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:

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Случайная новость из Архива Облака укротят ураганы 05.09.2012 Ураганы - одна из самых разрушительных сил природы. Но экологи работают над тем, чтобы укротить эту грозную стихию. Ученые предполагают использовать для этих целей засев облаков - это позволит понизить температуру воды на поверхности морей, где формируются ураганы. Как показывают расчеты, это должно уменьшить интенсивность урагана на целую категорию. Известно, что ураганы черпают мощь от тепла воды. Если увеличить количество света, отражаемого от облаков, стихия не получит достаточно энергии. Вместо того чтобы воздействовать непосредственно на грозовые облака или сами ураганы, ученые планируют использовать потенциал слоисто-кучевых облаков, которые охватывают около четверти площади над мировым океаном. Технически это осуществимо при помощи самолетов-беспилотников. Им предстоит важная миссия - распылять микрочастицы обыкновенной морской воды. Этот метод назван осветлением морских облаков (Marine Cloud Brightening, MCB). Чем больше капель окажется в облаках, тем больше света они смогут отразить. Расчеты показывают, что средняя температура воды при этом снизится на несколько градусов, и энергии для формирования урагана окажется недостаточно. Казалось бы, решение ученых не несет в себе ничего нового - несколько иные методы засева облаков уже давно используются в мире - например, это разгон грозовых облаков во время первомайских праздников в Москве, или, скажем, во время Олимпиады 2008 года в Пекине. Но те способы влиять на погоду явно устарели и при всем при этом необычайно дорогие. Пришло время привлечь достижения современной науки и техники. К тому же, за последние три десятилетия интенсивность ураганов в Северной Атлантике, Индийском и Тихом океанах необычайно возросла, что, опять же, требует разработки новых способов борьбы с ними. Тем не менее, у этой идеи есть один существенный недостаток - влияние MCB на количество осадков в соседних регионах. Например, это может привести к значительному их сокращению в бассейне Амазонки и в других местах. Но ученые утверждают, что этот метод не будет использоваться широко до тех пор, пока не удастся подтвердить, что он не имеет серьезных последствий для природы.

Другие интересные новости:

▪ Универсальный антибиотик

▪ Ожидается бум умных телевизоров

▪ Кушать ночью - опасно для мозга

▪ 34" IPS монитор LG 34UM95 с разрешением 3440 x 1440 точек

▪ Еда из воздуха

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Истории из жизни радиолюбителей. Подборка статей

▪ статья Песок сыплется из кого-либо. Крылатое выражение

▪ статья Какие две страны опережают Голливуд по числу производимых фильмов в год? Подробный ответ

▪ статья Шарль де Кулон. Биография ученого

▪ статья Линейный усилитель мощности на 144 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электроискровой карандаш на основе виброзвонка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026