АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

СУММА ИНФОРМАЦИИ: УКАЗАТЕЛЬ ЭФФЕКТОВ ДЛЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЯ

Ответы многих простых и сложных задач основаны на физических эффектах - это нетрудно заметить в большинстве задач, которые мы уже рассматривали.
Как, например, решается задача (с.16) о пирамиде Хеопса? Чрезвычайно просто и эффективно: по периметру площадки выкопали канаву и залили ее водой; по уровню воды выравнивалась вся площадка с точностью до десятых долей миллиметра (Изобретатель и рационализатор. - 1982. - N 6. - С. 30)! Древние строители понятия не имели о физике, но успешно использовали простейший физэффект - горизонтальность свободной поверхности жидкости в гравитационном поле Земли. Точно так же поступили и строители Исаакиевского собора в Петербурге, когда потребовалось строго по одному уровню срубить верхние концы свай - котлован залили водой.
Сегодня такой эффект известен любому школьнику. Но значит ли это, что эффект будет сразу же применен, как только возникнет подобная техническая задача? К великому сожалению - нет! Технические применения физики не знают не только школьники и учителя, но и инженеры. Физические знания существуют сами по себе, обособленно от технических задач. Знания простаивают...
Поэтому применение даже простых физэффектов по их прямому назначению (без всяких "хитростей") часто признается изобретением, т.е. техническим решением, обладающим новизной, существенными отличиями и полезностью. Примеров бесчисленное множество - откройте любой "Бюллетень изобретений" и вы найдете десятки, сотни подобных изобретений.
Ну что, казалось бы, может быть проще эффекта сообщающихся сосудов? Те же канавы вокруг площадки под пирамиду - сообщающиеся сосуды. Несмотря на это, эффект многократно используется в изобретениях. Вот только два из них.

А.с. 351 112 (1972)

Течеискатель, содержащий щуп, устройство для оценки утечки, связанное со щупом гибким шлангом, и откачное устройство, обеспечивающее вакуум в течеискателе, отличающееся тем, что в целях упрощения конструкции и повышения точности устройство для оценки утечки выполнено в виде U-образного сосуда, заполненного водным раствором индикатора, например, 1%-ным раствором фенолфталеина, одна из ветвей которого в средней части имеет больший диаметр, чем остальная часть, выбираемый из условия повышения чувствительности.

А.с. 1 203 358 (1987)

Гидростатический нивелир, содержащий частично заполненные жидкостью сосуды, соединенные жидкостным и газовым трубопроводами, расположенными один внутри другого, отличающийся тем, что в целях упрощения монтажа и эксплуатации устройства за счет исключения нижнего по отношению к сосудам трубопровода оба трубопровода выведены из сосудов вверх, жидкостный трубопровод размещен внутри газового и выполнен в виде пучка капиллярных трубок или волокон из смачиваемого жидкостью материала.

Первое решение отличается от классического опыта с сообщающимися сосудами только расширением трубки в средней части, а второе - заменой жидкостной трубки на фитиль.

"Тело, погруженное в жидкость или газ, испытывает действие выталкивающей силы, равное весу вытесненной им жидкости или газа" - знаменитый закон Архимеда не менее популярен в изобретательстве. Его применение всегда гарантирует получение дешевых и остроумных решений. Вспомните задачу об измерении высоты пещеры, задачу 8, доставание мяча из детандера, задачу 41 и др. Решение по задаче 74 один к одному использовано для создания универсального груза по испытанию кранов (Изобретатель и рационализатор. - 1986. - N 6. - С.28-30): при погружении-вытаскивании блока из бассейна с водой плавно меняется его вес, который определяется по делениям на стенке блока, - не нужно держать в цехе десятки громоздких бетонных блоков разного веса. Наипростейшее, но все-таки полезное изобретение - кисточка для рисования с поплавковой ручкой (патент США 3432 874). О законе Архимеда всегда полезно помнить. Скажем, вам предложили такую задачу: как без барж и понтонов переправить машину через реку? Элементарный расчет показывает, что удельный вес, например, автомобиля "Жигули" в прорезиненном мешке составит 0,1 т/м3 (осадка в воде будет менее 20 см!), трактора Т-130 - 0,38 т/м3 (легче сухой сосны!), трактора "Беларусь" - 0,17 т/м3 и т.д. (Изобретатель и рационализатор. -1984.- N 7. - С.14). Таким способом можно переправлять почти любую технику (а.с. 624 818).

Когда-то Л.Н.Толстой описал остроумный способ, с помощью которого наполеоновский инженер Молар выправил стены Музея искусств и ремесел в Париже. Молар пропустил сквозь стены болты и, попеременно нагревая и охлаждая их, подтягивал гайки. Тепловое расширение тел столь часто используется при решении задач, что его можно считать частью элементарной культуры изобретателя. Например, большой класс задач на микроперемещения объектов имеет простейшее и эффективное решение - надо использовать свойство теплового расширения, вместо того, чтобы затрачивать огромные усилия на конструирование сверхточных механических устройств (задача 9). При этом достигается немыслимая для механики точность - атомные размеры перемещения; ведь регулировать выделяющееся на толкателе (например, металлическом стерженьке) количество теплоты, а значит, и изменение его размеров можно с помощью электрического тока - самого легкоуправляемого поля.

Задача 94. Для окончательной обработки глухих точных отверстий необходимо снять последний слой металла в 8-10 мкм. Для этого существует специальный инструмент - развертка, наружный диаметр которой калиброван, т.е. точно соответствует заданному диаметру. Может возникнуть вопрос: как же тогда вставляют развертку в необработанное отверстие, диаметр которого меньше требуемого на эти самые 10 мкм? Очень просто - инструмент делают слегка коническим и вводят тонким концом. Но этот способ, естественно, не подходит для глухих отверстий (конец упрется в "дно" отверстия, и обработки не будет). Как быть?
Анализ задачи приведет к одному из двух ФП:

1. диаметр инструмента должен быть меньше калибра, чтобы можно было вставить в отверстие, и должен быть равен калибру, чтобы обрабатывать;
2. диаметр отверстия должен быть соответственно больше-меньше.

Разумеется, разрешить ФП надо с помощью теплового расширения: охладить инструмент или нагреть деталь (а.с. 709344).
На этой задаче четко виден механизм применения физэффектов: в исходной ситуации о физике нет и речи, задача становится "физической" только после выявления ФП. Мысль о применении физэффекта вначале даже не возникает. А после формулировки ФП выйти на физэффект не составляет труда.
Теперь можно ответить на вопрос: почему физические знания плохо используются в изобретательской практике? Здесь несколько причин:

• прежде чем пытаться применить физэффект по прямому назначению, надо "препарировать" задачу, выявить ФП;
• в большинстве задач применение физэффекта связано с преобразованием технической системы (добавляются или убираются элементы, вводятся подсистемы, новые связи), а такие преобразования требуют знания законов развития ТС, вепанализа;
• изобретателю нужна не просто физика, как ее преподают в учебных заведениях, а "изобретательская физика", т.е. все особенности и изобретательские возможности физэффектов.

Таким образом, физику невозможно эффективно использовать в сочетании с МПиО.

Задача 95. Операция сшивания кишок трудоемка и длительна. Двое хирургов в течение трех часов попеременно сшивают послойно стенки кишок (Химия и жизнь. - 1982. - N 5.- С. 40-42 (рис.).
Было установлено, что если соединить кишки наружной стороной (рис. 37а), а концы кишок передавить, то слои стенки быстро срастаются. Для осуществления таких операций была предложена пластмассовая конструкция типа "крышки консервной банки" (рис. 37б). Недостатки: 1) при "защелкивании" крышка травмирует стенки кишок, так как устройство находится внутри, а прижимать крышку приходится через стенку кишки; 2) для удаления этой конструкции к ней привязывают нитку и выводят через рот. С ней больной ходил и спал 10-15 дней (в зависимости от индивидуальных особенностей организма), пока срасталось место соединения. Момент полного срастания определялся рентгенографически - защемленные края отмирали и зажим смещался вниз от шва. Часто случалось, что больной проглатывал нитку, приходилось повторять операцию или привязывать нитку заранее к зубу. И вообще процедура извлечения была мало приятной... Как быть?
Если эту задачу дать в самом начале занятий по ТРИЗ, то в процессе решения предпринимаются бесплодные попытки усовершенствовать "крышки" и придумывания новых способов проведения операции (например, зажим растворяющийся через определенное время; но скорость срастания у каждого человека своя и заранее неизвестна). После освоения раздела ТП-ФП и знакомства с указателем эффектов практически все быстро выходят на противоречие: "Устройство для зажима должно быть большим (равным диаметру кишки), чтобы надежно держать края крышки до полного их сращивания, и должно быть маленьким, чтобы беспрепятственно выходить из организма естественным путем". Тут же предлагается целая гамма решений: два кольца должны быть сборными из мелких магнитных сегментов с точкой Кюри в районе 40 - 45⁰С (нагрев: УВЧ или грелкой), зажим из металла с эффектом памяти формы (сборные элементы разгибаются и распадаются на составные части при тех же температурах или превращаются в шарики) и т.д. Магнитные кольца (но, к сожалению, цельные, не распадающиеся на мелкие элементы) внедрены в детской хирургии (Изобретатель и рационализатор. - 1983. - N 7. - С. 21). Другие эффективные решения еще ждут своего внедрения.

Указатель физэффектов - это мост между физикой и техникой, свод знаний по техническому применению физики. Указатель дает лишь название эффекта, поэтому он не заменяет учебник по физике. Приведенный в приложении фрагмент указателя физических эффектов является как бы оглавлением части разделов полного указателя. Внешне полный указатель похож на каталог: кратко описываются физэффекты, приводятся характерные примеры их применения, рассматриваются наиболее важные сочетания с приемами и другими эффектами, дается список литературы. В сущности, указатель - это краткий справочник по "всей физике" для изобретателя. Понятие краткий относительно - его объем превышает объем данного пособия. Поэтому мы попытались разрешить противоречие (указатель надо давать как можно большего объема, и невозможно это сделать) следующим образом: необходимо использовать "вещественно-полевые ресурсы" в виде патентных фондов, имеющихся в каждом городе (в библиотеках, центрах научно-технической информации, на предприятиях). Для указателя в приложении отобраны наиболее популярные в сегодняшнем техническом творчестве эффекты и даны номера только российских авторских свидетельств и патентов. Суть изобретения в большинстве случаев ясна из формулы, которую легко найти в "Бюллетене изобретений" по номеру авторского свидетельства, подробности применения эффекта (если они не будут ясны из формулы) содержатся в описании к изобретению, которое можно найти в патентных фондах библиотек.
Еще хуже используются в изобретательской практике химические знания, хотя именно химэффекты часто дают ответы, близкие к идеальным. Нередко бывает, что логика решения задачи приводит изобретателя к столкновению с незыблимыми физическими законами. Это ловушка, из которой годами ищут выход, безрезультатно пытаясь разрешить сильное физическое противоречие. А рядом - химия, арсенал мощнейших инструментов, как бы специально созданных для "обмана" физических законов. Многие химэффекты десятилетиями лежат в запасниках химии, не находя технического применения. И вдруг, если повезет, изобретатель находит ошеломляюще простое "химическое" решение задачи, над которой он так долго бился. Вот поэтому, чтобы такое везение было более частым, в приложении приведен также фрагмент указателя химических эффектов и явлений¹
Главный смысл применения физико-химических эффектов состоит в преобразовании вещества оперативной зоны, в появлении новых системных свойств при разрешении противоречия.
Та же цель достигается и при использовании геометрических эффектов. Причем часто это самые дешевые изобретательские решения - изменяется лишь форма или взаимное расположение частей системы, а их физическая или химическая природа остается неизменной.
Об изобретательском применении геометрических свойств тел дает представление фрагмент указателя геометрических эффектов, приведенный в приложении.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 680 | Нарушение авторских прав