книги из ГПНТБ / Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения

АРИЗ-65 имел таблицу, составленную на основе ана­ лиза пяти тысяч изобретений, относящихся к сорока трем патентным классам. В АРИЗ-71 таблица значительно бо­ лее подробна. При ее составлении проанализировано свы­ ше сорока тысяч изобретений. Не все клетки таблицы за­ полнены, тем не менее она охватывает около полутора тысяч типов технических противоречий, указывая для каждого типа вероятные приемы решения.

Необходимо подчеркнуть, что приемы устранения технических противоречий, рекомендуемые таблицей, сформулированы в общем виде. Они подобны готовому платью: их надо подгонять, учитывая индивидуальные особенности задачи. Если, например, таблица рекоменду­ ет прием 1 («Дробление»), это лишь означает, что реше­ ние как-то связано с разделением объекта. Таблица от­ нюдь не избавляет изобретателя от необходимости ду­ мать, она лишь направляет мысль по наиболее перспек­ тивным путям.

Совместимо ли использование типовых приемов с

Попытки составления списков приемов предпринима­ лись с начала XX века. Но списки эти не были достаточ­ но полными, так как их составляли по случайным наблю­ дениям и разрозненным материалам. Для правильного составления и периодического обновления списков прие­ мов необходимо систематически исследовать патентную информацию, анализировать десятки тысяч изобретений по большинству патентных классов. Сейчас эта работа ведется регулярно, и каждая модификация АРИЗ снаб­ жает уточненным и дополненным перечнем приемов.

В творческой мастерской изобретателя приемы играют роль набора инструментов, и, чтобы пользоваться ими, нужны определенные навыки. В простейшем случае изо­ бретатель, просматривая перечень приемов, ищет под­ сказку по аналогии. Это способ медленный и не очень эф­ фективный. Иначе обстоит дело, когда решение задачи ве­ дется по АРИЗ: таблица применения приемов указывает наиболее подходящее решение для данной задачи. На первых этапах освоения АРИЗ изобретатель применяет приемы подряд, на более поздних — по таблице. Однако

потока и блокирует ее. За­ явка подана в 1962 году, между тем это простое и нуж­ ное изобретение могло быть сделано значительно раньше.

Мы привыкаем рассматривать многие объекты как набор традиционных и неотъемлемых друг от друга ча­ стей. В набор вертолета, например, входят и баки с горю­ чим. Действительно обычный вертолет вынужден возить горючее. Однако в тех случаях, когда вертолет курси­ рует по определенному маршруту, горючее можно оста­ вить на земле. На электровертолете бензиновый двига­ тель заменен электромотором, а баков вообще нет.

В. авторском свидетельстве № 257301 «бак» есть, но он отделен от человека (рис. 9).

Еще один пример. Столкновение самолетов с птица­ ми вызывают иногда тяжелые катастрофы. В США за­ патентованы самые различные способы отпугивания птиц от аэродромов (механические чучела, распыление наф­ талина и т. д.). Наилучшим оказалось громкое воспроиз­ ведение крика перепуганных птиц, записанного на магни­ тофонную ленту.

Отделить птичий крик от птиц — решение, конечно, необычное, но характерное для принципа вынесения.

3. Принцип местного качества а) Перейти от однородной структуры объекта (или

внешней среды, внешнего воздействия) к неодно­ родной.

б) Разные частиобъекта должны иметь разные функции.

в) Каждая часть объекта должна находиться в ус­ ловиях, наиболее соответствующих ее работе.

П р и м е р ы. Авторское свидетельство № 256708. Спо­ соб подавления пыли в горных выработках, о т л и ч а ю ­ щи й с я тем, что с целью предотвращения распростране­ ния тумана по выработкам и сноса его с источника пылеобразования вентиляционным потоком подавление пыли производят одновременно тонкодиспергированной и гру­ бодисперсной водой, причем вокруг конуса тонкодиспер­ гированной воды создают пленку из грубодисперсной воды.

Авторское свидетельство № 280328. Способ сушки зер­ на риса, о т л и ч а ю щ и й с я тем,- что с целью уменьшен ния образования трещиноватых зерен рис перед сушкой разделяют по крупности на фракции, которые сушат раздельно с дифференцированными режимами.

Принцип местного качества отчетливо отражается в историческом развитии многих машин: они постепенно д р о б и л и с ь и для каждой части создавались наиболее благоприятные ме с т н ы е у с л о в и я .

Первоначально паровой двигатель представлял собой цилиндр, выполнявший одновременно функции парового котла и конденсатора. Вода заливалась непосредственно в цилиндр. Огонь обогревал цилиндр, вода закипала, пар поднимал поршень, после чего жаровню с огнем убира­ ли, а цилиндр поливали холодной водой. Пар конденси­ ровался, и поршень под действием атмосферного давле­ ния шел вниз.

Позднее изобретатели догадались отделить паровой котел от цилиндра двигателя. Это позволило существен­ но сократить расход топлива.

Однако отработанный пар по-прежнему конденсиро­ вался в самом цилиндре, что вызывало огромные тепло­ вые потери. Нужно было сделать следующий шаг — отде­ лить от цилиндра конденсатор. Эту идею выдвинул и осу­ ществил Джемс Уатт. Вот что он рассказывает:

«После того как я всячески обдумывал вопрос, я при­

шел к твердому заклю­ чению: для того чтобы иметь совершенную па­ ровую машину, необхо­ димо, чтобы цилиндр всегда был так же го­ ряч, как и входящий в него пар. Однако кон­ денсация пара для об­ разования вакуума должна происходить при температуре не вы­ ше 30 градусов...

Это было возле Гла­ зго, я вышел на прогул­ ку около полудня. Был

прекрасный день. Я проходил мимо старой прачечной, думая о машине, и подошел к дому Герда, когда мне при­ шла в голову мысль, что пар ведь упругое тело и легко устремляется в пустоту. Если установить связь между ци­ линдром и резервуаром с разреженным воздухом, то пар устремится туда и цилиндр не надо будет охлаждать.

Яне дошел еще до Гофхауза, как все дело было кончено

вмоем уме!»

4.Принцип асимметрии

Перейти от симметричной формы объекта к асим­ метричной.

Машины рождаются симметричными. Это их традици­ онная форма. Поэтому многие задачи, трудные по отно­ шению к симметричным объектам, легко решаются нару­ шением симметрии.

• П р и меры. Тиски со смещенными губами. В отли­ чие от обычных, они позволяют зажимать в вертикальном положении длинные заготовки.

Фары автомобиля должны работать в разных усло­ виях: правая должна светить ярко и далеко, а левая — так, чтобы не слепить водителей встречных машин. Тре­ бования разные, а устанавливались фары всегда одина­ ково. Лишь несколько лет назад возникла идея несиммет­ ричной установки фар: левая освещает дорогу на расстоя­ нии до 25 метров, а правая — значительно дальше.

Патент США № 3435875. Асимметричная, пневматиче­ ская шина имеет одну боковину повышенной прочности и

новые отрезки выполнены в виде полых конусов, вставленных ддин в

чей емкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что хранение их с целью уменьшения потерь тепла высо­

ковязких нефтепродуктов производят в отсеках емкости, расположенных внутри отсеков, заполненных невязкими сортами нефтепродуктов.

Авторское свидетельство № 272705. Устройство для внесения удобрений в почву, включающее бункер и право- и левосторонние дозирующие шнеки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью регулирования рабочей ширины захвата каждый дозирующий шнек выполнен из двух ввинченных одна в другую секций (рис. 14).

8. Принцип антивеса

а) Компенсировать вес объекта соединением с дру­ гими объектами, обладающими подъемной си­ лой.

1 Пусть читателя не смущают «несерьезные» названия некото­ рых приемов. Принцип «матрешки» можно назвать вполне серьезно принципом интегрирующей концентрации. Однако простые и образ­ ные названия значительно быстрее п лучше запоминаются.

ных работ спуск стреляющей и взрывной аппаратуры производят свободно под действием собственного веса, а подъем к устью скважины — с помощью встроенного в корпус реактивного двигателя.

При создании сверхмощных турбогенераторов возник­ ла сложная задача: как уменьшить давление ротора на подшипники. Решение нашли в том, что над турбогенера­ тором установили сильный электромагнит, компенсирую­ щий давление ротора на подшипники.

Иногда приходится решать обратную задачу: компен­ сировать недостаток веса. При создании и эксплуатации шахтных электровозов возникает явное техническое про­ тиворечие: для увеличения тяги нужно утяжелять элек­ тровоз, а для уменьшения его мертвого веса следует де­ лать электровоз возможно более легким. Группа сотруд­ ников Ленинградского горного института разработала и успешно применила простое устройство, позволяющее снять это техническое противоречие и в полтора раза уве­ личить производительность рудничных электровозов: в ве­ дущих колесах монтируется мощный электромагнит; соз­ дается магнитное поле, охватывающее колеса и рельсы; сила сцепления резко возрастает, а вес электровоза мо­ жет быть снижен.

9. Принцип предварительного напряжения Заранее придать объекту напряжения, противопо­

ложные недопустимым или нежелательным рабо­ чим напряжениям.

П р и м е р ы . Авторское свидетельство № 84355. Заго­ товку турбинного диска устанавливают на вращающий­ ся поддон. Нагретая заготовка по мере охлаждения сжи­ мается. Но центробежные силы (пока заготовка не поте­ ряла пластичности) как бы отштамповывают заготовку. Когда же деталь остынет, в ней появятся сжимающие усилия.

На этом принципе основана вся технология предвари­ тельного напряжения железобетона: чтобы бетон лучше работал на растяжение, его предварительно укорачивают. Это едва ли не единственный случай, когда строительная техника использует более передовые методы, нежели ма­ шиностроение. Предварительно напряженные конструк­ ции применяются в машиностроении еще очень редко, ме­ жду тем использование этого приема могло бы дать ко­ лоссальные результаты.

Как, например, сделать вал прочнее, не увеличивая его наружный диаметр? Решение этой задачи показано на рис. 15. Вал составлен из вставленных одна в другую труб, предварительно закрученных на определенные рас­ четом углы. Иными словами, вал предварительно получа­ ет деформацию, противоположную по знаку той деформа­ ции, какую он получает во время работы. Крутящий мо­ мент должен сначала снять эту предварительную дефор­ мацию, только после этого начнется деформация вала в «нормальном» направлении. Составной вал весит вдвое меньше равного ему по прочности обычного монолитного.

10. Принцип предварительного исполнения а) Заранее выполнить требуемое изменение объек­

та (полностью или хотя бы частично).

б) Заранее расставить объекты так, чтобы они мо­ гли вступить в действие с наиболее удобного ме­ ста и без затрат времени на их доставку.

Пр и ме р ы . Авторское свидетельство № 61056. Че­ ренки многих плодово-ягодных и других культур, поса­ женные в почву, не укореняются вследствие недостатка питательных веществ в черенке. По данному изобретению предлагается создавать запас питательных веществ за­ ранее, насыщая перед посадкой -черенки в ванне с пита­ тельной смесью.

Авторское свидетельство № 162919. Способ снятия гип­ совых повязок с помощью проволочной пилы, о т л и ч а ю ­ щийс я тем, что с целью предупреждения травм и облег­