Бесплатная техническая библиотека

НАУКА ИЗОБРЕТАТЬ

ХИТРОСТЬ И ФИЗИКА

Книги и статьи / И тут появился изобретатель

 Комментарии к статье

Вы прочитали треть книги. Если попытаться предельно сжато изложить смысл прочитанного, получится примерно следующее.

Изобретательские задачи издавна решались (да и сегодня еще решаются) методом проб и ошибок. Метод неэффективный, поэтому на решение задач приходилось тратить много усилий, времени, средств. Изобретения нередко запаздывают на многие годы. Научно - техническая революция потребовала принципиально новых методов изобретательства. Появилась теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), она учит решать задачи, не перебирая "пустые" варианты. Основная идея такова: технические системы возникают и развиваются закономерно; изучение этих закономерностей дает приемы - инструменты для решения изобретательских задач.

Приемы, с которыми вы познакомились, можно разделить на три группы:

- различные хитрости, например прием "сделать заранее";

- приемы, основанные на использовании физических эффектов и явлений, к их числу можно отнести прием "изменить агрегатное состояние";

- комплексные приемы, включающие и хитрость, и физику, например построение феполей.

Чаще всего при решении изобретательских задач приходится применять сначала хитрость, потом физику. Успех достигается именно сочетанием того и другого. Поэтому применение физики при решении изобретательских задач - один из важнейших разделов теории изобретательства.

Посмотрим, как происходит стыковка хитрости и физики.

Задача 29. БУДЕТ РАБОТАТЬ ВЕЧНО!

На одном заводе часто выходила из строя машина-автомат. Это была очень хорошая машина, но в ней то и дело портилась простая деталь - изогнутая трубка, по которой сжатый воздух с большой скоростью гнал поток маленьких стальных шариков. Шарики били по стенке трубы в месте поворота и откалывали кусочки металла. Ударившись о стенку, каждый шарик оставлял едва заметную царапину, но за несколько часов шарики насквозь пробивали толстую, прочную трубу.

Потребовалось всего пять минут, чтобы осуществить идею изобретения. Что он предложил?

Итак, одно вещество (стальные шарики) механически взаимодействует с другим веществом (стенками трубы). Следовательно, дан ненужный (даже вредный) веполь. На заводе его пытались разрушить, вводя третье вещество - разные прокладки, прослойки. Это неправильно: надо, чтобы третье вещество одновременно защищало стенки и не разрушалось. Этим веществом могут стать те же шарики. Только неподвижные, остановившиеся у стенки трубы. Если изгиб трубы изнутри покрыть шариками, стенки перестанут разрушаться. Летящие шарики могут выбить один или несколько шариков из защитного слоя, но его место тут же заполнится одним из мчащихся по трубе шариков.

На этом хитрость заканчивается. Теперь нужна простая физика: как получить защитный слой шариков? Надо использовать магниты. Там, где труба изгибается, поставим снаружи магнит. Внутри к трубе сразу прилипнет слой шариков. Задача решена! Интересно отметить, что дробеметные аппараты для упрочнения деталей широко применялись по крайней мере за четверть века до появления авторского свидетельства № 261 207 на магнитную защиту. Все видели задачу, но решали ее вопреки теории - устанавливали прокладки, делали стенки аппарата из более прочной стали...

Задача 30. СВЕРХТОЧНЫЙ КРАН

Заведующий химической лабораторией пригласил изобретателя и сказал:

Что предложил изобретатель?

Для специалиста по ТРИЗ кран - типичная вепольная система: корпус В1, поворачиваемая деталь В2 и поле механических сил Пмех. Под действием поля Пмех деталь В2 перемещается относительно корпуса В1, благодаря чему зазор между В1 и В3 становится шире или, наоборот, сужается. Веполь уже есть, но работает он неважно. Следовательно, придется заменить веполь, использовать другое поле. Какое именно - электрическое, магнитное, электромагнитное, тепловое?

Здесь хитрости кончаются и начинается физика. В учебнике физики для девятого класса есть целая глава о тепловом расширении! А нам как раз и надо менять ширину зазора между В1 и В2.

Открываем учебник. Вот и описание опыта: сквозь нагретое кольцо проходит шар, который до этого не проходил. Рисунок кольца и шара - готовая модель нашего крана.

Сравним полученное решение с авторским свидетельством № 179 489: "Устройство для дозировки малых количеств газа, состоящее из корпуса и стержня, плотно пригнанного с внутренней поверхности корпуса, отличающееся тем, что, с целью дозировки малых количеств газа с высокой степенью точности, корпус изготовлен из материала, имеющею большой коэффициент теплового расширения, а стержень из материала, коэффициент теплового расширения которого значительно меньше, чем у материала корпуса".

Наверное, вы уже поняли, как работает такой кран. При нагревании корпус расширяется сильно, а стержень слабо. Возникает зазор. Чем сильнее нагрет корпус, тем больше зазор.

Смысл изобретения, как видите, в том, что вместо движения больших деталей, "железок", предложено использовать растяжение и сжатие кристаллической решетки. Кстати, растягивать и сжимать кристаллическую решетку можно не только тепловым полем. "Некоторые кристаллы, например кварц, сегнетова соль и турмалин, в электрическом поле меняют свои размеры: в зависимости от направления поля они сжимаются или растягиваются" это из учебника физики для десятого класса. Называется это явление обратным пьезоэффектом. Ну а о том, что обратный пьезоэффект можно использовать для создания микрокрана, вы и сами уже догадались. Есть еще похожий эффект - магнито-стрикция: магнитное поле растягивает (или сжимает) некоторые металлы. Тоже подходящий ответ для задачи о кране.

Задача 31. ЗАГЛЯНЕМ В БУДУЩЕЕ

Если надо выдавить из почти пустого тюбика остатки зубной пасты, тюбик кладут на твердую поверхность и прокатывают карандашом. Таков и принцип действия перистальтического насоса (см. рис.): ролики прижимают гибкий шланг к корпусу насоса и, двигаясь, заставляют жидкость или пасту перетекать по шлангу.

Как, по вашему мнению, могут быть устроены эти насосы? Какие физические эффекты в них использованы?

Переход от грубого движения "железок" к тонкому перемещению молекул, атомов - закономерность развития техники. Отсюда и прием решения многих задач: "переход с макроуровня на микроуровень".

Вот, например, авторское свидетельство № 438 327: "Вибрационный гироскоп с массами, приводимыми в колебательное движение внешними переменными или электрическими полями, отличающийся тем, что в качестве колеблющихся масс применены электроны или заряженные ионы". В обычных вибрационных гироскопах колеблются массивные грузы - "гири", установленные на стержнях. Идея изобретения в том, что в качестве "гирь" взяты микрочастицы - электроны или ионы. Такой гироскоп намного компактнее, точнее и надежнее.

Когда в предыдущей главе вы читали о четырех этапах развития технических систем, у вас, возможно, возник вопрос: ну, хорошо, системы проходят четыре этапа, а что происходит с системами дальше? А дальше две возможности. Об одной я уже говорил: система, достигнув пределов развития, объединяется с другой системой и образует новую, более сложную систему - развитие продолжается. Например, велосипед, объединившись с двигателем внутреннего сгорания, превратился в мотоцикл. Возникла новая система, развитие продолжалось.

Иногда путь к объединению с другими системами закрыт. Объединяться надо - и объединяться нельзя... Такое противоречие преодолевают дроблением: разделим систему на несколько частей и построим нечто новое, соединив эти части. Запрет касался объединения с посторонними системами, мы этот запрет не нарушили.

Ну а если нельзя ни объединять, ни дробить? Предположим, поставлена задача: требуется усилить "пружинящие" свойства спиральной пружины, ничего не добавляя к ней и не дробя ее. Будем считать, что пружина сделана из самой подходящей стали, менять сталь нет смысла.

Дальше >>

Смотрите другие статьи раздела И тут появился изобретатель.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Эстроген для терапии приливов при менопаузе 17.10.2026

Менопауза сопровождается не только прекращением менструаций, но и целым рядом физиологических изменений, которые у некоторых женщин заметно влияют на самочувствие и качество жизни. Одними из наиболее распространенных проявлений становятся так называемые вазомоторные симптомы - прежде всего внезапные приливы жара и ночная потливость. Теперь специалисты Американской коллегии врачей предложили обновленный подход к их лечению, распределив доступные методы на три линии терапии в зависимости от эффективности, надежности доказательств и стоимости. Основное место в новых рекомендациях заняла гормональная терапия эстрогеном. После анализа данных 90 исследований эксперты определили ее как наиболее предпочтительный вариант для пациенток, которым такое лечение не противопоказано. Женщинам с сохраненной маткой рекомендуется сочетание эстрогена с прогестогеном, тогда как после удаления матки может применяться только эстроген. По оценке авторов рекомендаций, такая терапия лучше других рассмотренны ...>>

Печатный сенсорный интерфейс с распознаванием пользователей 17.10.2026

Сенсорные поверхности давно стали привычной частью электроники, однако большинство таких интерфейсов требует достаточно сложной конструкции с электродами, проводниками и специальными чувствительными слоями. Японские инженеры предложили значительно более простой подход: превратить обычный прозрачный лист ПВХ в сенсорную панель при помощи лазерного принтера. При этом нанесенный рисунок способен не только фиксировать движение пальца, но и помогать системе различать пользователей. Разработкой занималась команда Технологического института Сибаура. Создание интерфейса сводится к нанесению тонером специального узора непосредственно на пластиковый лист. В отличие от традиционных сенсорных панелей, внутри такой поверхности не требуется размещать электроды или прокладывать провода. Регистрация возникающих сигналов и их последующая интерпретация выполняются отдельной электронной системой. В основе технологии лежит трибоэлектрический эффект - возникновение электрического заряда при контакте ...>>

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Случайная новость из Архива Лихорадочная машина - средство от депрессии 11.08.2016 Доктор психологии Чарльз Рэйзон изобрел новую методику лечения депрессии, основанную на так называемой "лихорадочной машине". Оказывается, позитивный эффект на больных хронической депрессией оказывает температура. Идея пришла к Рэйзону после того, как он услышал о древней буддистской практике, которая позволяла монахам якобы произвольно поднимать температуру собственного тела и тем самым достигать просветления. Рэйзон решил воспользоваться для клинических опытов древней "лихорадочной машиной", которую изначально использовали онкологи в середине XX века. Тогда они хотели с помощью экстремального жара снизить рост опухолей. Попытка потерпела неудачу, но у нее был странный побочный эффект. Все пациенты каждый раз после сеанса чувствовали себя более спокойными и радостными. Пациентов помещают под некое подобие специального тента, после чего подвергают воздействию инфракрасного света, что стимулирует гипертермию. Настроение пациентов после процедуры значительно улучшается, по заверениям доктора. Он надеется вскоре провести следующую серию испытаний, в этот раз скомбинированных с электрической стимуляцией, что будет способствовать воздействию на уровень серотонина лучше любого антидепрессанта.

Другие интересные новости:

▪ Двухдиапазонный высокоскоростной повторитель ASUS RP-AC87

▪ Микропипетка для принтера

▪ Испытан керамический двигатель

▪ Новые версии Wi-Fi для планшетов

▪ КПД графеновых панелей повышен

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Полка из старого ведра. Советы домашнему мастеру

▪ статья Почему на мячах для гольфа имеются дырки? Подробный ответ

▪ статья Рукола. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Проверка работоспособности операционных усилителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Системы питания и электропривода современных камкордеров - диагностика неисправностей, ремонт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026