
- •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
4. Мобилизация и применение ресурсов
4.1. Применение метода маленьких человечков (ММЧ). Метод ММЧ представляет конфликт в виде одного или нескольких рисунков, на которых роль конфликтующих элементов выполняют группы маленьких человечков, действующих по определенным правилам и имеющих следующие свойства: а) каждая группа выполняет только одну функцию, одно дело; разные функции требуют разных групп, если групп несколько - значит есть несколько задач; б) группы можно делить на части и использовать взаимодействие этих частей; в) вновь введенные группы либо отделившаяся для выполнения задачи часть человечков, после выполнения требуемого действия становятся неотличимыми от первоначально имевшихся человечков. Можно представить: "катод - это шеренга или группа черных человечков". К двум-трем человечкам из этой группы выстраивается "очередь" красных "горячих" человечков - это дуга. Черные человечки не могут не держаться за красных - из-за этого обжигаются, постепенно сгорают. Поэтому человечки катода должны как бы передавать друг другу человечков дуги, а это идея перемещения дуги по катоду. Возможны два варианта: перемещение катода или движение дуги (последнее предпочтительнее, так как перемещать более легкую дугу проще).
4.2. Метод "шаг назад от ИКР": изобразить уже как бы полученный результат с минимальным отклонением от ИКР. В данном случае ИКР - когда на катоде горит дуга и он не разрушается. Шаг назад: дуга все же "съела" одного человечка катода, вырвала его из общего строя, но строй должен восстановиться. А обеспечить взаимное перемещение человечков (смыкание рядов) может их подвижность. В твердом теле человечки не могут перемещаться, значит, катод надо сделать из жидкого материала - например, из расплавленного металла. При этом можно "перевернуть" плазмотрон и катод, в виде чашки с расплавленным металлом, расположить под разрезаемым листом.
4.3. Определить, решается ли задача применением смеси ресурсных веществ. Если можно непосредственно использовать ресурсные вещества, АРИЗ вряд ли нужен. Но вводить новые ресурсы нельзя: усложнится система. Поэтому получить новые ресурсы необходимо скомбинировав уже имеющиеся. Для перемещения дуги (шаг 4.1) из имеющихся ресурсов (шаг 2.3) можно использовать газ, его давление и скорость. Например, если сделать на внутренней части корпуса ребра, профили, которые будут закручивать проходящий поток газа и заставлять его перемещать дугу по катоду, то можно получить требуемый эффект.
4.4. Заменить ресурсные вещества пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой (использование пористых структур: пены, пузырьков и т.д.). Пустота - это идеальный ресурс для изготовления Х-элемента, так как ее всегда достаточно, она бесплатна. Причем пустота - не обязательно вакуум, это просто незанятое место - пузырьки газа в жидкости, поры в твердом теле. В данной задаче катод плазмотрона - массивная деталь из сплошного материала, возможно сделать его "пустым", с получением "стакана", на внутреннюю поверхность которого может опираться дуга. Такой катод более эффективно охлаждается проходящим потоком газа, его рабочая поверхность больше, при перемещении дуги по катоду.
4.5. Применить вещества, производные от ресурсов (или смесь производных веществ с "пустотой"). Производные вещества можно получить изменением агрегатного состояния ресурсов, их разложением. Например, в проходящий через плазмотрон газ можно вводить вещества, способствующие восстановлению катода, или под действием дуги и высокой температуры выделялись частицы металла, оседающие на катоде. Однако, в данной задаче таких веществ нет.
4.6. Ввести вместо вещества электрическое поле или взаимодействие двух электрических полей. Все вещества содержат электроны, ионы - в виде человечков, "послушных" электрическому полю. Обычно они связаны друг с другом и не слушаются внешнего поля. В данной задаче дуга состоит из "свободных человечков" - ионов, на которые можно действовать магнитным полем, получающимся из внутренних ресурсов системы - электрического тока, проходящего через дугу. При этом катод помещают в катушку-соленоид, подключенный последовательно с дугой к источнику питания. Полученный ответ более высокого уровня, чем предыдущие, так как совершен переход от механического принципа перемещения дуги к электрическому - более эффективному с точки зрения развития технических систем.
4.7. Применить пару "поле-добавка вещества", отзывающегося на поле. Не каждая задача может быть решена с использованием имеющихся ресурсов, иногда их все же приходится вводить. В данной задаче ввести добавки вряд ли возможно. Впрочем, при использовании в качестве плазмообразующего газа углеводородсодержащих газов, а в качестве катода – графита, возможно самовосстановление катода, за счет выделяющегося углерода.