Стандартные решения изобретательских задач

СТАНДАРТОВ

'

С самого начала разработки ТРИЗ было ясно — необходимо иметь мощный информационный фонд, включающий преж-I де всего типовые приемы устранения технических противоре­чий. Работа по его созданию велась много лет: было проанализи­ровано свыше 40 000 изобретений, выявлено 40 типовых приемов (вместе с подприемами — более 100).

В глубине технических противоречий — противоречия физи­ческие. По самой своей сути физические противоречия (ФП) предъявляют двойственные требования к объекту: быть подвижным и неподвижным, горячим и холодным и т. п. Неудивительно, что изучение приемов устранения ФП привело к выводу, что должны существовать парные (двойственные) приемы, более сильные, чем одинарные. Информационный фонд ТРИЗ пополнился списком парных приемов (дробление — объединение и т. д.).

В дальнейшем выяснилось, что решение сложных задач обычно связано с применением комплексных приемов, включающих несколько обычных (в том числе и парных) и физические эффекты. Наконец, были выделены особо сильные сочетания при­емов и физ эффектов — они и составили первую, еще не­многочисленную группу стандартов на решение изобретательских задач.

Первые стандарты были найдены эмпирически: некоторые соче­тания приемов и физэффектов встречались в практике столь часто и давали решения столь сильные, что сама собой напрашивалась мысль о превращении их в стандарты.

Итак, стандарты — это правила синтеза и преобразования тех­нических систем, непосредственно вытекающие из законов развития этих систем.

Поначалу стандарты не были упорядочены: они включались в фонд по мере выявления. Число их быстро увеличивалось: 5, 9, 11, 18... В 1979 году была составлена первая система, включающая 28 стандартов. Систематизация велась с позиций вепольного анализа. Определились основные классы стандартов: 1) стандарты на изменение систем (и изменения в системах); 2) стандарты на обнаружение и измерение систем (и в системах); 3) стандарты на применение стандартов.

К концу 1984 года в большинстве школ ТРИЗ применялись системы, включающие 54, 59 и 69 стандартов. Практика показала, что стандарты — весьма сильный инструмент ТРИЗ. На­метилась перспектива: основная часть задач должна решаться по стандартам, в то время как АРИЗ следует использовать преиму­щественно для анализа нестандартных задач и получения инфор­мации, помогающей формировать новые стандарты. Кроме того, по­явилась надежда, что при дальнейшем усовершенствовании система стандартов превратится — в отличие от АРИЗ — в инструмент прогнозирования развития технических систем.

В 1983—1986 годах велась интенсивная работа по изучению законов развития технических систем. По современным представ­лениям развитие систем идет-по линии: неполные вепольные систе­мы — полные веполи — сложные веполи — форсированные вепо-ли — комплексно-форсированные веполи. В любом звене этой цепи возможен как переход «вверх» — на следующий системный уровень, так и переход «вниз» — на более низкий системный уровень. Удалось вскрыть некоторые механизмы, реализующие эту общую схему: переход к би- и полисистемам, операции свертывания, переход на микроуровень и т. д. Новые знания о законах развития технических систем позволили внести коррективы в структуру системы стандартов, пополнить ее новыми сильными стандартами. Нововведения были опробованы на семинарах в 1984—1986 годах. Оказалось возможным перейти к системе, включающей 76_стандартов.

Отличия новой системы:

1. Классификация стандартов приведена в соответствие с общей
схемой развития технических систем: простые веполи — сложные
веполи — форсированные веполи — комплексно форсированные ве­
поли — переход в надсистему и к подсистемам.

2. Введен ряд новых стандартов. Появление некоторых из них
обусловлено углублением знаний о законах развития технических
систем, подсказано логикой самой системы стандартов (заполнение
«пустых» клеток).

3. Значительно увеличено число типичных примеров на стандар­
ты. Примеры дополняют общую формулу стандарта практически
важными тонкостями и нюансами. С этой же целью в текст стандар­
тов включены 15 учебных задач.

Стандарты — истребители технических и физических противо речий. Их цель — преодоление противоречий, в крайнем случае — их обход. Победить противоречие, совместить несовместимое, осу-' ществить невозможное — в этом смысл стандартов.

Хочется верить, что знакомство с системой 76 стандартов даст новатору сильные инструменты творческого решения практи­ческих производственных задач.

Зак. 137

КЛАСС 1. ПОСТРОЕНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ВЕПОЛЬНЫХ

СИСТЕМ

СИНТЕЗ ВЕПОЛЕЙ

Главная идея этого подкласса четко отражена в стандарте 1.1.1: для синтеза работоспособной технической системы необходимо -в простейшем случае — перейти от невеполя к веполю. Нередко построение веполя наталкивается на трудности, обусловленные раз­личными ограничениями на введение веществ и полей. Стандарты 1.1.2—1.1.8 показывают типичные обходные пути в таких случаях.

Если дан объект, плохо поддающийся нужным изменениям, и ус­ловия задачи не содержат ограничений на введение веществ и полей, задачу решают синтезом веполя, вводя недостающие элементы. Например:

А. с. 283 885. Способ деаэрации порошкообразных веществ, отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса деаэрацию проводят под действием центробежных сил.

Даны два вещества — порошок и газ — сами по себе невзаимо­действующие. Введено поле, образовался веполь:

П

Другой пример. Гравитационное поле и спиленное дерево еще не образуют вепольной системы — нет второго вещества, поэтому поле не обрабатывает дерево. По а. с. 461 722 падающее дерево встречает на своем пути ножевое устройство, которое срезает сучья:

П

Чтобы дозированно подавать сыпучие или жидкие вещества, не­обходимо нанести их ровным слоем на легкоудаляемый материал (например, бумагу). При подготовке такого «бутерброда» происхо­дит переход от одного вещества к двум, а для удаления основы веполь достраивают введением поля (например, теплового или меха­нического).

А. с. 305 363. Способ непрерывного дозирования сыпучих ма­териалов по весу в единице объема, например абразива, при ускорен­ных износных испытаниях двигателя внутреннего сгорания, отли­чающийся тем, что с целью повышения точности абразив предвари­тельно наносят равномерным слоем на поверхность гибкой ленты из легковоспламеняющегося вещества, подают ее с заданной скоростью в зону нагрева и сжигают, а абразив отводят к испытуемому объекту.

Аналогично проводят микродозирование по а. с. 421 327: рас­твор биохимических препаратов наносят на бумагу, а получение необходимой микродозы осуществляют отделением требуемой пло­щадки плоского носителя.

Задача 1. При горячей прокатке надо подавать жидкую смазку в зону соприкосновения металла с валками. Существует множество систем подачи смазки: самотеком, с помощью разного рода «щеток» и «кистей», под напором (т. е. струйками) и т. д. Все эти системы очень плохи: смазка разбрызгивается, поступает в нужные места неравно­мерно и в недостаточном количестве, большая часть смазки теряется, загрязняет воздух. Нужно иметь десять разных режимов смазки — известные способы не обеспечивают такую регулировку.

Требуется способ смазки, который обеспечит поступление в нужные зоны необходимого количества смазки — без ее потерь и без существен­ного усложнения оборудования.

Решение задачи I по стандарту 1.1.1:

А. с. 589 046. Способ подачи жидкой смазки в очаг деформации при горячей прокатке отличается тем, что с целью исключения загрязнения окружающей среды и сокращения расхода жидкой смазкой пропиты­вают носитель, который подают в очаг деформации с прокаливаемым металлом. В качестве носителя используют материал, ликвидирующийся при температуре деформации, например, в результате сгорания или испарения (в частности, бумажную ленту).

Веполи часто приходится образовывать при решении задач на выполнение операций с тонкими, хрупкими и легкодеформирую­щимися объектами. На время выполнения этих операций объект объединяют с веществом, делающим его твердым и прочным, а затем это вещество удаляют растворением, испарением и т. д.

А. с. 182661. Способ изготовления тонкостенных трубок из нихрома, включающий волочение и промежуточные отжиги в ваку­уме, отличающийся тем, что с целью получения трубок с толщиной стенок 0,01 мм и обеспечения при этом допуска отклонения по толщи­не стенки-в пределах 0,002—0,003 мм, повышения выхода годного

волочение на последних операциях доводки осуществляют на алюми­ниевом стержне, удаляемом после обработки вытравливанием щелочью.

А. с. 235 979. Способ изготовления резиновых шаров-раздели­телей путем формования и вулканизации резиновой оболочки на ядре, отличающийся тем, что с целью придания шару необходимых размеров ядро формируют из смеси измельченного мела с водой с последующей просушкой и разрушением твердого ядра после вулканизации жидкостью, вводимой с помощью иглы.

1.1.2

Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений на введение добавок в имеющиеся вещества, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внутреннему комплексному веполю, вводя в Bi или Вз добавки, увеличивающие управляемость или придающие веполю нужные свойства:

Здесь В, — изделие, В₂ — инструмент, В₃ — добавка;

скобками обозначена внутренняя комплексная связь

(внешняя комплексная связь обозначается без скобок).

А. с. 265 068. Способ проведения массообменных процессов

с вязкой жидкостью. Жидкость предварительно газируют.

А. с. 1 044 879. Клапан для токсичных и взрывчатых веществ. Корпус клапана заполнен легкоплавким припоем, в который введены ферромагнитные частицы (с внешней стороны установлен электро­магнит).

Пояснения.

Нередко по условиям задачи даются два вещества, причем оба они плохо взаимодействуют с полем. Веполь как бы есть (все три элемента заданы) и его как бы нет, он не «складывается». Простейшие обходные пути в этом случае состоят во введении добавок — внутренних (в одно из веществ) и наружных (на одно из веществ). Такие веполи получили название комплексных (стандарты 1.1.2 и 1.1.3).

Иногда одно и то же решение — в зависимости от постановки задачи — может быть записано и как построй-

ка веполя и как постройка комплексного веполя. Напри­мер: «Как визуально обнаружить маленькие капельки жидкости?» Решение: синтез веполя — в жидкость предва­рительно вводят люминофор и освещают зону поиска •ультрафиолетовым светом (а. с. 277 805). Возможна иная постановка той же задачи: «Как обнаружить неплотности в агрегате холодильника?» Здесь веществами являются «неплотности» и протекающие сквозь них капли жидкости. Люминофор — добавка, образующая внутренний ком­плекс с веществом жидкости.

1.1.3

Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, а условия задачи содержат ограничения на введение добавок в имею­щиеся вещества Bi или В₂, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внешнему комплексному веполю, присоединяя к Bi или В₂ внешнее В₃, увеличивающее управляемость или придаю­щее веполю нужные свойства:

в_г -в.

Предположим, в условиях задачи на обнаружение неплотностей в агрегате холодильника имеется ограничение: люминофор нельзя вводить в жидкость. В этом случае вещество-обнаружитель может быть расположено на наружной поверхности агрегата (а. с. 311 109). Возникает внешний комплексный веполь.

Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, а условия задачи содержат ограничения на введение в него или присоединение к нему веществ, задачу решают достройкой веполя, используя в качестве вводимого вещества имеющуюся внешнюю среду.

А. с. 175835. Саморазгружающаяся баржа по а. с. 163914 отли­чается тем, что с целью повышения надежности возврата баржи в исходное положение после разгрузки при любых углах крена и опрокидывания она выполнена с балластной килевой цистерной, имеющей в наружных стенках отверстия, постоянно сообщающиеся с забортным пространством.

Нужно иметь тяжелый киль и нельзя иметь тяжелый киль. Выход: сделать киль из воды. В воде такой киль ничего не весит, а когда баржа опрокинута, киль оказывается в воздухе и приобретает вес. Вода не успевает вытечь из отверстий — киль возвращает баржу в нормальное положение.

Если необходимо менять, вес движущегося тела, а это сделать нельзя, то телу надо придать форму крыла и, меняя наклон крыла к направлению движения, получить дополнительную направленную вверх или вниз силу.

А. с. 358 689. Центробежный датчик угловой скорости, содер­жащий двуплечие рычаги и грузы, отличающийся тем, что с целью уменьшения габаритов и веса грузы выполнены в виде крыла для создания дополнительной подъемной силы при вращении.

А. с. 167784. Центробежный тормозного типа регулятор числа оборотов роторного ветродвигателя, установленный на вертикальной оси ротора, отличающийся тем, что с целью поддержания скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов при сильном увеличении мощности грузы регулятора выполнены в виде лопастей, обеспечивающих аэродинамическое торможение.

А. с. 526 399. Дебалансный вибратор, содержащий вал, деба-ланс и устройство для крепления дебаланса к валу на заданном расстоянии от вала, отличающийся тем, что с целью увеличения возмущающей силы дебаланс выполнен в виде тела, имеющего в поперечном сечении профиль крыла.

1.1.5

Если внешняя среда не содержит веществ, необходимых для построения веполя по стандарту 1.1.4, это вещество может быть получено заменой внешней среды, ее разложением или введением в нее добавок.

А. с. 796 500. В опорном узле скольжения используют смазку (в данном случае — это внешняя среда). Для улучшения демпфиро­вания смазку газируют, разлагая ее электролизом.

1.1.6

Если нужен минимальный (дозированный, оптимальный) режим действия, а обеспечить его по условиям задачи трудно или невозмож­но, надо использовать максимальный режим, а избыток убрать.

При этом избыток поля убирают веществом, а избыток вещества полем. Избыточное действие обозначено двумя стрелками:

 

А. с. 242 714. Для получения тонкого слоя краски на изделие наносят избыточное покрытие, окуная изделие в бак с краской. Затем изделие вращают, и центробежные силы сбрасывают избыток краски.

А. с. 907 503. Способ дозирования тонера (включающий до­бавку в двухкомпонентный проявляющий состав тонера) по мере его расхода в процессе проявления, отличающийся тем, что с целью повышения качества изображения добавку тонера осуществляют в количестве, превышающем максимальный расход тонера на прояв­ление одной копии, а из проявляющего состава одновременно с прояв­лением удаляют избыточное количество тонера.

1.1.7

Если нужно обеспечить максимальный режим действия на ве­щество, а это по тем или иным причинам недопустимо, максимальное действие следует сохранить, но направить его на другое вещество, связанное с первым:

1 ^Bl~ —"В₂

А. с. 120909. При изготовлении предварительно напряженного железобетона нужно растянуть стальные стержни. Для этого их нагревают. От тепла стержни удлиняются, и в таком виде их за­крепляют. Однако, если вместо стержней использовать проволоку, ее надо нагревать до 700°, а допустим нагрев только до 400° С (при большом, нагреве проволока теряет свои свойства). Предложено

нагревать нерасходуемый жаропрочный стержень, который от нагре­ва удлиняется и в таком виде соединяется с проволокой. Охлаждаясь, стержень укорачивается и растягивает проволоку, оставшуюся холодной.

1.1.8

Если нужен избирательно-максимальный режим (максимальный режим в определенных зонах при сохранении минимального в дру­гих), поле должно быть либо максимальным, либо минимальным. В первом случае в места, где необходимо минимальное воз­действие, вводят защитное вещество (1.1.8.1).

Во втором — в места, где необходимо максимальное воздействие, вводят вещество, дающее локальное поле, например, термитные составы — для теплового воздействия, взрывные составы — для механического воздействия (1.1.8.2).

А. с. 264 619. Для запайки ампулы с лекарством горелку включают на максимальный режим, а избыток пламени отсекают, погружая корпус ампулы в воду (так, что высовывается только верхушка ампулы).

А. с. 743810. В зазор между свариваемыми деталями закла­дывают экзотермическую смесь, выделяющую при сварке локальное тепло.

Задача 2. Имеются полистироловые катушки с тонким изолиро­ванным проводом и металлическими ножками. Припайку провода к нож­кам осуществляли окунанием в ванну с припоем при 280°. Однако при этом требовалась зачистка концов провода. С целью повышения произ­водительности было предложено вести пайку при температуре припоя 380°. При этой температуре изоляция провода сгорает, происходит лужение провода. Однако при такой температуре ножки катушки пере­греваются, полистирол размягчается и ножки перекашиваются, а это недопустимо. Как быть?

Решение задачи 2 по стандарту 1.1.8.2:

Ножки с концами проводов предварительно окунают в экзотер­мическую смесь с температурой сгорания 350—400° С, а затем пайка ведется как раньше — окунанием в припой с температурой 280° С. Изо­ляция сгорает при вспышке экзотермической смеси, а полистирольная катушка не размягчается.

РАЗРУШЕНИЕ ВЕПОЛЕЙ

В подкласс 1.2 входят стандарты на разрушение веполей и устра­нение или нейтрализацию вредных связей в них. Наиболее сильная идея этого подкласса — мобилизация необходимых элементов за счет использования имеющихся вещественно-полевых ресурсов. Осо­бенно важен стандарт 1.2.2, по которому функции нового вещества выполняет уже имеющееся в системе, но видоизмененное вещество.

Если между двумя веществами в веполе возникают сопряжен­ные — полезное и вредное — действия (причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно), задачу решают введением между двумя веществами постороннего третьего вещества, дарового или достаточно дешевого:

(Волнистой стрелкой обозначено взаимодействие, которое по условиям надо устранить.)

А. с. 937 726. При взрывном уплотнении стенок скважины взрыв­ные газы, выполняя полезную функцию, одновременно оказывают и вредное действие — приводят к образованию трещин в стенках. Предложено «окутать» шнуровой заряд оболочкой из пластилина: давление передается, трещин нет.

А. с. 724 242. Способ гибки ошипованной трубы намоткой ее в холодном состоянии на гибочный шаблон отличается тем, что с целью повышения качества при гибке трубы на радиус менее трех наружных диаметров трубы при намотке трубы ее шипы погружают в слой эластичного материала, например полиуретана.

А. с. 460 148. Способ изготовления изделий без снятия поверх­ностного слоя материала, например, пластическим деформированием в технологической среде с последующей очисткой (например, ультра­звуковой) в моющей жидкости. Отличается тем, что с целью интен­сификации процесса очистки на поверхность изделия перед обработ­кой наносят вещество, удаляющееся в моющей жидкости легче, чем технологическая среда.

А. с. 880 889. Способ упаковки и консервации изделий со сложно-рельефной поверхностью, предусматривающий окунание их в расплав полимера. Отличается тем, что с целью облегчения съема упаковки перед окунанием в расплав вводят подслой, содержащий парообра­зующее вещество.

1.2.2

Если между двумя веществами в веполе возникают сопряжен­ные — полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно, а использование

посторонних веществ запрещено или нецелесообразно, задачу ре­шают введением между двумя веществами третьего, являющегося их видоизменением (см. вепольную формулу ст. 1.2.1).

Вещество В₃ может быть введено в систему извне в готовом виде или получено (действием hi или П₂) из имеющихся веществ. В частности, В₃ может быть «пустотой», пузырьками, пеной и т. д.

А. с. 412062. Способ предупреждения кавитационной эрозии гидродинамических профилей, например подводных крыльев, путем покрытия поверхности профиля защитным слоем. Отличается тем, что с целью повышения его эффективности при одновременном снижении гидродинамического сопротивления профиля защитный слой создают беспрерывным намораживанием на поверхности корки льда по мере разрушения ее от кавитации, поддерживая толщину защитного слоя в установленных пределах, исключающих оголение и ее эрозию под действием кавитации.

А. с. 783 154. Способ транспортирования пульпы по трубопро­воду, включающий подачу пульпы в трубопровод и перемещение по нему. Отличается тем, что с целью снижения износа трубопровода наружную стенку последнего охлаждают до образования на внут­ренней его поверхности слоя замороженной пульпы.

Задача 3. При осаждении металлов электролизом из водных растворов возникает проблема отделения осадка (продукции) от катода (инструмента). Операция эта весьма трудоемкая и производится вручную (красноречиво само название операции — «сдирка»). Как быть?

Решение задачи 3 по стандарту 1.2.2:

Между катодом и слоем осажденного на катод металла должна быть прослойка — легкообразующаяся, электропроводная, легкоразру­шающаяся. По а. с. 553 309 такую прослойку получают, покрывая катод рыхлым губчатым слоем осаждаемого металла, который наносят электролитически в режиме предельного тока.

1.2.3

Если необходимо устранить вредное действие поля на вещест­во, задача может быть решена введением второго элемента, оття­гивающего на себя вредное действие поля:

А. с. 152492. Для защиты подземных кабельных линий от по­вреждений, вызываемых образованием в грунте морозобойных тре­щин, заранее прорывают узкие прорези («трещины») в стороне от трассы кабеля.

Для защиты труб от разрыва при замораживании в трубе размещают надувную пластмассовую вставку (шланг). Замерзая, вода расширяется и сдавливает мягкую вставку, а труба остается целой.

1.2.4

Если между двумя веществами в веполе возникают сопряжен-ные~— полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосновение веществ — в отличие от стандартов 1.2.1 и 1.2.2 — должно быть сохранено, задачу решают переходом к двойному веполю, в котором полезное действие остается за полем hi, а нейтра­лизацию вредного действия (или превращение вредного действия во второе полезное действие) осуществляет П₂:

 

А. с. 755 247. Для опыления цветок обдувают воздухом. Но цветок от ветра закрывается. Предложено раскрывать цветок воздействием электрического заряда.

А. с. 589 482. Автоматическая система с обратной связью возбуж­дает в фундаментных опорах колебания, равные по величине, но противоположные по направлению колебаниям, возникающим при работе технологического оборудования.

1.2.5

п

П

П-

маг

Если надо разрушить веполь с магнитным полем, задача может быть решена с применением физэффектов, «отключающих» ферро­магнитные свойства веществ, например размагничиванием при ударе или при нагреве выше точки Кюри:

Маг

А. с. 397 289. Способ контактной приварки ферропорошков. Перед подачей в зону приварки порошок нагревают до точки Кюри. Это предотвращает выталкивание порошка магнитным полем сварочного тока.

А. с. 312746. Способ внутреннего шлифования путем воздей­ствия на изделие ферромагнитной средой, которую приводят в движе­ние посредством вращающегося магнитного поля. Отличается тем, что с целью интенсификации обработки изделий из ферромагнит­ного материала последние нагревают до температуры, равной или выше точки Кюри.

КЛАСС 2. РАЗВИТИЕ ВЕПОЛЬНЫХ СИСТЕМ 2.1. ПЕРЕХОД К СЛОЖНЫМ ВЕПОЛЯМ

Повышение эффективности веполей может быть достигнуто преж­де всего переходом от простых веполей к сложным — цепным и двойным. Усложнение здесь относительно небольшое, между тем переход обеспечивает появление новых и усиление уже имеющихся качеств, прежде всего управляемости системы.

2.1.1

Если нужно повысить эффективность вепольной системы, зада­чу решают превращением одной из частей веполя в независимо управляемый веполь и образованием цепного веполя:

(Вз или EU в свою очередь может быть развернуто в веполь.)

А. с. 428119. Устройство для заклинивания, содержащее клин и клиновую прокладку с нагревательным элементом, отличающееся тем, что с целью облегчения извлечения клина клиновая прокладка выполнена из двух частей, одна из которых легкоплавкая.

А. с. 1 052351. Сборный инструмент, в котором корпус состоит из двух концентрично расположенных втулок (вместо одного цилин­дра). Втулки сопряжены между собой с гарантированным натягом и выполнены из материалов с различным коэффициентом линейного расширения, выбранных из условия сохранения гарантированного натяга и создания осевого натяга в инструменте.

Если в технической системе имеется объект, который движется или должен двигаться под действием силы тяжести вокруг неко­торой оси, и надо управлять движением этого объекта, задача решается введением в данный объект вещества, управляемо движу-

щегося внутри объекта и вызывающего своим движением переме­щение центра тяжести системы.

А. с. 271 763. Самоходный кран с подвижным противовесом.

А. с. 508 427. Трактор с подвижным центром тяжести для работы на крутых склонах.

А. с. 329441. Качающийся дозатор имеет ковш, постепенно заполняемый жидкостью, и противовес. Когда ковш наполняется, дозатор наклоняется и выливает жидкость. Однако такой дозатор слишком рано начинает подниматься — часть жидкости остается в ковше. Предложено в противовесе сделать канал, в котором сво­бодно перемещается шарик. При опрокидывании ковша шарик сме­щается к оси, передвигает центр тяжести системы и тем самым удерживает ковш наклонным до полного слива жидкости.

Цепной веполь может образовываться и при развертывании
связей в веполе. В этом случае связь Bi - - Ва встраивается
в звено П_{2-----------------} Вз:

»2----- "^U1 ^D3 °2

Патент Англии 824 047. Предлагается устройство для передачи вращения с одного вала к другому (муфта), содержащее наружный и внутренний роторы, охваченные электромагнитом. В зазоре между роторами находится магнитная жидкость, твердеющая в магнитном поле. Если электромагнит не включен, роторы свободно вращаются относительно друг друга. При включении электромагнита жидкость приобретает твердость и жестко связывает роторы, то есть позволяет передавать вращающий момент.

2.1.2

Если дан плохо управляемый веполь и нужно повысить его эффек­тивность, причем замена элементов этого веполя недопустима, за­дача решается постройкой двойного веполя путем введения второго поля, хорошо поддающегося управлению:

А. с. 275331. Способ регулируемого расхода жидкого металла из разливочного ковша, отличающийся тем, что с целью безаварий­ной разливки гидростатический напор регулируют высотой металла над отверстием разливочного стакана, вращая металл в ковше электромагнитным полем.

Задача 4. Установка для получения искусственных шаровых молний представляет собой реактор («бочку»), внутри которого находится гелий (давление до 3 атм.). Под действием мощного электромагнитного излучения в гелии возникает плазменный шнуровой разряд, стягиваю­щийся в сферический сгусток плазмы. Для удержания этого сгустка в центральной части «бочки» используют соленоид, кольцеобразно рас­положенный вокруг «бочки». Изменились условия опыта — резко повы­силась мощность ЭМ-излучения. Плазма стала горячее и, следовательно, менее плотной, более легкой. Плазменный шар стал всплывать вверх. Чтобы удержать молнию в центре «бочки», попробовали повысить мощность соленоидного кольца. Ничего не получилось: молния под­нималась вверх — только чуть медленнее. Сотрудники П. Л. Капицы предложили демонтировать установку, строить новую, имеющую значи­тельно более сильную соленоидную систему. Но П. Л. Капица нашел другое решение. Какое?

Решение задачи 4 по стандарту 2.1.2:

Дан неэффективный (неуправляемый) веполь: гравитационное поле, плазменный разряд, газ. Необходимо ввести второе (управляемое) поле. Каким оно может быть? Гравитационные, тепловые, электро­магнитные поля отпадают по условиям задачи. Остаются различные механические поля, прежде всего — поле центробежных сил.

«Идея заключалась в том, чтобы завертеть по кругу газ... Вместе с газом завертелся и сам разряд и перестал всплывать... А заставляли газ непрерывно вращаться самые обычные воздуходувки, хорошо зна­комые всем по домашнему пылесосу. Впрочем, именно пылесос и был использован на первых порах» («Химия и жизнь», 1971, № 3, с. 8).

ФОРСИРОВАНИЕ ВЕПОЛЕЙ

Общая идея шести стандартов, входящих в этот подкласс, заклю­чается в увеличении эффективности веполей — простых и сложных -без введения новых полей и веществ. Достигается это форсированным использованием имеющихся вещественно-полевых ресурсов.

2.2.1

Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена заменой неуправляемого (или плохо управляемого) рабо­чего поля управляемым (хорошо управляемым) полем, например заменой гравитационного поля механическим, механического электрическим и т. д.

А. с. 989 386. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей методом максимального давления в капле, выдавливаемой из капилляра, отличающийся тем, что с целью экономии дорого-

стоящих материалов, повышения воспроизводимости результатов и расширения круга исследуемых материалов максимальное давле­ние создают с помощью центробежных сил, при этом измеряют скорость вращения жидкости в капилляре в момент выдавливания капли.

А. с. 496 146. Способ очистки электролита в процессе электро­механической обработки, основанный на отделении продуктов анод­ного растворения, отличающийся тем, что с целью повышения ка­чества очистки электролит до входа в рабочий зазор пропускают через электростатическое поле.

А. с. 1 002 259. Способ сгущения биосуспензий путем аэрации и флотации в псевдосжиженном слое частиц дисперсного материала в присутствии поверхностно активного вещества и коагулянта, отличающийся тем, что с целью повышения степени сгущения био­суспензий микроорганизмов активного ила в качестве дисперсного материала в зоне аэрации используют частицы из ферромагнетиков, а в зоне флотации — из сегнетоэлектриков.

2.2.2

Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена путем увеличения степени дисперсности (дробления) вещества, играющего роль инструмента:

Пояснения.

1. Символом В^м обозначено вещество, состоящее из
множества мелких частиц (песчинки, порошок, дробинки
и т. д.).

2. Стандарт 2.2.1 отражает одну из основных законо­
мерностей развития технических систем — тенденцию
к измельчению инструмента или его части, непосредствен­
но взаимодействующей с изделием.

А. с. 272 737. При последовательной перекачке разных жидкостей по одному трубопроводу использовались поршневые и шаровые раз­делители. Работали они плохо, быстро истирались, застревали и т. д. Предложено ввести в зону контакта жидкостей разделитель из дро­бинок размерами 0,3—0,5 мм с плотностью равной средней плот­ности жидкостей.

А. с. 354 145. В щите для выемки угольных пластов вместо балок большого диаметра предложено использовать пучки из тонкомерных стержней. Видна линия дальнейшего развития: от пучков стержней к пучкам нитей.

2.2.3

Особый случай дробления вещества — переход от сплошных веществ к капиллярно-пористым. Переход этот осуществляется по линии «сплошное вещество — сплошное вещество с одной поло­стью — сплошное вещество со многими полостями (перфорирован­ное вещество) — капиллярно-пористое вещество — капиллярно-пористое вещество с определенной структурой (и размерами) пор». По мере развития этой линии увеличивается возможность размеще­ния в полостях-порах жидкого вещества и использования физи­ческих эффектов:

А. с. 243 177. Устройство для передачи усилий от опоры копра на фундамент. Отличается тем, что с целью обеспечения равномер­ности давления на фундамент выполнено в виде плоского замкнутого сосуда, заполненного жидкостью.

А. с. 878 312. Огнепреградитель, содержащий корпус с разме­щенными между решеток гранулами насадки, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности работы огнепреградителя гранулы насадки выполнены полыми из легкоплавкого материала и заполнены огнетушащим веществом.

А. с. 403517. 'Нагревательный стержень-паяльник выполнен не сплошным, а капиллярно-пористым. Благодаря этому можно отса­сывать припой при демонтаже паяных соединений.

А. с. 493 252. Пучок капиллярных трубок (вместо одного круп­ного баллончика) образует устройство, аккуратно наносящее клей.

А. с. 713697. Экструзионная головка, содержащая корпус с рабочим каналом, облицованным пористым материалом, и со штуце­ром для подвода смазки в рабочий канал через облицовку. Отли­чается тем, что с целью повышения экономичности путем возмож­ности подачи смазки под сниженным давлением облицовка выпол­нена двухслойной, причем наружный слой выполнен с большим размером пор, чем внутренний, контактирующий с расплавом.

2.2.4

Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена путем увеличения степени динамизации, то есть перехода к более гибкой, быстро меняющейся структуре системы:

 

Пояснения.

1. Треугольным символом с волнистой линией обозна­
чена динамичная вепольная система, перестраивающая­
ся в процессе работы.

2. Динамизация В₂ чаще всего начинается с разде­
ления В₂ на две шарнирно соединенные части. Далее
динамизация идет по линии: один шарнир — много шар­
ниров — гибкое В₂.

3. Динамизация П в простейшем случае осуществляет­
ся переходом от постоянного действия поля (или П сов­
местно с В₂) к импульсному действию.

А. с. 324 990. Опора для шпалерных насаждений, выполненная в виде столба для крепления шпалерной проволоки, отличающаяся тем, что с целью использования самой опоры для осеннего приги­бания ветвей, подвязанных к проволоке, она выполнена из двух шарнирно соединенных частей.

А. с. 943 392. Способ обработки тампонажного раствора путем воздействия на него магнитным полем, отличающийся тем, что с целью повышения качества тампонажного раствора воздействие магнитным полем ведут в импульсном режиме.

Эффективная динамизация системы может быть осуществлена за счет использования фазовых переходов первого рода (например, заме