5.1. Особенности введения веществ
5.1.1.
Обходные пути
5.1.2. Разделение изделия на взаимодействующие
части
5.1.3. Самоустранение отработанных веществ
5.1.4. Использование надувных конструкций и пены
5.2. Введение полей
5.2.1.
Использование поля по совместительству
5.2.2. Использование поля внешней среды
5.2.3. Использование веществ-источников полей
5.3. Использование фазовых переходов
5.3.1.
Замена фазового состояния вещества
5.3.2. "Двойственное" фазовое состояние
вещества
5.3.3. Использование явлений, сопутствующих
фазовому переходу
5.3.4. Переход к двухфазному состоянию вещества
5.3.5. Использование взаимодействия между частями
(фазами) системы
5.4. Особенности применения физэффектов
5.4.1.
Использование обратимых физических превращений
5.4.2. Усиление поля на выходе
5.5. Экспериментальные стандарты
5.5.1.
Получение частиц вещества разложением
5.5.2. Получение частиц вещества объединением
5.5.3. Простейшие способы получения частиц вещества
При постройке,
перестройке и разрушении веполей часто приходится вводить новые вещества. Их
введение либо связано с техническими трудностями, либо с уменьшением степени
идеальности системы. Поэтому вещества надо "вводить, не вводя" и
использовать различные обходные пути.
Если нужно
ввести в систему вещество, а это запрещено условиями задачи или недопустимо по
условиям работы системы, то следует использовать обходные пути:
Авторское
свидетельство № 245425.
Способ образования тензометрической сетки внутри модели из прозрачного
материала путем заливки в тело модели сетки из нити. Отличается тем, что с
целью исключения искажения поля напряжений нитями после затвердевания материала
модели нити удаляют, в результате чего внутри модели образуется
тензометрическая сетка из цилиндрических микропустот. В качестве материала
можно использовать, например, тонкие медные нити, удаляемые затем воздействием
кислоты.
Авторское
свидетельство № 500464.
Для измерения степени вытяжки нити на ходу на нить наносят электрические заряды
и определяют изменение линейной плотности заряда.
Авторское
свидетельство № 360540.
Как измерить толщину стенки полого керамического сосуда? В сосуд заливают
жидкость с высокой электропроводностью, подводят к жидкости один электрод и
измеряют толщину стенки в любом месте, прикладывая снаружи другой электрод
омметра.
Авторское
свидетельство № 427982.
Смазка для волочения труб на основе минерального масла, отличающаяся тем, что с
целью уменьшения гидродинамического давления смазки в очаге деформации в ее
состав введено 0,2-0,8 весового процента полиметакрилата.
В полимер
вводят (чтобы сделать его электропроводным) феррочастицы и располагают их в
виде отдельных линий, нитей.
Авторское
свидетельство № 458422.
Способ бесконтактной магнитной ориентации деталей по авторскому
свидетельству № 360116, отличающийся тем, что с целью увеличения эффекта
ориентации без дополнительных энергозатрат при ориентации полых деталей в
последние предварительно вводят ферромагнитные тела.
Авторское
свидетельство № 499577.
Способ получения множества сечений путем создания набора моделей, отличающийся
тем, что с целью повышения точности стереометрических исследований плоскости
сечений трехмерных тел имитируют горизонтальной поверхностью жидкости,
помещенной внутри прозрачной модели, которой придают различные положения в
пространстве.
Авторское
свидетельство № 342761.
Способ пластификации древесины путем обработки аммиаком, отличающийся тем, что
с целью обеспечения пластификации поверхностей трения в процессе работы
пропитку древесины производят солями, разлагающимися при температуре трения,
например (Н4)2СО3.
Авторское
свидетельство № 904956.
Способ размерной электромеханической обработки, осуществляемый с присутствием
газа в электролите, отличающийся тем, что с целью интенсификации удаления
продуктов растворения газ в электролите образуют посредством электролиза
последнего перед зоной обработки.
ЗАДАЧА 14
В полимеры - для повышения стойкости - добавляют вещества,
"перехватывающие" кислород, разрушающий полимеры. В качестве
"веществ-перехватчиков" используют мелкодисперсные металлы. Эти
металлы обязательно должны иметь чистую (не окисленную) поверхность. Как
вносить "перехватчики"? В вакууме или восстановительной (или
инертной) среде слишком сложно. Как быть?
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 14 по СТАНДАРТУ 5.1.1:
Задача решается по стандарту 5.1.1.8: в обычных условиях вводят соль,
выделяющую металл при тепловом воздействии. В качестве такой соли можно,
например, использовать оксалат железа (железную соль уксусной кислоты). Оксалат
разлагается при 300° С с выделением железа или закиси железа (тоже
"перехватчик" кислорода).
Если дана
система, плохо поддающаяся нужным изменениям, и условия задачи не позволяют
заменить инструмент или ввести добавки, вместо инструмента используют изделие,
разделяя его на части, взаимодействующие друг с другом.
Авторское
свидетельство № 177761.
Способ подачи быстро расслаивающейся рабочей жидкости в рабочую камеру
анодно-механического станка, отличающийся тем, что с целью лучшего
перемешивания жидкость подается в зону обработки двумя встречными потоками.
Авторское
свидетельство № 412449.
Способ термообработки сыпучих материалов (например, сахарного песка) в
барабанной сушилке путем конвективной сушки и последующего охлаждения в
противотоке с газообразным агентом, отличающийся тем, что с целью
интенсификации процесса и отделения мелкой фракции материал предварительно
завихряют, а теплоноситель для конвективной сушки и охлаждающий агент подают
навстречу друг другу и отсасывают отработавшие газы со взвешенной в них мелкой
фракцией материала из зоны их смешения.
Авторское
свидетельство № 719809, п.1.
Способ получения металлических порошков, включающий распыление струи
металлического расплава вихревым газовым потоком, отличающийся тем, что с целью
повышения дисперсности порошка струе металлического расплава сообщают
вращательное движение относительно ее оси.
п.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вращательное
движение струи металлического расплава осуществляют противоположно направлению
вихревого газового потока.
Авторское
свидетельство № 726256.
Способ гашения энергии потока, включающий разделение его на отдельные потоки,
закручивание их и последующее объединение, отличающийся тем, что с целью
повышения эффективности гашения потоки размещают один внутри другого и
закручивают в противоположных направлениях.
Авторское
свидетельство № 727942.
Способ сжигания топлива путем подачи в зону горения смеси топлива, воздуха и
предварительно подогретого сыпучего материала, отличающийся тем, что с целью
повышения интенсификации процесса горения с одновременным уменьшением вредных
выбросов смесь топлива, воздуха и сыпучего материала подают, по крайней мере,
двумя встречными сталкивающимися потоками.
Авторское
свидетельство № 749571.
Способ дробления стружки при токарной обработке заготовок со снятием больших
припусков, заключающийся в разделении снимаемого припуска с последующим
получением направленных и независимых друг от друга потоков стружки. Отличается
тем, что с целью расширения диапазона дробления стружки и уменьшения усилий
резания независимые потоки стружки направляют навстречу друг другу с
последующим их столкновением между собой и дроблением на элементы путем
взаимодействия сил сталкивающихся потоков.
Если же в
систему входит поток мелкодисперсных частиц и надо увеличить степень управления
этими частицами, поток следует разделить на части, заряженные одноименно и
разноименно. Если весь поток заряжен одноименным электричеством, то
противоположный заряд должна нести одна из частей системы.
Авторское
свидетельство № 259019.
Способ электрической коагуляции аэрозоля в шахтах для очистки воздуха сухим
пылеосаждением, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности
пылеулавливания пылевой поток разделяют на две части, каждую из которых
заряжают разноименно и направляют навстречу друг другу.
ЗАДАЧА 15
Известен "Способ диспергирования расплавов, включающий разделение расплава
на струи, их разбивание и последующее охлаждение частиц...".
Спрогнозируйте дальнейшее развитие способа.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 15 по СТАНДАРТУ 5.1.2:
Решение очевидно: "... с целью расширения технологических возможностей
разбивание струй расплава осуществляют направлением их навстречу одна другой по
одной оси" (Авторское свидетельство № 719802).
Введенное в
систему вещество - после того, как оно сработало, - должно исчезнуть или стать
неотличимым от вещества, ранее бывшего в системе или во внешней среде.
Чтобы вести
индукционную плавку окиси бериллия (или алюминия), нужно ввести в окись
проводник (окись - диэлектрик, приобретает электропроводность только в
расплаве). Введение проводника может загрязнить окись (плавка производится для
получения чистых кристаллов). Решение: вводят металлический бериллий (алюминий).
Он обеспечивает "прием" индукционного поля и нагрев окиси. А при
высокой температуре бериллий сгорает, превращаясь в окись и, следовательно, не
загрязняя расплав (ИР, 1975, № 3, с. 25).
Авторское
свидетельство № 588025.
Способ очистки внутренних поверхностей полых изделий путем прокачки через
изделие моющей жидкости с наполнителем, отличающийся тем, что с целью повышения
эффективности очистки и обеспечения возможности полного удаления остатков
наполнителя в качестве последнего используют гранулы легкоиспаримого вещества.
Авторское
свидетельство № 1013709.
Ледохранилище, содержащее корпус, выполненный из теплоизоляционного материала,
отличается тем, что с целью предотвращения загрязнения воды при размораживании
льда в качестве теплоизоляционного материала используют искусственный
нетоксичный тугоплавкий лед, полученный из смеси воды с метаном.
Если нужно
ввести большое количество вещества, а это запрещено условиями задачи или
недопустимо по условиям работы системы, в качестве вещества используют
"пустоту" в виде надувных конструкций или пены.
Патент СССР
№ 320102.
Для перемещения аварийных самолетов под крылья устанавливают надувные емкости.
При наполнении воздухом емкости плавно приподнимают самолет. Под емкости могут
быть установлены тележки для транспортировки.
Авторское
свидетельство № 895858.
Способ формирования лесосплавного пучка, состоящий в укладке бревен в
накопитель, их обвязке и формировании между ними подплава, отличающийся тем,
что с целью повышения степени плавучести подплав формируют путем заполнения
свободного пространства между бревнами внутри пучка смесью полиизоционата с
полиэфирами, образующими пенопласт.
Примечания.
1. Применение надувных конструкций - стандарт на
макроуровне. Использование пены - тот же стандарт на микроуровне.
2. Стандарт 5.1.4 часто используют совместно с другими
стандартами.
При постройке,
перестройке и разрушении веполей часто необходимо вводить новые поля. Чтобы не
усложнять при этом систему, следует использовать стандарты подкласса 5.2.
Если в
вепольную систему нужно ввести поле, то следует прежде всего использовать уже
имеющиеся поля, носителями которых являются входящие в систему вещества.
Способ
отделения пузырьков газа от жидкости в потоке жидкого кислорода. В системе два
вещества. Оба являются носителями механического поля. Для решения задачи
достаточно преобразовать движение этих веществ, "закрутив" поток.
Центробежная сила отожмет жидкость к стенкам, а газ - к оси трубопровода.
Если нужно
ввести поле, а по стандарту 5.2.1 это сделать невозможно, следует использовать
поля, имеющиеся во внешней среде.
Авторское
свидетельство № 414354.
Для удаления влаги с проезжей части моста используют тягу, создаваемую
эжектором, опущенным в реку.
Если в систему
необходимо ввести поле, а это нельзя сделать по стандарту 5.2.1 и 5.2.2, то следует использовать поля,
носителями или источниками которых могут "по совместительству" стать
вещества, имеющиеся в системе или во внешней среде.
Авторское
свидетельство № 504932.
Сигнализатор уровня жидкости, преимущественно топлива, содержащий поплавок с
контактом, корпус с другим контактом, изолированным от него, и индикатор, в
цепь которого включены указанные контакты. Отличается тем, что с целью
исключения источника питания в сигнальной цепи и предотвращения возможного
искрообразования на контактах контакты корпуса и поплавка выполнены из
разнородных металлов (например, меди и константана), образующих при замыкании
холодный спай термопары. Другой спай, расположенный вне объекта контроля,
снабжен источником подогрева.
Авторское
свидетельство № 225992.
Электромагнитный насос перекачивания расплавленного металла или жидкого
электропроводного теплоносителя, включающий электромагнит и электрический
контур, отличается тем, что с целью исключения внешнего источника
электрического питания в нем в качестве источника питания применен замкнутый
контур, состоящий из двух полупроводниковых термоэлементов, имеющих форму
пластин и расположенных между холодной коммутационной пластиной термоэлемента и
горячей коммутационной пластиной, имеющей полость, расположенную между полюсами
электромагнита, по которой протекает горячий перекачиваемый жидкий
теплоноситель.
Авторское
свидетельство № 356489.
Система "обрабатываемая деталь - режущий инструмент" использована как
термопара в устройстве для измерения температуры резания.
Авторское
свидетельство № 568538.
Абразив нанесен на проволочный каркас, выполненный в виде термопары.
Шлифовальный круг сам сигнализирует о температуре в зоне шлифования.
Если в системе
имеются ферромагнитные вещества, используемые чисто механически, следует также
использовать их магнитные свойства для получения дополнительных эффектов:
улучшения взаимодействия элементов, получения информации о работе и состоянии
системы и т. д.
Авторское
свидетельство № 518591.
Мальтийский механизм, содержащий ведущее звено и ведомый мальтийский крест,
отличается тем, что с целью повышения срока службы ведущее звено снабжено
секторами из магнитомягкого материала с установленными в них постоянными
магнитами, а мальтийский крест снабжен пластинками из гистерезисного материала.
Противоречивые требования к
вводимым веществам и полям могут быть удовлетворены использованием фазовых
переходов.
Эффективность
применения вещества - без введения других веществ может быть повышена фазовым переходом 1, то есть
заменой фазового состояния имеющегося вещества.
Авторское
свидетельство № 252262.
Энергоснабжение пневмосистем в шахтах - на основе сжиженного (а не сжатого)
газа.
"Двойственные"
свойства могут быть обеспечены фазовым переходом 2, то есть
использованием веществ, способных переходить из одного фазового состояния в
другое в зависимости от условий работы.
Авторское
свидетельство № 958837.
Теплообменник снабжен прижатыми к нему "лепестками" из никелида
титана. При повышении температуры "лепестки" отгибаются, увеличивая
площадь охлаждения.
Авторское
свидетельство № 166202.
Применение в качестве рабочих тел в газотурбинных установках замкнутого цикла
газовых систем (например, N2O4, Al2C2,
СН4 +CO2 и другие), в которых в результате обратимых
химических реакций, сопровождающихся тепловым эффектом, газовая постоянная
увеличивается перед турбиной и уменьшается перед компрессором до первоначальной
величины.
(Газовые смеси обладают свойством обратимой диссоциации-рекомбинации с
выделением и поглощением тепла.)
Авторское
свидетельство № 1003163.
Конденсатор переменной емкости, содержащий две обкладки с расположенными между
ними диэлектриком и узлом регулирования температуры диэлектрика, отличается
тем, что с целью увеличения диапазона изменения емкости диэлектрик состоит из
двух слоев, один из которых выполнен из материала с диэлектрической
проницаемостью, не зависящей от температуры, а другой - из материала с фазовым
переходом металл - диэлектрик.
Эффективность
системы может быть повышена за счет фазового перехода 3, то есть
использования явлений, сопутствующих фазовому переходу.
Авторское
свидетельство № 601192.
Приспособление для транспортировки мороженых грузов имеет опорные элементы в
виде брусков льда (снижение трения за счет таяния).
"Двойственные"
свойства системы могут быть обеспечены фазовым переходом 4 - замена
однофазового состояния двухфазным.
Патент США №
3589468.
Для глушения шума, а также для улавливания испарений, запахов и стружек при
резании зону резания покрывают пеной. Пена проницаема для инструмента, но не
проницаема для шума, испарений и т. д.
Авторское
свидетельство № 722740.
Способ полирования изделий. Рабочая среда состоит из жидкости (расплав свинца)
и ферромагнитных абразивных частиц.
Авторское
свидетельство № 936962.
Способ промывки фильтров с зернистой загрузкой, включающий взрыхление загрузки
и последующее вымывание загрязнений восходящим потоком промывной воды,
отличается тем, что с целью повышения КПД и уменьшения травматизации рыбы
активную среду перед подачей ее из сопла насыщают газом.
Эффективность
технических систем, полученных в результате фазового перехода 4, может
быть повышена введением взаимодействия (физического, химического) между частями
(или фазами) систем.
Авторское
свидетельство № 224743.
Двухфазное рабочее тело для компрессоров и теплосиловых установок, состоящее из
газа и мелких частиц твердого тела, отличающееся тем, что с целью
дополнительного сжатия газа в холодильнике и компрессоре и дополнительного
расширения в нагревателе в качестве твердой фазы использованы сорбенты с общей
или избирательной поглотительной способностью.
Авторское
свидетельство № 282342.
Применение
в качестве рабочего тела для контуров бинарного цикла энергетической установки
химически реагирующих веществ, диссоциирующих при нагревании с поглощением
тепла и уменьшением молекулярного веса и рекомбинирующих при охлаждении к
исходному состоянию.
Многие
стандарты предусматривают применение физэффектов или могут быть использованы
вместе с ними. При этом необходимо учитывать некоторые приемы, повышающие
эффективность применения физэффектов.
Если объект
должен периодически находиться в разных физических состояниях, то переход
следует осуществлять самим объектом путем использования обратимых физических
превращений, например, фазовых переходов, ионизации - рекомбинации, диссоциации
- ассоциации и т.д.
Авторское
свидетельство № 177497.
Молниеотвод в виде газовой трубки. Сам включается при возникновении молнии: газ
ионизируется, становится проводником. После исчезновения молнии ионы сами
рекомбинируют, газ становится электронейтральным, а молниеотвод непроводящим и
потому не дающим радиотени.
Авторское
свидетельство № 820836.
Автоматическая заслонка, содержащая корпус, клапан и термочувствительный
элемент, отличающаяся тем, что с целью повышения надежности работы и упрощения
конструкции она имеет установленную на корпусе перемычку, на которой закреплен
клапан, состоящий из двух загнутых пластин, выполненных из металла, обладающего
"памятью формы".
Если необходимо
получить сильное действие на выходе при слабом действии на входе, необходимо
привести вещество-преобразователь в состояние, близкое к критическому. Энергия
запасается в веществе, а входной сигнал играет роль "спускового
крючка".
Авторское
свидетельство № 969327.
Способ усиления упругих волн, включающий ввод в твердое тело упругой волны и
наложение поля внешнего источника энергии, отличающийся тем, что с целью
расширения функциональных возможностей путем усиления ударных волн перед вводом
упругой волны в твердое тело его деформируют до температуры, которая меньше
температуры фазового перехода второго рода на величину скачка температуры при
прохождении упругой волны по нему.
Авторское
свидетельство № 416586.
Способ испытания изделий на герметичность, заключающийся в том, что изделие
погружают в обезгаженную жидкость, создают перепад давления в полости изделия и
над жидкостью, обеспечивая более высокое давление в полости, и по пузырькам в
жидкости обнаруживают места нарушения герметичности. Отличается тем, что с
целью повышения чувствительности испытания жидкость при испытании поддерживают
в состоянии перегрева.
Если для
решения задачи нужны частицы вещества (например, ионы), а непосредственное их
получение невозможно по условиям задачи, то требуемые частицы надо получить
разрушением вещества более высокого структурного уровня (например, молекул).
Авторское
свидетельство № 741105.
Способ создания высокого давления водорода: водородсодержащее соединение
помещают в герметичный сосуд и подвергают электролизу с образованием свободного
водорода.
Если для
решения задачи нужны частицы вещества (например, молекулы) и невозможно
получить их непосредственно или по стандарту 5.5.1, то требуемые частицы надо получить
достройкой или объединением частиц более низкого структурного уровня (например,
ионов).
Авторское
свидетельство № 364493.
Для снижения гидродинамического сопротивления движению судов использовали
подачу высокомолекулярных составов (эффект Томса). Это связано с большим
расходом полимеров. Предложено создавать комплексы молекул воды под действием
электромагнитного поля.
При применении
стандарта 5.5.1 простейший путь -
разрушение ближайшего вышестоящего "целого" или
"избыточного" (отрицательные ионы) уровня, а при применении стандарта
5.5.2 простейший путь - достройка ближайшего
нижестоящего "нецелого" уровня.
Авторское
свидетельство № 177497.
Задача о защите антенны. Ионы получают разрушением молекул газа. Нейтральные
молекулы восстанавливают, объединяя "осколки" (ионы и электроны).