КЛАСС 1. ПОСТРОЕНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ВЕПОЛЬНЫХ
СИСТЕМ
1.1. Синтез веполей
1.1.1. Синтез
веполя
1.1.2. Переход
к внутреннему комплексному веполю
1.1.3. Переход
к внешнему комплексному веполю
1.1.4. Переход
к веполю на внешней среде
1.1.5. Переход
к веполю на внешней среде с добавками
1.1.6. Минимальный
режим действия на вещество
1.1.7.Максимальный
режим действия на вещество
1.1.8. Избирательно-максимальный
режим
1.2. Разрушение веполей
1.2.1. Устранение
вредной связи введением постороннего вещества
1.2.2. Устранение
вредной связи видоизменением имеющихся веществ
1.2.3. Оттягивание
вредного действия поля
1.2.4. Противодействие
вредным связям с помощью поля
1.2.5. "Отключение"
магнитных связей
1.1. СИНТЕЗ
ВЕПОЛЕЙ
Главная
идея этого подкласса четко отражена в стандарте 1.1.1: для синтеза
работоспособной технической системы необходимо - в простейшем случае перейти от
невеполя к веполю, нередко
построение веполя наталкивается на трудности,
обусловленные различными ограничениями на введение веществ и полей. Стандарты
1.1.2 - 1.1.8 показывают типичные обходные пути в таких случаях.
1.1.1. Синтез веполя
Если дан объект, плохо поддающийся
нужным изменениям, и условия не содержат ограничений на введение веществ и
полей, задачу решают синтезом веполя, вводя
недостающие элементы.
НАПРИМЕР:
Авторское
свидетельство № 283885.
Способ деаэрации порошкообразных
веществ, отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса деаэрацию
проводят под действием центробежных сил.
Даны два вещества - порошок и газ - сами по
себе невзаимодействующие. Введено поле, образовался веполь:
Другой ПРИМЕР.
Гравитационное поле и спиленное дерево еще не образуют вепольной
системы - нет второго вещества, поэтому поле не обрабатывает дерево. По авторскому свидетельству № 461722 падающее
дерево встречает на своем пути ножевое устройство, которое срезает сучья:
Чтобы дозировано подавать сыпучие или жидки
вещества, необходимо нанести их ровным слоем на легко удаляемый материал
(например, бумагу). При подготовке такого "бутерброда" происходит
переход от одного вещества к двум, а для удаления основы веполь
достраивают введением поля (например, теплового или механического).
Авторское
свидетельство № 305363.
Способ непрерывного
дозирования сыпучих материалов по весу в единице объема, например абразива, при
ускоренных износных испытаниях двигателя внутреннего сгорания, отличающийся
тем, что с целью повышения точности абразив предварительно наносят равномерным
слоем на поверхность гибкой ленты из легковоспламеняющегося вещества, подают ее
с заданной скоростью в зону нагрева и сжигают, а абразив отводят к испытуемому
объекту.
Аналогично проводят микродозирование
по авторскому свидетельству № 421327: раствор биохимических препаратов
наносят на бумагу, а получение необходимой микродозы осуществляют отделением
требуемой площадки плоского носителя.
ЗАДАЧА 1
При горячей прокатке надо подавать жидкую смазку в зону соприкосновения
металла с валками. Существует множество систем подачи смазки:
самотеком, с помощью разного рода "щеток" и "кистей", под
напором (т. е. струйками) и т. д. Все эти системы очень плохи: смазка
разбрызгивается, поступает в нужные места неравномерно и в недостаточном количестве,
большая часть смазки теряется, загрязняет воздух. Нужно иметь десять
разных режимов смазки - известные способы не обеспечивают такую регулировку.
Требуется способ смазки, который обеспечит
поступление в нужные зоны необходимого количества смазки - без ее потерь и без
существенного усложнения оборудования.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 1 по СТАНДАРТУ 1.1.1:
Способ подачи жидкой смазки в очаг деформации при горячей прокатке отличается
тем, что с целью исключения загрязнения окружающей среды и сокращения расхода
жидкой смазкой пропитывают носитель, который подают в очаг деформации с
прокаливаемым металлом. В качестве носителя используют материал,
ликвидирующийся при температуре деформации, например, в результате сгорания или
испарения (в частности, бумажную ленту).
Веполи часто приходиться образовывать при решении задач на
выполнение операций с тонкими, хрупкими и легко деформирующимися объектами. На
время выполнения этих операций объект объединяют с веществом, делающим его
твердым и прочным, а затем это вещество удаляют растворением, испарением и т.д.
Авторское свидетельство № 182661.
Способ изготовления тонкостенных трубок из нихрома,
включающий волочение и промежуточные отжиги в вакууме, отличающийся тем, что с
целью получения трубок с толщиной стенок
Авторское свидетельство № 235979.
Способ изготовления резиновых шаров-разделителей путем формования и
вулканизации резиновой оболочки на ядре, отличающийся тем, что с целью придания
шару необходимых размеров ядро формируют из смеси измельченного мела с водой с
последующей просушкой и разрушением твердого ядра после вулканизации жидкостью,
вводимой с помощью иглы.
1.1.2. Переход к внутреннему комплексному веполю
Если дан веполь,
плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений
на введение добавок в имеющиеся вещества, задачу решают переходом (постоянным
или временным) к внутреннему комплексному веполю,
вводя в В1 или В2 добавки,
увеличивающие управляемость или придающие веполю
нужные свойства:
Здесь В1
- изделие, В2 - инструмент, В3 - добавка; скобками
обозначена внутренняя комплексная связь (внешняя комплексная связь обозначается
без скобок).
Авторское свидетельство № 265068.
Способ проведения массообменных процессов с вязкой жидкостью. Жидкость
предварительно газируют.
Авторское свидетельство № 1044879.
Клапан для токсичных и взрывчатых веществ. Клапан заполнен легкоплавким
припоем, в который введены ферромагнитные частицы (с внешней стороны установлен
электромагнит).
Пояснения. Нередко по условиям задачи даются два вещества,
причем оба они плохо взаимодействуют с полем. Веполь
как бы есть (все три элемента заданы) и его как бы нет, он не
"складывается". Простейшие обходные пути в этом случае состоят во
введении добавок - внутренних (в одно из веществ) и наружных (на одно из
веществ). Такие веполи получили название комплексных (стандарты 1.1.2 и 1.1.3).
Иногда одно и то же решение - в зависимости
от постановки задачи - может быть записано и как постройка веполя
и как постройка комплексного веполя.
Например: "Как визуально обнаружить маленькие капельки жидкости?"
Решение: синтез веполя - в жидкость предварительно
вводят люминофор и освещают зону поиска ультрафиолетовым светом (Авторское
свидетельство № 277805). Возможна иная постановка той же задачи: "Как
обнаружить неплотности в агрегате холодильника?"
Здесь веществами являются "неплотности" и
протекающие сквозь них капли жидкости. Люминофор - добавка, образующая
внутренний комплекс с веществом жидкости.
1.1.3.
Переход к внешнему комплексному веполю
Если дан веполь,
плохо поддающийся нужным изменениям, а условия содержат ограничения на введение
добавок в имеющиеся вещества В1 или В2,
задачу решают переходом (постоянным или временным) к внешнему комплексному веполю, присоединяя к В1 или В2
внешнее В3, увеличивающее управляемость или придающее веполю нужные свойства:
Предположим, в условиях задачи на обнаружение
неплотностей в агрегате холодильника имеется
ограничение: люминофор нельзя вводить в жидкость. В этом случае
вещество-обнаружитель может быть расположено на наружной поверхности агрегата (Авторское
свидетельство № 311109). Возникает внешний комплексный веполь.
1.1.4. Переход к веполю на внешней среде
Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, а условия
содержат ограничения на введение в него или присоединение к нему веществ,
задачу решают достройкой веполя, используя в качестве
вводимого вещества имеющуюся внешнюю среду.
Авторское свидетельство № 175835.
Саморазгружающаяся баржа по авторскому свидетельству № 163914 отличается
тем, что с целью повышения надежности возврата баржи в исходное положение после
разгрузки при любых углах крена и опрокидывания она выполнена с балластной
килевой цистерной, имеющей в наружных стенках отверстия, постоянно сообщающиеся
с забортным пространством.
Нужно иметь тяжелый киль и нельзя иметь
тяжелый киль. Выход: сделать киль из воды. В воде такой киль ничего не весит, а
когда баржа опрокинута, киль оказывается в воздухе и приобретает вес. Вода не
успевает вытечь из отверстий - киль возвращает баржу в нормальное положение.
Если необходимо менять, вес движущегося тела,
а это сделать нельзя, то телу надо придать форму крыла и, меняя наклон крыла к
направлению движения, получить дополнительную направленную вверх или вниз силу.
Авторское свидетельство № 358689.
Центробежный датчик угловой скорости, содержащий двуплечие рычаги и грузы,
отличающийся тем, что с целью уменьшения габаритов и веса грузы выполнены в
виде крыла для создания дополнительной подъемной силы при вращении.
Авторское свидетельство № 167784.
Центробежный тормозного типа регулятор числа оборотов роторного ветродвигателя,
установленный на вертикальной оси ротора, отличающийся тем, что с целью
поддержания скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов при
сильном увеличении мощности грузы регулятора выполнены в виде лопастей,
обеспечивающих аэродинамическое торможение.
Авторское свидетельство № 526399.
Дебалансный вибратор, содержащий вал, дебаланс и устройство для крепления дебаланса
к валу на заданном расстоянии от вала, отличающийся тем, что с целью увеличения
возмущающей силы дебаланс выполнен в виде тела,
имеющего в поперечном сечении профиль крыла.
1.1.5. Переход к веполю на внешней среде с добавками
Если внешняя среда не содержит веществ,
необходимых для построения веполя по стандарту 1.1.4,
эти вещества могут быть получены заменой внешней среды, ее разложением или
введением в нее добавок.
Авторское свидетельство № 796500.
В опорном узле скольжения используют смазку (в данном случае - это внешняя
среда). Для улучшения демпфирования смазку газируют, разлагая
ее электролизом.
1.1.6. Минимальный режим
действия на вещество
Если нужен минимальный (дозированный,
оптимальный) режим действия, а обеспечить его по условиям задачи трудно или
невозможно, надо использовать максимальный режим, а избыток убрать. При этом
избыток поля убирают веществом, а избыток вещества - полем. Избыточное действие
обозначено двумя стрелками:
Авторское свидетельство № 242714.
Для получения тонкого слоя краски на изделие наносят избыточное покрытие,
окуная изделие в бак с краской. Затем изделие вращают, и центробежные силы
сбрасывают избыток краски.
Авторское свидетельство № 907503.
Способ дозирования тонера (включающий добавку в двухкомпонентный проявляющий
состав тонера) по мере его расхода в процессе проявления, отличающийся тем, что
с целью повышения качества изображения добавку тонера осуществляют в
количестве, превышающем максимальный расход тонера на проявление одной копии, а
из проявляющего состава одновременно с проявлением удаляют избыточное
количество тонера.
1.1.7. Максимальный режим
действия на вещество
Если нужно
обеспечить максимальный режим действия на вещество, а это по тем или иным
причинам недопустимо, максимальное действие следует сохранить, но направить его
на другое вещество, связанное с первым:
Авторское свидетельство № 120909.
При изготовлении предварительно напряженного железобетона нужно растянуть
стальные стержни. Для этого их нагревают. От тепла стержни удлиняются, и в
таком виде их закрепляют. Однако, если вместо стержней использовать проволоку,
ее надо нагревать до 700° C, а допустим нагрев только до 400°С
(при большом нагреве проволока теряет свои свойства). Предложено нагревать нерасходуемый жаропрочный стержень, который от нагрева
удлиняется и в таком виде соединяется с проволокой. Охлаждаясь, стержень
укорачивается и растягивает проволоку, оставшуюся холодной.
1.1.8.
Избирательно-максимальный режим
Если нужен избирательно-максимальный режим
(максимальный в определенных зонах при сохранении минимального
в других), поле должно быть максимальным.
1.1.8.1.
Избирательно-максимальный режим: поле максимальное
В первом случае в места, где необходимо
минимальное воздействие, вводят защитное вещество.
1.1.8.2.
Избирательно-максимальный режим: поле минимальное
Во втором - в места, где необходимо
максимальное воздействие, вводят вещество, дающее локальное поле, например,
термитные составы - для теплового воздействия, взрывные составы - для
механического воздействия (1.1.8.2).
Авторское свидетельство № 264619.
Для запайки ампулы с лекарством горелку включают на максимальный режим, а
избыток пламени отсекают, погружая корпус ампулы в воду (так, что высовывается
только верхушка ампулы).
Авторское свидетельство № 743810.
В зазор между свариваемыми деталями закладывают экзотермическую смесь,
выделяющую при сварке локальное тепло.
ЗАДАЧА 2
Имеются полистироловые катушки с тонким
изолированным проводом и металлическими ножками. Припайку провода к ножкам
осуществляли окунанием в ванну с припоем при
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 2 по СТАНДАРТУ 1.1.8.2:
Ножки с концами проводов предварительно окунают в экзотермическую смесь с
температурой сгорания 350-400°С, а затем пайка ведется
как раньше - окунанием в припой с температурой 280°С. Изоляция сгорает при
вспышке экзотермической смеси, а полистирольная катушка не размягчается.
1.2.
РАЗРУШЕНИЕ ВЕПОЛЕЙ
В подкласс 1.2 входят стандарты на разрушение
веполей и устранение или нейтрализацию вредных связей
в них. Наиболее сильная идея этого подкласса - мобилизация необходимых
элементов за счет использования имеющихся вещественно-полевых ресурсов.
Особенно важен стандарт 1.2.2, по которому функции нового вещества выполняет
уже имеющееся в системе, но видоизмененное вещество.
1.2.1. Устранение вредной
связи введением постороннего вещества
Если между двумя веществами
в веполе возникают сопряженные - полезное и вредное -
действия (причем непосредственное соприкосновение
веществ сохранять необязательно), задачу решают введением между веществами
постороннего третьего вещества, дарового или достаточно дешевого:
(Волнистой стрелкой обозначено
взаимодействие, которое по условиям надо устранить.)
Авторское свидетельство № 937726.
При взрывном уплотнении стенок скважины взрывные газы, выполняя полезную
функцию, одновременно оказывают и вредное действие - приводят к образованию
трещин в стенках. Предложено "окутать" шнуровой заряд оболочкой из
пластилина: давление передается, трещин нет.
Авторское свидетельство № 724242.
Способ гибки ошипованной трубы
намоткой ее в холодном состоянии на гибочный шаблон отличается тем, что
с целью повышения качества при гибке трубы на радиус
менее трех наружных диаметров трубы при намотке трубы ее шипы погружают в слой
эластичного материала, например полиуретана.
Авторское свидетельство № 460148.
Способ изготовления изделий без снятия поверхностного слоя материала, например,
пластическим деформированием в технологической среде с последующей очисткой
(например, ультразвуковой) в моющей жидкости. Отличается тем, что с целью
интенсификации процесса очистки на поверхность изделия перед обработкой наносят
вещество, удаляющееся в моющей жидкости легче, чем технологическая среда.
Авторское свидетельство № 880889.
Способ упаковки и консервации изделий со сложно-рельефной поверхностью,
предусматривающий окунание их в расплав полимера. Отличается тем, что с целью
облегчения съема упаковки перед окунанием в расплав вводят подслой, содержащий
парообразующее вещество.
1.2.2. Устранение вредной
связи видоизменением имеющихся веществ
Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные - полезное и вредное -
действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять
необязательно, а использование посторонних веществ запрещено или
нецелесообразно, задачу решают введением между веществами третьего, являющегося
их видоизменением.
Вещество В3 может быть введено в
систему извне в готовом виде или получено (действием П1
или П2) из имеющихся веществ. В частности, В3 может быть
"пустотой", пузырьками, пеной и т. д.
Авторское свидетельство № 412062.
Способ предупреждения кавитационной эрозии
гидродинамических профилей, например подводных крыльев, путем покрытия
поверхности профиля защитным слоем. Отличается тем, что с целью повышения его
эффективности при одновременном снижении гидродинамического сопротивления
профиля защитный слой создают беспрерывным намораживанием
на поверхности корки льда по мере разрушения ее от
кавитации, поддерживая толщину защитного слоя в установленных пределах,
исключающих оголение и ее эрозию под действием кавитации.
Авторское свидетельство № 783154.
Способ транспортирования пульпы по трубопроводу, включающий подачу пульпы в
трубопровод и перемещение по нему. Отличается тем, что с целью снижения износа
трубопровода наружную стенку последнего охлаждают до образования на внутренней
его поверхности слоя замороженной пульпы.
ЗАДАЧА 3
При осаждении металлов электролизом из водных растворов возникает
проблема отделения осадка (продукции) от катода (инструмента). Операция эта
весьма трудоемкая и производится вручную (красноречиво само название операции -
"сдирка"). Как быть?
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 3 по СТАНДАРТУ 1.2.2:
Между катодом и слоем осажденного на катод металла должна быть прослойка -
легко образующаяся, электропроводная, легко разрушающаяся. По авторскому свидетельству № 553309 такую
прослойку получают, покрывая катод рыхлым губчатым слоем осаждаемого металла,
который наносят электролитически в режиме предельного
тока.
1.2.3.
Оттягивание вредного действия поля
Если необходимо устранить вредное действие
поля на вещество, задача может быть решена введением второго элемента,
оттягивающего на себя вредное действие поля:
Авторское свидетельство № 152492.
Для защиты подземных кабельных линий от повреждений, вызываемых образованием в
грунте морозобойных трещин, заранее прорывают узкие прорези
("трещины") в стороне от трассы кабеля.
Для защиты труб от разрыва при замораживании
в трубе размещают надувную пластмассовую вставку (шланг). Замерзая, вода
расширяется и сдавливает мягкую вставку, а труба остается целой.
1.2.4. Противодействие
вредным связям с помощью поля
Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные - полезное и вредное -
действия, причем непосредственное соприкосновение веществ - в отличие от
стандартов 1.2.1 и 1.2.2 - должно быть сохранено, задачу решают переходом к
двойному веполю, в котором полезное действие остается
за полем П1, а нейтрализацию вредного
действия (или превращение вредного действия во второе полезное действие)
осуществляет П2:
Авторское свидетельство № 755247.
Для опыления цветок обдувают воздухом. Но цветок от ветра закрывается.
Предложено раскрывать цветок воздействием электрического заряда.
Авторское свидетельство № 589482.
Автоматическая система с обратной связью возбуждает в фундаментных опорах
колебания, равные по величине, но противоположные по направлению колебаниям,
возникающим при работе технологического оборудования.
1.2.5.
"Отключение" магнитных связей
Если надо разрушить веполь
с магнитным полем, задача может быть решена с применением физэффектов,
"отключающих" ферромагнитные свойства веществ, например,
размагничиванием при ударе или при нагреве выше точки Кюри:
Авторское свидетельство № 397289.
Способ контактной приварки ферропорошков. Перед
подачей в зону приварки порошок нагревают до точки Кюри. Это предотвращает
выталкивание порошка магнитным полем сварочного тока.
Авторское свидетельство № 312746.
Способ внутреннего шлифования путем воздействия на изделие ферромагнитной
средой, которую приводят в движение посредством вращающегося магнитного поля.
Отличается тем, что с целью интенсификации обработки изделий из ферромагнитного
материала последние нагревают до температуры, равной или выше точки Кюри.
