|
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ОПЕРАТОР
|
© И.Л. Викентьев, 1987 г.
Авторское примечание 2004 г.: Список 90 основных терминов и сокращений ТРИЗ см. здесь.
|
|
|
1. Где начинаются геометрические эффекты?
|
|
" - Где начинается полиция и где кончается Беня?
- Полиция кончается там, где начинается Беня,
отвечали резонные люди".
И. Бабель "Одесские рассказы"
Интересно, смогли бы "резонные люди" сказать, где кончаются физические эффекты (ФЭ) и начинаются геометрические (ГЭ). Наверное нет. Ведь в объектах техники в единых процессах используются различные эффекты, только для удобства изучаемые порознь.
Более того, анализ патентного фонда показывает, что развитие применения ГЭ в технических системах (ТС) идет не в сторону, если так можно выразиться, "еще большей геометрии", а в сторону более полного объединения с энергетикой и процессами управления.
Как правило, только в начале истории ТС ее элементы имеют классические геометрические формы (винтовая поверхность, цилиндр, параболоид и т.п.). По мере предъявления к ТС новых требований, эти формы неизбежно видоизменяются и, отражая специфику ТС, теряют классические очертания.
Геомформа представляет интерес и как ресурс, на сегодня редко используемый осознанно при решении изобретательских задач. Характерно: в формулах естественнонаучных и технических дисциплин в лучшем случае упоминаются "школьные" геометрические характеристики - длина, площадь - и почти никогда иные параметры форм.
Настоящая работа посвящена отдельным, еще не связанным в единый механизм приемам геометрического пространственного оператора - ГПО (термин предложен Н.П. Шевердиным, г. Пенза). Подобный оператор необходим для дальнейшей формализации применения ресурсов при решении изобретательских задач.
|
|
|
2. Ресурсы есть, но их не хватает.
|
|
2.1. Для ряда задач типично противоречие: требуется максимальное воздействие, но в то же время мощность источника энергии ограничена…
ПРИМЕР N 1. Считается прогрессивной не распиловка стволов, ибо она ведет к потерям в виде опилок, а безопилочное разделение стволов "перекусыванием" тонкими, но прочными ножницами, Но для разрезания полуметрового бревна нужны значительные мощности, подведенные к рабочему органу, а где их взять в лесу? По авторскому свидетельству (далее - а.с.) 410741 предложен нож, отдельные режущие части которого выполнены по спирали - Рис. 1. Чтобы не прикладывать усилие сразу по всей режущей кромке, они прикладываются при вращении ножа лишь на одну из них, которая режет только свой участок. А из-за того, что при этом инструмент вращается, это эквивалентно работе одного, но мощного органа.
Рис.1.
ПРИМЕР N 2. В отличие от обычного, "барражирующего" истребителя, истребитель-перехватчик обладает большей скоростью, но ограниченным радиусом действия.
Итак: если не удается обеспечить максимального воздействия по всей линии (поверхности, объему), то обеспечивают максимальное воздействие соответственно в точке (линии, поверхности), которую перемещают, как правило, с большей чем прежде скоростью по обрабатываемой линии (поверхности, объему).
Этот принцип широко используется в технике: начиная от устройства телевизионной трубки и лазера, до любых ножниц и ротационного точения...
Существенна еще одна особенность, подмеченная академиком Л.Н. Кошкиным: хотя удельное воздействие в точке велико, но масса рабочего органа и "порция" энергии, приходящейся на него, может быть мала, а следовательно - им легко управлять.
Сканированием точечного рабочего органа можно получить любую геомформу, Воздействия по линии и плоскости менее универсальны, хотя позволяют вести параллельную обработку многих точек изделия сразу [12; c. 13-14].
Познакомимся со случаем кажущегося нарушения сформулированного правила.
ПРИМЕР N 3. Сейчас вместо традиционного лома для колки льда, применяют лом с приваренным лезвием топора - Рис. 2. На лицо явный переход от точечного воздействия к линейному при ограниченных энергетических ресурсах человека…
Рис.2.
Рассмотрим процесс колки льда более детально: раньше после каждого удара лома образовывалась сеть хаотично расположенные трещин. Теперь форма лезвия "задает" направление преимущественного распространения трещин во льду. Образно выражаясь: удары лома "взаимодействуют" друг с другом через обрабатываемое изделие - лед. Суммарные потери энергии при колке стали меньше.
На материале последнего примера хотелось бы привлечь внимание читателя к двум особенностям. Во-первых, простейшая, не требующая затрат энергии связь между элементами ТС или внешней среды может быть геометрическая: вспомним известную задачу о дозированной подаче в ДВС пылевидных материалов, нанесенных на общую ленту (а.с. 305363). Во-вторых, как мы сможем еще не раз убедиться, структурированное поле, поле, имеющее определенную направленность, гораздо выгоднее, чем просто "поле", воздействие.
2.2. Противоречие, сформулированное в п.2.1. разрешается еще несколькими способами, например, за счет использование резонанса (известно из системы 77 стандартов) и путем перехода к циклическим процессам массо- и энергопереноса.
При этом потоки вещества и энергии могут поочередно переходить в родственные виды веществ или другой вид энергии (вспомним, например, резонансные роботы и эффект безизносности…) Характерно, что в развитых биологических системах используются именно замкнутые, циклические процессы. Скажем, у моллюсков, в отличие от млекопитающих, кровеносная система не замкнута.
ПРИМЕР N 4. Если паук ошибается в плетении паутины, он выбирает нить и съедает ее, дабы не пропал впустую драгоценный белок [17; с.18].
ПРИМЕР N 5. Обычные лампы накаливания из-за испарения вольфрама со спирали и осаждения его на стенках колбы со временем "чернеют" изнутри и интенсивность их света снижается. В галогенной лампе в смесь инертных газов внутри баллона вводят йод. Пары вольфрама, достигая холодных стенок, не осаждаются на них, а соединяются с молекулами йода, образуя йодид вольфрама. Когда молекулы йодида попадают на раскаленную спираль, они разлагаются, вольфрам осаждается на спирали, а молекулы йода вновь рассеиваются по всей колбе… Лампы, работающие по такому регенеративному циклу дают, неизменяющийся во времени световой поток.
ПРИМЕР N 6. Печи аэродинамического подогрева (ПАП) основаны на известном физическом эффекте незначительного подогрева воздуха после прохождения его через крыльчатку работающего вентилятора. В конструкции ПАП поток впервые замкнули: после каждого оборота воздух нагревается еще на несколько градусов - так можно точно регулировать температуру.
Также устроено экономное устройство для сушки рук по а.с. 1233859.
ПРИМЕР N 7. Капельница Кельвина: из кранов 1 и 2, пролетая сквозь трубки 3 и 4 , в стаканы 5 и 6 капает диэлектрическая жидкость.
Из-за флуктуаций, на трубке 3 всегда имеется некий заряд, например, положительный, А значит, он есть и на стакане 6 - Рис.3. Первая капля, пролетая сквозь трубку 3, вследствие электростатической индукции, приобретает отрицательный заряд, который сообщает стакану 5 и трубке 4. Капля, падающая через трубку 4, заряжается положительно и подзаряжает стакан 5 и трубку 3 и т.д. Таким способом можно создать потенциал до 3000 В.
Рис.3.
Как видим, процессы циркуляции могут при умелом обращении использовать даже флуктуации параметров.
2.3. Логично предположить, что в случае вредных воздействий, если их нельзя избежать совсем, то геометрически их можно "свести" в обратном порядке: от объема к плоскости, от плоскости к линии и точке.
ПРИМЕР N 8. Для получения трубы листовую заготовку в виде прямоугольника сгибают в цилиндр и скрепляют края сваркой, после чего, для придания нужного диаметра, заготовку протаскивают через волоку. Волока, соприкасаясь с более прочным материалом шва постоянно одним и тем же местом, сдирает материал шва, портится сама.
Лишим волоку постоянного контакта со швом, причем сделаем это чисто геометрически, без введения новых мощностей, систем управления. Оказывается, достаточно выполнить шов по винтовой линии с углом подъема 0.5 - 1 градусов и волока будет касаться шва все время новой поверхностью - Рис. 4. а.с. 856603. (Отметим, что аналогично взаимодействует токосъемник трамвая и контактный провод, расположенный под углом к продольной оси вагона).
Рис.4.
Расскажем еще об одном геометрическом способе решения изобретательских задач по разрушению вредных воздействий,
ПРИМЕР N 9. Известно, что из-за неоднородности скоростей жидкости в коленах трубопровода, здесь возникает интенсивное перемешивание, растет гидравлическое сопротивление, износ стенок.
Чтобы этого не было, по а.с. 887821 предложено в колено трубопровода вставить перегородку, входная и выходная кромка которой развернуты относительно друг друга на 180 градусов - Рис.5. То есть, если один канал является на входе в колено "внешним", то на выходе он "внутренний". И наоборот. В этом случае, поток жидкости разделяется на два, перемещающихся по винтовой линии - следовательно, скорости потока выравниваются…
Рис.5.
Близкий принцип саморегулирования за счет ГЭ применен в а.с. 154899. Для защиты от помех радиоустройств колебания той частоты, которую надо подавить, разделяют на два волновода. Благодаря наличию скрутки - Рис.6, в одном из них происходит сдвиг колебаний на 180 градусов, а затем - по мысли автора изобретения - сложение и взаимоуничтожение.
Рис.6.
|
|
|
3. Геомформа и управление потоками вещества и энергии.
|
|
В отличие от физических и химических эффектов, преобразующих одни виды энергии и вещества в другие, геомформа обычно организует, перераспределяет уже имеющиеся в ТС или внешней среде потоки вещества и энергии.
Поэтому первый вопрос, который должен задавать себе изобретатель: а используется ли геомформа для этого перераспределения или существует пассивно, лишь как контур тела…
3.1. В случае, если нужно управлять потоками вещества или энергии в оперативной зоне, а это затруднено, поток формируют предварительно с помощью геомформы до места и/или времени его использования. Это происходит потому, что потоки поля слабо поддаются непосредственному управлению "в нужном месте и в нужное время". Более того, выгоднее управлять не всеми точками потока сразу, а лишь в сечениях, через которые все эти точки последовательно проходят.
Обратимся к примерам.
ПРИМЕР N 10. Устройство смыва химраствора в автоматизированной установке изготовлено из трубы 1 с отверстиями 2 через которую подается обычная водопроводная вода - Рис.7.
Рис.7.
Поверхность бака 3 выполнена из несмачиваемого материала. Вода по выходе из отверстия 2 свивается в "жгуты" 4 и большая часть внутренней поверхности бака не омывается. При выполнении сплошной прорези по нижней образующей трубы 1 вода также свивается в "жгуты". При ближайшем рассмотрении выяснилось, что по краям "жгутов" 4 имеются вихри 5, поэтому было предложено предварительно закрутить трубу в противоположную сторону. Форма измененной трубы и прорезь в ней показаны на Рис. 8. Только за счет указанных геометрических преобразований площадь омывания увеличилась в 2.5 - 3 раза (работа выполнена в лаборатории "Юный изобретатель" Сергем Хайтулом).
Рис.8.
ПРИМЕР N 11. По а.с. 621384 предложено осуществлять регулировку формы распыла ??? струи жидкости еще в форсунке, за счет разворота штока - см. Рис. 9.
Рис.9.
ПРИМЕР N 12. Семена высеиваются неравномерно из-за беспорядочных столкновений со стенками семяпровода. Понятно, что управлять семенами непосредственно в месте высева было бы крайне неудобно. Поэтому по а.с. 327895 предложено трубку семяпровода выполнить по форме огибающей затухающих синусоидальных колебаний, так как для этой кривой интервал между точками отражения зерна от стенок есть величина постоянная - Рис.10.
Рис.10.
3.2. Анализ этих и других примеров, часть из которых также приводится в работе, позволил сделать один вывод: анализ полевых ресурсов следует начинать не с перечисления всех имеющихся полей, а с главного энергетического процесса в ТС (ГЭП). В этом случае решение задачи часто упрощается: достаточно найти способ преобразования ГЭП в требуемое действие. Ведь в большинстве развитых и совершенных технических систем всего один (а не несколько) источников энергии. Это и понятно: более крупный источник - более идеальный [3].
Возможно использование и природных ГЭП, как в известной задаче о молниеотводе.
|
|
|
4. Неподвижный слепок, как оптимальная геомформа.
|
|
4.1. В литературе по математике периодически высказывается идея: получение пространственных покрытий на основе мыльной пленки. Суть предложения: на модель каркаса будущего сооружения натягивается мыльная пленка, которая автоматически за счет сил поверхностного натяжения принимает максимальную из всех возможных поверхность, а значит, подобное покрытие будет наименее материалоёмким… Однако, дальше идеи дело не продвинулось. Другой пример: мы знаем, что шар - самая компактная форма. Почему же в живой природе он почти не встречается в "чистом виде"? В чем тогда заключается рациональность формы раковины малюска, скелета морского ежа, пчелиных сот и т.д.?
Проделаем опыт: наполним водой резиновый шар и установим его на жесткое основание. Шар исчез - перед нами огромная капля, по своей форме мало отличающаяся от формы скелета морского ежа - Рис.11 [13; c.12].
Рис.11.
Выскажем гипотезу: совершенная геомформа должна "учитывать" как воздействие на ТС, так и реакцию на него. Это и понятно. Закон повышения согласования означает прежде всего, что элементы ТС (или элементы ТС системы и окружающей среды) как минимум не мешают, а лучше помогают друг другу. В первом примере со зданиями как раз не учтено влияние на пленку внешней нагрузки, например, ветровой.
Анализ литературы показывает, что в зрелых ТС начинают использоваться не классические геомформы, а формы, являющиеся результатом взаимодействия вводимого изменения и реакции на него. Образно выражаясь, такая форма есть граница, результат взаимодействия материализованных сторон противоречия.
ПРИМЕР N 13. Расслаивание толстого куска природной слюды на отдельные листки производится обычным ножом. Однако, в материале возникают локальные концентрации механических напряжений и листки рвутся… По а.с. 245640 предложено пользоваться ножом, кромка которого очерчена по профилю упругой волны на слюде, опережающей движение ножа в материале - Рис.12.
Рис.12.
ПРИМЕР N 14. Ножи и отвалы грунтозаборного устройства земснаряда выполнены по очертанию линий тока всасываемой гидросмеси - а.с.618553.
ПРИМЕР N 15. Инженер из ФРГ Неннекке изобрел асимметричную корму для судов около 20 лет назад. Применение этой кормы дает до 9% экономии при перевозке. Принцип функционирования приблизительно такой: правый борт кормы вогнутый, а левый - выпуклый и вода по нему завихряется непосредственно на винт, что повышает его производительность [7].
ПРИМЕР N 16. По а.с. 943324 для защиты от электрохимической коррозии объект ориентируют вдоль силовых токов утечки: это не вызывает накопление потенциала.
ПРИМЕР N 17. Только с середины XIX века при пошиве обуви стали различать правую и левую ноги. До этого времени ботинок "обтаптывали", подгоняя по ноге [8]. Теперь уже появились патенты на способы формирования стельки в соответствии с ногой заказчика…
Первый вывод, который напрашивается при анализе приведенных примеров, может быть сформулирован приблизительно так: в качестве рабочих поверхностей целесообразно неподвижные слепки, отпечатки воздействий… Это верно, но, к сожалению, не всегда.
Вероятно, мы столкнулись с одним, но далеко не единственным механизмом более общего принципа. В предыдущей работе автора [2] было показано, что при определенных условиях в физических и технических системах может возникнуть локальное поле ПОЗ - "поле в оперативной зоне". (Природа ПОЗ может быть различна). Это поле может быть как полезным в технической системе, так и вредным.
Для устранения вредного влияния ПОЗ его пытаются различными путями свести на "нет" или сделать более равномерным - исключить накопление вредных потенциалов. Для этого прибегают к нескольким механизмам; связь между ними еще не ясна, поэтому ограничимся их перечислением.
4.2. ПРИМЕР N 18. Известны два основных вида симметрии: зеркальная, которой обладают все существа, движущаяся параллельно земной поверхности и радиально-лучевая, которой обладают растения, растущие вертикально вверх. В случае, если бы человеческое тело не обладало в поле тяготения зеркальной симметрией, нам пришлось бы затрачивать дополнительные усилия на транспортировку "несимметричной" части тела [18; с. 14-60].
ПРИМЕР N 19. В начале века изобретатели маховиков старались отодвинуть основную массу как можно дальше от центра, не понимая, что при этом центробежным силам тем легче разорвать маховик, чем больше обороты. Инженер-самоучка А.Г. Уфимцев поступил иначе. Он сделал диск массивным в центре и утончающимся к периферии, На больших скоростях вращения маховик становился равнопрочным и не разрывался. Соответственно, росла энергоемкость маховика. Ее пределом служила прочность материала, из которого изготовлялся диск [5].
Как можно видеть, оптимальное распределение материала способно устранить возникновение ПОЗ.
ПРИМЕР N 20. По а.с. 317390 предложены ласты, плотность которых соответствует плотности среды ( воды). В этом случае не возникает сил ПОЗ не выталкивающих, ни притапливающих. Ласты находятся в состоянии безразличного равновесия.
ПРИМЕР N 21. Первые железные дороги через американский "Дикий Запад" на больших отрезках прокладывали вдоль бизоньих троп, которые вели через горы и ущелья наиболее выгодным образом, в частности, с минимальным подъемом [17; с.46].
В ряде случаев важно не только подвести энергию в оперативную зону, но и вести ее оттуда, не дать накопиться вредному ПОЗ. Приведем соответствующий пример.
ПРИМЕР N 22. По а.с. 840400 для предотвращения возгорания штабеля полезного ископаемого в его середину вводят тепловую трубу для отвода тепла наружу.
Выскажем гипотезу: если дана геомформа и взаимодействующее с ней поле (поток), то в этом случае оптимальна форма не создающая "накопление потенциала" вредного ПОЗ.
|
|
|
5.Оптимальная геомформа как граница между взаимодействующими процессами.
|
|
"… ибо форму придают телу его границы"
И. Кеплер
5.1. Мы рассмотрим гамму технических решений, в том числе связанных с использованием статического (неподвижного) слепка. Возникает вопрос: а что, если взаимодействуют не постоянные по времени силы, а переменные?
В этом случае оптимальная геомформа есть граница между минимум двумя взаимодействующими процессами (подобно тому, как исторически устанавливались границы между государствами).
Вновь обратимся к примерам.
ПРИМЕР N 23. В устройстве по а.с. 1196040 для сепарации песка определенной крупности используют две силы (поля), направленные навстречу друг другу: аэродинамическую и центробежную - Рис. 13. Частицы песка нужной крупности движутся по равномерным траекториям, являющимися результатом взаимодействия этих сил. Изменяя соотношение сил, можно выделять различные фракции песка.
Рис.13.
ПРИМЕР N 24. Резцы А.М. Игнатьева по патенту СССР N 14451 (1926 г.) были изготовлены из материалов различной износостойкости и поэтому способны изменять свою форму - самозатачиваться в процессе работы.
ПРИМЕР N 25. Рассмотрим физическую систему - мыльный пузырек с воздухом. Пузырь - следствие двух взаимопротивоположных тенденций: воздух стремится расшириться, но это должно сопровождаться увеличением поверхностной энергии пленки, и пленка стремиться сжаться, но это должно сопровождаться и сжатием газа! При определенных значениях радиуса и давления обе тенденции уравновешиваются. [4; с.25-43].
ПРИМЕР N 26 (биологический). "…кто же виновник того, что пчелиные соты и зерна граната имеют форму правильной ромбической фигуры?… зерна граната сдавливаются в ромбические тела вследствие взаимного роста зерен" [11; с.11-14]. Заметим, что плоскость можно без просветов закрыть лишь решеткой из равных треугольников, квадратов или шестиугольников. Но отношение длины периметра к занимаемой площади будет меньше всего у шестиугольной конфигурации - а значит, на сооружении тех же сот пойдет минимум материала.
ПРИМЕР N 27. А.с. 546383 "Фонтан": в зависимости от соотношения давления под куполом и над ним, водяная пленка способна принимать различные формы - Pис. 14.
Рис.14.
ПРИМЕР N 28. Многие неудачи конструкторов первых автожиров и вертолетов объяснялись тем, что лопасти крепились к приводному вертикальному валу жестко. Испанец ла Сьерва первый пришел к заключению, что каждую лопасть нужно крепить шарнирно в вертикальной и горизонтальной плоскости. Шарнирное сочленение позволило лопасти самоустанавливаться и образовывать конус, определяемый равновесием аэродинамической и центробежной сил [10; с. 34-35, 62-63].
На этих примерах читатель может еще раз убедиться, как разительно отличается понятие "форма" в традиционной геометрии от того, которое нужно изобретателю. В то же время, можно высказать гипотезу, что принцип равновесия тенденций носит весьма общий характер.
5.2. Равенство скоростей некоторых процессов можно использовать и для разрушения вредных взаимодействий.
ПРИМЕР N 29. Одной из причин значительного снижение гидросопротивления при плавании китообразных является, в том числе, и их способность принудительно согласовывать скорость волны на кожном покрове с обтекающим потоком - Открытие N 265.
ПРИМЕР N 30. По а.с. 577242 для защиты стенок камеры прилегающий к ней слой вещества вращают с той же скоростью, что и саму камеру. Относительные скорости в оперативной зоне (т.е. вблизи стенок) равны нулю.
ПРИМЕР N 31. При разъединении токосъемника электровоза с проводом возникает электродуга, выгрызающая металл. Прижать сильнее нельзя: контактирующие элементы разрушатся уже от трения. По а.с. 870211 токосъемник выполнен в виде бесконечной ленты и принудительно перемещается с той же скоростью, что и электровоз.
|
|
|
6. От структурированного поля к структурированному веществу, геомформе.
|
|
"Труд строителя, техника "противоестественен",
он направлен против Природы, имеет цель
защитить человека от нее, перехитрить ее,
произвести то, чего сама природа не в состоянии произвести…"
Аристотель
6.1. Чтобы вызвать нужный процесс, человек обязан постоянно "пересиливать" внешнюю среду. То есть суммарные энергетические затраты человека и орудий труда всегда и везде должны быть больше энергетических затрат среды:
ETC > EСРЕДЫ, где:
ETC = EЧЕЛОВЕКА + EИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ + EВЕЩЕСТВА
Здесь возникает жесткое противоречие: с одной стороны, необходимо подпитывать EЧЕЛОВЕКА и EИСТОЧНИКА, а с другой стороны за непрерывное получение энергии нужно платить [2].
Одним, но не единственным, способом разрешения этого противоречия в технике является переход от использования энергетических потоков (чем, собственно, и занималась классическая физика) к веществу, структуре, геометрической форме.
ПРИМЕР N 32. Древние пахари заметили, что пласт следует не только рыхлить, но и переворачивать для уничтожения сорняков. Первоначально этого достигали наклоняя плуг (т.е. затрачивая дополнительные усилия). Затем было изобретено специальное приспособление - отвал… В простейшем виде это косо поставленная доска: поднятый лемехом пласт упирается в нее и валится на бок. С появлением отвала пахотные орудия стали ассиметричными.
ПРИМЕР N 33. Для ориентации соломы по длинной оси вместо структурированного поля предложено использовать ролики с разным коэффициентом трения поверхности о солому - Рис.15, а.с. 1166840.
Рис.15.
ПРИМЕР N 34. Для получения криволинейных отверстий, по а.с. 1180172 предложено сверло (нежесткое), имеющее различные радиусы закругления режущей кромки.
Можно высказать гипотезу, что наряду с развитием технических систем в сторону повышения динамичности, действует противоположная тенденция: стремление к "антидинамичности". Например, вместо сложноорганизуемого структурированного поля, требующего постоянной подпитки, переходят к использованию однородного поля и структурированного вещества (геомформы).
Вепольная запись этого преобразования может выглядеть так:
Рис.18.
К геомформе, структурированному веществу переходят и от недифференцированного, аморфного вещества.
ПРИМЕР N 35. Седла для лошадей появились только во втором веке до нашей эры, до появления седла вместо него наматывали материю. Понятно, что по мере развития войск такая операция стала явно избыточной и постепенно перешли к седлу, которое просто одевалось [6].
ПРИМЕР N 36. В 60-х годах стали появляться первые токопроводящие полимерные композиции, клеи, бетоны и т.д. Но для гарантированного проведения тока необходимо было вводить до 60% наполнителя - металлического порошка, а это резко ухудшало прочностные свойства материала. Позже стали вводить мало материала, но структурировать его - ориентировать по линиям магнитного поля.
Вероятно, иногда в геомформу "переносятся", отражаются повторяющиеся элементы траектории.
ПРИМЕР N 37. Плитки паркета крепят к полу, забивая гвозди под углом приблизительно 45°. При работе обычным молотком это требует сложного движения кисти, излишних трат энергии. Поэтому профессиональные паркетчики пользуются молотком с криволинейной рукояткой - т.е. при обычном движении руки боек движется по "сложной" траектории - Рис.16.
Рис.16.
|
|
|
7. Эффекты нарушенного динамического равновесия.
|
|
Мы уже рассмотрели геомформы, как "неподвижный слепок", и формы, являющиеся границей динамического равновесия сил. Логичен вопрос: существуют ли полезные изобретателю эффекты при нарушенном динамическом равновесии? То есть когда один из взаимодействующих процессов резко, если так можно выразиться, "пересиливает" другой? Ранее ответ на этот вопрос был дан в работе [2] - это один из эффективных способов получения ПОЗ, связанный с использованием ресурсов.
ПРИМЕР N 38. Для изготовления абразивного инструмента, отдельные частицы алмаза скрепляются гальванически осаждаемым металлом. Для получения качественного инструмента, зерна необходимо предварительно чем-то сжать. Но чем это сделать в гальванической ванне? По а.с. 650798 зерна сжимаются за счет принудительной прокачки электролита сквозь заготовку будущего инструмента.
ПРИМЕР N 39. Если для закалки применять не обычное окунание, а струю жидкости, то скорость закалки увеличивается в 5-6 раз. Действительно, перекристаллизация металла идет с большой скоростью и нужно "дотянуть" до нее скорость теплоотвода "Изобретатель и рационализатор" 1969 г., N 2, с.26.
ПРИМЕР N 40. Трубопроводы никогда не работают без давления, поэтому это давление можно использовать для самосоединения и самоуплотнения отрезков трубопровода: Рис. 17, а.с. 489908. Газ или жидкость "упираются" в диафрагму (отверстие в ней меньше, чем в трубопроводе) и соединяют отрезки.
Рис.17.
Иными словами, можно утверждать, что если имеются два или более процесса, идущих с разными скоростями, это можно использовать для получения локального поля в технической системе.
Так в первом примере раздела скорость подвода электролита к зернам была больше, чем скорость откачки, что вызвало появление ПОЗ, направленного в сторону более "быстрого" процесса.
Интересно, что существует гипотеза более высокого уровня общности о том, что в борьбе за энергию побеждают те системы (молекулы, кристаллы, микроорганизмы), у которых выше скорость заполнения пространства или приращения массы [16; с.73]. Вероятно, этот эффект можно будет использовать для самоформирования новых геомформ.
|
|
|
Литература
|
|
|
1. Альтшуллер Г.С. , Злотин Б.Л., Филатов В.И., Профессия - поиск нового, Кишинев, "Картя молдовеняске", 1986 г., 196 с.
2. Викентьев И.Л., Предполагаемые типы новых вепольных преобразований, Л. 1985 г., с. 4. (рукопись).
3. Викентьев И.Л., "Отзыв на рукопись Б.Л. Злотина и С.В. Вишнепольской "Использование ресурсов при поиске новых технических решений", Л., с. 3 (рукопись).
4. Гегузин Я.Е., Пузыри, М., "Наука", 1985 г., с. 176.
5. Гулиа Н.В., Инерционные аккумуляторы энергии, Воронеж, 1973 г., с. 240.
6. Журнал "Вокруг света" 1980 г., N 6, с.63.
7. Журнал "Гутен Таг", 1986 г., N 7, с.18.
8. Журнал "Знание -сила", 1984 г., N9, с. 49.
9. Журнал "Изобретатель и рационализатор", 1969 г., N 2, с. 26.
10. Катышев Г.И., Создатель автожира Хуан де ла Сьерва, М., "Наука", 1986 г., с.160.
11. И. Кеплер, О шестиугольных снежинках, М., "Наука", 1982 г.
12. Кошкин Л.Н., Комплексная атоматизация производства на базе роторных линий, М., "Машиностпоение" 1985 г., с.272.
13. Михайленко В.Е., Кащенко А.В., Природа - геометрия - архитектура, Киев, "Будивельник", 1981 г., с.184.
14. Преображенский Б,В., Современные рифы, М., "Наука", 1986 г., с.244.
15. Решетов Л.Н., Самоустанавливающиеся механизмы. Справочник, "Машиностроение", 1972 г. с.352.
16. Степанов И.Н., Формы в мире почв, М., "Наука", 1986 г. с.192.
17. М. Фройде, Животные строят, М., "Мир", 1986 г., с. 216.
18. Шафрановский И.И., Симметрия в природе, Л., "Недра", 1985 г. с. 169.
19. В. Эбелинг, Образование структур при необратимых процессах, М., "Мир", 1979 г., с. 280.
|
|
|
Приложение.
ТАБЛИЦА ВОЗМОЖНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО
ПРОСТРАНСТВЕННОГО ОПЕРАТОРА
|
|
| СИТУАЦИЯ |
РЕКОМЕНДАЦИИ |
| 1. Анализ ресурсов |
Анализ ресурсов следует начинать с главного энергетического процесса в технической системе, реже - во внешней среде - п.3.2. |
| 2. Отсутствие видимых энергетических ресурсов |
Использование скоростных эффектов, эффектов нарушенного динамического равновесия - п.7. |
| 3.Противоречие: требуется много энергии (вещества), а дано мало. |
Переход к "сканированию" формы меньшей размерности, но с большей скоростью - п.2.1.
Переход к циркуляционным, замкнутым процессам; аккумулирование флуктуаций параметров - п.2.2.
Использование геометрической связи между элементами, не требующей подвода энергии - с.3. |
| 4. Управление потоками вещества и энергии |
Перераспределение потоков с помощью геомформ.
Поток формируют до места и/или времени его применения, причем в тех сечениях, через которые проходят все частицы потока - п.3.1.
Если в системе задействованы малоразмерные физические эффекты, например, смачивание, то переходят к микроуровневому геометрическому рельефу (пример в данной работе не приводится). |
| 5. Оптимизация взаимодействия (усиление полезных полей). |
Использование неподвижных и подвижных слепков - п. 4.1., 5.1., с.13.
Переход от структурированного поля к однородному полю и структурированному веществу (геомформе) - п.6.1. |
| 6. Разрушение вредных воздейст-вий (полей). |
Переход к взаимодействию через фигуру большей, чем прежде, размерности - п.2.3.
Разделение с последующим смешиванием потоков с помощью геомформы - п.2.3.
Использование антислепка - пример в данной работе не приводится.
Использование форм, не создающих "накопление потенциала" - п. 4.2.
Выравнивание относительных скоростей процессов - п.5.2. |
28 июня 1987 г.
КОНТАКТ с АВТОРОМ:
И.Л. Викентьев
тел./факс: (812) 571-27-27, 970-27-27
e-mail: info@triz-chance.ru
См. также:
Викентьев И.Л., Знаем ли мы геометрию?.. Введение в "Указатель геометрических эффектов для изобретателей", разработанный на основе анализа 1 200 000 изобретений и патентов
Вернуться к списку статей
|
|
|
|
