 |
Материалы к некоторым методам активизации поиска решений в технике
|
|
|
|
ПРИЗНАКИ ОБЪЕКТА И ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ (ПЕРЕЧНИ К КОМБИНАТОРНОМУ МЕТОДУ) *)
I. Пространственный вид
1. Точка.
2. Линия.
3. Плоскость.
2. Объём.
II. Пространственное положение
1. Горизонтальное.
2. Вертикальное.
3. Под углом.
III. Состояние во времени
1. Действие замедлить.
2. Действие ускорить.
3. Действие совершить до начала работы объекта.
4. Действие совершить после окончания работы объекта.
5. От непрерывной работы перейти к импульсной.
6. От периодической работы перейти к непрерывной.
IV. Виды движения
1. Прямолинейное.
2. Вращательное.
3. Механические колебания (также и вибрации).
V. Изменения (приёмы)
1. Изменить количественный показатель.
2. Увеличить, уменьшить (также и количество функций).
3.Соединить, разъединить.
__________________________
*) Ю. М. Чяпяле. Методы поиска изобретательских идей. Л.: Машиностроение, 1990 г.
4. Двигаться, не двигаться.
5. Использовать посредника.
6. Использовать копию.
7. Использовать принцип самообслуживания.
8. Использовать обратную связь.
9. Изменить на антипод (а свойство на антисвойство).
10. Вред превратить в пользу.
VI. Геометрическая форма объекта
П о л и н и и:
1. Синусоида.
2. Эллипс.
3. Спираль (на плоскости - логарифмическая, архимедова; в пространстве - цилиндрическая, конусная).
П о п л о с к о с т и:
4. Треугольник (остроугольный, тупоугольный, прямоугольный, равнобедренный, равносторонний).
5. Четырёхугольник, параллелограмм, ромб, прямоугольник, квадрат.
6. Трапеция, равнобочная трапеция.
7. Многоугольник (неправильный, правильный).
8. Круг.
9. Части круга (сектор, сегмент, круговое кольцо).
В п р о с т р а н с т в е
10. Призма (наклонная, прямая, правильная).
|
|
|
11. Параллелепипед (прямоугольный, куб).
12. Пирамида (неправильная, правильная, тетраэдр).
13. Усечённая пирамида (неправильная, правильная).
14. Обелиск.
15. Клин.
16. Цилиндр (наклонный, прямой).
17. Цилиндрическая труба.
18. Конус (наклонный, прямой).
19 Усечённый конус (наклонный, прямой).
20. Шар.
21. Части шара (сектор, сегмент, слой, полый шар).
22. Тор.
23. Бочка.
24. Эллипсоид, сплющенный эллипсоид вращения, вытянутый эллипсоид вращения.
25. Гиперболоид.
25. Эллиптический параболоид.
27. Псевдосфера.
28. Лист Мёбиуса.
VII. Структура объекта
1. Перестановки, например, из трёх элементов а, b, c - abc, bca, cab, cba, bac, acb.
2. Перестановки, расставленные по обе стороны оси симметрии.
3. Асимметрическое изображение (по отношению к центральному элементу или оси симметрии).
4. Дублирование элементов. На каждой стороне (от оси симметрии) элементы можно повторить. Элементы располагаются на оси х.
5. Переход к структуре двух измерений (когда подобные элементы имеются не только по оси х, но и по оси у).
6. Переход к структуре трёх измерений (имевшийся случай 5 плюс аналогичное добавление элементов на оси z)
7. Применение геометрических тел вращения и движения.
8. Комбинации указанных случаев.
VIII. Возможные состояния материала
1. Твёрдое.
2. Сыпучее.
3. Эластичное (растяжимое).
4. Вязкое (например, гель).
5. Жидкое.
6. Газовое.
7. Плазма.
8. Вакуум.
IX. Возможные степени дисперсности материала
1. Гранулы, порошок, пудра.
2. Ионы.
3. Кристаллы.
4. Молекулы.
5. Атомы.
6. Кванты.
8. Электроны.
X. Возможные свойства материалов
1. Механическая прочность.
2. Хрупкость.
3. Плотность.
4. Твёрдость.
5. Упругость.
6. Растяжимость.
7. Гладкость поверхности.
8. Пористость.
9. Вязкость.
10. Растворимость в жидкости.
11. Газовая абсорбция.
12. Поверхностное натяжение.
13. Тепловое расширение и изменение объёма при фазовом переходе.
14. Теплота фазового перехода (превращения).
|
|
|
15. Теплопроводность.
16. Теплоёмкость.
17. Наличие температура плавления.
18. Наличие температура кипения.
19. Диффузность.
20. Капиллярность.
21. Сорбционные свойства.
22. Осмотические свойства.
23. Устойчивость и усталость.
24. Звукопроводность.
25. Ультразвукопроводность.
26. Электрострикционные свойства.
27. Электропроводность.
28. Сверхпроводимость (электрическая).
29. Полупроводниковые свойства.
30. Магнитопроводность.
31. Магнитострикционные свойства.
32. Проводимость радиоволн.
33. Проводимость инфракрасных лучей.
34. Проводимость волн оптического спектра (инфракрасных лучей).
35. Светоотражательные свойства.
36. Люминесцентные, флуоресцирующие свойства.
37. Фотопластичность.
38. Фотоупругость.
39. Фотохромные свойства.
40. Проводимость ультрафиолетовых лучей.
41. Проводимость индуцированного излучения (лучей лазера, мазера).
42. Проводимость рентгеновских лучей.
43. Радиационная устойчивость.
44. Проводимость радиоактивных лучей.
45. Химическая инертность.
46. Химическая стойкость неметаллов.
47. Коррозионная стойкость металлов.
48. Химическая агрессивность.
49. Токсичность.
50. Старение материала.
XI. Возможные виды используемой энергии
1. Механического движения, в т. ч. вращательного, колебательного.
2. Гравитации.
3. Деформации.
4. Газа или жидкости под давлением.
5. Тела, погруженного в жидкость или газ вследствие действия архимедовых сил.
6. Струи жидкости, потока газа, ветра.
7. Фазовых превращений.
8. Внутренняя энергия (нагретых) тел.
9. Акустических волн, в т. ч. ультразвука.
10. Электрического, магнитного полей, (в т. ч. вихревых), радиоволн.
11. Электрического тока (в т.ч. в жидкостях, газах, вакууме).
12. Света, в т. ч. инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского.
13. Радиоактивного излучения (потока электронов, нейтронов, альфа-частиц, гамма -излучения).
XII. Возможные виды используемых сил
1. Реактивные.
2. Центробежные.
3. Гравитации.
4. Упругой деформации.
5. Давления жидкости или газа.
6. Архимедовы.
7. Динамического давления потока жидкости или газа.
8. Капиллярные.
9. Осмотические.
10. Давления акустических волн, в т.ч. ультразвуковых.
11. Электрического, магнитного полей, радиоволн.
|
|
|
12. Давления света.
СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ ПО ЭЙЛОАРТУ *)
1. Перечислить все качества и определения предполагаемого изобретения, изменить их.
2. Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки. Определить второстепенные задачи и аналогичные задачи. Выделить главные.
3. Перечислить для имеющихся решений……….…………. недостатки, их об-
щие принципы, но-
вые предположения.
4. Набросать аналоги:……………………………………….…. фантастические,
биологические,
экономические, молекулярные и др.
5. Построить модель: …………………...…………………….. математическую,
гидравлическую,
электронную,
механическую и другие.
(Модели точнее выражают идею, чем аналогии.)
6. Попробовать различные виды материалов и виды энергии: газ, жидкость,
твёрдое тело, гель, пену, пасту и др.,
тепло, магнитную энергию, электри- ческую, свет, силу удара и т. д.,
различные длины волн; поверхностные свойства и т. п.,
переходные состояния: …………....………..……………..замерзание, конден- сация, переход через точку Кюри и т. д..
эффекты Джоуля-Томсона, Фарадея и др.,
7. Установить:………………………………………………….. варианты, зависимости, возможные связи, логические совпа-дения.
8. Узнать мнения некоторых совершенно неосведом-
лённых в данном деле людей.
_________________
*) Журнал «Изобретатель и рационализатор» №5, 1970.
9. Устроить сумбурное групповое обсуждение, особенно
во время выпивки, выслушивая все и каждую идею без
критики.
10. Попробовать национальное решение: …………………… хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и т. д.
11. С проблемой……………………………………………….. спать, идти на рабо-ту, гулять, прини-мать душ, ехать, пить, есть, играть в теннис, всё с ней.
12. Бродить среди стимулирующей обстановки (свалки ло-
ма, технические музеи, магазины дешёвых вещей), пробе-гать журналы, комиксы.
13. Набросать таблицу………………………………………… цен, величин, пере-мещений, типов ма-териалов и т. д.;
для разных решений проблемы или разных её частей, ис- кать пробелы в решениях или новые комбинации.
|
|
|
14. Определив идеальное решение, разрабатывать возможные.
15. Видоизменить решение проблемы с точки зрения:……….. времени (скорее
или медленнее), размеров, вязкости и т. п..
16. В воображении залезть внутрь механизма.
17. Определить альтернативные проблемы и системы, которые изымают определённое звено из цепи и таким образом создают нечто совершенно иное, уводя в сторону от нужного решения.
18. Чья проблема? Почему его?
19. Кто придумал это первый?История вопроса. Какие ложные толкования этой проблемы имели место?
20. Кто ещё решал эту проблему? Чего он добился?
21. Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.
ЗАДАЧНИК
1.
 |  | ||
На промышленном предприятии используют много воды для технических целей. Качают её насосом из реки. Механические примеси, которые содержатся в неочищенной воде (песчинки, ил), оседают на стенках труб и постепенно забивают их, количество поступающей воды уменьшается, поэтому водопровод нужно периодически от этого осадка очищать. Для сдирания осадка предложили закладывать в трубы через люк, который расположен после насоса, обломки кирпичей с острыми краями. Двигаясь по трубе под давлением воды, которое создаёт насос, они сдирают осадок. Этот осадок подхватывается потоком воды и выносится из трубы. Но крупные куски кирпича, которые хорошо очищают трубу, иногда застревают в плотных наслоениях ила, и выбить их очень сложно. Попробовали проводить очистку
Рис. 1.
обломками меньшего размера. Они, действительно, не застревают, но почти ничего не очищают, поток воды свободно проносит их по всему трубопроводу и выбрасывает наружу. Как быть?
2. На кораблях, особенно военных, каждый метр площади на счету. Очень важно, чтобы любые сооружения занимали минимум места. Но очень трудно сократить вылет трапа, потому что он зависит от высоты и ширины ступенек. Сделать ступени выше (тогда их потребуется меньше) нельзя: затрудняется хождение. И уже сделать каждую ступеньку нельзя: на ней должна уместиться нога. Как быть? Предлагать вместо трапа другие средства – лифт, эскалатор – не следует.
3. Однажды на стройке возникла проблема: замерить горизонтальность плиты, расположенной за поворотом вентиляционного хода. Такой замер очень легко сделать с помощью простого жидкостного уровня с пузырьком, да вот беда – просунуть уровень за поворот ещё можно, а вот посмотреть на него – никак: мешает выстроенная стена. Пытались приспособить для этого зеркала, но ничего не вышло. Ломать готовую стенку жалко. Как быть?
|
|
|
4. Токарные резцы большого размера получают ковкой. После этого их нужно заточить и профрезеровать по поверхности для обеспечения нужной чистоты. Пачки из нескольких резцов зажимают в тисках и фрезеруют вместе (см. рис.). Но у кованых резцов размеры могут существенно отличаться, поэтому фрезерование идёт по размеру наименьшего резца, что резко повышает трудоёмкость. Как, сохранив групповое фрезерование, обеспечить обработку каждого резца на минимальную глубину, учитывая, что одинаковости размеров резцов добиваться не нужно?
Заострённые концы резцов направлены «от нас».
Рис. 2.
5. Корпус плавильной печи охлаждают водой, циркулирующей по трубам, проложенным внутри стен позади огнеупорного слоя. Иногда трубы прорываются. Тогда стенки пропитываются водой, а вода превращается в пар под давлением, что приводит к взрыву. Как быть? Система водяного охлаждения должна сохраниться.
6. При изготовлении протезов для инвалидов, потерявших одну конечность, необходимо, чтобы протез по форме соответствовал сохранившейся конечности. Такая работа требует опытного скульптора, а это не всегда доступно. Есть выход – сделать слепок с имеющейся конечности, но тогда протез оказывается точной копией, т. е. второй правой или второй левой конечностью. Как быть?
7. При сборке колёс автомобиля последняя операция – накачка шин. Рабочий подключает шланг к шине, и в шину подаётся сжатый воздух от компрессора. При этом приходится периодически отсоединять шланг от шины и измерять давление манометром. Если установить манометр на шланг, это ничего не даст: манометр покажет давление сжатого воздуха в компрессоре. Как быть?
8. Аэростат состоит из герметичной кабины и оболочки. По мере подъема приходится стравливать газ путём открытия клапана, расположенного около горловины оболочки. Стравливание происходит путём вытягивания троса, один конец которого подсоединён к клапану, а другой проходит в кабину. Ход троса до 10 м. Если сделать отверстие плотно облегающим трос, то трос трудно передвигать, а при большом отверстии на высоте из кабины выйдет воздух. Автоматики нет, пластмасс, резины нет. Как быть?
9.
 |
Бак с горючим для космического корабля заполнен не полностью. Пузыри горючего находятся в невесомости и сами не перемещаются к насосу двигателя (см. рис.). Не применяя поршней в баке и не деформируя бак, надо обеспечить подачу топлива к насосу. Как это сделать?
Рис. 3.
10. На фармзаводе потребовалось усовершенствовать способ запайки ампул. По существующему способу ампулы размещают в кассетах (5 рядов по 5 ампул) вертикально капиллярами вверх. Затем подводят групповую горелку. Против каждой ампулы оказывается горелка, пламя нагревает капилляры, и они оплавляются. При известных типах горелок невозможно сделать так, чтобы все горелки давали пламя точно одной длины. А если бы этого и удалось добиться, неуправляемое движение окружающего воздуха и колебания в составе самого газа всё равно сбили бы настройку горелок. Поэтому во избежание перегрева отдельных ампул (из-за которого портится их содержимое) пламя горелок делается небольшим. Но при этом некоторые ампулы не запаиваются. Как сделать так, чтобы все ампулы запаивались и не перегревались?
11. Куски чистого металлического натрия надо перемещать по открытому конвейеру. Однако натрий чрезвычайно активен. Он самовоспламеняется, соединяясь с кислородом и влагой воздуха. Создавать в цехе инертную атмосферу сложно. Покрывать натрий защитным веществом недопустимо. Как быть?
12. Цех изготавливает металлические полые конусы. После изготовления нужно проверить размеры и форму внутренней поверхности конуса. Для этого внутрь конуса поочерёдно вставляются шаблоны (для каждого проверяемого сечения имеется свой шаблон). Когда шаблон установлен, можно заметить, наблюдая на просвет, отклонение от заданной формы и размера. Чем больше шаблонов, тем точнее проверка. Но каждый замер требует много времени и труда. Поэтому, чем меньше шаблонов, тем быстрее и проверка. Как быть?
13. При сварке швов на стенах и потолках надо предотвращать вытекание расплавленного металла из зоны сварки. Для этого через расплавленный металл пропускают ток и действуют на свариваемое место магнитным полем. Но магнитное поле действует и на дугу, отклоняя её. Как быть?
14. Если не принять мер, то провод, по которому поступает ток в трамвай, при движении трамвая будет «перепиливать» токосъёмник трамвая. Как быть?
15. Дозатор жидкости сделан в виде качалки (см. рис.). В левой части дозатора – ёмкость для жидкости. Когда ёмкость наполнена, дозатор наклоняется влево и жидкость выливается. При этом левая часть становится легче, дозатор возвращается в исходное положение. К сожалению, дозатор работает неточно: выливается не вся жидкость. Как только часть жидкости выльется, облегчённая ёмкость уходит вверх – получается «недолив». Сделать ёмкость побольше и смириться с тем, что в ней остаётся часть жидкости? Но качалка капризна: «недолив» зависит от многих причин (вязкость жидкости, трение в опорах дозатора и т. д.). Нужно устранить недолив как-то иначе. Как быть?
 |
Рис. 4.
16. Для точной (прецизионной) ручной пайки выводов микросхем и микропроводов с помощью электрического паяльника (см. рис.) нужно, чтобы наконечник паяльника был расположен как можно ближе к ручке. Но чем ближе ручка к наконечнику паяльника, тем сильнее она будет нагреваться и обжигать руку оператора. Как быть?
(Размер паяльника с шариковую авторучку.)
 |
Рис. 5.
17. Для изготовления предварительно напряжённого (сжатого) железобетона нужно сначала растянуть стальную арматуру (прутки). Это делали с помощью сложных и капризных домкратов. Затем появился простой и надёжный способ. По прутку пропускался сильный ток, пруток нагревался и удлинялся. В таком состоянии его закрепляли на форме, в которую (после охлаждения прутка) подавался бетон. Концы прутка освобождали, пруток сжимался – укорачивался - и сжимал (напрягал) бетон.
Всё шло хорошо, пока использовали прутковую арматуру из обычной стали: достаточно было её нагреть до 400о, чтобы получить необходимое удлинение. Но в предварительно напряжённом железобетоне выгодно применять не прутковую, а проволочную арматуру, обладающую высоким сопротивлением на разрыв. Чтобы удлинить такую проволоку до расчётной величины, нужно нагреть её до 700о. Но при нагревании выше 400о проволока теряет свои механические свойства. Использовать же проволоку из жаропрочной стали слишком дорого. Как быть?
18. Существующие вибротранспортёры для сыпучих материалов хорошо работают при углах подъёма не более 30о. Понадобилось перемещать материал под углом 900. Как быть?
19. Для исследования процесса дуговой сварки нужно одновременно следить за состоянием дуги и переносом металла. Но увидеть металл внутри яркой дуги нельзя. Чтобы обойти это затруднение, дугу освещают ещё более ярким светом от дополнительного источника. При этом хорошо виден металл и не видна дуга. Как быть?
20. В крыле самолёта расположен бак с горючим. Нужен способ, позволяющий определить количество горючего при любых положениях самолёта. Как быть?
21. В условиях военного времени необходимо срочно отремонтировать эшелон с пробитыми осколками снарядов цистернами, в которых перевозилось горючее для фронта. В наличии имеется сварочный аппарат для электродуговой сварки, но как варить цистерны, в которых находятся взрывоопасные пары горючего? Как быть?
22. Пружину (длиной 10 см, диаметром 1 см) надо в сжатом состоянии установить плашмя между страницами книги. Если сжать пружину пальцами и попытаться положить её внутрь книги, то при отпускании пальцев пружина сразу разожмётся. Такого рода затруднения нередко возникают при сборке пружин в приборах. Связывать пружину нельзя – в собранном приборе пружине придётся работать. Прибор портить нельзя. Как быть?
23. Чтобы свая хорошо входила в грунт, она должна быть снизу как можно острее. Но у острой сваи маленькая площадь опоры, и для того, чтобы свая несла большую нагрузку, нужно нижнюю часть сваи сделать наоборот расширенной, тупой. Как быть?
|
|
|
