
- •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
2.7.10. Применение некоторых химических эффектов и явлений при решении изобретательских задач [84]
1. Перенос вещества в пространстве: транспортные реакции; термохимический метод; в гидратном состоянии; в сжатых газах; в гидридах; в виде части будущего соединения; в адсорбентах; в виде взрывчатых смесей; молекулярная самосборка; комплексоны; жидкие мембраны.
2. Изменение массы вещества: транспортные реакции; термохимический метод; перевод в химически связанный вид; перевод в гидратное состояние; перевод в гидридное состояние; экзотермические реакции.
3. Изменение концентрации вещества: транспортные реакции; перевод в химически связанный вид и выделение; перевод в гидратное состояние; в сжатых газах; в гидридах; смещение химического равновесия; адсорбция – десорбция; полупроницаемые мембраны; комплексоны; жидкие мембраны.
4. Изменение удельного веса вещества: перевод в химически связанный вид; перевод в гидратное состояние; гидриды.
5. Изменение объема вещества: перевод в химически связанный вид; транспортные реакции; перевод в гидратное состояние; растворение в сжатых газах; перевод в гидриды; экзотермические реакции; термохимические реакции; растворение; взрыв.
6. Изменение формы вещества: транспортные реакции; термохимическая обработка; газовые гидраты; сжатые газы; гидриды; плавление - затвердевание.
7. Изменение электрических свойств вещества: гидрирование; восстановление оксидов; растворение солей; самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС); нейтрализация электрических разрядов; смещение химического равновесия; электризация окислением; газы при радиоактивном облучении; электрохромы; гидрофильный слой; комплексоны.
8. Изменение оптических свойств вещества: восстановление оксидов; изменение цвета; генерация света; изменение светопропускания; в молекулярных слоях.
9. Изменение магнитных свойств вещества: гидрирование; СВС; изменение окислителей; кластеры.
10. Изменение биологических свойств вещества: перевод в химически связанный вид; озонирование; гидрофильность- гидрофобность; комплексоны.
11. Изменение химических свойств вещества: транспортные реакции; термохимическая обработка; химическое связывание газов; газовые гидраты; сжатые газы; гидрирование; восстановление оксидов; экзотермические реакции; термохимические реакции; плавление-затвердевание; растворение солей; СВС; смещение химического равновесия; озонирование; фотохромы; гидрофильность-гидрофобность; перевод в микросостояние; комплексоны; жидкие мембраны.
12. Изменение фазового состояния вещества: транспортные реакции; термохимическая обработка; химическое связывание газов; газовые гидраты; сжатые газы; гидриды; плавление-затвердевание; растворение солей; выделение из растворов; адсорбция-десорбция; фотохромы.
13. Обезвреживание вещества (деструкция): перевод в химически связанный вид; перевод в гидратное состояние; в сжатых газах; гидрирование; экзотермические реакции; термохимические реакции; растворение; озонирование; комплексоны; жидкие мембраны.
14. Стабилизация вещества (временное уменьшение активности): химическое связывание газов; перевод в гидратное состояние; в сжатых газах; в гидридах; плавление-затвердевание; в адсорбентах; комплексоны.
15. Превращение двух или более веществ в одно: транспортные реакции; термохимический метод; химическое связывание газов; газовые гидраты; сжатые газы; гидриды; окисление-восстановление; экзотермические реакции; термохимические реакции; растворение; соединение взаимно активных веществ; озонирование; фотохромизм; комплексоны.
16. Предохранение одного вещества от проникновения другого. Путем химического связывания одного из них: защита гидратами; растворение в сжатых газах; зашита гидридами; сжигание; окисление; озон; гидрофильность-гидрофобность; полупроницаемые мембраны; жидкие мембраны.
17. Нанесение одного вещества на поверхность другого: транспортные реакции; в гидратном состоянии; с помощью гидридов; окисление-восстановление; соединение взаимоактивных веществ; фотохромы; электрохромы; молекулярная самосборка; гидрофильность-гидрофобность; жидкие мембраны.
18. Соединение разнородных веществ (уплотнение, закупорка): с помощью гидратов; с помощью гидридов; сварка; плавление-затвердевание; молекулярная самосборка.
19. Разделение веществ (выделение одного из другого): транспортные реакции; выделение химически связанных газов; из сжатых газов; из гидридов; восстановление из оксидов; смещение химического равновесия; из адсорбентов; из озонидов; гидрофильность-гидрофобность; полупроницаемые мембраны; комплексоны; жидкие мембраны.
20. Разрушение вещества: транспортные реакции; термохимический метод; разрушение химически связанных веществ; выделение из сжатых газов; насыщение водородом; разрушение оксидов; сжигание; растворение; смещение химического равновесия в смесях; соединение взаимоактивных веществ; окисление; взрыв; плазма; комплексоны.
21. Размещение одного вещества в другом: транспортные реакции; химическое связывание газов; газовые гидраты; в сжатых газах; в гидридах; в адсорбентах; растворение; комплексоны; молекулярная самосборка; жидкие мембраны; фуллерены.
22. Получение новых веществ (синтез): транспортные реакции; термохимический метод; химическое связывание газов; газовые гидраты; гидриды; восстановление из оксидов; экзотермические реакции; термохимические реакции; соединение взаимоактивных веществ; озонирование; окислители; сверхокислители; озониды; молекулярная самосборка; комплексоны.
23. Организация замкнутого цикла по веществу (поглощение-выделение): транспортные реакции; химическое связывание-выделение газов; рaстворение в сжатых газах; гидриды; адсорбция-десорбция; озониды; электрохромы; комплексоны; жидкие мембраны.
24. Сборка вещества из атомов: транспортные реакции; выделение из химически связанного вида; выделение из сжатых газов; из гидридов; восстановление из оксидов; соединение взаимоактивных веществ; молекулярная самосборка; полупроницаемые мембраны; переход молекула-агрегат; комплексоны; жидкие мембраны; нанотехнологическая сборка.
25. Получение веществ с хорошо организованной структурой (чистых веществ): транспортные реакции; в химически связанном виде; выделение из сжатых газов; из гидридов; молекулярная самосборка; комплексоны; жидкие мембраны.
26. Транспорт одного вещества сквозь другое: транспортные реакции; термохимический метод; в химически связанном виде; в сжатых газах; в гидридах; водород сквозь металлы; термохимические реакции; фазовые переходы; смещение химического равновесия; адсорбция; полупроницаемые мембраны; комплексоны; жидкие мембраны.
27. Получение теплоты (ввод тепловой энергии в систему): сжигание газовых гидратов; сжигание водорода; гидриды; энергоемкие вещества; экзотермические реакции; СВС; сильные окислители; разложение озона.
28. Получение холода (вывод тепловой энергии из системы): разложение газогидратов; гидриды; эндотермические реакции; растворение.
29. Получение механических давлений: разложение газогидратов; разложение гидридов; разупрочнение металлов при наводораживании; разбухание металлов; разложение жидкого озона.
30. Генерация светового излучения: хемилюминесценция.
31. Аккумулирование теплоты: химические реакции; фазовые переходы.
32. Аккумулирование холода: гидриды.
33. Аккумулирование световой энергии: фотохромизм.
34. Транспорт тепловой энергии: транспортные реакции; гидридные аккумуляторы.
35. Транспорт (сток) статического электричества: металлизация тканей; обработка озоном; гидрофильное покрытие.
36. Регулирование световой энергии: фотохромизм.
37. Энергетические воздействия на вещество: коронный разряд; радиоактивное излучение; кавитация; ультрафиолет; электрическое поле; электрический ток; электромагнитное поле; инфракрасное излучение; СВЧ-разряд; видимый свет; тепловая энергия.
38. Индикация текущей информации о веществе: хемилюминесценция; флуоресценция; гидрофотография; гидродинамика потоков.
39. Индикация информации об энергии: тепловой - фазовые переходы, термохромы; коронный разряд (по образованию озона); радиоактивного излучения - по образованию озона, радиохромы; видимого излучения - фотохромы; ультрафиолет - фотохромы.
40. Применение молекулярных цеолитовых сит - являющихся кристаллическими водными алюмосиликатами, относящимися к группе каркасных алюмосиликатов. Каркасы содержат каналы и сообщающиеся между собой полости, в которых находятся катионы и молекулы воды. Катионы довольно подвижны и обычно могут в той или иной степени обмениваться на другие катионы. Тип цеолита (диаметр его пор) определяется соотношением кремния и алюминия и типом катионов (главным образом вода). Вода удаляется при нагревании до 600800 °С, но сам каркас (похожий на пчелиные соты) при этом не разрушается, он сохраняет первоначальную структуру. Именно поэтому цеолит способен вновь поглощать потерянную воду и другие вещества, просеивать молекулы и сортировать их по размерам. Кроме того, они используются как адсорбенты, более чем в 10 раз эффективнее, чем другие осушители. Чистые цеолиты бесцветны, но в присутствии ионов переходных металлов (например, никеля, кобальта), могут приобрести окраску, изменение которой происходит при наличии паров воды.