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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Seagate первой оснастила внешний жесткий диск модемом 4G LTE 14.01.2012 Выставка CES 2012 подтвердила, что развертывание сетей LTE, которые решено относить к поколению 4G, идет по плану. Все больше производителей объявляют о поддержке LTE в своей продукции - это касается как компаний, выпускающих элементную базу мобильных устройств, так и тех, кто выпускает сами устройства. Более того, совсем уж неожиданный пример показала компания Seagate, в сотрудничестве с Verizon Wireless встроившая модем 4G LTE... во внешний жесткий диск. Устройство Seagate 4G LTE Mobile Wireless Storage, по замыслу создателей, ориентировано на использование совместно с планшетами и смартфонами. Как утверждается, это первый внешний накопитель с поддержкой LTE. С помощью накопителя можно существенно расширить объем постоянной памяти, доступной мобильному устройству. В него встроена точка доступа Wi-Fi, что обеспечивает возможность одновременного подключения к сети LTE до трех мобильных устройств. Питается накопитель от аккумуляторной батареи, одного заряда которой хватает на пять часов работы. По словам производителя, он совместим со всеми смартфонами и планшетами, работающими под управлением iOS или Android, имеющими интерфейс Wi-Fi и браузер.

Другие интересные новости:

▪ Клетки общаются между собой с помощью сахаров

▪ Одноплатный компьютер UP Xtreme i11

▪ Пластик из томатных шкурок

▪ Бутылка вина в протонном ускорителе

▪ Созданы зеркала из 1000 атомов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Музыканту. Подборка статей

▪ статья Распространение ядовитых промышленных веществ и признаки отравления ими. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Есть ли глаза у морской звезды? Подробный ответ

▪ статья Особенности регулирования труда женщин

▪ статья Цемент для янтаря. Простые рецепты и советы

▪ статья Линейный транзисторный KB усилитель мощностью 50 Вт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025