Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач - Альтов Генрих Саулович (читаем книги онлайн без регистрации TXT) 📗

Допустим, впервые создан электромагнитный измеритель (расходомер) потока электропроводной жидкости. Принцип устройства такого расходомера весьма прост (рис. 16. а): в измеряемый поток (П) введены электроды (Э), снаружи расположена магнитная система (М), создающая магнитное поле; поток пересекает магнитные силовые линии, и на электродах возникает электродвижущая сила. Если теперь поставить задачу: «Предложите новые конструкции электромагнитных расходомеров», поиск методом проб и ошибок не даст быстрых результатов, потому что неизвестно, как менять имеющуюся схему. Используем простейший при- ем — перестановку частей. Структуру исходной конструкции можно записать так: МЭПЭМ. В центре — поток, с обеих сторон потока — электроды, снаружи — магнитная система. Очевидно, путем перестановки частей можно получить еще пять конструкций; ЭМПМЭ (рис. 16, б); ПМЭМП (рис. 16, в); МПЭПМ (рис. 16, г); ЭПМПЭ (рис. 16, д); ПЭМЭП (рис. 16, е).

К моменту, когда такой морфологический анализ провели впервые, были известны только лотковый расходомер по схеме МЭПЭМ и лаг (измеритель скорости) со схемой ПЭМЭП. Четыре схемы оказались новыми, имеющими свои особенности и преимущества. Например, схема МПЭПМ позволяет измерять локальный расход по ширине потока. Лаг по схеме ПМЭМП работает на внутреннем магнитном поле соленоида и потому более чувствителен, чем лаг по схеме ПЭМЭП, работающий на поле рассеяния.

Таким образом, даже простейшие приемы (перестановка частей) могут быть использованы не только как решения задач, но и для выявления области применения полученного принципа, т. е. в целях прогнозирования.

Рис. 16.

Рассмотрим, например, магнитный фильтр (задача 13). Он включает магнитную систему (М), ферромагнитный порошок (Ф), сквозь который проходит поток запыленного воздуха (обозначим этот поток буквой И — изделие). Структура фильтра МФИФМ.

Ясно, что возможны еще пять структур: ФМИМФ; ИМФМИ; МИФИМ; ИФМФИ; ФИМИФ.

Например, «Электромагнитный фильтр, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью снижения удельного расхода энергии и увеличения производительности фильтрующий элемент из зернистого магнитного материала размещен вокруг источника магнитного поля и образует внешний замкнутый магнитный контур» (а. с. № 319 325). Это изобретение (магнит внутри) появилось только через семь лет после того, как был изобретен обычный фильтр (магнит снаружи)…

Будем считать шесть возможных структур прографкой таблицы, а в боковик запишем пять возможных состояний изделия: газ, жидкость, твердое тело (например, стальной стержень), эластичное тело (резина), порошок. Получится таблица. содержащая 30 клеток, причем в них окажутся не только схемы фильтров, но и схемы иных по функциям технических систем. Например, в клетку на пересечении колонки «МФИФМ» и строки «твердое тело» можно поместить изобретение по а. с. № 499 912: «Способ бесфильерного волочения стальной проволоки, включающий деформацию растяжением, отличающийся тем, что с целью получения проволоки постоянного диаметра необходимую деформацию осуществляют путем протягивания проволоки через ферромагнитную массу, помещенную в магнитном поле». В патенте ЧССР № 105 766 описана магнитная пробка, установленная в картере двигателя для вылавливания частиц металла из масла: структура ИФМФИ, агрегатное состоящие изделия (масло) — жидкость.

В таблице использованы только два приема: перестановка частей и изменение агрегатного состояния изделия. Можно использовать третий прием: переход от поступательного движения (изделия, порошка или поля) к вращательному и наоборот, т. е. можно построить две 30-клеточные таблицы для двух видов движения. Таким образом, исходная схема планомерно разворачивается в 60 схем.

При детальной проработке число схем можно значительно увеличить: для этого нужно учесть, какая часть системы движется, а какая неподвижна. «В 1962 г. Геннадий Шулев, в то время аспирант КТИРПиХ, предложил новую технологию обработки металлов — магнитно-абразивную. На нее в мае того же года получил а. с. № 165 651. Он остроумно модернизировал идею обработки металла, которая была предложена в нашей стране в 1938 г. Идея возникла, но результата не получилось, ибо первоначально предлагалось обрабатывать цилиндрические поверхности во вращающемся магнитном поле. Шулев развил идею: магнитное поле не- подвижно, а вращается деталь. Попробовал на станке — получается» («Техника и наука», 1976, № 7, с. 15). Двадцать четыре года на переход к идее «вращать не поле, а изделие»-такова плата за неорганизованность мышления. По АРИЗ-77 развитие и трансформация полученной идеи обязательны (шаг 6.3б). Значительное расширение области трансформаций идей можно получить введением третьей оси «Использование физических эффектов и явлений»; управление магнитными характеристиками путем изменения температуры системы, переход через точку Кюри, эффекты Гопкинса, Баркхаузена. Например, по а. с. № 397 289 при контактной приварке ферромагнитного порошка к рабочим поверхностям деталей (для обеспечения равномерности подачи порошка) его нагревают до точки Кюри. Две трехмерные таблицы — это уже свыше 200 схем. За деревом идеи отчетливо просматривается целая роща идей…

Построение и заполнение подобных таблиц является прекрасным упражнением на развитие «аризного» мышления и с 1976 г. систематически используется на занятиях в общественных школах и институтах изобретательского творчества. При этом нередко делают интересные изобретения и открывают новые направления исследований и разработок.

ЗАДАЧИ

Задачи 57–59 вы решите легко, хотя они весьма трудны для тех, кто не слышал о стандартах. А вот с задачей 60 придется поработать без спешки, терпеливо. Решение этой задачи можно развернуть в интересное исследование.

Задача 57

В а. с. № 206 207 описан станок для нарезания резьбы метчиками; для разгрузки инструмента от осевых усилий станок имеет камеру, заполненную жидкостью, и поплавок, соединенный со шпиндельным блоком. По а. с. № 354 297 аналогичное поплавковое устройство используют для разгрузки опорных подшипников в установке, измеряющей крутящие моменты. Чем больше поплавок, тем, естественно, больше развиваемая им гидростатическая сила. Но увеличивать размеры поплавковой камеры невыгодно. Использовать вместо воды тяжелую жидкость дорого, неудобно, опасно. Спрогнозируйте, в каком направлении будут развиваться подобные поплавковые камеры.

П р и м е ч а н и е. Если возникнут трудности, вернитесь к задаче 50.

Задача 58

Имеется установка для получения полимера в виде мелких шариков. Установка представляет собой бак, в котором находится расплавленный полимер. К его поверхности подведена труба, по которой поступает сжатый воздух, захватывающий и распыляющий полимер. Воздушный поток с капельками полимера отводится по трубе: капельки застывают, падают на нижнюю стенку трубы и скатываются в специальную емкость. К сожалению, установка дает много крупных шариков. Пробовали по-разному подавать воздух — лучше не получается. Ставили в трубе решетки, сетки — снижалась производительность.

Какой стандарт надо использовать? Каково решение задачи по этому стандарту?

Задача 59

Консервы выпускают в литровых башках с металлическими крышками. Необходимо проверять, достаточно ли плотно крышка закрывает горловину банки. Для этого опускают банки в ванну с водой и смотрят — появятся ли пузырьки воздуха (вода через неплотности проходит внутрь банки и вытесняет воздух). Способ медленный и ненадежный. Какой стандарт надо применить? Каково решение по стандарту?

П р и м е ч а н и е. Задача состоит в обнаружении капелек воды, проникших внутрь банки. Модель задачи относится к классу 1: дано одно вещество. Содержимое банки, сами банки, крышки не входят в модель задачи.