Типовые приемы устранения технических противоречий

ПРИЕМ 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 на плоскости). Соответственно, задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству трех измерений.
б) Многоэтажная компоновка объектов вместо одноэтажной.
в) Наклонить объект или положить его "набок".
г) Использовать обратную сторону данной площади.
д) Использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или на обратную сторону имеющейся площади.

 

ПРИМЕРЫ

Авторское свидетельство № 150938. Полупроводниковый диод, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности диода, в нем применен профилированный электронно-дырочный переход и профилированный омический контакт без увеличения периметра полупроводниковой пластины. Переход от плоского контакта к объемному позволяет при прежних габаритах диода получить большую площадь пластины полупроводника и, следовательно, большую мощность, снимаемую с электронно-дырочного перехода.


Известный советский изобретатель Д. Киселев, долгое время работавший над совершенствованием долота для бурения нефтяных скважин, рассказывает в своей книге "Поиски конструктора": "В долоте также каждый подшипник обладает определенной грузоподъемностью, и если увеличить их число, дать меньшую нагрузку каждому, можно улучшить условия их работы, предотвратить износ. Именно по этому пути шла все время моя мысль в поисках различных схем размещения подшипников. Но мешали габариты долота, малое пространство, на котором я имел возможность располагать необходимое мне количество шариков и роликов. Теперь же я вдруг увидел решение, вот оно, рядом. На одном и том же участке поверхности можно разместить большее количество "элементов" подшипников в два яруса, как размещаются люди и вещи в купе пассажирских вагонов. Я даже рассмеялся: так просто было это решение, тщетно разыскиваемое много месяцев".


Авторское свидетельство № 180555. Способ механизации обмена вагонеток в горизонтальном проходческом забое, отличающийся тем, что, с целью устранения подрыва кровли и устройства разъездов, обмен груженых вагонеток на порожние производят посредством перенесения порожней вагонетки с возможным поворотом ее на угол 90 над составом под погрузку.

 

Авторское свидетельство № 259449. Устройство для магнитографической дефектоскопии, отличающееся тем, что, с целью повышения срока службы, кольцевая магнитная лента выполнена с двусторонним магниточувствительным покрытием и изогнута в виде листа Мёбиуса.

 

Авторское свидетельство № 244783. Теплица для круглогодичного выращивания овощных культур, отличающаяся тем, что, с целью улучшения светового режима растений за счет использования солнечных лучей, она снабжена вогнутым отражательным экраном, установленным поворотно с северной стороны теплицы.

 




ПРИЕМ 18 
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
а) Привести объект в колебательное движение.
б) Если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой).
в) Использовать резонансную частоту.
г) Применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы.
д) Использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.

 

ПРИМЕРЫ

Авторское свидетельство № 220380. Способ вибродуговой наплавки и сварки деталей под слоем флюса с низкочастотными колебаниями электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения качества наплавленного металла, на низкочастотные колебания накладывают высокочастотные ультразвуковые колебания порядка, например, 20 кГц.


Авторское свидетельство № 307896. Способ безопилочного резания древесины при помощи изменяющего свои геометрические размеры режущего инструмента, отличающийся тем, что, с целью снижения усилия внедрения инструмента в древесину, резание осуществляют инструментом, частота импульсов которого близка к собственной частоте колебаний перерезаемой древесины.


Патент США № 3239283. Трение покоя резко снижает чувствительность тонких приборов, мешает стрелкам, маятникам и другим подвижным частям легко поворачиваться в подшипниках. Чтобы избежать этого, подшипники заставляют вибрировать, и элементы прибора все время совершают осциллирующее движение относительно друг друга. В качестве источника вибрации обычно используют электромотор. При этом кинематика прибора существенно усложняется, а вес увеличивается. Американские изобретатели Джон Броз и Вильям Лаубендорфер разработали конструкцию подшипника, в котором втулки выполняются из пьезоэлектрического материала и с обеих сторон покрываются тонкой электропроводной фольгой. К фольге припаиваются электроды, по которым подводится переменный ток, создающий вибрацию.


Авторское свидетельство № 244272. Способ осаждения пыли с использованием магнитного поля, отличающийся тем, что... воздух подвергают одновременному воздействию акустического и магнитного полей.

 




ПРИЕМ 19 
ПРИНЦИП ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
а) Перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному).
б) Если действие уже осуществляется периодически - изменить периодичность.
в) Использовать паузы между импульсами для другого действия.

ПРИМЕРЫ

Авторское свидетельство № 267772. Известен способ исследования процесса дуговой сварки с использованием дополнительного осветителя. Однако при дополнительном освещении наряду с улучшением видимости твердого и жидкого материала, находящегося в области дуги, ухудшается видимость плазменно-газовой фазы столба дуги (явно техническое противоречие!). Предложенный способ отличается тем, что яркость дополнительного осветителя периодически изменяют от нуля до величины, превышающей яркость дуги. Это позволяет совместить наблюдение как за самой дугой, так и за процессом плавления электрода и переноса металла.

 

Авторское свидетельство № 302622. Способ контроля исправности термопары путем подогрева ее и проверки наличия в цепи э.д.с., отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени контроля, нагревают термопару периодическими импульсами тока, а в промежутки времени между импульсами проверяют наличие термо э.д.с.

 




ПРИЕМ 20 
ПРИНЦИП НЕПРЕРЫВНОСТИ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
а) Вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой).
б) Устранить холостые и промежуточные ходы.

ПРИМЕРЫ

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 отработанных долот. Операции по смене долот совмещаются во времени с автоматическим бурением в одной из скважин.

 

Авторское свидетельство № 268926. Способ транспортировки сахара-сырца на судах, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости транспортировки путем утилизации свободных пробегов, используют танкеры, которые после разгрузки от нефтепродуктов или других жидких грузов, очистки и обработки моющими средствами загружают сахаром-сырцом.

 




ПРИЕМ 21
ПРИНЦИП ПРОСКОКА
Вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости.

ПРИМЕРЫ
Авторское свидетельство № 241484. Способ скоростного нагрева металлических заготовок в потоке газа, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения обезуглероживания, газ подают со скоростью не менее 200 м/с, при сохранении потока постоянным на всем протяжении его контакта с заготовками.

Авторское свидетельство № 112889. При разгрузке палубного лесовоза его накреняют с помощью судна-кренователя. Чтобы в воду свалился весь лес, приходиться создавать большой крен лесовоза, а это опасно. Предлагаемый способ состоит в том, что лесовоз быстро (рывком) накреняют на небольшой угол. Возникает динамическая нагрузка, и лес разгружается при небольшом угле крена.

Патент ФРГ № 1134821. Устройство для разрезания тонкостенных пластмассовых труб большого диаметра. Особенность устройства - нож рассекает трубу так быстро, что она не успевает деформироваться.

 



ПРИЕМ 22 
ПРИНЦИП "ОБРАТИТЬ ВРЕД В ПОЛЬЗУ"
а) Использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта.
б) Устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором.
в) Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

ПРИМЕРЫ
Член-корреспондент Академии наук СССР П. Вологдин в статье "Путь ученого" ("Ленинградский альманах", 1953, № 5) писал, что еще в двадцатых годах он задался целью применить токи высокой частоты для нагрева металла. Опыты показали, что металл нагревается лишь с поверхности. Ток высокой частоты никак не удавалось "загнать" в глубь заготовки, и опыты прекратили. Впоследствии Вологдин не раз сожалел, что не использовал этот "отрицательный эффект": промышленность могла бы получить метод высокочастотной закалки стальных деталей на много лет раньше, чем он был предложен в действительности.

По-иному сложилась судьба другого выдающегося изобретения - электроискровой обработки металла.

Б.Р. Лазаренко и И.Н. Лазаренко работали над проблемой борьбы с электроэрозией металлов. Электрический ток "разъедал" металл в месте соприкосновения контактов реле, и с этим ничего не удавалось сделать. Были испробованы твердые и сверхтвердые сплавы - и все безрезультатно. Исследователи пытались помещать контакты в различные жидкости, но разрушение шло еще интенсивнее.

Однажды изобретатели поняли, что этот "отрицательный эффект" можно где-то применить с пользой, и вся работа теперь пошла в другом направлении. 3 апреля 1943 года изобретатели получили авторское свидетельство на электроискровой способ обработки металла.

Рис. 18 Принцип "обратить вред в пользу".  Авторское свидетельство № 142511. На Рис. 18 А, показано подвижное соединение двух  частей щековой дробилки. Подвижность достигается благодаря сферической форме чугунного наконечника. Шейка этого наконечника - самое слабое место конструкции, здесь обычно и происходит излом. Можно, конечно, принять меры для предотвращения излома. Ну а если мы заранее умышленно "сломаем" наконечник? Тогда он превратиться в цилиндрическую втулку, которую уже невозможно сломать (Рис. 18 Б).

Авторское свидетельство № 152492. Для защиты подземных кабельных линий от повреждений, вызываемых образованием в грунте морозобойных трещин, заранее прорывают узкие прорези ("трещины") в стороне от трассы кабеля (Рис. 19). Рис. 19 Искусственные "трещины" - прорези предохраняют кабельную линию от морозобойных трещин.

Сам по себе этот принцип прост: надо допустить то, что кажется недопустимым, - пусть случится! Но тут мысль изобретателя часто наталкивается на психологический барьер...

 



ПРИЕМ 23
ПРИНЦИП ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
а) Ввести обратную связь.
б) Если обратная часть есть - изменить ее.

ПРИМЕРЫ
Авторское свидетельство № 283997. Внутри градирни ветер образует циркуляционные зоны, что снижает глубину охлаждения воды. Чтобы повысить эффективность охлаждения, в секциях градирни устанавливают температурные датчики и по их сигналам автоматически изменяют количество подаваемой воды.

Авторское свидетельство № 167229. Способ автоматического запуска конвейера, отличающийся тем, что, с целью экономии электроэнергии, потребляемой в момент запуска конвейерного двигателя, измеряют мощность, потребляемую двигателем конвейера во время работы, фиксируют ее в момент остановки конвейера и полученный сигнал, обратно пропорциональный весу материала на конвейере, подают на пусковой двигатель в момент запуска конвейера.

Авторское свидетельство № 239245. Способ автоматического регулирования процесса ректификации путем воздействия на расход орошения в колонну в зависимости от температуры и давления на выходе продукта, отличающийся тем, что, с целью стабилизации содержания одного из компонентов в трехкомпонентной смеси, дополнительно вводят коррекцию по удельному весу выходного продукта.

 



ПРИЕM 24 
ПРИНЦИП "ПОСРЕДНИКА"
Использовать промежуточный объект-переносчик.

(Этот прием в формулировке по книге "Творчество как точная наука", 1979, с.89:
а) Использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие.
б) На время присоединить к объекту другой (легко удаляемый) объект.)

ПРИМЕРЫ
Авторское свидетельство № 177436. Способ подвода электрического тока в жидкий металл, отличающийся тем, что, с целью снижения электрических потерь, ток к основному металлу подводят охлаждаемыми электродами через промежуточный жидкий металл, температура плавления которого ниже, а плотность и температура кипения выше, чем у основного металла.

Авторское свидетельство № 178005. Способ нанесения летучего ингибитора атмосферной коррозии на защищаемую поверхность, отличающийся тем, что, с целью получения равномерного покрытия внутренних поверхностей сложных деталей, через последние продувают нагретый воздух, насыщенный парами ингибитора.




ПРИЕМ 25 
ПРИНЦИП САМООБСЛУЖИВАНИЯ
а) Объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции.
б) Использовать отходы (энергии, вещества).

ПРИМЕРЫ
Авторское свидетельство № 261207. Дробеметный аппарат, корпус которого облицован изнутри износоустойчивыми плитами, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости облицовки, плиты выполнены в виде магнитов, удерживающих на своей поверхности защитный слой дроби. На стенках дробемета возникает, таким образом, постоянно обновляемый защитный слой дроби.

Авторское свидетельство № 307584. Способ сооружения каналов оросительных систем из сборных элементов, отличающийся тем, что, с целью упрощения транспортировки изделий после монтажа начального участка канала, его торцы закрывают временными диафрагмами, готовый участок канала затопляют водой и последующие элементы, также закрытые с торцов временными диафрагмами, сплавляют по этому участку канала.

Авторское свидетельство № 108625. Способ охлаждения полупроводниковых диодов, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий теплообмена, применяется полупроводниковый термоэлемент, рабочим током которого является ток, проходящий через диод в прямом направлении.



ПРИЕМ 26 
ПРИНЦИП КОПИРОВАНИЯ
а) Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии.
б) Заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии).
в) Если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым.

ПРИМЕРЫ
Авторское свидетельство № 86560. Наглядное учебное пособие по геодезии, выполненное в виде написанного на плоскости художественного панно, отличающееся тем, что, с целью последующей геодезической съемки с панно изображения местности, оно выполнено по данным тахеометрической съемки и в характерных точках местности снабжено миниатюрными геодезическими рейками.

Иногда необходимо (для измерения или контроля) совместить два объекта, которые физически совместить невозможно. В этих случаях целесообразно применять оптические копии. Так была, например, решена задача пространственных измерений на рентгеновских снимках. Обычный рентгеновский снимок не позволяет определить, на каком расстоянии от поверхности тела находиться очаг заболевания. Стереоскопические снимки дают объемное изображение, но и в этом случае измерения приходится вести на глаз: ведь внутри тела нет масштабной линейки! Нужно, таким образом, "совместить несовместимое": тело человека, подвергнутого просвечиванию, и масштабную линейку.

Новосибирский изобретатель Ф.И. Аксенов решил эту задачу, применив метод оптического совмещения. По способу Ф.И. Аксенова стереоскопические рентгеновские снимки совмещаются со стереоскопическими же снимками решетчатого куба. Рассматривая в стереоскоп совмещенные снимки, врач видит "внутри" больного решетчатый куб, играющий роль пространственного масштаба.

Вообще, во многих случая выгоднее оперировать не с объектами, а с их оптическими копиями. Например, канадская фирма "Крютер Палп" пользуется специальной фотоустановкой для обмера бревен, перевозимых на железнодорожных платформах. По данным фирмы, фотографический обмер балансов раз в 50-60 быстрее ручного, отклонение же результатов фотообмера от данных точного подсчета не превышает 1-2%.

Еще один интересный ПРИМЕР:

Авторское свидетельство № 180829 - новый способ контроля поверхности внутренних полостей сферических деталей. В деталь наливают малоотражающую жидкость и, последовательно меняя ее уровень, производят фотографирование на один и тот же кадр цветной пленки. На снимке получаются концентрические окружности. Сравнивая после увеличения (в проекционной системе) полученные этим способом линии с теоретическими линиями чертежа, с большой точностью определяют величину отклонения формы детали.



ПРИЕМ 27
ДЕШЕВАЯ НЕДОЛГОВЕЧНОСТЬ ВЗАМЕН ДОРОГОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
Заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

ПРИМЕРЫ
Правила асептики требуют, чтобы кипячение шприца с иглами для инъекции продолжалось не менее 45 минут. Между тем во многих случаях бывает необходимо ввести лекарство как можно быстрее. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте медицинских инструментов и оборудования создан шприц-тюбик для одноразового использования. Это тонкостенный сосуд из пластмассы, на горловине которого укреплена стерильная игла, защищенная колпачком. Корпус шприца-тюбика в заводских условиях заполняется лекарственным препаратом и запаивается. Такой шприц можно привести в готовность буквально за считанные доли секунды - для этого достаточно лишь снять колпачок, прикрывающий иглу. Во время инъекции лекарство из тюбика выдавливается, после чего использованный шприц-тюбик выбрасывают.

Патент США № 3430629. Пеленка одноразового использования. Содержит наполнитель типа промокашки.

Существует много патентов такого типа: на одноразовые термометры, мусорные мешки, зубные щетки и т.д.



ПРИЕМ 28 
ЗАМЕНА МЕХАНИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
а) Заменить механическую систему оптической, акустической или "запаховой".
б) Использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом.
в) Перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных - к меняющимся по времени, от неструктурных - к имеющим определенную структуру.
г) Использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.

ПРИМЕРЫ

Рис. 20 В этой винтовой паре гайка движется без трения, за счет взаимодействия электромагнитных полей. Авторское свидетельство № 163559. Способ контроля износа породоразрушающего инструмента, например буровых долот, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля, в качестве сигнализации износа применяют монтируемые в болота ампулы с резко пахучими химическими веществами, например с этилмеркаптаном. Авторское свидетельство № 154459. Неизнашиваемая винтовая пара (Рис. 20). Винтовая пара состоит из винта 1, в резьбу которого уложена обмотка 2, и гайки 3 с обмоткой 4. Винт и гайка расположены с зазором между ними. Гайка 3 жестко связана с подвижным узлом станка или прибора. При прохождении тока по обмоткам 2 и 4 вокруг них создаются электромагнитные поля. Замыкание этих полей происходит соответственно через гайку и винт, причем магнитный поток достигает максимальной величины при совмещении витков винта и гайки.