
- •Морозов Александр Прокопьевич
- •К.Т.Н., доцент кафедры «Теплотехнических и энергетических систем»
- •Магнитогорского государственного технического университета
- •Методы изобретательского творчества в теплоэнергетике и теплофизике
- •Введение
- •1. Неалгоритмические методы решения задач
- •1.1. Метод проб и ошибок (мПиО)
- •1.2. Метод мозгового штурма (брейнсторминг)
- •1.3. Метод контрольных вопросов
- •1.4. Морфологический анализ
- •1.5. Синектика
- •2. Теория решения изобретательских задач
- •2.1. Уровни изобретательских задач
- •2.2. Принцип вепольного анализа
- •2.2.1. Понятие веполя и его значение
- •2.2.2. Правила построения и преобразования веполей
- •2.3. Изобретательская ситуация, задача и модель задачи
- •2.4. Противоречия: административные, технические и физические
- •2.5. Основные механизмы устранения противоречий
- •2.6. Приемы решения изобретательских задач
- •2.6.1. Типовые приемы устранения технических противоречий [11].
- •1. Принцип дробления:
- •3. Принцип местного качества
- •4. Принцип ассиметрии
- •5. Принцип объединения
- •7. Принцип "матрешки"
- •8. Принцип антивеса
- •10. Принцип предварительного исполнения или действия:
- •13. Принцип "наоборот"
- •14. Принцип сфероидальности
- •15. Принцип динамичности
- •17. Принцип перехода в другое измерение.
- •18. Использование механических колебаний
- •19. Принцип периодического действия.
- •20. Принцип непрерывности полезного действия.
- •22. Принцип "обратить вред в пользу".
- •24. Принцип посредника
- •25. Принцип самообслуживания
- •26. Принцип копирования
- •28. Замена механической системы
- •30. Использование гибких оболочек и тонких пленок.
- •31. Применение пористых материалов.
- •32. Принцип изменения окраски.
- •34. Принцип отброса и регенерации частей.
- •37. Применение теплового расширения.
- •38. Применение сильных окислителей.
- •39. Применение инертной среды
- •2.6.2. Фонд приемов по поиску новых технических решений [l9,20]
- •1. Количественные изменения
- •2. Преобразование формы
- •3. Преобразования в пространстве
- •4. Преобразование во времени
- •5. Преобразование движения и силы
- •6. Преобразование материала и вещества
- •7. Преобразования путем исключения
- •8. Преобразование путем добавления
- •9. Преобразование путем замены
- •10. Преобразование путем дифференцирования
- •11. Преобразования путем интеграции
- •12. Преобразования путем профилактических мер
- •13. Преобразование путем использования резервов
- •14. Преобразования по аналогии
- •15. Комбинирование и синтез.
- •16. Преобразование структуры
- •17. Повышение технологичности
- •2.6.3. Некоторые рекомендации и правила по использованию приемов преобразования объектов техники
- •2.6.4. Уровни приемов: макро и микро
- •2.7. Применение физико-химико-геометрических эффектов при решении изобретательских задач
- •2.7.1. Особенности и правила использования эффектов
- •2.7.2. Применение некоторых физических эффектов и явлений при решении
- •12. Силовое воздействие. Регулирование сил. Создание больших давлений:
- •23. Изменение объемных свойств объекта:
- •24. Создание заданной структуры. Стабилизация структуры объекта:
- •2.7.4. Применение механических эффектов
- •2. Эффекты, связанные с трением [33-35].
- •3. Эффект Ребиндера [36].
- •4. Эффект Александрова [36].
- •5. Применение вибраций
- •2.7.5. Некоторые электрохимические эффекты
- •2.7.6. Эффекты, связанные с тепловым расширением
- •1. Тепловое расширение (tp)
- •2. Сдвоенный эффект термического расширения (би-тр)
- •2.7.7. Применение фазовых переходов и изменения агрегатных состояний веществ
- •1. Фазовые переходы первого рода (фп-1)
- •2. Фазовый переход второго рода (фп-2)
- •2.7.8. Некоторые гидро-газодинамические эффекты
- •5. Парадоксы закона Бернулли:
- •2.7.9. Эффекты, связанные с тепломассообменом
- •2.7.10. Применение некоторых химических эффектов и явлений при решении изобретательских задач [84]
- •2.7.11. Геометрические эффекты
- •2.8. Вещественно-полевые ресурсы
- •2.9. Особенности управления психологическими факторами при решении изобретательских задач
- •2.9.1. Моделирование с помощью метода "маленьких человечков"
- •2.9.2. Применение оператора рвс
- •2.9.3. "Линия жизни" технических систем [11]
- •2.10. Применение стандартов для решения изобретательских задач [84]
- •2.10.1. Определение и типы стандартов
- •2.10.2. Стандарты на решение изобретательских задач [84]
- •Класс 2. Развитие вепольных систем
- •Класс 3. Переход к надсистеме и на микроуровень
- •Класс 4. Стандарты на обнаружение и измерение системы
- •Класс 5. Стандарты на применение стандартов
- •2.11. Законы развития технических систем
- •2.11.1. Закон полноты частей системы
- •2.11.2. Закон "энергетической проводимости" системы
- •2.11.3. Закон согласования ритмики частей системы
- •2.11.4. Закон динамизации систем
- •2.11.5. Закон увеличения степени вепольности системы
- •2.11.6. Закон неравномерности развития систем
- •2.11.7. Закон перехода с макро- на микроуровень
- •2.11.8. Закон перехода в надсистему
- •2.11.9. Закон увеличения степени идеальности системы
- •2.11.10. Закон развертывания-свертывания технических систем
- •2.11.11. Механизмы свертывания тс
- •2.11.12. Особенности использования законов развития технических систем для решения изобретательских задач
- •2.12. Алгоритм решения изобретательских задач - ариз-82 [19]
- •Часть 1. Выбор задачи
- •Часть 2. Построение модели задачи
- •Часть 3. Анализ модели задачи
- •Часть 4. Устранение физического противоречия
- •Часть 5. Предварительная оценка полученного решения
- •Часть 6. Развитие полученного ответа
- •Часть 7. Анализ хода решения
- •2.13. Алгоритм решения изобретательских задач ариз-85-б
- •Часть 1. Анализ задачи
- •Часть 2. Анализ модели задачи
- •Часть 3. Определение икр и фп
- •Часть 4. Мобилизация и применение впр
- •Часть 5. Применение информфонда
- •Часть 6. Изменение и/или замена задачи
- •Часть 7. Анализ способа устранения фп
- •Часть 8. Применение полученного ответа
- •Часть 9. Анализ хода решения
- •2.14. Пример разбора задачи по ариз-85б
- •1. Анализ задачи
- •2. Анализ модели задачи
- •3. Определение икр и фп
- •4. Мобилизация и применение ресурсов
- •5. Применение информфонда
- •6. Изменение и (или) замена задачи
- •7. Анализ способа устранения фп
- •8. Применение полученного ответа
- •9. Анализ хода решения
- •3. Контрольные изобретательские задачи
- •Библиографический список
10. Принцип предварительного исполнения или действия:
а) Заранее выполнить требуемое действие или изменение объекта полностью или хотя бы частично. Например, имеется тенденция по снижению качества угля, за счет повышения зольности и влажности. Для сжигания забалластированного топлива используется подсветка или совместное сжигание угля, мазута, природного газа, причем иногда 2530 % получаемого тепла дают добавки природного газа или мазута на подсветку. Кроме того, совместное сжигание угля и мазута приводит к выделению вредных оксидов азота. Предлагается использовать принцип предварительного нагрева угля: перед топкой устанавливается цилиндрическая форкамера с тангенцально расположенными мазутными (газовыми) горелками (а. с.1170226). По оси форкамеры подается угольная пыль и нагревается до 800900 °С. Для исключения использования дополнительного топлива в форкамере организуется функционирование кипящего слоя (а. с.1224508). В слое используется дробленый уголь ожижаемый воздухом. При этом уголь газифицируется, получаемый газ смешивается с основным потоком угольной пыли, разогревает его до 900 °С и обогащенная искусственным газом смесь сгорает более эффективно.
б) Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на доставку и с наиболее удобного места. Например, дело из зарубежной уголовной практики. Фирма выпускала химические продукты, в том числе этиловый спирт, который поставлялся на лакокрасочный завод. Раз в неделю приезжал грузовик с цистерной, ее заполняли и опломбировали. На месте слива тщательно замерялось количество спирта. С некоторого времени спирт стал исчезать - недоставало 1530 л каждый раз. Проверили дозиметры, герметичность цистерны, пломбы - все в порядке. Хозяин фирмы распорядился возить спирт в сопровождении охраны и частных детективов - не помогло. Решение по пункту 10: если действие, которое трудно совершить в данный момент, может быть осуществлено до этого момента. Трудно похитить спирт из запечатанной и охраняемой цистерны, но легко, когда цистерна пуста и не охраняется. Шофер накануне подвешивал ведро внутри пустой цистерны вне предела видимости из верхнего люка. Когда цистерна заполнялась, то ведро тоже заполнялось. Спирт сливался, а в ведре оставался. Когда пустая цистерна возвращалась в гараж и охрана снималась, он спокойно извлекал свою добычу. В конце концов, хитроумный шофер был разоблачен и наказан. В отечественной практике описан аналогичный случай, но шофер действовал более изобретательно: он под видом обнаруженной утечки из цистерны написал заявление о необходимости проведения лудильных работ для устранения трещин, после окончания ремонтных работ он помещал в цистерну ватную фувайку и ехал на заправку спиртом, а после его слива, уже в гараже, спокойно отжимал спирт. Когда фувайка все же была обнаружена, шофер оправдался тем, что одежду забыли ремонтники, т.е. его формально не за что было наказывать. Любое воровство является ненадежным делом и в данном случае шофер дополнительно использовал следующий принцип 11.
11. Принцип "заранее подложенной подушки": компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами. Пример из садоводства: при формировании кроны на ветвь дерева до опиливания ставят кольцо, сжимающее древесину. Дерево «чувствует» воздействие и направляет к этому месту питательные вещества, накапливающиеся до спиливания и способствующее быстрому заживлению (а. с. 456594). Пассивная протекторная защита от коррозии теплоэнергетического оборудования является типичным проявлением данного принципа, например, в водонагревателях солнечных коллекторов, нагревающих воду до 95 °С, используются стальные трубы закрытые стеклом. Циркуляция воды в них естественная, поэтому теплоноситель содержит атмосферные газы, являющиеся источником коррозии внутренних стенок труб. Для защиты от коррозии в трубы заранее при монтаже коллектора закладывают сплетенные шнуры из стальной стружки (отходы токарных работ). Поверхность стружки захватывает пузырьки воздуха и химически связывает кислород, защищая внутреннюю поверхность от ржавчины, а шнуры по мере износа заменяются (а. с. 909459). Другой способ обескислороживания воды в котлах и трубопроводах предполагает закрепление на крышках люков барабана котла болтами чушкового или пластинчатого цинка, который вступает в реакцию с кислородом, поглощая его из воды.
12. Принцип эквипотенциальности: изменить условия работы так, чтобы не приходилось опускать или поднимать объект, например, применение подающих и отводящих рольгангов в термических печах на одном уровне.