Как решать изобретательские задачи

[ss69100]

...Нельзя принимать на веру зада­чи, сформулированные другими. Если бы они были правильно сформулированы, их скорее все­го решили бы те, кто впервые их встретил.

В условиях задачи есть два указания: какова цель (чего на­до достичь) и каковы пути до­стижения этой цели (что надо создать, улучшить, изменить).

Цель почти всегда выбирается правильно. А пути к этой цели почти всегда указываются не­верно. Та же цель может быть достигнута и другими путями.

Пожалуй, это самая распрост­раненная ошибка при постанов­ке задачи. Изобретателя ориен­тируют на достижение какого-то результата при создании но­вой машины (процесса, механиз­ма, прибора и т. д.).

Внешне это выглядит логично. Есть маши­на, скажем, М1, дающая резуль­тат P1. Теперь нужно получить результат Р2, и, следовательно, нужна машина М2. Обычно Р2 большеP1, поэтому кажется очевидным, что М2 должно быть больше М1.

С точки зрения формальной логики здесь все верно. Но ло­гика развития техники - это логика диалектическая. Она дол­жна учитывать многие факто­ры - общий уровень техниче­ского развития, его перспек­тивные направления, матери­альные возможности и т. д. и т. п. И естественно, чтобы по­лучить двойной результат, во­все не обязательно использовать удвоенные средства.



ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ

1. Принцип дробления

Разделить объект на части, независимые друг от дру­га или соединенные гибкими связями.

Пример. Авторское свидетельство № 161247. Подводное транспортное судно, корпус которого имеет цилиндрическую форму, отличающееся тем, что с целью уменьшения осадки судна при полной его загрузке корпус судна выполнен из двух рас­крывающихся шарнирно сочлененных полуцилинд­ров.

2. Принцип вынесения

Отделить от объекта «мешающую» часть или, наобо­рот, выделить единственную нужную часть (или свой­ство).

Пример. Авторское свидетельство № 153533. Устройство для защиты от рентгеновских лучей, от­личающееся тем, что с целью защиты от ионизиру­ющего излучения головы, плечевого пояса, позво­ночника, спинного мозга и гонад пациента при флю­орографии, например, грудной клетки, оно снабже­но защитными барьерами и вертикальным, соответ­ствующим позвоночнику стержнем, изготовленными из  материала, не пропускающего рентгеновские лучи.

Целесообразность этой идеи очевидна. Зачем, про­свечивая грудную клетку, «попутно» облучать самые чувствительные части человеческого тела?! Изобретение выделяет наиболее вредную часть потока и  блокирует ее. Заявка, подана в  1962 году, между тем это простое и  нужное изобретение могло быть сделано значительно раньше.

3. Принцип местного качества

Разделить объект на части так, чтобы каждая часть могла быть изготовлена из наиболее подходящего мате­риала и находилась в условиях, наиболее соответствую­щих ее работе.

Пример. Деревянные балки, армированные стек­ловолокном. Прочность таких балок вдвое больше, чем у обычных.

4. Принцип асимметрии

Машины рождаются симметричными. Это их тради­ционная форма. Поэтому многие задачи, трудные по от­ношению к симметричным объектам, легко решаются нарушением симметрии.

Пример. Тиски со смещенными губками. В отли­чие от обычных они позволяют зажимать в верти­кальном положении длинные заготовки.

5. Принцип объединения

Соединить однородные (или предназначенные для смежных операций) объекты.

Пример. Патент США № 3154790. Жилетка с при­стегивающимися (на молнии) рукавами.

6. Принцип совмещения

а) Один объект поочередно работает в нескольких ме­стах.

б) Один объект одновременно выполняет несколько функций, благодаря чему отпадает необходимость в дру­гих объектах.

Пример. Авторское свидетельство № 166242. Противопожарное оборудование гидросамолета, отличающееся тем, что емкости для воды разме­щены в поплавках.

7. Принцип «матрешки»

Один объект размещается внутри другого, который в свою очередь находится внутри третьего… и т. д.

Пример. Авторское свидетельство № 162321. Ван­на для плавки магния с электрическим обогревом, отличающаяся тем, что с целью сокращения време­ни для замены электродов последние выполнены в виде двух полых цилиндров, установленных один в другом.

8. Принцип «антивеса»

а) Компенсировать вес объекта соединением с други­ми объектами, обладающими подъемной силой.

б) Самоподдерживание объекта за счет аэродинами­ческих, гидродинамических и т. п. сил.

Пример. Использование аэродинамической подъ­емной силы для частичной компенсации веса тяжело­весного наземного транспорта.

9. Принцип предварительного напряжения

Заранее придать объекту изменения, противополож­ные недопустимым или нежелательным рабочим изме­нениям.

Пример. Авторское свидетельство № 84355. Заго­товку турбинного диска устанавливают на вращаю­щийся поддон. Нагретая заготовка по мере охлаж­дения сжимается. Но центробежные силы (пока за­готовка не потеряла пластичности) как бы отштам­повывают заготовку. Когда же деталь остынет, в ней появляются сжимающие усилия, как в предвари­тельно напряженном железобетоне.

10. Принцип предварительного исполнения

Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на их доставку и с наиболее удобного места.

Пример. Авторское свидетельство № 162919. Способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы, отличающийся тем, что с целью пре­дупреждения травм и облегчения снятия повязки пилу помещают в предварительно смазанную под­ходящей смазкой трубку, выполненную, например, из полиэтилена, и загипсовывают в повязку при ее наложении.

11. Принцип «заранее подложенной подуш­ки»

Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными сред­ствами.

Пример. Аварийные металлические кольца, зара­нее надеваемые на обод колеса и позволяющие добраться до ремонтной базы на спущенной шине.

12. Принцип эквипотенциальности

Исторически многие производственные процессы складывались так, что перемещение обрабатываемого объекта в пространстве представляло собой прихотливо изогнутую кривую. Между тем «траекторию движения» почти всегда можно расположить только в одной плос­кости. В идеальном случае объект должен перемещать­ся по прямой линии или окружности. Всякий дополни­тельный изгиб затрудняет работу, осложняет автомати­зацию.

Пример. Авторское свидетельство № 110661. Кон­тейнеровоз, в котором контейнер не грузится в ку­зов, а чуть-чуть приподнимается с гидроприводом и устанавливается на опорную скобу. Такая машина не только работает без крана, но и перевозит значительно более высокие контейнеры.

13. Принцип «наоборот»

а) Сделать движущиеся части системы неподвижными, а неподвижные - движущимися.

б) Перевернуть объект «вверх ногами».

Пример. Авторское свидетельство № 66269. Осве­тительный снаряд, снабженный парашютом с пру­жинным каркасом и осветительной звездочкой, на­правляющей световые лучи вверх и помещенной над куполом парашюта. Последний отличается тем, что с целью использования парашюта в качестве рефлектора для направления световых лучей осве­тительной звездочки вверх и затенения земли в вер­шине помещен груз, предназначенный для опуска­ния парашюта вершиной вниз.

14. Принцип сфероидальности

Перейти от прямолинейных частей объекта к криво­линейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда,- к шаровым конструкциям.

Пример. Жидкий металл в доменной печи, про­никая между огнеупорными кирпичами, вызывает быстрый износ футеровки. Износ уменьшается, ес­ли футеровка имеет сферическую форму. При та­кой форме футеровки кирпичи меньше нагрева­ются. Кроме того, чугуну труднее проникнуть в наиболее уязвимые (угловые) места.

15. Принцип динамичности

Характеристики объекта (вес, габариты, форма, аг­регатное состояние, температура, окраска и т. д.) долж­ны быть меняющимися и оптимальными на каждом эта­пе процесса.

Примеры. Авторское свидетельство № 128590. Автокран с телескопической стрелой, короткой в транспортном положении и удлиненной в рабочем положении.

Авторское свидетельство № 147765. Шляпка с растягивающимся полиэтиленовым верхом, способ­ная принимать форму любой прически.

16. Принцип частичного решения

Получить 99 процентов требуемого эффекта намно­го легче, чем получить все сто процентов. Задача пе­рестает быть трудной, если отказаться от одного про­цента требований (что нередко можно сделать).

Пример. Глобус, выполненный в виде двадцати­гранника (икосаэдра). Такой глобус, близкий по форме к сферическому, легко изготовить. Кроме того, он может быть превращен в плоскую геогра­фическую карту.

17. Принцип перехода в  другое измерение

а) Трудности, связанные с движением (или размеще­нием) объекта по линии, устраняются, если объект при­обретает возможность перемещаться в двух измере­ниях (то есть по плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, упрощаются при переходе к про­странству трех измерений.

б) Многоэтажная компоновка объектов вместо одно­этажной.

Пример. Авторское свидетельство № 1S3073. Устройство для очистки и выравнивания поверхно­сти льда катков, устанавливаемое на автомашине, включающее нож и систему тяг, отличающееся тем, что с целью увеличения маневренности автома­шины устройство смонтировано под шасси автомо­биля.

18. Принцип изменения среды

Для интенсификации процессов (или устранения со­путствующих процессам вредных факторов) надо изме­нить среду, в которой протекают эти процессы.

Пример. Искусственное увеличение содержания углекислого газа в воздухе теплиц и парников. В результате овощные культуры созревают вдвое бы­стрее, а урожай увеличивается в три - шесть раз.

19. Принцип импульсного действия

При недостатке энергии или мощности надо перейти от непрерывного действия к импульсному.

Пример. Авторское свидетельство № 105017. Способ получения высоких и сверхвысоких дав­лений, отличающийся тем, что высокие и сверхвы­сокие давления воспроизводят в результате им­пульсного электрического разряда внутри объема любой проводящей или непроводящей жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде.

20. Принцип непрерывности полезного дей­ствия

а) Работа должна вестись непрерывно - машина не должна стоять без дела.

б) Полезная работа должна осуществляться без хо­лостых и промежуточных (транспортных) ходов.

в) Переход от поступательно-возвратного движения к вращательному.

Пример. Авторское свидетельство № 126440. Спо­соб многоствольного бурения скважин двумя ком­плектами труб. При одновременном бурении двух-трех скважин применяется ротор с несколькими стволами, включаемыми в работу независимо друг от друга, и два комплекта бурильных труб, пооче­редно поднимаемых и опускаемых в скважины для смены сработанных долот. Операции по смене до­лот совмещаются во времени с автоматическим бурением в одной из скважин.

21. Принцип проскока

Вредные или опасные стадии процесса должны пре­одолеваться на большой скорости.

Пример. Патент ФРГ №1134821. Устройство для разрезания тонкостенных пластмассовых труб боль­шого диаметра. Особенность устройства - большая скорость движения ножа. Нож рассекает трубу так быстро, что та не успевает деформироваться.

22. Принцип «обратить вред в  пользу»

Вредные факторы могут быть использованы для по­лучения положительного эффекта.

Пример. Упоминавшееся уже авторское свиде­тельство № 112684. Устройство, использующее вол­нение моря для очистки поверхности свай.

23. Принцип «клин  - клином»

Вредный фактор устраняется за счет сложения с дру­гим вредным фактором.

Пример. Новый тип телефонных наушников, ко­торыми можно пользоваться и при сильном шуме. Специальный генератор воспроизводит внешние шумы с таким сдвигом по фазе, что оба шума взаим­но гасят друг друга.

24. Принцип «перегибания палки»

Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

Пример. Холодильные установки для сжижения гелия нуждаются в смазке, а смазка замерзает при сверхнизких температурах. Академик П. Капица в своей машине для сжижения гелия устроил зазор между поршнем и цилиндром, дав возможность газу свободно вытекать через этот зазор. При утеч­ке газ расширяется настолько быстро, что создает­ся противодавление, мешающее вытеканию новых порций газа.

25. Принцип самообслуживания

а) Машина должна сама себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции.

б) Использование отходов (энергии, вещества) для выполнения вспомогательных операций.

Пример. Авторское свидетельство № 153152. Устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что с целью повыше­ния интенсивности охлаждения за вентилятором установлен эжектор, использующий кинетическую энергию выхлопных газов для подсоса дополнитель­ного количества охлаждающего воздуха.

26. Принцип копирования

Вместо сложного, дорогостоящего или хрупкого объ­екта используются его упрощенные, дешевые и проч­ные копии.

Пример. Система городских электрических часов.

27. Дешевая недолговечность взамен доро­гой долговечности

Пример. Резец, режущая пластинка которого име­ет пять граней. Если затупилась одна грань, мож­но быстро ввести в действие другую.

28. Замена механической схемы электриче­ской или оптической

Пример. Реостат, в котором нет трущихся частей. Пространство между контактом и переменным со­противлением заполнено полупроводниковым ма­териалом. Под действием бегающего светового зайчика полупроводник начинает проводить ток, замыкая цепь.

29. Использование пневмоконструкций и гидроконструкций

Вместо «твердых» конструкций используются конст­рукции, «сделанные из воздуха или воды». Сюда отно­сится, в частности, использование воздушной подушки и гидрореактивных устройств.

Пример. Авторское свидетельство № 161792. Уплотнительное устройство для электронных за­зоров в сводах дуговых печей. Чтобы создать в печи необходимую атмосферу, уплотнительное уст­ройство выполнено в виде кольца со стенками коробчатого, открытого в сторону электродов, сече­ния, внутрь которого тангенциально подают струю воздуха или азота, отжимающую дымовые газы обратно в печное пространство.

30. Использование гибких оболочек (вклю­чая использование тонких пленок)

Пример. Надувная колыбель, которая в сложен­ном виде легко помещается в дамской сумочке.

31. Использование магнитов и  электромаг­нитов

Пример. Авторское свидетельство № 115568. Сверло намагничивается и, выходя из просверлен­ного отверстия, извлекает стружку, а затем размаг­ничивается.

32. Изменение прозрачности или окраски

Пример. Прозрачные бинты, позволяющие наблю­дать за состоянием раны, не снимая повязки.

33. Объекты, взаимодействующие с  дан­ным объектом, должны быть сделаны из  того же материала

Пример. Авторское свидетельство № 162215. Спо­соб изолировки мест соединений в лобовых ча­стях обмоток статоров электрических машин путем заливки компаунда в форму, устанавливаемую на месте соединения. Для увеличения электрической прочности изоляции головок форму выполняют из изоляционного материала и используют как эле­мент изоляции.

34. Принцип отброса ненужных частей

Выполнившая свое назначение часть объекта не долж­на оставаться мертвым грузом - ее следует отбросить (растворить, испарить и т. д.).

Пример. Патент США № 3160950. Чтобы не по­страдали чувствительные приборы при резком стар­те ракеты в космос, их погружают в пенопласт, ко­торый, сослужив свое дело, легко испаряется в кос­мосе.

35. Изменение агрегатного состояния объ­екта

Пример. Авторское свидетельство № 162580. Спо­соб изготовления полых кабелей с каналами, обра­зованными трубками, скрученными вместе с токоведущими жилами, с предварительным упрочнением трубок веществом, удаляемым из них после изготовления кабелей. Чтобы упростить технологию, в качестве указанного вещества применяют парафин, который заливают в трубки перед скруткой их с жи­лами, а после изготовления кабеля расплавляют и выливают из трубок.

(В прилагаемых таблицах указаны номера типовых решений для каждого конкретного технического противоречия.)











Альтшуллер Г.С.

Источник.