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 или изображениями. Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии).

в) Если нельзя использовать видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым.

27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности: заменить дорогой объект - набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами, например, долговечностью. Например, мышеловка одноразового действия – прозрачная пластмассовая трубка с приманкой, при этом мышь входит в ловушку через конусообразное отверстие, а стенки отверстия разгибаются и не дают ей выйти обратно.

28. Замена механической системы

а) Заменить механическую систему электрической, тепловой, оптической, акустической или "запаховой" и др. Например, рутинным и тяжелым делом в теплоэнергетике является механическая очистка труб от накипи с помощью шарошек. Австрийская фирма «Маиртрон» разработала систему электростатической очистки от отложений и защиты от ржавчины водопроводных сетей под названием "Акватрон". Система предусматривает размещение в линии водопровода электростатического генератора с постоянным током и напряжением 3600 В. В потоке воды создается электрическое поле, при этом отложения кристаллического кальцита на стенках труб в виде плотных слоев преобразуются в мелкокристаллическую взвесь и вымываются из трубопровода. Одновременно происходит нейтрализация оксидов железа, предотвращающая образование ржавчины. Способ может применяться как для предотвращения появления отложений, так и для их устранения в уже загрязненном трубопроводе. В зависимости от толщины отложений процесс очистки труб продолжается от нескольких дней до нескольких месяцев. Другой пример: в колпаковой печи для отжига рулонов металла (а. с. 1703707*) вместо циркуляционного вентилятора предлагается использовать плазменный эжектор, т.е. вместо механической системы - теплогазодинамическая. При этом обеспечивается циркуляция и активирование защитного газа, а также дополнительный нагрев садки.

б) Использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом. Например, в теплоснабжении, с переходом на рыночные отношения остро стоит проблема определения оптимального количества и экономии тепловой энергии для отопления и горячего водоснабжения в промышленности и коммунальном хозяйстве. Установка теплосчетчиков в домах и теплоцентралях может сэкономить горючее, регулируя подачу в соответствии с нормами или комфортными условиями. Традиционная методика замера теплоты: измерение расхода теплоносителя с помощью механического (с крыльчаткой вращающейся в потоке воды) счетчика; измерение температуры воды на входе и выходе; определение количества теплоты по произведению разности температур на расход сетевой воды. Недостатком этого способа является то, что в горячей воде на крыльчатке происходит отложение накипи, продуктов коррозии труб, что искажает показания. Поэтому предлагается счетчик с измерением расхода воды с помощью электромагнитной индукции (а. с. 498518). Жидкость, протекающая в трубе, играет роль проводника, движущего между полюсами постоянного магнита. Чем быстрее течет вода, тем по закону Фарадея, больше возникающая ЭДС, замеряемая катушкой. При этом, загрязнение воды не нарушает работу прибора: чем выше загрязненность воды, тем выше электропроводность и выше выходной сигнал. За перерасход теплоты в итоге расплачиваются потребители, так как считается только теплота выходящая со станции, а потери при транспортировании до квартир включаются в тарифы за теплоснабжение. Поэтому увеличение точности данного теплосчетчика повышает экономичность.

б) Перейти от неподвижных полей к - движущимся, от фиксированных - к меняющимся во времени, от неструктурных - к имеющим определенную структуру. Например, в устройстве для очистки катанки дуговым разрядом (а. с. 1113196*) используется магнитный соленоид, создающий комбинированное магнитное поле, перемещающее дугу по окружности и по оси соленоида, что обеспечивает повышение производительности и качество очистки поверхности. В устройствах для плазменного нагрева проволоки (а. с. 1380220*, 1397504*, 1443414*, 1490981*) используется магнитная катушка, создающая комбинированное магнитное поле, имеющее осевую и поперечную центробежную составляющие, что обеспечивает максимальный эффект вращения и стабилизации дуги, без ее шунтирования на поверхность проволоки, с одновременным повышением КПД нагрева. Движущееся магнитное поле используется в плазменной шахтной печи (пат. 2070307*), для переработки металлосодержащих отходов и выделения ценных компонентов, в которой подина выполнена в виде электромагнитного желоба с бегущим магнитным полем, что позволяет рафинировать металл от радиоактивных примесей.

г) Использовать поля, в сочетании с ферромагнитными частицами. Например, если на поверхности шлифовального круга и на детали создать одинаковые по значению и по величине электрические потенциалы, то шлифовальный круг не будет засаливаться.

д) Использовать изменение магнитных свойств объекта. Например, известна проблема аварийного разрушения экранных труб вследствие коррозии, накипеобразования и воздействия высоких температур и давлений. Данная проблема решается сейчас выборочной заменой труб по результатам ультразвукового контроля или периодической заменой всех труб экранов, через каждые 60 тысяч часов работы. Экранные трубы неравномерно подвергаются накипеобразованию и наводороживанию, вследствие селективного намагничивания некоторых из них (до 9¸10 тысяч гауссов). Аналогичную намагничиваемость кораблей от вибрации их металлических корпусов впервые наблюдал английский ученый Кеттель во время второй мировой войны. Такая же высокочастотная вибрация возбуждается при кипении пароводяной смеси, когда схлопываются и отрываются от стенок пузырьки пара. Причиной намагничивания также является термоволновое воздействие факела и термомеханические колебания в металле. Возникающее электромагнитное поле усиливает коррозию металла, способствует накипеобразованию и наводороживанию стали. Возникла проблема: как из экранного пучка выделить те трубы, которые больше всего подверглись действию электромагнитного поля и заменить лишь их? Так как коррозия труб провоцируется намагничиванием, то необходимо обнаружить трубы, которые намагничиваются быстрее и сильнее и заменять в первую очередь их. Такой способ контроля надежности котельных труб (а. с. 571658) предполагает измерение величины, характеризующей способность металла намагничиваться, так называемой коэрцетивной силы, по которой определяют его коррозионную стойкость. Используется стандартный прибор - коэрцитиметр, щуп которого прикладывается к зачищенному участку трубы. Далее пересчетом определяется допустимое время работы трубы и оценивается необходимость ее замены.

29. Использование пневмо и гидроконструкций: вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие надувные и гидронаполняемые, а также воздушную "подушку", гидростатические и гидрореактивные конструкции. Например, перемещение металла в печах осуществляется с помощью газовых струй истекающих из сопел и создающих воздушную подушку. Другой пример: использование надувных опалубок в строительстве.