполей) обеспечена за счет построения веполей на
магнитном поле и добавок ферромагнитного вещества в виде порошка. Такие веполи позволяют обеспечить динамичность и управляемость систем. Так, например, для обработай (овализации) зерен абразива предложено смешать эти зерна с ферромагнитным порошком
(ФМП) и вращать смесь магнитным полем (а.с. 319460); для очистки
проволоки от скалины предложено пропускать проволоку через абразивный ФМП, сжимаемый магнитным полем (а.с. 332332);для распыления расплава полимерного состава предложено вести в расплав
ФМП и пропускать расплав через зону действия знакопеременного
121
магнитного поля (а.с. 387570). См. также решения задач 3.15, 3.16 и
др.
3.23…ТП: ЕСЛИ использовать микроскоп большого увеличения, ТО
"таукитян" (микробов) можно в принципе разглядывать, HО они колеблются и не удерживаются в фокусе объектива. Идеально: жидкость сама удерживает "таукитян" в точке фокуса, не нанося им повреждений (замораживанием).
В данной системе нет такого действия жидкости (ВI) на "таукитян",
которое удерживало бы их (В2) на месте; нужно ввести некое ПХ, которое через ВI удерживало бы В2 на месте. Требуемое ПХ должно так
структурировать жидкость, чтобы она удерживала бы микрочастицы
на месте:
ВI - - - - В2 => Пх -----> ВI* ------> В2
3.24.. ТП: ЕСЛИ стальную проволоку протаскивать через фильеру,
ТО проволока очищается от скалины, НО скалина быстро изнашивает
фильеру, увеличивая диаметр отверстия. Идеально: фильера сама сохраняет постянпый диаметр отверстия, хотя фильера изнашивается.
Решение в а.с. 333933 за счет использования абразивного ФМП, сжимаемого магнитным полем (физоэффект).
3.25.. ТП: ЕСЛИ опускать раскаленную деталь в ванну с маслом, ТО
масло кипит (тем самым полезно действуя на деталь, охлаждая ее с
целью закалки), НО пары масла соприкасается на воздухе с раскаленной деталью и загорается, распространяя вокруг ванны копоть. Идеально: пары кипящего масла сами не загораются... Идея об использовании негорючего масла не плоха, но она сильно изменяет систему
такое масло очень дорогое и недоступно сегодня. Остается изменить
среду - заменить воздух на самый дешевый и доступный газ, не поддерживающий горения масла (принцип "инертности"). Это углекислый газ (CO2). Имеется в системе (пар масла) В1 и (воздух) В2, которые вредно взаимодействует из-за сильного ПТЕПЛОТА. Введение СО2 это В3, распределяющий В1 и В2 - является неидеальным, сильно
усложняет систему, т.к. углекислый газ под действием ПT быстро улетучивается из-за разогревания. Идеально было бы, чтобы СО2 сам образовывался в системе под действием имеющегося вредного Пт, не
122
образуя копоти (так как при горении масла образуется и С и СО2.
Предложено ввести в масло такую добавку, которая резко усилит и
облегчит выделение СО2 из масла под действием ПT. Требуется химический эффект "выделения вещества - газа", прием "усиление инертности среды".
3.26.. ТП: ЕСЛИ судно на подводных крыльях развивает высокую
скорость, ТО приобретает большую подъемную силу, НО резко усиливается разрушение поверхности крыльев кавитационарными пузырьками. ЕСЛИ на поверхность крыльев наносить защитное покрытие, ТО разрушение стальной поверхности крыльев ослабится, НО это
покрытие, ТО разрушение стальной поверхности крыльев ослабится,
НО это покрытие разрушается и его часто надо восстанавливать (обслуживание крыльев сильно усложняется). ЕСЛИ не наносить защитное покрытие, ТО обслуживание остается простим, НО разрушается
поверхность стальных крыльев. Идеально: поверхность крыльев сама
непрерывно защищается от разрушения кавитацией слоем из ресурсов, не усложняя обслуживание. Наиболее доступный ресурсом в
данной системе является вода.
Между крылом и водой здесь имеется полезное (подъемная сила) и
вредное (кавитация) взаимодействия. Разрушить вредное взаимодействие введением 3-го вещества не удается, но это можно сделать по
стандарту 1.2.2 (системы "Стандарты 76") - введением покрытия
стальных крыльев "видоизмененной водой". Например, ледяной пленкой за счет введения через крылья в систему поля холода, таким образом, перехода к двойному веполю (стандарт 2.1.2):
ПМЕХ ---> В1 (крыло) <-\/\/\- В2 (вода) => ПМЕХ ---> В1 <--- В2 <--Пхол
Это решение соответствует авт.св. - 412062. (рис.40) Какое новое
ТП возникло?
3.27.. ТП: ЕСЛИ ввести в полимер порошок свежеполученного металла, TО порошок будет перехватывать кислород, НО такой порошок
окислится уже на операции введения (станет непригодным). ЕСЛИ
порошок металла вводить в инертной среде, ТО - он при введении не
окислится, НО процесс сильно усложняется. Идеально: металл сам
123
появляется внутри полимера после или при образовании полимера, не
усложняя процесс получения полимера.
Имеются В1 (жидкость - манометр, переходящая в процессе в твердый полимер) и поле тепла ПТ (под действием которого из жидкости
образуется полимер), в соответствии со схемой достройки веполя
нужно такое B2 вещество, которое в ходе процесса образования полимера выделяет металл - "перехватчик кислорода".
3.28 ТП: ЕСЛИ использовать сигнализацию с кнопками, ТО при
опасности ее можно включить, НО психологически парализованные
служители фактически ее не включают. Идеально: система сигнализации сама включается в случав нападения без движения рук или ног
людей, например, используя измерения физиологических функций
людей под воздействием парализующего их страха. Новое ТП: ЕСЛИ
использовать такую систему, ТО срабатывание системы сигнализации
при нападении улучшается, НО вероятными становятся ложные сигналы опасности из-за угнетенного психологического состояния отдельных служителей по битовый мотивам.
3.29. ТП: ЕСЛИ поместить уровень за поворотом колена, ТО он покажет положение плиты, НО увидеть эти показания невозможно (при
вытаскивании уровня показания изменяются). ЕСЛИ разрушить готовую боковую стену, ТО увидеть показания уровня можно, НО плохо,
что стену нужно разрушить. Идеально: уровень, установленный в невидимой зоне, сам сохраняет свое состояние при его вытаскивании
(сохраняет свои показания). Показания уровня зависит от взаимодействий поля гравитации ПГ, жидкости B1 и пузырька B2. При установке
эта связь должна быть подвижной, после установки она должна стать
неподвижной противоречие может быть разрешено во времени.
См. контрольные решения к задачам 3.4, 3.6, 3.7, 3.10, 3.12 - 3.15,
3.19, 3.22, 3.23, 3.25-3.29.
5. КОНТРОЛЬНИЕ РЕШЕНИЯ УЧЕБНЫХ ЗАДАНИЙ
0.2 Авт.св. 329365, 443582, 387932: получение трибромалюминия по
124
реакции тетрабромолова с алюминиевой стружкой в двухступенчатом аппарате.
1.1 а.с. 303100
1.3
а.с. 233943
1.5 См. Лятиль. и Ревуар. "С небес в пучины моря", Л., 1967; Филд
А. "О.Пикар" - М.,1970.
1.7 Заслонка или ее часть может обеспечить постоянный расход газа,
если сделать их из биметаллической пластины (физический эффект).
1.8. Экран на нефти будет легким и подвижным, если превратить в
пену мыльную воду (Пена - вещество "без вещества", физикохимический эффект).
2.5. Барометрическая спираль - часть ТС "альтиметр". На ней предложено нарисовать точку или стрелку - при разворачивании сворачивании спирали эта точка движется практически по прямой
(в зависимости от места на спирали: по горизонтали или вертикали). (Рис.44).
2.7. Неподвижность нижнего слоя достигается его замораживанием во
время наливания верхнего - противоречие разрешается "во времени", используется физический эффект изменением теплового
поля. После налива всех слоев медленно размораживают.
3.3. Патент Великобритании 1372642
3.4.. Обработку можно производить частицами льда, тогда при нагреве они расплавляются, но остатки воды могут вызвать коррозию
детали. Коррозии не будет при обработке потоком частиц "сухого льда* - твердой углекислоты, которые сами испаряются возгоняются. Вероятно, можно обрабатывать "песком" из
бижар-боната аммония, который разлагается в газы при небольшом нагреве до 70 С. Эти решения используют прием
"изменение агрегатного состояния", физический или химический эффект "исчезновение вещества".
125
3.6.. Предлагает разрешить последнее ТП, проведя хирургическую
операции - вшить под кожу магнит. Тогда снова ТП: Если
вшить под кошку магнит, то кошка его не потеряет, но кошке
больно.
Члены кружка ДОШ г.Кишинева предложили: дверцу снабдить
следящей электромагнитной системой, а кошке надеть на шея
тонкий замкнутый металлический ошейник - кольцо из проволоки, невидимое под шерстью. Тогда кошка ничем внешне не
будет отличаться от других.
3.7.. Задача решается использованием ресурса пространства внутри
надувных шин - туда можно поместить груз (из внешних ресурсов): "марсианский" песок или воду. По патенту Японии внутрь
шин предложено поместить стальные шары.
3.10.. "Связкой" для пружины, которая потом "исчезает", могут быть:
лед (который потом тает и вытекает или высыхает) или сухой
лед (который испаряется), Применен прием разделения противоречивых свойств во времени и физический эффект "изменение агрегатного состояния" элемента ТС.
3.11.. Часто предлагают затормаживать трубу в воде, ТОГДА имеем
ТП: Если тормозить трубу водой, то шум уменьшается, но мокрые 'трубы быстрее будут ржаветь. Полем, которое прижимает
трубу к рельсу, не давая трубе прыгать и затормаживает спуск,
может быть магнитное поле.
3.12.. Вещество, обеспечивающее эффект "газ появляется",может
быть только твердым, т.к. жидкость вытечет. При работе с точным
прибором сильный нагрев недопустим: тогда поместим бикарбонат
аммония, который разлагается при 70° с образованием газов аммиака
и углекислого газа и пара воды. В таких процессах быстрое увеличение объема происходит в 1000-3000 раз.
3.14 Просматривая перечень полей МАТЭТЭмХ, можно оценить,
что капля жидкости может обладать только электростатическим
полем - остальные поля или не могут обеспечить требуемого
направления действия против поля гравитации, или, как ПМАГН,
126
трудно придать капле и листу. Предложено распыленную жидкость пропустить через коронный разряд.
3.15 Нет запрета ввести в абразивный порошок добавку - ферромагнитный порошок. Создав снаружи сосуда вращавшееся магнитное поле, можно обеспечить требуемое взаимодействие порошка и стенок. Использован внутренний комплексный веполь (в
виде веполя): принцип предварительного действия и физоэффект.
3.19 Решение по принципу "использование надувных конструкций"
(патент Англии в СССР 320102) - под поврежденный самолет
подводят тележки с надувными баллонами, которые при надувании плавно поднимают и поддерживают самолет. Эти тележки и везет тягач к мастерским на аэродроме.
3.22 Решение основано на введении в состав жидкого полимера ферромагнитного порошка и установке около отверстия на трубе
двух кольцевых магнитов.
3.23 Обычно вещество структурируют замораживанием, но данных
условиях это недопустимо, чтобы не погубить "таукитян".Структурировать жидкость можно стоячими волнами акустического поля - частицы фиксируются в узлах (а.с. 523397).
3.25 Вещество должно более легко разлагаться, чем закипает масло при более низкой температуре, и образовывать негорючий газ
как углекислый газ. Такой добавкой, растворимой в масле, оказалась щавелевая кислота с температурой разложения 200°С,
образуя при атом 2 CO2 и пар Н2О. Особенно пригодны дешевые отходы производства щавелевой кислоты. При этом проявился дополнительный эффект, как при всяком хорошем решении, - бурное газовыделение около охлаждаемой детали резко
усилило перемешивание масла и увеличило скорость охлаждения детали, улучшив процесс закалки детали. Применен химический эффект "появление газа".
3.26 По стандарту 1.2.1 для разрушения вредного взаимодействия кавитационных пузырьков воды в области разрежения над крылом
127
с поверхностью (рис. 57) этого крыла между ними
Рис. 57
вводят третье вещество, которое должно быть объемным, вязким, эластичным, упругим, подвижным - например, ворс на
крыле в области кавитации, который не подпустит пузырьки к
поверхности и рассеивает энергии лопающихся пузырьков. Но
ворс усложняет конструкцию крыла. (Рис. 58а)
По стандарту 1.2.2 нужно ввести вместо третьего вещества видоизменение имеющегося в ТС, особенно, того, которого много здесь
много вода. Это может быть лед - как предложено в а.с. 412062.
Имеем ТП: Если намораживать лед на крыле, то пузырьки не
действуют на его поверхность, но значительные затраты энергии. Нужен другой способ модификации воды: это могут быть
струйки воды вдоль поверхности за счет сквозных отверстий в
крыле и перепада давления в воде под и над крылом. (Рис. 58б)
По стандарту 2.2.3 от перфорированного вещества переходят к капиллярно-пористому: нанесем на защищаемой поверхности такие
"поры", чтобы над нею создать микровихри воды. (Рис. 58в, г)
По стандарту 2.2.5 противоречие разрешают путем структуризации
имеющегося гидродинамического поля, обеспечивающего подъемную
силу крыла, так чтобы зона схлопывания кавитационных пузырьков
переместилась за пределы крыла. (рис.58д).
Подводные крылья (2): варианты а, б, в, г, д развития системы
128
Рис. 58.
а - ворс; б- холод; в - отверстия в крыле; г - пазы для образования дополнительных вихрей; д - сдвоенные крылья для увеличения
скорости потока в зоне кавитационной эрозии.
По стандарту 3.1.3 следует от моносистемы перейти к бисистеме со
сдвинутыми характеристиками: от монокрыла к бикрылу, добавив небольшое крыло над основным, чтобы ускорить поток над
ним и увеличить подъемную силу. Это важно для улучшения
маневренности и управляемости при небольших скоростях.
3.27 Для защиты полимера нужно ввести такое соединение, которое
растворимо в органической жидкости мономере и которое разлагается с выделением активного металла, например, при нагреве во время синтеза полимера. Очевидно, такое В2 - металлоорганическое соединение подобрать для данных режимов в справочнике химика и проконсультироваться со специалистами;
(например, оксалат железа). Требуется химэффект "получения
металла". Сравните задачи 3.20 и 3.25.
3.28 По патенту Франции задача решается при одновременном измерении функций у нескольких служителей - использован переход
от моно- к полисистеме.
3.29 Переход к двойному веполю: в систему можно ввести второе по129
ле ПХ с задачей фиксации положения пузырька после его установки в невидимом для глаз наблюдателя месте. ПХ - поле холода, поместить на время кусок сухого льда, пока вокруг пузырька
не образуется ледяная пленка (физоэффект - "изменение агрегатного состояния").
4.2.. Двухопорные люльки: авт. св-ва 364511, 500133, 630133, 806555,
883957, 967889, 967890, четырехопорные: а.с. 1172839 (!?).
5.1. Ввести в веполь В2 - а.с. 589046.
5.2 Ввести В2 - термостабилизатор (например, пустотелые стальные
шарики с легкоплавким веществом), удаляемый магнитным полем.
5.3 Дробление - объединение нитей - а.с. 156I33, 319325.
5.4 Ввести поле охлаждения - а.с. 321195.
5.5.. Эффект Кюри.
5.6.. Поглощение шума пеной - добавить стиральный порошок.
5.7.. А.с. 465311.
5.8.. Использовать физоэффект - тепловое расширение.
5.9.. Предварительное охлаждение - а.с. 709344.
5.10.. Задача Г.С.Альтщуллера (покрытие энергетически обжимающей
обмазкой).
5.11.. Местный обогрев через деталь - а.с. 186246.
5.12.. Быстро набросать и уплотнить взрывом бака с водой.
5.13.. Геометрический эффект - а.с. 644886.
5.14.. Применить поле охлаждения.
5.15.. Ресурсы ВС: мороз и вода.
130
5.16.. Лак с пеной.
5.17.. Экзотермический эффект - термитный состав в зазоре звеньев.
5.18.. Задача Г.С.Альтшуллера (фосфид кальция + вода...)
5.19-20.. Задача Г.С.Альтшуллера, М.С.Рубина /Знание сила, 1991, №
2/.
5.21.. Экзометрическая обмазка - ввести дополнительное поле тепла.
5.23.. Выделение газа при нагреве добавки - а.с. I83373.
5.24.. Эффект колебания - а.с. 182457.
5.25.. Внутренняя или внешняя добавка - а.с. 277805,311109.
5.26.. Улучшение теплопередачи заменой воздуха на расплав металла...
5.27.. Эффект Зеебека - а.с. 504932.
5.28.. Частицы глины неуправляемы - достройка веполя, а.с. 350758.
5.29.. Применить термораспад металлоорганического вещества -/ИР,
1972, № 2, с.6/.
5.30.. Ресурс в НС: вместо сжатого воздуха сжатый пар.
5.31.. Ресурс в НC: замена воды спиртом.
5.32.. Динамизация катализатора - газ. Соц.индустрия, 1974, 5 марта,
(неподвижный слой накапливает Т --> летящий слой уносит Т).
5.33.. Добавка эндотермического инертного вещества.
5.34.. Дешевый ресурс - а.с. 264619.
5.35.. Ресурс НС - концентрированный окислитель, а.с.401685.
5.36.. Эффект "мягкого" окислителя - а.с. 410004, 414183, 502609:
131
C(T) + H2O –(Т)-> CO + H2 - и т.п.
5.37 Подача озона - сульфат кальция более растворим, чем сульфит.
5.39.. Ресурс ТС.
5.40.. Ресурс ТС - а.с. 553309.
5.41.. Ресурс ТС - а.с. 260249.
5.45.. Журнал Техника и наука, 1983, № 4, с.12-13.
4.1. Изобретатель и рационализатор, 1981, № 2, с.
4.3.. Абрамов В.Д. Эксплуатация изоляторов высокого напряжения. М.; Энергоиздат, 1976, с.111: Иванов Г.И. …И начинайте изобретать.- Иркутск: Вост. - Сиб. изд-во, 1987, с. 30
4.4. А.с. 559151 (БИ, 1977, № 19)
4.5.. Михайлов В.А. Аналитическая химия нептуния. - М.: Наука:
1971, с.68. Он же и др. Обзор методов определения нептуния
/кн. Материалы 3-го симпозиума стран членов СЭВ "Переработка облученного ядерного топлива", т.Ш. - Прага: КАЭ ЧССР,
1975, с.178.
4.6.. А.с. 308172, 628266.
4.7.. Изобретатель и рационализатор, I99C, № 11, с. 30.
4.8.. А.с. 884180 (Горчаков И. Приключение /Техника и наука,1982, №
2, с. 18).
4.9.. Юный техник, 1381, № 11, с.12.
У К А З А Т Е Л Ь использования химических эффектов при решении изобретательских задач
132
№
Химический эффект
Технические применения
1
2
3
1.
ПОЛУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
1.1 Получение металла на
Улучшение свойств
поверхности
поверхности
а. восстановлением из
Ускорение процесраствора соли реагенса без ухудшения
тами
качества покрытия
б. получение электроли- Управление качестзом, изменение состава вом, скоростью,
электролита
направлением, составом покрытия
в. термический распад
Металлоплакируюметаллоорганического
щие смазки
соединения
г. из оксида металла
Обновление поверводородом, глицерином хности, упрочнение
и др.
контакта
д. газотранспортные
Галогенные лампы,
реакции
атомная сборка деталей, покрытие
деталей
1.2 Получение металла в
Улучшение свойств
объеме
материалов
а. термический распад
Получение металосоли или электролиз,
древесины (или на
сорбция в порах
другой пористой
основе), усиление
металлизации
б. фотораспад соли сеФоточувствительребра
ные стекла
в. восстановление расИзменение валентвором натрия в аммиа- тной формы в солях
ке
лантаноидов
1.3 Получение газов (в том Изменение поверхчисле водорода)
ности, давления в
ТС
Приемы РТП
п/п
133
4
Пт (нагрев) +
прием 3 (местный нагрев –
разделение в
пространстве),
управляемое
Пэл.
Управление Пт,
трением. самоуправление
Управление Пт
Управление Пт,
разделение в
пространстве
Управление Пт,
прием 38 (окисление)
Самоуправление, Псвет.
Прием 35 (переход к раствору)
а. электролиз воды
б. термораспад углеводородов
в. обратимый распад
гидридов металлов, газогидратов, гидратов
солей
г. вытеснение газа другим газом
д. фото-, электроактивации молекул
е. электролиз воды (раствор солей)
ж. самовоспламеняющийся газ (РН3 + РхНу)
+ О2
1.4 Получение воды
а. получение синтезом
б. получение термораспадом гидрогеля, газогидрата и пр.
1.5 Получение солей и соединений на поверхности
Источник газа –
разделителя твердых тел в ТС
Уменьшение прочности поверхности
стали, уменьшение
плотности
Изменение давления, теплопередачи
Управление Пэл.
Получение сероводорода из морской
воды действием
СО2 .
Получение озона в
воздухе, кислороде, ClF5 и др.
Обмен
Окрашивание струй
пузырьками, индикатором
Светящийся дымовой след подвижного подводного
объекта: hv +
P2O5.xH2O
Управление составом ТС
Водород и оксид
(кислород CuO и
H2) для дозирования воды в ТС
Дозирование воды
Улучшение поверхности, получение
отпечатков, образца
134
Управление Пт.
Управление Пт.
Управление
Пэл., Псв. электронный резонанс
Управление Пэл.
Обмен, использование сред
(воды, воздуха)
Управление Пт.,
разделение во
времени и пространстве
Управление Пт.
а. электролиз растворов,
эмульсий
б. осаждение взвесей
в. термораспад соединений
г. реакция соли с водой
(влагой), гидрат
д. адсорбция бифункциональных молекул
е. твердеющий гель
ж. растекание геля
1.6 Получение солей и соединений в объеме
а. МВР: метод возникающих реагентов (термораспад, гидролиз, окисление, восстановление)
б. перегруппировка химических связей в молекулах
в. молекулярная самосборка
г. окисление
Пленки гидроксидов металлов для
целей химанализа
растворов
Защитный слой в
трубах
Цементация поверхности металла
Изменение окраски
в точках контакта
двух объектов
Изменение характера («фильности»)
поверхности
Получение отпечатка нежного объекта
Самовосстановление красящей бумаги-копирки
Изменение свойств
материалов, появление реагента
Появление реагента одновременно
во всех точках аппарата-реактора
Молекулярноточное дозирование реагента (-ов)
Получение микросхем
Получение карбоновых кислот, высших степеней окисления непту-ния,
плутония (7+)
135
Управление
Пэл., пр. объединения
Разделение во
времени
Управление Пт.
Соединение
Управление Пт.,
переход на микроуровень
Соединение,
управление Пт.
Выбор вещества
Разделение во
времени, управление Пт., вводом реагента
Разделение во
времени, объединение, микроуровень
Переход на микроуровень
Окисление озоном
д. гидрирование
е. синтез из полиацетилена и брома
ж. синтез в ориентирующих полях: трибо-,
термо-, крио-, электро-,
сегнето-, фото-, радио,
хемо-, био-…
з. конверсия соли
и. фотохимия
к. смеси гидрофильного
металла и гидрофобного фторопласта
Получение твердых
масел, наводороживание стали
Получение электропроводных пленок
Получение полимерных электретных пленок
Управление Пт.,
прием 35
Получение солей
Изменение цвета,
активация реакций
Пористый электрод
с жидкостью и газом
Обмен
Управление Псв.
2.
ХРАНЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
2.1 Хранение газа
Получение в нужный момент
а. получение в соедине- Источник газа (киснии (перекись водорода, лорода и др.)
оксиды, пероксиды и
др.)
б. взрывчатые вещества Удар, нагрев
в. кристаллы газогидратов
2.2 Хранение воды
а. окисление водорода
б. кристаллогидраты,
гели
2.3 Хранение активных веществ в связанном виде
Выделение газа при
нагреве
Получение в нужный момент и месте, дозирование
Микродозирование
в газе
Позирование в
твердые и жидкие
смеси
Получение в нужное время
136
Микроуровень
Управление полями по
МАТЭМЭмХ
Объединение
разнородных
объектов
Управление Пт.,
катализатором
Разделение во
времени
Разделение во
времени
Управление Пт.
Управление Пт.
а. в геле, воске, глине
б. в геле
в. в комплексонатах металлов (железа и др.)
г. гель
Растворителей,
взрывчатых веществ
Обеспечение длительного действия
лекарств
Появление свободных ионов металла
(железа и др.) в фотораспаде
Получение отпечатков нежных тел
(снежинок и т.п.)
3.
ИСЧЕЗНОВЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
3.1 -“- твердых веществ с
Улучшение свойств
поверхности
поверхности тел
а. «мягкое» окисление
Удаление кокса с
(действие СО2, Н2О…)
катализатора во
время процесса
крекинга
б. растворение осадков
Очистка поверхнодействием кислот
сти труб жидкими
кислыми отходами
в. модификация моющих растворов реагентами с противоположными свойствами
г. фото-, термораспад
д. анодный процесс при
электролизе
е. водородный перенос
3.2 Исчезновение в объеме
тел
Уменьшение объёма моющих растворов при очистке
поверхностных загрязнений
Удаление пленок с
поверхности тел
Растворение металлов
Резание, износ стали
Улучшение состава
137
Разделение во
времени
Разделение во
времени
Разделение во
времени, управление Псв. и др.
Принцип копирования
Объединение,
«ослабленный»
окислитель
Вред в пользу,
ресурс ТС, периодическое действие
Динамичность
состава, объединение
Управление
Псв., Пт.
Управление Пэл.
Объединение
а. окислением металла
кислородом после разогрева шихты/смеси
М (+МО) + О2
МО
б. реакция металлов с
хлороводородом или
оксидом углерода (2);
или вольфрама с галогенами
в. катодное растворение
(в расплаве)
г. термохимический перенос
д. термораспад гидридов, газо, кристаллогидратов
е. перекристаллизация
белого олова в серое
3.3 Очистка вещества
а. озоном (окислением)
б. нейтрализация (кислых и щелочных отходов друг с другом)
в. адсорбция гидрооксидами металлов, закрепленными на полимерах
г. возникающий реагент
д. образование и распад
газогидратов
Обеспечение чистоты оксида Ме и
электропроводности твёрдой шихты.
Газотранспортные
реакции (перенос
металла из реактора на деталь и пр.),
стабилизация нити
накала
Очистка металлакатода от примесей
Сверление алмаза
Переход твердого
тела в газ
Разделение во
времени
Разделение в
пространстве и
времени, окисление и восстановление
Управление Пэл.
Управление
Пэл., Пт.
Управление
Пэл., Пт.
Изменение объема,
рассыпание кусков
в порошок
Удаление примесей
Воды, пищевых
продуктов
Обезвреживание
газов, жидких и
твердых отходов
Устранение вторичного загрязнения
очищаемой воды
Управление Пт.
(холодом)
Улучшение условий образования
осадков
Очистка, разделение газов, опреснение воды, концентрирование раствора (рассола, сока)
Объединение
138
Усиление окисления
Вред в пользу,
объединение
Объединение на
микроуровне
Управление Пт.,
давлением в ТС
е. поглощение палладием
ж. растворение веществ
в сжатых газах
з. гидрофильное волокно, сухой гель
Очистка водорода
Перенос масла, соли сжатым газом,
паром
Очистка нефти от
воды
4.
ПОЛУЧЕНИЕ ЭНЕРГИИ
4.1 Получение механичеДавление, регулиской энергии
рование трения, подвижности
а. реакция гидрохинона Выброс едкой струи
с перекисью водорода
б. разложение газогидУвеличение давлерата, кристаллогидрата, ния в закрытом
бикарбоната
объеме ТС
в. набухание водой гид- Увеличение давлерогеля, его коллапс,
ния в закрытом
взрыв в геле
объеме ТС
г. разжижение геля при Регулирование понагреве и в поле УЗ
движности вещества ТС
д. вода с добавкой по«скользкая» вода –
лимера
снижение трения
е. введение в ТС геля
снижение трения
ж. восстановление
Увеличение сцеппленки оксида при
ления запрессованнагреве с реагентом
ных деталей
з. клей
и. притяжение пленок
электрета
к. введение ПАВ и пенообразование
Прикрепление деталей
Прикрепление деталей
«крышка», торможение, гашение
взрыва, пылеподавление, уменьшение
испарения
139
Управление Пт.,
давлением
Управление Пт.,
давлением
Управление Пт.,
давлением
Предварительное
действие
Обратимое разложение, управление Пт.
Обратимое разложение, Управление Пт.
Управление Пт.,
Пакуст.
Объединение
Объединение
Восстановление
управление Пт.,
предварительное действие
Объединение
Объединение
Предварительное действие,
«идеальное» вещество
4.2 Получение тепловой
энергии
а. термитные составы
б. фотохимические реакции: метан + СО2 ,
метанол, или хлористый
сульфурил …
в. (СаО + Аl), добавка к
смеси воды-инициатора
г. устойчивые пересыщенные растворы и
кристалл
Регулирование температуры, давления,
состава
Нагрев, получение
нужного металла,
сварка
Запасание солнечной энергии («тепловые консервы»)
Подогрев при аварии
Выделение тепла в
нужное время (при
кристаллизации)
д. растворение некоторых солей в воде
Охлаждение в ТС
е. самораспространяющийся высокотемпературный синтез (открытие №267)
Горение без кислорода (без отходов),
синтез неметаллидов, получение деталей
Датчики температуры
Источники энергии
в ТС
Химические источники тока (батарея,
аккумулятор)
ж. пироэлектреты, пакет
электретов
4.3 Получение электрической энергии
а. окислениевосстановление
б. полиацетилен с бромом
Электропроводные
пленки
140
Предварительное действие,
«идеальное» вещество
То же
То же
То же
Предварительное действие,
разделение во
времени
Предварительное действие,
«идеальное» вещество
Предварительное действие,
«идеальное» вещество
То же
Предварительное действие,
«идеальное» вещество
То же, объединение
в. гидрофильная краска
Придание электропроводности шелку
и т.п. нитям
г. синтез полимеров в
полях (см. I, 6ж)
Получение электретов
д. колебание пленки
электрет + проводник
е. электрет + проводник
4.4 Получение световой
энергии
а. самоокисление смеси
фосфинов (из фосфида
и воды)
б. самоокисление этилена с озоном
Ветроэнергетика –
источник тока
Электрометр
Сигнализация, копирование, запасание энергии
Сигнал светом и
дымом
Сигнал светом
в. коллоидные растворы
Рассеяние пучка
света
г. фреон в желе (геле)
д. фотоэлектрет
Контроль радиации
Ксерокопии
е. цветные реакции
М+ + n RМRn
ж. электрохром
Анализ химического состава в растворе
Пленка для дисплея
з. электролюминофор +
электрет и электрод
Запись и считывание информации
141
Предварительное
действие, «идеальное» вещество
Предварительное
действие, «идеальное» вещество
Объединение
Объединение
Предварительное действие,
ресурсы среды
Предварительное действие,
ресурсы среды
Предварительное действие,
ресурсы воды и
воздуха
То же
Предварительное действие
Предварительное действие,
ресурсы среды
Предварительное действие
Предварительное действие,
объединение
и. синтез-газы (см. 4.28)
Поглощение энергии Солнца
Предварительное действие,
ресурсы среды,
разделение во
времени
Итого: число видов химэффектов 15, примеров к ним 82.
Источники [ 18, 27, 29].
ЛИТЕРАТУРА
1. Альтшуллер Г.С., Шапиро Р.Б. /О психологии изобретательского творчества/. Вопр. Психологии, 1956, вып. 6, с. 37-49.
2. Буш Г.Я. Рождение изобретательских идей. – Рига: Лиесма,
1976. – 126 с.
3. Джонс Дж. К. Методы проектирования. М.: Мир, 1986. 326 с.
4. Чяпиле Ю.М. Методы поиска изобретательских идей. – М.:
Машиностроение, 1990. – 96 с.
5. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. – М.: Моск.рабочий,
1969, 2-е изд., 1973.
6. Селюцкий А.Б., Слугин Г.И. Вдохновение по заказу. – Петрозаводск: Карелия, 1977. – 200 с.
7. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. М.: Сов.радио,
1979. (Серия «Кибернетика; издана в 10 странах).
8. Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л., Филатов В.А. Профессия – поиск нового. (ТРИЗ и ФСА). – Кишинев: Картя: Молдове-няске,
1985. – 196 с.
142
9. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в ТРИЗ. – Новосибирск: Наука 1985. – 209 с. 2-е изд. – 1992.
10. Альтов Г.И. тут появился изобретатель. – М.: Дет. Лит-ра,
1984, переизд. 1987, 2-е исправл. изд. – 1989. – 150 с.
11. Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи. – Петрозаводск: Карелия, 1980.
– 224 с.
12. Петрович Н.Т., Цуриков В.М. Путь к изобретению. /Серия
«Эврика»/. – М.: Мол.гвардия, 1986. – 222 с.
13. Дышлевый П.С., Яценко Л.В. /Пути сближения научного и
технического творчества./ в сб. «Фундаментальные исследования и технический прогресс» - Новосибирск: Наука, 1985,
с.80-99.
14. Чус А.В., Данченко В.Н. Основы технического творчества. –
Киев-Донецк: Вища школа, 1983. – 150 с.
15. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. – Волгоград, ВГПИ, 1985; - М.: Машиностроение, 1988. Он же Теория проектирования новой техники: закономерности техники
и их применение. М.: Информэлектро, 1991. – 104 с.
15а. Голдовский Б.И., Вайнерман М.И. Рациональное творчество. –
М.: Речной транспорт, 1990. – 120 с. Комплексный метод поиска решений технических проблем. – М.: Речной транспорт,
1991. – 112 с.
143
16. Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л. и др. Поиск новых идей от озарения к технологии. – Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. –
381 с.
17. Дерзкие формулы творчества. /Сост. Селюцкий А.Б. – Петрозаводск: Карелия, 1987. – 269 с.
18. Нить в лабиринте. /Сост. Селюцкий А.Б. – Петрозаводск: Карелия, 1988. – 277 с. (Ст. Cаламатова Ю.П. Подвиги на молекулярном уровне: Химия помогает решать трудные изобретательские задачи – с. 95-164. )
19. Правила игры без правил. /Сост. Селюцкий А.Б. – Петрозаводск:
Карелия, 1989. – 280 с.
20. Как стать еретиком. /Сост. Селюцкий А.Б. – Петрозаводск:
Карелия, 1991. – 365 с.
21. Шанс на приключение. /Сост. Селюцкий А.Б. – Петрозаводск:
Карелия, 1991. –
22. Методы инженерного мышления. /Сост. Михайлов В.А. Чуваш. ун-т. – Чебоксары, 1976. – 48 с.
23. Развитие творческого воображения. /Сост. Михайлов В.А.
Амнуэль ПР. Чуваш. ун-т. – Чебоксары, 1980. – 48 с.
24. Планирование эксперимента. Метод.указания. к лабораторному практикуму по качественному улучшению систем. /Сост.
Михайлов В.А., Рябкин И.П., Чуваш. ун-т. – Чебоксары, 1983.
– 48 с.
25. Использование физических и химических эффектов при совершенствовании химических систем. /Сост. Михайлов В.А.
144
Чуваш. ун-т. – Чебоксары, 1985. Перепечатка УДНТП, Челябинск, 1986. – 32 с.
26. Злотин Б.Л., Зусман А.В. Изобретатель пришел на урок. – Кишинев: Лумина, 1989. – 255 с.
27. Михайлов В.А. Использование химических эффектов для развития технических систем. – Чебоксары, Чуваш. ун-т, 1985,
деп.НИИТЭхим, Черкассы, №419-86-хп. – 29 с.
28. Михайлов В.А. Разработка программы МIР – типа ИМП для
КУВТ –86. – Чебоксары, Чуваш. ун-т, 1991, деп. Асс.ТРИЗ,
ЧОУНБ, Челябинск, №42-05-91, 12 с.
29. Михайлов В.А. Вещество появляется и исчезает. – Чебоксары,
Чуваш. ун-т, 1988, деп. Асс.ТРИЗ, ЧОУНБ, Челябинск, №4109-90 – 56 с.
30. Иванов Г.И. И начинается изобретение… - Иркутск: Вост.Сиб. изд-во, 1967, 200 с.
Перечень 44 химических задач в данном сборнике:
0.2. Синтез трибромалюминия; 1.1. Смешение жидкостей;
1.8. Испарение нефти;
3.13. Шарик в ножке индикатора;
3.18. Испытание кубиков в кислоте; 3.20. Обжиг изоляции;
3.22. Медленное твердение олигомера; 3.25. Горение пара масла;
3.27. Антиоксидант – железо в ПМ; 4.4. Пробоотборник стоков;
4.5. Электроосаждение из керосина; 4.6. Опалубка и бетон;
4.6. Макет в потоке воды; 5.1. Жидкая смазка при прокатке;
5.3. Очистка металлофильтра; 5.4. Обезуглероживание стали;
5.6. Вой установки ЭГудара; 5.10. Плазма и шарик-метеорит;
5.11. Химическая металлизация; 5.12. Пожар в штреке;
5.14. Быстрое застывание клея; 5.16. Пузырьки в лаке;
145
5.17.
5.21.
5.24.
5.26.
5.28.
5.30.
5.32.
5.34.
5.36.
5.37.
5.38.
5.40.
5.43.
5.46.
Пайка тонкой цепочки; 5.18. Бесследная торпеда в море;
Феррит: нагрев и охлаждение; 5.23. Получение поролона;
Кран-планка и загрязнения; 5.25. Проверка швов лакмусом;
Термо-распад оргстекла; 5.27. Поплавок, электроток и топливо;
Очистка воды глиной; 5.29. Смазка с металлом;
Передача горячих растворов; 5.31. Осаждение гидроксида;
Катализ окисления этилена; 5.33. Гидрирование ацетилена;
Перегрев ампул при запайке; 5.35. Окисление оксида азота;
Гидрирование и термораспад алкилбензола;
Сульфит кальция в мокром золоуловителе;
Деструкция полимеров в электрополе озоном;
Сдирка электроосажденной детали с катода;
Очистка, обмыв загрязненной подошвы обуви;
Очистка воды гидрооксидами и вторичное загрязнение.
146