
- •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
Класс 3. Переход к надсистеме и на микроуровень
3.1. Системный переход с образованием бисистем и полисистем: эффективность системы (на любом этапе развития) может быть повышена системным переходом - объединением системы с другой системой (или системами) в более сложную - бисистему или полисистему. Для образования бисистем и полисистем в простейшем случае объединяют два или более вещества В1 и В2 (бивещественные и поливещественные веполи). Главная особенность полисистем: при их образовании возникает внутренняя среда (или создаются условия для ее возникновения) с особыми свойствами. Другая характерная особенность бисистем и полисистем - эффект многоступенчатости. Возможно образование биполевых и полиполевых систем, а также вепольных систем, в которых одновременно мультиплицированны поля и вещества. Иногда мультиплицируется пара поле-вещество или веполь в целом. Например, в способе электронагрева металлических заготовок под обработку давлением, для обеспечения безокислительного нагрева, поверхностные слои заготовок в процессе нагрева интенсивно охлаждают (биполевая система) (а. с. 321195). Другой пример: способ получения электрохимическим способом отверстия, которое имеет расширение на середине глубины, путем продольного разделения электрода на три части, причем на каждую подают свой потенциал (а. с. 252036).
3.2. Развитие связей в бисистемах и полисистемах: повышение эффективности синтезированных бисистем и полисистем достигается, прежде всего, развитием связей элементов в этих системах. Например, при групповом использовании подъемных кранов трудно синхронизировать работу машин, поэтому предложено устройство, в виде жесткого многоугольника, объединяющее стрелы кранов (а. с. 742372).
3.3. Системный переход с увеличением различия между элементами: эффективность бисистем и полисистем повышается при увеличении различия между элементами системы - от одинаковых элементов к элементам со сдвинутыми характеристиками, а затем к разным элементам и инверсным сочетаниям типа "элемент и антиэлемент". Например, способ получения дисперсных систем путем вибрационных воздействий на среду в режиме вибротурбулизации, путем введения в емкость со средой упругого резонанса и воздействия на емкость колебаниями резонансной частоты, для повышения экономичности процесса и его интенсификации, предусматривает ввод в емкость со средой несколько упругих резонаторов с различной частотой собственных колебаний (а. с. 10011988).
3.4. Свертывание бисистем и полисистем: эффективность бисистем и полисистем повышается при свертывании систем прежде всего за счет сокращения вспомогательных частей, причем полностью свернутые бисис- темы и полисистемы снова становится моносистемами, и цикл может повторится на новом уровне. Например, способ переработки соленых руд, при котором дробление, измельчение и растворение руды ведут в одном устройстве за один цикл, а до этого операции осуществляли последовательно, в отдельных аппаратах (а. с. 287967).
3.5. Системный переход с разделением противоположных свойств целого и частей: эффективность бисистем и полисистем может быть повышена распределением несовместимых свойств между системой и ее частями. При этом используют двухуровневую систему, в которой вся система в целом обладает свойством «С», а ее части (частицы) - свойством «анти-С». Например, рабочая часть тисков для зажима деталей сложной формы выполнена так, что каждая часть (в виде стальной втулки) твердая, а в целом зажим податливый и способен менять форму (а. с. 510350).
3.6. Системный переход на микроуровень: эффективность системы (на любом этапе развития) может быть повышена переходом с макроуровня на микроуровень, при этом систему или ее часть заменяют веществом, способным при взаимодействии с полем выполнять требуемое действие. Например, регулируемый лабиринтный насос, содержащий цилиндрический ротор и статор с многозаходной нарезкой противоположного направления, для обеспечения возможности регулирования насоса с помощью изменения температуры, выполнен так, что ротор и статор изготовлены из материалов с различными коэффициентами линейного расширения (а. с. 275751). В данном примере новизна в способе регулирования: вместо громоздкого и малоэффективного механического способа использован тепловой способ. Необходимо отметить, что существует множество уровней "микро" (домены, молекулы, атомы и т.д.) - соответственно, имеется много разных переходов на микроуровень, а также множество переходов с одного микроуровня на другой, более низкий.