Методы направленного поиска

Метод эвристических приемов

Обобщенный эвристический метод

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ).

	Задача
	☻ Решение г

Последовательность поиска новых решений при использовании различных методов поиска:а — перебор вариантов методом проб и ошибок;

б — увеличение хаотичности перебора вариантов (мозговой штурм, метод фокальных объектов, синектика и т.п.);

в - систематизация перебора вариантов (морфологический анализ, контрольные вопросы, функциональный анализ и т.п.);

г — направленный поиск решений (ТРИЗ)

Методы первых групп вариантов поиска легко видоизменяются, их можно комбинировать, но они недостаточно эффективны для решения задач высокого уровня. Хотя они более эффективны по сравнению с методом проб и ошибок, но их основа та же — поиск решений путем перебора вариантов. Отсюда видно, что для дальнейшего развития теории и практики поиска новых технических решений необходимо применять группу методов направленного поиска— Метод эвристических приемов, Обобщенный эвристический метод, Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ).

ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ.

Как отмечалось выше при решении изобретательских задач и не только, нередко возникают технические противоречия, а так как изобретательских задач множество, то и содержащиеся в них противоречия довольно часто повторяются, т.е. технические противоречия оказываются типовыми, а следовательно, должны существовать и типовые приемы их устранения. Знание их значительно расширяет возможности человека и его творческий потенциал и дает в руки эффективную методику поиска новых технических решений. Рассмотрим основные приемы устранения технических противоречий, разработанные Г.С. Альтшуллером [2, 3].

Ниже приводятся приемы преодоления технических противоречий, которые систематизированы Г.С. Альтшуллером и "иллюстрированные" примерами из области техники и технологии. Каждый из приемов достаточно универсальный и отображает самые эффективные принципы превращения объекта.Таких приёмов 40

1. Принцип дробления предусматривает разделение объекта на независимые части, выполнение объектов разборными, увеличение степени дробления (измельчение) объекта.

Трюмы кораблей делаются с отсеками, изолированными одно от одного из тем, чтобы при пробоине в одном из них вода не могла попасть в соседних

2. Принцип вынесения заключается в отделении от объекта одной его части (свойства) или, напротив, в выделении единственно нужной части (свойства). Например, в управляемых по радио моделях с электрическими двигателями для уменьшения радиопомех, создаваемых коллектором двигателя, его корпус заключают в оболочку, сделанную из тонкой малоуглеродистой стали.

3. Принцип местного качества заключается в переходе от однородной структуры объекта (процессу) к неоднородной. Разные части объекта должны иметь разные функции и характеристики, которые наиболее отвечают их работе. Например, хорошо известно, что изнашивание деталей механизмов машин происходят по контактной поверхности, потому нет смысла увеличивать твердость всего объема детали - можно увеличить твердость только слоя металла, который находится на контактной поверхности. Поэтому применяют поверхностную закалку, науглероживание поверхностного слоя и т.п.

4. Принцип асимметрии.предусматривает переход от симметричности к асимметрии.

Больше по традиции, но чаще и по чисто интуитивным соображениям люди стремятся изготовлять изделия симметричными. А иногда именно отход от привычных симметричных форм позволяет эффективно решать поставленные задачи.

При окончательной отделке разных моделей транспортной техники применяют разную асимметричную расцветку, которая делает модели разнообразнее на вид.

Чтобы в темное время суток не ослепить встречных водителей, левая фара автомашины должна освещать дорогу на расстоянии до 25 м, а права - значительно дальше.

5. Принцип объединения заключается в соединении (объединении) в пространстве или времени однородных или смежных операций (объектов).

В токарной обработке принцип объединения реализуется при применении многорезцовых установок, в которых закрепляются не один, а сразу несколько режущих инструментов, каждый из которых за один проход обрабатывает свою поверхность.

6. Принцип универсальности. - объект выполняет функции других объектов (тех, в которых именно сейчас нет потребности).

Например, электрическая дрель может быть использована не только для сверления отверстий, но также как отвертка, шлифовочная машинка, а при использовании специального приспособления и как повод настольного токарного станка. Это стало возможным благодаря специальному устройству, регулирующему число оборотов дрели и стандартной по размеру цилиндрической части на корпусе дрели, по которой его устанавливают в новом приспособлении.

Как путем сочетания функций можно уменьшить вес мотоцикла? Например, для уменьшения веса бензобака, часть топлива можно хранить в других узлах мотоцикла. Основное условие - эти части должны быть полыми. Рама - полая, на ней крепится двигатель, потому проблем с подачей топлива не возникнет.

7. Принцип "матрешки." - один объект размещен внутри другого, проходит сквозь полость в другом.

Корпуса современных бытовых универсальных кухонных комбайнов изготовляются полыми для того, чтобы в этой полости можно было беречь переменные насадки.

Кухонные банки для хранения сыпучих продуктов изготовляются разных размеров для того, чтобы при продаже можно было бы их поместить внутрь друг друга и таким образом значительно сократить место при хранении.

Этот принцип реализован также в конструкции телескопических антенн, которые сконструированы из нескольких трубок разного диаметра, : внешний диаметр предыдущей трубки равен внутреннему диаметру следующей трубки. Такой принцип конструирования позволяет выдвигать антенну при работе и, напротив, укорачивать ее в производном положении.

8. Принцип антивеса. заключается в компенсации массы (вес) объекта путем соединения его с другими объектами, которые владеют подъемной силой, или взаимодействия со средой (за счет аэрогидродинамических и других сил).

Для того, чтобы современные автомобили были стойкими при высоких скоростях, им предоставляют специальную форму, при которой поток встречного воздуха прижимает машину к шоссе. Необходимо направить поток воздуха так, чтобы он прижал машину к земле или создал усилие, которое прижимает ее. Для этого под или над машиной устанавливают обратное крыло (антикрыло). Крыло с обратным углом атаки не поднимает а, наоборот, будет придавливать соединенное с ним тело к земле.

9. Принцип предварительного напряжения подсказывает, что необходимо заранее прибавить объект деформации (напряжение), противоположные нежелательным.

С целью уменьшения амплитуды колебания телевизионной башни в Останкіно (г. Москва) при изготовлении ее корпуса использовался метод, при котором внутри опалубки сначала натягивались с высоким напряжением канаты, а потом в опалубку заливался бетон. После застудневания бетона нагрузки из металлических канатов снималось, но бетонная стена оказывалась под напряжением. Такой напряженный бетон позволяет башне (высотой больше 500 м) выдерживать колоссальные нагрузки, которые возникают при штормовых ветрах.

10. Принцип предварительного исполнения заключается в том, чтобы заранее выполнить необходимое изменение объекта (полностью или частично), расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с минимальными расходами времени на их доставку.

Например, при сборке автомобилей на конвейер поставляются уже собранные и обкатанные двигатели.

11. Принцип "заранее подложенной подушки" заключается в компенсации невысокой надежности объекта заранее подготовленными аварийными средствами.

При автомобильных авариях использования подушек безопасности, мгновенно реагирующих на столкновение, значительно снижает смертность на дорогах.

13. Принцип "наоборот" заключается в том, что вместо действия, диктуемого условиями, осуществляют обратное действие - для этого надо сделать часть, которая двигается, неподвижной, а неподвижную - такой, которая двигается. При испытании самолетов их модели подвешивают в полости аэродинамической трубы и подают на модель воздушный поток от вентиляторов. При работе прототипа все наоборот: самолет сам создает поток воздуха и двигается в воздушной среде.

26. Принцип копирования указывает на то, что вместо недоступного дорогого, неудобного или очень крупного объекта можно использовать его упрощенные и дешевые модели.

Для того, чтобы определить объем штабеля круглых деревянных колод одной длины, их торцы фотографируют, определяют масштаб уменьшения и по фотографии определяют общую площадь круглых торцов и таким образом определяют объем заготовленной древесины.

27. Принцип замены "дорогой долговечности" на "дешевую недолговечность" значит заменить дорогой объект набором дешевых объектов, уступив при этом некоторые качества (долговечностью).

Например, использование одноразовых предметов : пеленок, посуды, одежды, постельное белье лишает от необходимости делать их с хорошим качеством. Такие изделия дешевы и после применения сразу кажутся в макулатуру.

33. Принцип однородности .

предусматривает что объекты, которые взаимодействуют с данными объектами, должны быть сделаны из одних и тех же материалов (или близких к ним по свойствам).

При склеивании двух деталей свойства клея должны быть близкими к свойствам деталей, которые соединяются. В этом случае клеевое соединение будет долговечнее и обеспечит высокие эксплуатационные свойства изделия.

При кладке печей необходимо использовать глину, из которой изготовляют кирпич для кладки. В этом случае коэффициенты объемного теплового расширения будут одинаковы и печь при эксплуатации растрескиваться не будет.

40. Принцип использования композиционных материалов. Перейти от однородных материалов к композиционным (металлокерамика, углепластик)

1. Принцип дробления. Разделить объект на части, выполнить разборным, увеличить степень дробления.

Стержень для пустотельных отливок (а.с. № 727322) выполнен из отдельных секций, расположенных с зазором и соединенных между собой уголками, зазоры между секциями защищены пластинами. Это обеспечивает свободную усадку полых отливок и снижение напряжений.

Металлический стержень для образования в отливке центрального отверстия без уклонов или с поднутрениями центрального отверстия выполняют из нескольких частей. После начала (или окончательного) затвердевания отливки сначала извлекают центральную часть стержня, а затем боковые части.

Гайку (а.с. № 742639), в которой резьба и корпус выполнены раздельными деталями, снимают с болта без свинчивания — достаточно снять корпус, и резьбовая часть сама распадается.

2.Принцип вынесения. Отделить от объекта мешающую часть (свойство) или выделить единственно нужную.

Диаметр валка прокатного стана определяет его прочность, но одновременно и энергосиловые параметры процесса прокатки. При этом увеличение диаметра валка влечет за собой повышение последних. В прокатном стане кварто прочность валка «вынесена» из очага деформации полосы. Параметры процесса прокатки определяются размером рабочих валков, а прочность узла — размером опорных валков. На стане кварто с калиброванными валками можно прокатывать прутки и трубы (а.с. № 113414).

Для уменьшения массы газотеплозащитного костюма и улучшения условий труда горноспасателя, запас хладагента, теплообменник и побудитель циркуляции хладоносителя помещены в отдельный контейнер, соединенный с костюмом при помощи шланга и устанавливаемый на земле (а.с. № 257301).

3.Принцип местного качества. Перейти от однородной структуры объекта (процесса) к неоднородной. Разные части объекта должны 11 иметь разные функции и характеристики, наиболее соответствующие их работе.

Изнашиваемые участки деталей машин, рабочего инструмента (валков прокатных станов) легируют или наплавляют дорогим износостойким сплавом, увеличивая их долговечность.

4. Принцип асимметрии. Перейти от симметричной формы к асимметричной.

При прокатке труб в редукционном стане диаметрально противоположные части калибров выполняют несимметричными относительно главных осей (а.с. № 269895) — это обеспечивает некоторое вращение трубы при прокатке и снижение ее поперечной разностенности.

Прокатка биметаллических полос в валках разного диаметра, вращаемых с разными угловыми скоростями, обеспечивает улучшение качества продукции. При этом валок меньшего диаметра устанавливают со стороны компонента с более высоким пределом текучести (а. с. № 508380).

5. Принцип объединения. Соединить (объединить) в пространстве или времени однородные или смежные операции (объекты).

Способ изготовления отливок, включающий заливку в литейную форму жидкого сплава с одновременным введением в его струю нагретых металлических жидко-твердых добавок (а.с. № 1306641). Цель изобретения — измельчение зерна, повышение прочности и пластичности металла.

Прокатку труб в калибрах на коротких оправках с целью повышения производительности ведут в две или более нити (а.с. № 162092). Прошивают сплошные заготовки в гильзы на косовалковом стане также в две нити, смещая оси прошивки в разные стороны к направляющим линейкам (а.с. № 214477).

Значительного повышения производительности сортового прокатного стана достигают одновременной прокаткой нескольких профилей из одной заготовки (пат. Англии № 1040119). Например, из швеллера можно получить два уголковых профиля.

6.Принцип универсальности. Объект выполняет функции других объектов (тех, в которых теперь нет нужды).

Вместо отдельного электродвигателя, приводящего во вращение нажимные устройства регулирования расстояния между валками прокатного стана, предложено их привод осуществлять от главного станового двигателя, вращающего прокатные валки (пат. ЧССР № 120705).

Ручка портфеля может одновременно служить эспандером (а.с. № 187964).

7. Принцип «матрешки». Один объект размещен внутри другого, и проходит сквозь полость в другом объекте, другой — внутри третьего и т.д.

В гидромеханическом нажимном устройстве прокатных станов гидроцилиндр, осуществляющий тонкую регулировку зазора между валками, встроен непосредственно в нажимной винт, предназначенный для грубой регулировки (а.с. № 208644).

В шариковой ручке-указке, корпус которой состоит из выдвигаемых телескопических трубок, объединены одновременно принцип «матрешки» и принцип универсальности.

8. Принцип антивеса. Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой, или взаимодействием со средой (за счет аэро-, гидродинамической и других сил).

Аэростатные транспортные установки стали применять в труднопроходимой местности, например в горных условиях (пат. США № 3249237 и № 3221897), но их грузоподъемность ограничивается подъемной силой аэростатов. Новые перспективы для них открывает а. с. № 429009, по которому подъемная сила аэростатов компенсирует только вес опор. Последние выстраиваются в цепь вдоль всей дороги и висят в воздухе, опускаясь на грунт в период прохождения по канатной дороге груза от одной опоры к другой.

9 Принцип предварительного напряжения. Заранее придать объекту деформации (напряжения), противоположные нежелательным.

С целью уменьшения коробления композиционного материала последний при изготовлении и сушке изгибают в сторону, противоположную приклеиваемому покровному слою (а.с. № 241290).

Если при навивке пружины одновременно закручивать вокруг своей оси и проволоку, то полученная таким образом предварительно-напряженная пружина «двойной» закрутки по своим механическим показателям намного превосходит изготовленные обычным способом (а.с. № 316509).

10 Принцип предварительного исполнения. Заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или частично), расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с минимальными затратами времени на их доставку.

При приготовлении жидкостекольной смеси для повышения ее прочностных свойств используют предварительно подогретый до температуры 40—80 °С раствор щелочи (а.с. № 872001).

С целью повышения излучательной способности факела в мартеновской печи газ в горелку подают подогретым до температуры 600—700 °С (а.с. № 235053).

С целью устранения одной из трудоемких операций в литейном производстве — отделение прибыли от отливки — в литейную форму предварительно устанавливают разделительную диафрагму (так называемый способ получения отливок с легкоотделяемыми прибылями).

11. Принцип «заранее подложенной подушки». Компенсировать невысокую надежность объекта подготовленными аварийными средствами.

Для предохранения прокатных валков от поломки при резком увеличении усилия прокатки применяют устройства, обеспечивающие быстрое разведение валков, в том числе предохранительные стаканы со срезаемыми или рвущимися элементами, устанавливаемые под нажимными винтами, или сообщающиеся гидроцилиндры с предохранительными элементами (пат. США № 3055243).

12. Принцип эквипотенциальности. Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.

Устройство для перемещения пресс-форм в зоне пресса (а.с. № 264679) устраняет необходимость поднимать и опускать тяжелые пресс-формы. Это достигается благодаря прикреплению к столу пресса приставки с роликовым конвейером.

13. Принцип «наоборот». Вместо действия, диктуемого условиями, осуществить обратное действие; сделать движущуюся часть неподвижной, а неподвижную — движущейся; перевернуть объект.

Способ разливки расплава (а.с. № 468706) заключается в том, что в герметично закрытом ковше создают разряжение, под действием перепада давления расплав поступает в его полость и удерживается там до начала разливки. По а.с. № 1027921 разливка расплава включает герметизацию полости ковша после заполнения его расплавом до полного вытеснения из ковша воздуха. Это решение обеспечивает упрощение процесса разливки и сокращение времени заполнения ковша.

Процесс вибрационной очистки металлических изделий в абразивной среде упрощается, если вибрационное движение сообщать не среде, а обрабатываемой детали (а.с. № 184649).

При отливке крупногабаритных тонкостенных деталей по мере заполнения формы жидким металлом, поступающим сверху из неподвижного питателя (чаши), форма движется вниз (а.с. № 109942).

14. Принцип сфероидальности. Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей — к сферическим; использовать ролики, шарики, спирали.

С целью обеспечения соосности волочильного кольца (волоки) с направлением волочения на волочильном стане вместо вертикальной стойки устанавливают самоцентрующуюся шаровую пяту, в которой помещают волоку. Контакт между волокодержателем (пятой) и гнездом корпуса может осуществляться через несколько шариков (пат. США № 3213663).

Устройство для вварки труб в трубную решетку имеет электроды в виде катящихся шариков (пат. ФРГ № 1085073).

15. Принцип динамичности. Характеристики объекта (процесса) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы; разделить объект на перемещающиеся относительно друг друга части; неподвижный объект сделать подвижным.

При прокатке трубы на косовалковом стане с целью сокращения концевых дефектов угол подачи (перекоса) валков изменяют от минимально необходимого при прокатке участков трубы до максимально возможного на остальной ее части, обеспечивая тем самым максимальную производительность (а.с. № 212955).

Смазку валков прокатного стана осуществляют только при наличии металла в клети.

16. Принцип частичного или избыточного решения. Если трудно получить 100 % требуемого действия, надо получить чуть меньше или чуть больше.

При покраске цилиндрических деталей на них с избытком подают краску (окунают в ванну), а затем вращением деталей (а.с. № 242714) лишнюю краску удаляют.

17. Принцип перехода в другое измерение. Увеличить число степеней свободы объекта, перейти от движения по линии в одном измерении к движению в нескольких измерениях по плоскости, в простран-

стве; применить многоэтажную компоновку вместо одноэтажной, использовать обратную сторону поверхности.

Обычно зазор между валками стана кварто изменяют их перемещением в плоскости, перпендикулярной оси прокатки, а форму зазора — изгибом (противоизгибом) рабочих или опорных валков в этой же плоскости. Проще зазор между валками изменять за счет небольших горизонтальных перемещений рабочих валков вдоль оси прокатки (пат. США №3172315), а форму зазора — перекосом рабочих валков в горизонтальной плоскости, т.е. разворотом их на угол подачи (а.с. № 440175).

18. Принцип использования механических колебаний. Привести объект в колебательное движение; изменить частоту; использовать резонансные и ультразвуковые частоты.

Вибрирование стержня облегчает удаление его из затвердевающей отливки в кокиле, так как при этом между поверхностями отливки и стержня образуется зазор.

Если при извлечении длинной оправки (стержня) из трубы после волочения или прокатки ультразвуковые колебания прикладывать одновременно к торцу оправки и к поверхности трубы, то это намного уменьшит усилие стягивания и улучшит качество внутренней поверхности труб (а.с. № 381444).

С целью измельчения структуры и повышения плотности отливки (слитка) кристаллизующийся расплав подвергают вибрации, ультразвуковым колебаниям.

При гидросбиве окалины очистка заготовок происходит более эффективно, если на нее подают пульсирующую струю жидкости с регулируемой частотой и амплитудой колебаний (а.с. № 611699).

19. Принцип периодического действия. Перейти от непрерывного действия к периодическому, изменить периодичность.

С целью повышения физико-химических свойств отливок за счет снижения количества неметаллических включений в литом металле в способе получения отливок, включающем заливку расплава в литейную форму, вводят в него микрохолодильники в виде стальных или чугунных гранул, обработанных пульсирующей струей газа с частотой 40—120 циклов в минуту в течение 0,5-8 ч (а.с. № 1217563).

Способ суспензионной заливки слитков и отливок (а.с. № 1271647), заключающийся в том, что микрохолодильники вводят в периодическом режиме с циклом введения, равным 10—15 с, и паузой между ними до размывания корочки намерзшего в вихревой воронке металла. Это обеспечивает уменьшение брака отливок и вероятность перемерзания литниковых каналов.

С целью увеличения теплообмена в камере горения газ в газовую или газомазутную горелку подают импульсами (а.с. № 248131).

Металлическую стружку по желобу транспортируют редкими, но сильными водяными импульсами (а.с. № 374501). Такой способ эффективней прежнего: раньше стружку транспортировали бурным потоком воды и расходовали ее в больших количествах.

20. Принцип непрерывности полезного действия. Вести работу непрерывно, устранить холостые и промежуточные ходы; перейти от возвратно-поступательного к вращательному движению.

Непрерывности полезного действия прокатного стана, т.е. устранения времени неперекрываемых вспомогательных операций, достигают применением бесконечной прокатки, когда на входе в стан задний конец каждой предыдущей заготовки соединяют с передним концом каждой последующей. Например, бесконечная прокатка труб на непрерывном оправочном стане может быть осуществлена путем перехвата оправки на входной стороне стана и сварки гильз встык (а.с. № 238498).

21. Принцип «проскока». Преодолеть отдельные, в том числе вредные и опасные, стадии процесса на повышенной скорости.

Тонкостенную пластмассовую трубу большого диаметра рассекают ножом так быстро, что она не успевает деформироваться (пат. ФРГ № 1134821).

22. Принцип «обратить вред в пользу». Использовать вредные факторы для получения положительного эффекта; усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть таковым; компенсировать один вредный фактор другим.

При осуществлении способа суспензионной заливки (а.с. № 679313) на микрохолодильники предварительно наносят пленку из материала, разлагающегося при взаимодействии с заливаемым сплавом, что приводит к образованию ячеек-пустот требуемого размера, равномерно распределенных в объеме затвердевшей отливки. При этом за счет снижения скорости зарождения и роста трещин замедляется разрушение материала и возрастает длительность эксплуатации деталей. Таким образом, вредный фактор — повышенная пористость отливки дает положительный эффект — трещиностойкость и долговечность. В этом техническом решении одновременно нашел применение и принцип использования пористых материалов (п. 31), так как вместо сплошной стенки отливки в ней равномерно распределены ячейки-пустоты.

Электроискровая обработка металлов (а.с. № 70000), основанная на разрушении электродов в цепи электрического колебательного (разрядного) контура под действием электродинамических сил, родилась после многолетней борьбы с вредным явлением — электроэрозией металлов.

Чтобы ускорить восстановление сыпучести и снизить трудоемкость, смерзшиеся насыпные материалы подвергают воздействию сверхнизких температур (а.с. № 409938).

23. Принцип обратной связи. Ввести обратную связь, если она уже есть — изменить ее.

На этом принципе построена большая часть систем автоматического регулирования толщины проката. Например, при увеличении мощности прокатки температуру охлаждающей жидкости, подаваемой на валки прокатного стана, повышают, а при уменьшении расхода — понижают (пат. США № 3465564), достигая тем самым постоянства температуры и толщины проката.

24. Принцип «посредника». Использовать промежуточный объект-переносчик.

Удалять окалину с полосы можно с помощью расплавленной соли, которую подают на поверхность полосы с паром или газом, нагретым до высокой температуры (пат. США № 3126301).

Мелкую окалину и ржавчину можно адсорбировать снегом, который подают на поверхность полосы, а затем смывают водой.

25. Принцип самообслуживания. Объект должен сам себя обслуживать, выполнять вспомогательные и ремонтные работы, использовать отходы вещества, энергии.

При хранении криогенного вещества в твердом виде подачу его потребителю осуществляют путем плавления. Процесс ускоряют, используя пары криогенного вещества (а.с. № 242141).

Для повышения стойкости корпуса дробемета его облицовочные износостойкие плиты выполнены в виде магнитов, удерживающих на своей поверхности защитный слой дроби, постоянно обновляющийся в процессе работы агрегата (а.с. № 261207).

26.Принцип копирования. Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии, в том числе оптически невидимые инфракрасные и ультрафиолетовые, в измененном масштабе и т.д.

Для исследования тепловых явлений в твердых, жидких и газообразных средах используют фотоснимки нагретого предмета или среды, отснятые на негативную пленку или пластинки, чувствительные к инфракрасным лучам (а.с. № 947734).

При контроле поверхности внутренних полостей сферических деталей в деталь наливают малоотражающую жидкость и, последовательно меняя ее уровень, фотографируют на один и тот же кадр цветной пленки (а.с. № 180829). Полученные на снимке концентрические окружности сравнивают с теоретическими линиями чертежа.

27. Принцип замены дорогой долговечности на дешевую недолговечность. Заменить дорогой объект набором дешевых, поступившись мри этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

При производстве труб волочением из высоколегированной дорогой стали к торцу трубы приваривают готовый обжатый конец из дешевой углеродистой стали (пат. ФРГ № 964945), который после волочения и обрезки уходит в скрап.

Шприц-тюбик предназначен для одноразового пользования (а.с. № 169757).

28. Принцип замены механической схемы. Заменить механическую схему электрической, оптической, тепловой, акустической или «запаховой»; использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом; перейти от стационарных молей к изменяющимся.

Магнитное поле, используемое вместо механического воздействия для направления движения тонкой полосы, выходящей из прокатного стана (а.с.

№ 501789), не оставляет следов на ее поверхности и не портит ее.

Для упрощения контроля износа породоразрушающего инструмента, например буровых долот, в качестве сигнализатора износа применяют монтируемые в теле долота ампулы с веществами, имеющими резкий запах, например с этилмерконтаном (а.с. № 163559).

29. Принцип использования пневмо- и гидроконструкций. Вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

Быстрый монтаж и демонтаж пути в труднодоступных местах можно обеспечить с помощью направляющих — наполненных сжатым воздухом эластичных шлангов, установленных в промежуточных опорах (а.с. № 247109).

Контейнер для транспортирования хрупких изделий, например дренажных труб (а.с. № 445611), содержит внутри надувную оболочку, которая прижимает изделия и не дает им биться при перевозке.

29. Принцип использования гибких оболочек и тонких пленок. Вместо объемных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки, изолировать с их помощью объект от внешней среды.

Для улучшения санитарно-гигиенических условий труда предложено мелкодисперсную технологическую смазку, загрязняющую атмосферу цеха, 1 перед подачей ее в горячую трубу, задаваемую в прокатный стан, помещать в оболочку из сгораемого материала (а.с. № 495114).

Ускорить сушку различных изделий можно, применив формы-опоры, покрытые тонкими токопроводящими полимерными пленками, через которые пропускают ток (а.с. № 183624).

31. Принцип использования пористых материалов. Сделать объект или его части пористыми, заполнить поры каким-нибудь веществом.

Холодильник для отливок выполнен из чугуна и материала с меньшей теплопроводностью и плотностью, распределенного в виде грубодисперсной фазы по объему холодильника (а.с. № 1340892). Этим достигается снижение трудоемкости и себестоимости получения отливок.

Чтобы пористый материал пропускал еще меньше тепла, в его поры закачивают газ с низкой теплопроводностью и заваривают наполненный газом материал в полиэтиленовую пленку (а.с. № 480886). Этот пример имеет также отношение к предыдущему приему.

32. Принцип изменения окраски. Изменить окраску или степень прозрачности объекта или внешней среды, использовать красящие добавки, меченные атомы.

При выявлении на отливках поверхностных трещин используют капиллярный метод дефектоскопии, который заключается в том, что поверхность отливки сначала обрабатывают специальным раствором с красителем, а затем покрывают тонким слоем белой краски или глины. После сушки в местах расположения дефекта появляется ярко окрашенный узор (индикаторный след).

Для обнаружения концов ленты в рулоне около места соединения наносят метку флуоресцирующим или фосфоресцирующим веществом. При дальнейшей переработке ее легко обнаружить детекторным прибором и место соединения вырезать (пат. Японии № 49-10417).

33. Принцип однородности. Объекты, взаимодействующие с данным, должны быть сделаны из того же материала (или близкого к нему по свойствам).

Для улучшения смазки охлаждаемого подшипника скольжения при повышенных температурах в качестве смазывающего вещества берут тот же материал, что и материал вкладыша подшипника (а.с. № 234800).

В зону эндотермической реакции вводят пары исходных продуктов, которые, конденсируясь, выделяют нужное для протекания реакции тепло (а.с. № 163162).

34. Принцип отброса или регенерации частей. Выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т.д.) или видоизменена; расходуемые части должны восстанавливаться в ходе работы.

Стержень из легкоплавкого металла устанавливают в форму. После образования затвердевшей корки в отливке под действием тепла, выделяемого отливкой, стержень растворяется, выполнив свою функцию. Если легкоплавкий металл стержня будет стекать в металлический стержневой ящик, то он затвердеет и примет первоначальную форму и размеры, т.е. восстановится.

Винтовые микропружины навивают на оправку из эластичного материала, которую затем удаляют, погружая вместе с пружиной в состав, растворяющий эластичный материал (а.с. № 222322).

Прокатный валок, который в процессе прокатки изнашивается, можно восстанавливать непосредственно при его работе путем анодно-гидравлической обработки с использованием в качестве электролита воды, охлаждающей валок (а.с. № 566857).

35. Принцип изменения физико-химических параметров объекта.

Изменить агрегатное состояние объекта, химический состав; концентрацию или консистенцию, степень жидкости, температуру, объем.

При холодной прокатке предложено подавать для смазки валков газ, например углекислый, находящийся в твердом состоянии (а.с. № 337163). Попадая в зону деформации, твердое вещество превращается в газ, образующий смазочный слой между валком и металлом.

Капли воды, вводимые в струю охлажденного газа, направленную на деталь, мгновенно замерзают и, превратившись в ледяные шарики, обрабатывают поверхность детали не хуже дроби (а.с. № 715295).

36. Принцип использования фазовых переходов. Использовать изменение параметров, происходящее при фазовых переходах: изменение объема, выделение или поглощение тепла и т.д.

При термомеханической обработке стальных изделий предложено совмещать охлаждение и пластическую деформацию ледяными шариками. За счет их кинетической энергии достигается заданная степень деформации, попадая на нагретую поверхность детали, ледяной шарик быстро тает. Так как процесс плавления и испарения требует большого количества тепла, то охлаждение поверхности протекает быстро (а.с. № 711126). Одновременно здесь можно использовать и принцип изменения физико-химических параметров объекта (п. 35) — изменение агрегатного состояния.

Заглушка для герметизации трубопроводов и горловин с целью упрощения конструкции выполнена в виде стакана с легкоплавким металлическим сплавом, расширяющимся при затвердевании и обеспечивающим герметичность соединения (а.с. № 319806).

В способе производства биметаллических труб (а.с. № 637228) внутренняя труба раздается под действием расширителя, увеличивающего свой объем при переходе из жидкого в твердое состояние. В качестве расширителей можно использовать кремний (температура плавления 1400 °С, при кристаллизации увеличивается в объеме на 10 %), германий (температура плавления 30 °С, увеличивается в объеме на 4 %) и др.

37. Принцип использования термического расширения. Использовать термическое расширение и сжатие материалов, применить материалы с разными коэффициентами термического расширения.

Для устранения торможения усадки со стороны стержня и свободного извлечения его из формы при получении отливок типа полого цилиндра стержень, формирующий внутреннюю полость отливки, выполнен в виде обечайки из листового металла с коэффициентом термического расширения большим, чем у металла отливки. После заливки жидкого металла в форму и образования прочной твердой корочки стержень с внутренней стороны охлаждают (водой или воздухом).

Предложен способ очистки заготовок от окалины, сущность которого состоит в создании резкого температурного перепада между слоем окалины и металла (пат. Франции № 1604720) и разрушении окалины за счет термических напряжений.

Термические сжимающие напряжения, которые возникают в сердцевине заготовки из-за создания температурного градиента по ее сечению путем охлаждения поверхности, используют для улучшения качества продукции при непрерывной разливке заготовок (пат. Японии № 43-22190), ковке (а.с. № 195843) и прокатке (а.с. № 194726).

38. Принцип использования сильных окислителей. Вводить обогащенный воздух или кислород, воздействовать на них ионизирующими излучениями, применять озонированный кислород.

Для повышения качества и производительности плазменной резки нержавеющих сталей в качестве режущего газа используют чистый кислород (а.с. № 185418).

Процесс спекания и обжига дисперсного материала интенсифицируют путем продувки воздухом, обогащенным кислородом (а. с. № 254536).

39.Принцип изменения степени инертности. Заменить обычную среду нейтральной, ввести в объект нейтральные части и добавки, мести процесс в вакууме.

Для уменьшения окисления и обезуглероживания металлических заготовок при термической обработке используют нейтральную или восстановительную атмосферу в нагревательных печах.

Надежно предотвратить возгорание хлопка в хранилище можно путем обработки его инертным газом при транспортировке к месту хранения (а.с. № 270171).

40. Принцип использования композиционных материалов. Перейти от однородных материалов к композиционным.

С целью обеспечения заданной скорости охлаждения применяют среду для охлаждения металла при его термической обработке, состоящую из взвеси газа в жидкости (а.с. № 187060).

Шум работающего двигателя можно заглушить, заполнив корпус водоэмульсионной пеной (а.с. № 473843).

Изделия, выполненные на основе алюминия и армированные множеством покрытых танталом волокон углерода (пат. США № 3553820), совмещают в себе легкость, прочность и тугоплавкость.

При решении какой-либо задачи можно использовать приведенные выше приемы разрешения технических противоречий или воспользоваться таблицей, которая составлена Г.С. Альтшуллером на основе анализа 40 000 изобретений и впервые была опубликована в его работе. В таблице в вертикальной колонке указан параметр (показатель), который необходимо изменить (улучшить, увеличить, уменьшить и т.д.) по условиям задачи, и горизонтальной строке — показатели, которые недопустимо ухудшаются при осуществлении необходимого изменения. На пересечении этих координат указаны цифрами рекомендованные приемы для устранения данного технического противоречия. Может оказаться, что не все рекомендованные приемы дадут положительный результат, по какие-то из них могут оказаться ключом к решению задачи. Главное в том, что рекомендованные приемы указывают то направление, которое необходимо для поиска устранения технических противоречий и новых решений.

<== предыдущая страница	\|	следующая страница ==>
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ	\|	Недостатки. Метод имеет различную эвристическую ценность для разных лиц, т

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 405; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!

lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.009 сек.