Головна » 2016 » Січень » 26 » Суперечності та усування їх,Суперечності у винахідницькій ситуації,Технічна суперечність,Принцип застосовування композиційних матеріалів,
03:18
Суперечності та усування їх,Суперечності у винахідницькій ситуації,Технічна суперечність,Принцип застосовування композиційних матеріалів,

 Принцип використовування пневмо- й гідроконструкцій

Замість твердих частин об'єкта використовують газоподібні й рідкі: надувні й гідронаповнювані, повітряну подушку, гідростатичні, гідрореактивні.

Приклади

 Застосовування повітряних подушок в транспортних засобах для заводського транспортування, зокрема в комплексах Мовіт.

 Контейнер для транспортування крихких виробів містить всередині надувну оболонку, що притискає вироби і не дає їм розбиватися під час перевезення (а. с. 445611).

 Принцип використовування гнучких оболонок і тонких плівок

 Замість звичайних конструкцій використати гнучкі оболонки і тонкі плівки.

 Ізолювати об'єкт від зовнішнього середовища за допомогою гнучких оболонок і тонких плівок.

Приклад

Сушіння виробів у формах-опорах, покритих тонкими струмопровідними полімерними плівками, через які пропускають струм (а. с. 183624).

 Принцип використовування пористих матеріалів

 Зробити об’єкт пористим або використати додаткові пористі складники (вставки, покриви тощо).

 Якщо об’єкт уже виконано пористим, попередньо запов­нити пори якою-небудь речовиною.

Приклад

Система випарювального охолоджування електричних машин, в яких окремі конструктивні складники виготовлено з пористих матеріалів, наприклад, пористих порошкових сталей, насичених рідким холодоагентом, що під час роботи машини випаровується і в такий спосіб забезпечує короткочасне інтенсивне й рівномірне її охолодження (а. с СРСР 187135).

 Принцип зміни забарвлення.

 Змінити забарвлення об’єкта чи зовнішнього середовища.

 Змінити ступінь прозорості об'єкта чи зовнішнього середо­вища.

 Щоб спостерігати за погано видимими об’єктами чи проце­сами, використати барвні добавки.

 Якщо такі добавки вже використано, застосовувати мічені атоми.

Приклад

Прозора пов’язка, яка дає змогу спостерігати рану, не зні­маючи її (пат. СІНА 3425112).

ЗЗПринцип однорідності

Об’єкти, що взаємодіють з розглядуваним об'єктом, повинні бути виготовлені з того ж матеріалу (чи близького йому за властивостями).

Приклад

Щоб поліпшити змащування вальниці ковзання за підвище­них температур, як мастильну речовину використовують мате­ріал, з якого виготовлено вкладень вальниці (а. с СРСР 234800).

34 Принцип відкидання і регенерації частин

 Частина об'єкта, що виконала своє призначення або стала непотрібною, повинна бути відкинута (розчинена, випарена тощо) або видозмінена безпосередньо в ході роботи.

 Витратні частини об’єкта повинні бути відновлені безпосередньо в ході процесу.

Приклад

Гвинтові мікропружини навивають на оправку з еластичного матеріалу, яку потім усувають, занурюючи разом із пружиною в рідину, що розчиняє еластичний матеріал (а. с. 222322).

 Принцип зміни фізико-хімічних параметрів

 Змінити агрегатний стан об'єкта.

 Змінити концентрацію або консистенцію.

 Змінити сту пінь гнучкості.

 Змінити температуру.

Сюди входять не тільки прості переходи від одного стану до іншого, але і переходи до «псевдостанів» («псевдорідина») і проміжних станів (наприклад, використання еластичних твердих тіл). Приклади

 Краплі води, потрапляючи в струмінь охолодженого газу, спрямованого на деталь, миттєво замерзають і, перетворившись у льодяні кульки, обробляють поверхню деталі не гірше ніж дріб (а. с ОРСР 715295).

 Ділянку гальмування посадкової смуги виконано у вигляді ванни, заповненої в’язкою рідиною, на якій розміщено товстий шар еластичного матеріалу (пат. ФРН № 1291210).

 Принцип застосовування фазових переходів Використати явища, що виникають під час фазових переходів:

змінювання об єму, виділення чи поглинання тепла тощо.

Приклад

Заглушку для герметизування трубопроводу й горловин, щоб спростити конструкцію, виконано у вигляді склянки, в яку заливають легкоплавкий металічний стоп, що розширюється під час твердіння і забезпечує герметичність з’єднання (а.с. 319806).

 Принцип застосовування термічного розширювання

 Використати розширювання (або стискання) матеріалів.

 Застосувати кілька матеріалів з різними коефіцієнтами термічного розширювання.

Приклад

Під час складання ват охолоджують, а вальнйцю нагрівають.

 Принцип застосовування сильних окислювачів

 Замінити звичайне повітря збагаченим.

 Замінити збагачене повітря киснем.

 Подіяти на повітря або кисень іонізованим випроміню­ванням.

 Використати озоновий кисень.

 Замінити озоновий (або іонізований) кисень озоном. Приклад

Щоб поліпшити якість та продуктивність плазмового різання нержавійної сталі, як різальний газ використовують чистий кисень (а. с. 185418).

 Принцип збільшування ступеня інертності

 Замінити звичайне середовища інертним.

 Здійснювати процес у вакуумі.

Приклад

Надійно запобігти загорянню бавовни в сховищі можна, обробивши її інертним газом під час транспорту вання до місця зберігання (а. с. СРСР 270171).

 Принцип застосовування композиційних матеріалів

Перейти від однорідних матеріалів до композиційних.

Приклад.

 Щоб забезпечити задану швидкість охолоджуван-ня мате­ріалу під час термічного обробляння, охолоджу-вальне середовище містить розчин газу й рідини  (а. с. 187060).

 Шум двигуна можна заглушити, якщо заповнити корпус водоемульсійною піною (а. с. 473843).

 Вироби, вироблені на основі алюмінію й зміцнені великою кількістю вкритих танталом волокон вуглецю, - легкі, міцні й важколопкі (пат. США 3553820).

 Як композиційний матеріал (композицію целюлози з лігніном) дуже часто у різних виробах використовують деревину. Волокна целюлози мають високу міцність проти розривання, але легко згинаються. Лігнін сполучає їх в одне ціле та надає матеріалові жорсткості.

Усі евристичні заходи можуть утворювати пари «заходи- антизаходи». Такі здвоєні заходи ліпше пристосовані до усування суперечностей, ніж одиничні. Що значніший винахід, то складніше поєднання заходів, використаних у цьому винаході.

Поєднання заходу 10 (принцип попередньої дії) і заходу 16 (принцип часткового виконання) отримало назву - принцип чутливості.

Отже, застосовуючи, наприклад, захід дроблення, можна просто поділити початкову систему на кілька незалежних складників чи розділити систему аж до рідини. Захід винесення дає змогу вдосконалювати систему, виокремлюючи один її складник. Принцип місцевої якості чітко відображається в історичному розвитку багатьох машин: їх поступово дробили і для кожної частини створювали найкращі умови.

Машини створюють симетричні. Це їхня традиційна форма Тому велику низку завдань, складних стосовно симетричних об’єктів, легко розв’язують, порушуючи симетрію (див. прикл. З, 4 принципу асиметрії 4 - додаток В). Принцип об’єднання, наприклад, дає змогу підвищувати продуктивність обробляння, об’єднуючи однорідні чи суміжні операції.

Сам по собі кожний із цих заходів слабкий, до того ж вони найдавніші й спрямовані на успеціалізованість об’єктів.

Заходи першого поверху не зорієнтовані в напрямку технічного прогресу. Чи прогресивно, наприклад, збільшувати асиметрію (захід 4), чи прогресивніше збільшувати симетрію? Іноді краще одне, іноді - інше, і нічого визначенішого сказати не можна.

Але заходи першого поверху варто застосовувати, якщо вони допомагають розв’язувати завдання. Проте кращі результати вони дають в поєднанні з іншими заходами.

Другий поверх - парні заходи. У глибині технічних суперечностей заховані фізичні суперечності. За своєю суттю ФСП висовують подвійні вимоги до об’єкту: бути одночасно рухомим і нерухомим, гарячим і холодним тощо. Тому науковці, вивчаючи заходи усування ФСП, дійшли висновку: повинні існувати парні (подвійні) заходи сильніші, ніж одинарні.

На другому поверсі розташовуються сильніші парні заходи (типу «захід - антизахід»). Наприклад, за заходом 1 комбінований деревинообробчий верстат поділено на вузли, але ефективний і захід 5 - об’єднання, оскільки вузли об’єднані в єдиний верстат. Ефект досягнуто використанням двох заходів:   прямого й оберненого. Принцип непреривної дії - і принцип імпульсної (непреривної) дії

Пари утворюють низка заходів, наприклад: принцип міс­цевої якості, тобто неоднорідності (захід 3) утворює пару з принципом однорідності (захід 33); принцип антиваги (захід 8) рекомендує компенсувати вагу об’єкта поєднуючи його з іншим об’єктом, що має піднімальну силу, а принцип відкидання і регенерації частин (захід 34) рекомендує відкинути частину об’єкта, що стала зайвою, тощо.

Сильні парні заходи спрямовано на наближування об’єкта до ідеальної машини, ідеального способу чи ідеальної речовини. У парних заходах реалізовано принципово нові (супротивні) підходи (захід 13 - принцип «навпаки» і захід 22 - принцип «обернути шкоду на користь»), використовують фізичні ефекти (захід 28 - принцип заміни механічної схеми і захід 36 - принцип застосовування фазових переходів) та умови наближування до ідеального способу (захід 20 принцип неперервної корисної дії, що сильніший від заходу 19 - принцип періодичної дії).

Захід 9 (принцип попередньої антидії) сильніший «спорідненого» заходу 10 (принцип попередньої дії), том}' що містить дві операції: зробити заздалегідь (захід 10) і зробити навпаки (захід 13).

Подвійні заходи ліпше пристосовані для того, щоб усувати суперечності, ніж одинарні, тому що зумовлюють радикальніші перетворення об’єкта і тому сильніші одинарних заходів.

Отже, сильні прийоми:

 пропонують корінні зміни об’єкта;

 спрямовані наблизити об’єкт до ідеальної машини;

 є синтез кількох дій.

Третій поверх - комплексні заходи. Тут поєднано прості і парні заходи з іншими заходами й фізичними ефектами, тобто складні заходи. Такі комплексні заходи потрібні, щоб розв’язува­ти складні завдання.

Комплексний захід: поєнину принципу попередньої дії (захід 10) і принципу часткової чи надлишкової дії (захід 16) - називають принципом чутливості.

На третьому поверсі утворюється чітка спрямованість: що складніший комплекс заходів, то виразніше він спрямований вздовж лінії розвитку технічних систем.

Варто зазначити, що відповідно до закону переходу робочих органів з макрорівня на макрорівень (див.п.5.4.2), кожний захід також можна використовувати на макро- і макрорівнях.

Таблиця використання заходів.

Статистичне аналізування технічних завдань дав змогу виявити типові технічні суперечності і заходи усування їх. Унас­лідок аналізування понад 40 тис. винаходів Г. С. Альтщуллер виявив 40 основних (найсильніших) заходів, відібрав 39 універсальних параметрів системи, що їх можна змінювати і склав таблицю застосовування їх.

Таблиця - Фрагмент таблиці заходів усування технічних           суперечностей  

Що потрібно змінити за умовами завдання

Що погіршується під час змінювання

Вага рухомого об’єкта

 

Швидкість

я

U

...

 

1

 

9

10

 

1

Вага рухомого об’єкта

 

 

2, 8, 15, 38

8,

18,

10,

37

 

 

 

 

 

 

 

 

...

9

Швидкість

2, 28,

...

 

13, 28,

15, 19

 

13, 28

 

 

10

Сила

8, 11 37, 18

 

13, 28, 15, 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У таблиці (додаток) по вертикалі і горизонталі розташовано універсальні показники, а на місці перетинання їх рядків і стовпців зазначено номери заходів.

Опишемо універсальні параметри :

 Вага рухомого об’єкта;

 Вага нерухомого об’єкта;

 Довжина рухомого об’єкта;

 Довжина нерухомого об’єкта;

 Площа рухомого об’єкта;

 Площа нерухомого об’єкта;

 Обсяг рухомого об’єкта;

 Обсяг нерухомого об’єкта;

 Швидкість;

 Сила;

 Напруга, тиск;

 Форма;

 Стійкість складу об’єкта;

 Міцність;

 Тривалість дії рухомого об’єкта;

 Тривалість дії нерухомого об’єкта;

 Температура;

 Освітленість;

 Енергія, що її витрачає рухомий об’єкт;

 Енергія, що її витрачає нерухомий об’єкт;

 Потужність;

 Втрати енергії;

 Втрати речовини;

 Втрати інформації;

 Втрати часу;

 Кількість речовини;

 Надійність;

 Точність вимірювання;

 Точність виробляння;

 Шкідливі чинники, що діють на об’єкт ззовні;

 Шкідливі чинники, що їх генерує сам об’єкт;

 Зручність виробляння;

 Зручність експлуатування;

 Зручність ремонтування;

 Адаптування, універсальність;

 Складність пристрою;

 Складність контролювання та вимірювання;

 

 Ступінь автоматизування;

 Продуктивність.

Перед тим як використовувати таблицю, треба виявити технічну суперечність, властиву завданню. Це можна зробити кількома шляхами.

 Сформулювати технічну (поглиблену) суперечність, а потім привести її у відповідність із універсальними параметрами.

 Використовувати відразу таблицю в такій послідовності

 Вибрати за таблицею у вертикальній колонці параметр, що його потрібно змінити (збільшити, зменшити, поліпшити) за умовами завдання. Наприклад, у таблиці ми вибрали рядок 9 Швидкість

 У горизонтальній рядку вибрати параметр, що неприпус­тимо погіршується. Наприклад, ми вибрали стовпчик 10 Сила

 У клітинці, де перетинаються рядок 9 і стовпчик 10 зазначено номери заходів, що їх рекомендовано використовувати - це заходи 13, 28, 15, 19.

 Використовувати складнішу послідовність:

 Вибрати за таблицею у вертикальній колонці параметр, що його потрібно змінити за умовами завдання.

 Знайти відомий шлях, як можна поліпшити обраний показник, не зважаючи на програш (погіршення).

 Який параметр неприпустимо погіршується, якщо використовувати знайдений шлях, вибрати його в горизонтальному рядку таблиці.

 На перетині вибраних показників в клітинці зазначено номери заходів, що їх рекомендовано використовувати.

Завдання 3.4. Маховики використовують як акумулятори енергії. Що більші їхні діаметри і маса то більше енергії вони акумулюють, але що більші діаметр і швидкість обертання, то більші сили розривання маховика. Як бути?

Сформулюймо технічну суперечність:

Діаметр маховика - сила розривання;

Маса маховика - сила розривання;

Швидкість обертання маховика - сила розривання;

Діаметр маховика - міцність маховика;

Маса маховика - міцність маховика;

Швидкість обертання маховика - міцність маховика.

Опишімо ці суперечності на взір універсальних параметрів: діаметр, мабуть, можна розглядати як параметр 3 Довжина рухомого об’єкта, маса - і Вага рухомого об’єкта, інші параметри однойменні.

Опишімо технічні суперечності на взір універсальних параметрів (зліва зазначено їхній номер) і в дужках зазначено номери заходів, що відповідають цим суперечностям.        

3 Довжина рухомого об’єкта

10 Сила

(17,10, 4)

1 Вага рухомого об’єкта

10 Сила

(8, 10, 18, 37)

9 Швидкість

10 Сила

(13,28, 15, 19)

3 Довжина рухомого об’єкта

14 Міцність

(8, 35, 29, 34)

1 Вага рухомого об’єкта

14 Міцність

(28,27, 18, 40)

9 Швидкість

14 Міцність

(8,3,26, 14)

 

 

Таблиця запропонувала 18 різних заходів.

 Принцип місцевої якості

 Принцип асиметрії 8 Принцип ангиваги

10 Принцип попереднього виконування

 Принцип «навпаки»

 Принцип сфероїдальності (сферичності)

 Принцип динамічності

 Принцип переходження в інший вимір

 Викорисовування механічних коливань

 Принцип періодичної дії

 Принцип копіювання

 Дешева недовговічність замість дорогої довговічності

 Замінювання механічної схеми

 Використовування пневмоконструкцій і гідроконструкцій

 Принцип покидька і регенерації частин

 Замінювання фізико-хімічних параметрів 37 Застосовування термічного розширювання 40 Застосовування композиційних матеріалів

Опишімо використання деяких із заходів.

Приклад

На початку XX ст. винахідники маховиків намагалися відсунути основну масу якомога далі від центра, не розуміючи, що за таких умов відцентровим силам то легше розірвати маховик, що більше обертів. Інженер самоучка А. Г. Уфімцев учинив інакше. Він зробив диск масивний у центрі, що тоншає до периферії. На великих швидкостях обертання маховик стає рівноміцним і не розривається. Відповідно росла енергоємність маховика. Її межею слугувала міцність матеріалу, що з нього зроблено диск .

Це приклад як застосовувати принцип місцевої якості.

Приклад

Маховик можна зробити у формі дзвону і двигун помісти­ти всередину нього. Використано той самий принцип місцевої якості.

Приклад

Міцність маховика підвищується, якщо його виконати з туго намотаної та скріпленої сталевої стрічки .

Це приклад як використовувати композиційні матеріа­ли.

Приклад

Маховик намотується зі здвоєних ізольованих стрічок. Під час роботи на стрічки подається різнойменна напруга - створюється сила притискання стрічок одна до одної.

Це приклад як використовувати захід замінювання меха­нічної схеми.

Приклад

Маховик являє собою порожнистий тор, заповнений ріди­ною і кулями з феромагнітного матеріалу. Тор надітий на маточину, а на ободі тора закріплено соленоїд [1]. Момент

інерції маховика можна плавно регулювати, змінюючи магнітне поле в соленоїді.

Тут використовують принцип динамічності (маховик виконаний з багатьох частин - кульок) і принцип заміню­вання механічної схеми.

Список заходів з таблицею - один із ранніх інструментів ТРВЗ і свого часу вважалося, що дальший розвиток теорії піде шляхом збільшення кількості заходів та уточнюванням таблиці їх використання. Однак виявилося, що складні винахідницькі завданки розв’язують застосовуючи поєднину заходів або поєднину заходів з фізичними, хімічними, геометричними та іншими ефектами. Тому надалі увагу було зосереджено на вияв­ленні складних комплексних заходів - створено спосіб реполь- ного аналізування, систему стандартів, фонд фізичних та інших ефектів та явищ, алгоритм розв’язування винахідницьких зав- данків (АРВЗ). Але і сьогодні заходи і таблиця є азбукою ви­нахідника, залишаючись достатньо ефективним інструментом.

Перелік типових заходів - це свого роду настільний довідник винахідника, але довідник особливого роду: винахідник повинен розглядати його як основу, яку потрібно самостійно поповлювати за новими технічними і патентними публікаціями.

Таблиця приваблює автоматизмом, тому що не треба міркувати, взяв початкові дані й одержав майже готову відповідь.

Переглядів: 487 | Додав: RepGYRY | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
avatar