2. Принцип симметрии-асимметрии
Перейти от симметричной формы объекта к асимметричной - и наоборот.
Пример 11. Форма космического корабля симметрична, а для управляемого спуска на Землю необходимо создавать боковые силы, т.е. форма должна быть не симметричной.
Форму спускаемого космического корабля выбирается такой, чтобы при повороте его относительно осей, перпендикулярных направлению полета, появились боковые силы. Для этого форма корабля должна обладать асимметрией относительно осей, перпендикулярных продольной оси корабля, как, например, аппараты сегментально-конической формы ("Союз", "Аполлон"). [Палкин С.Н. Вездесущая гидродинамика. - Л.: Знание, 1978, с.8]
2.1. Переход к сфероидальным объектам
Пример 12. В проектах подводных лодок для очень больших глубин. Они предполагают использовать конструкции, корпус которых представляет собой несколько сопряженных между собой сферических. Установлено, что такой корпус способен выдержать большее гидростатическое давление, чем цилиндрический той же массы. [Знать военную технику: Сборник статей (составитель .М.Герасимова. - М.: ДОСААФ, 1978, с.60]
2.2. Переход к вращательному движению, используя центробежные силы.
Пример 12.1. Подшипники скольжения при их заливке баббитом вращают. Под действием центробежных сил образуется равномерный по толщине и весьма плотный слой.
3. Принцип однородности - неоднородности
Перейти от однородного объекта (системы объектов или внешней среды) к неоднородной и - наоборот.
Пример 13. Спускаемый аппарат (СА) спутника Земли входит в плотные слои атмосферы со скоростью 8 км/сек. При такой скорости перед СА образуется мощная ударная волна, резко повышающая температуру и давление набегающего потока. Температура в ударном слое достигает нескольких тысяч градусов. Нагреву подвергается только передняя часть СА. Ее покрывают материалом, имеющим большую теплоемкость, большую скрытую теплоту и высокую температуру фазовых переходов, а также небольшую вязкость (структура корпуса СА - неоднородна). При воздействии высокой температуры материал плавится, испаряется и встречным потоком воздуха сносится с поверхности СА, унося с собой тепло, затрачиваемое на его нагрев, плавление и испарение. [Палкин С.Н. Вездесущая гидродинамика. - Л.: Знание, 1978, с.7]
4. Принцип увеличения - уменьшения
4.1. Увеличить или уменьшить число функций объекта.
Пример 14. Элемент памяти делаются на тонкой цилиндрической пленке, нанесенной на диэлектрическую подложку. Чтобы упростить эти элементы, сделали ток, что сама пленка служит шиной записи - считывания. [А.с. № 264466]
4.2. Увеличить или уменьшить скорость объекта или процесса.
Пример 15. При разгрузке палубного лесовоза его накреняют с помощью судна-кренователя. Чтобы в воду свалить весь лес (разгрузить лесовоз), приходится лесовозу создавать большой крен, а это опасно. Предлагаемый способ заключается в том, что лесовоз быстро ("рывком") накреняют на небольшой угол. Возникает динамическая нагрузка, и лес разгружается при небольшом угле крена. Рывок осуществляют, быстро выпуская воду из цистерн судна-кренователя. [А.с. № 112889]
4.3. Увеличить или уменьшить число измерений (принцип перехода в другое измерение)
4.3.1. Изменение угла наклона объекта (траектории), в частности, расположить объект "верх ногами".
Пример 16. Ось ветро-электродвигателей обычно расположена по горизонтали, а электрогенератор находится на башне рядом с ветровым колесом. Американские конструкторы разработали ветряк, колесо которого вращается вокруг ВЕРТИКАЛЬНОЙ (выделили авторы) оси. Его генератор находится на земле - для передачи вращения не нужно редукторов. Опорная башня может быть проще и меньше. Главное - работа не зависит от НАПРАВЛЕНИЯ (выделили авторы) ветра. Значит, не нужны устройства, разворачивающие ветровое колесо, словно флюгер, против воздушного потока.
4.3.2. Перейти от движения (размещения) объекта по линии к перемещению в двух измерениях (на плоскости). От движения (размещения) в плоскости перейти к трехмерному движению.
Пример 17. Надстройку судна с верхней палубой собирают отдельно от корпуса судна. Их предварительно устанавливают на подвижных опорах. Затем корпус судна подводят под верхнюю палубу до совмещения их в плане, корпус судна поднимают до верхней палубы, стыкуют с ней и жестко прикрепляют к корпусу судна. [А.с. № 462763]
Пример 18. Имеются грузовые суда с танками для перевозки наливных грузов. На верхней палубе на оборах приподнята платформа для перевозки сухогрузов. Платформа жестко и неразъемно соединена с верхней палубой корпуса судна, что не позволяет производить раздельно грузовые операции. Это увеличивает длительность операций и приводит к непроизводительным простоям судна при неблагоприятной погоде.
Предложено [А.с.№ 291823] отделить платформы от корпуса (см. рис.) На рис. а изображено судно перед отделением платформы от корпуса, а на рис. b - то же, после отделения платформы от корпуса.
Грузовое судно, содержит корпус 1, верхнюю палубу 2, над которой на опорах 3 приподнята платформа 4 для перевозки сухогрузов. Опоры платформы разъем но соединены с верхней палубой 2, вставлены в ее гнезда 9 и закреплены стопорами 5. При разгрузке судно устанавливается между причальными стенками 6, на которых имеются кронштейн 7 и подвижную консоль 8. Они необходимы для удержания платформы 4 при опускании корпуса. Затем платформу освобождают от стопоров 5 (рис. П7.2b), и она можно отделять от корпуса 1. Балластные цистерны заполняются водой, до тех пор, чтобы был достаточный зазор между опорами 3 и корпусом судна. Судно отводят от причальной стенки для выполнения грузовых операций с жидким грузом.
4.3.3. Если объект уже имеет три измерения, то один объект размещают внутри другого (принцип "матрешки")
Пример 19. Чтобы плавучий буй при транспортировке занимал меньше места, противовес выполнен в виде телескопических труб с вмонтированным во внутренней трубе грузилом, выдвигающимся вниз после сброса буя в воду. [А.с. № 157230]
4.3.4. Использование обратной стороны данной площади.
У движущихся объектов использование обратной стороны достигается выполнением его в виде ленты Мёбиуса.
Пример 20. Шлифовальная лента выполнена в виде ленты Мебиуса. [А.с. № 236278]
5. Принцип предварительного действия - анти-действия
Заранее выполнить требуемое по условиям задачи действие - анти-действие (полностью или частично).
Пример 21. Сплетение места взрыва гибкой сетью делает его безопасным для окружающих. Сеть быстро крепится к земле специальными анкерами. [Изобретатель и Рационализатор, № 2, 1979, МИ 0235, с.2]
5.1. Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на их доставку.
Пример 22. На внутреннюю поверхность прессформы предварительно наносят слой краски. При формовке изделия оно окрашивается. [A.c. № 246030]
5.2. Заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжением.
Пример 23. При термическом напылении трафарет под действием температуры деформируется и ухудшает качество изделия. Трафарет предварительно растягивают до появления в нем напряжений, обратных по знаку, а по величине больше или равных напряжениям, возникающим в трафарете при термическом напылении. [А.с.№ 337853]
5.3. Заранее приготовить аварийные средства (принцип "заранее подложенной подушки").
Пример 24. А. Штенерт из ФРГ изобрел шариковый подшипник, который сигнализирует об износе. Сигнальное устройство встроено между внутренним и наружным кольцами. [Патент СССР № 581886. Изобретатель и Рационализатор, № 2, 1979, МИ 0249, с.2]
6. Принцип динамики - статики
(подвижности - неподвижности)
6.1. Заменить подвижные части объекта (системы объектов) неподвижными - и наоборот.
Пример 25. Устройство для тренировки пловцов выполнено в виде бассейна с замкнутым проточным каналом, в котором установлен гидронасос, создающий в бассейне направленный водный поток, регулируемый пловцом посредством связанного с ним датчика, управлявший скоростью потока в бассейне. [А.с. № 187577]
Устройство выполнено аналогично аэродинамической трубе. Потоку задают скорость, с которой должен двигаться пловец.
6.2. Статистические действия или свойства объекта сделать динамичными - и наоборот.
Пример 26. При сильном волнении бывают случаи, что корму судна поднимает над водой и винт начинает работать в холостую. При этом не только судно не движется, но и портится двигатель. [А.с. № 113431]
Предложено кормовую часть судна шарнирно прикреплять к основной.
Пример 27. Судно сделано из нескольких корпусов, которые соединены между собой с возможностью поворота вокруг вертикальных осей. Это улучшаем маневренность судна. [А.с. № 486938]
6.3. Менять характеристики объекта так, чтобы они были оптимальными на каждом этапе работы, или, наоборот, уменьшить степень изменяемости объекта.
Пример 28. Подводное транспортное судно, корпус которого имеет цилиндрическую форму, имеет достаточно большую осадку, поэтому не везде может пойти при полной загрузке. Предложено для уменьшения осадки корпус судна выполнять из двух раскрывающихся шарнирно сочлененных полуцилиндров. [А.с. № 161247]
6.3.1. Если действие динамичное, изменить степень динамизации (адаптации). Сделать объект (процесс) более приспосабливающимся - и наоборот.
Пример 29. Бункер из гибких пластин изменяя форму выпускного отверстия, ПРИСПОСАБЛИВАЕТСЯ к характеру высыпающегося МАТЕРИАЛА. [Изобретатель и Рационализатор, № 2, 1979, МИ 0217, с.2.]
• введение (или удаление) обратной связи для изменения динамичности или статичности объекта.
Пример 30. Светильник всегда находится на нужной высоте от освещаемой площадки. Он подвешен на аэростате, который по сигналу фотоэлектронных датчиков поднимается или опускается в зависимости от прозрачности атмосферы. [Изобретатель и Рационализатор, № 2, 1979, МИ 0221.]
• выполнить объект гибким или разборным, состоящим из шарнирно (или иначе) соединенных частей.
Пример 31. Известен дозатор сыпучих материалов, например, минеральных удобрений и ядохимикатов, выполненный в виде шнека. Его недостаток, что его не возможно регулировать. Он рассчитан только на вполне определенную порцию. Если винтовую поверхность шнека выполнить из эластичного материала с пружинной спиралью на внутренней и наружной стороне, то такой шнек легко регулирует свой шаг, а следовательно и дозу. [А.с. № 222781]
Пример 32. Надувной матрац, который может использоваться в качестве резиновый лодки. Наружное утолщение выполнено в виде двух U-образных труб, концы, которых могут передвигаться один в другом. При использовании надувного матраца в качестве лодки U-образные трубы в надутом состоянии выдвигаются одна из другой и полностью заполняют наружное утолщение и обеспечивают жесткость. При транспортировке сложенного надувного матраца наоборот, достаточно вдвинуть трубы одна в другую, чтобы лодку можно было перевозить в багажнике для чемоданов вагона второго класса. [Патент ФРГ № 1287467]
7. Принцип прерывности - непрерывности
7.1. Перейти от непрерывного действия к прерывистому - и наоборот.
Пример 33. Липкие материалы при транспортировке их с помощью шнека прилипают. Предложено шнеку сообщают прерывистое вращение. [А.с. № 318525]
7.2. Если действие прерывистое, изменить его периодичность или перейти к импульсному режиму и изменять его скважность - и наоборот.
Пример 34. Управления сварочной дугой, вращающейся в магнитном поле, осуществляют импульсным током. [А.с. № 251725]
7.3. Устранить холостые и промежуточные ходы
Пример 35. Разгрузка судна осуществляется через донные отверстия. Судно устанавливают для разгрузки над грузоприемной шахтой склада, расположенного ниже уровня воды. Это позволяет устранить промежуточные операции и сократить время разгрузки. [А.с. № 161248. Изобретатель и Рационализатор, № 3, 1966]
Пример 36. На контейнеровозах с горизонтальным способом погрузки (получившие название судов "ро-ро") контейнеры грузятся с помощью тягачей с использованием специальных транспортных тележек или погрузчиков через двери в корме или бортах судна. Выгрузка контейнеров производится также горизонтально с использованием указанных средств. Наряду с контейнерами суда этого типа могут перевозить трейлеры и различные виды колесной техники: автомобили, тракторы, комбайны, бульдозеры. [Заватаев В.Ф., Митин В.Ф. Перевозка "река-море". - М.: Знание, 1978, с. 22.]
Пример 37. Для транспортировки сахара-сырца используют танкеры, которые после разгрузки нефтепродуктов или других жидких грузов, подвергают зачистке и обработке моющими средствами, загружают сахаром-сырцом в таком состоянии, чтобы температура сахара-сырца не превышала температуры окружающего воздуха более чем на 12°С, а влажность сахара-сырца была не более 0,7%, причем в процессе перевозки его водным путем в грузовом танке поддерживают режим равновесной влажности путем изоляции танка, его герметизации и периодической вентиляции. [A.c. № 268926]
7.4. Заполнение пауз одного действия другим.
Пример 38. Периодически необходимо определять исправность термопары. Для этого ее отключают от цепи (т.е. прерывают основной процесс), нагревают и проверяют наличия в цепи термо-эдс. Предложено нагревать термопару периодическими импульсами тока, а в промежутках времени между ними проверяют наличие термо-эдс. [А.с. № 302625]
Пример 39. Для исследования процесса дуговой сварки его снимают на кинопленку. Должны быть одновременно видны дуга и процесс переноса капель металла. Если процесс освещать дополнительным источником, то будут хорошо видны капли металла и не видна дуга. При неосвещенном процессе видна дуга и не видны капли металла. Как совместить процесс наблюдения как за самой дутой, так и за процессами плавления электрода и переноса металла?
Предложено освещать импульсно. Причем яркость импульсного источника света, превышающей яркость дуги. Съемку дуги ведут в паузах, когда выключено дополнительное освещение. В момент, когда включено дополнительное освещение, снимают перенос металла. Получается чередующиеся кинокадры, совмещающиеся при проектировании. [А.с. № 267772]
Пример 40. Продувку жидкого металла через фурму осуществляют импульсной подачей кислорода, а в перерывах между подачей кислорода вдувают инертный газ или воздух. Это позволяет снизить температуры реакционной зоны и уменьшить пылеобразование. [А.с. № 244356]
8. Принцип частичного - избыточного действия
Увеличить или уменьшить требуемое действие или величину требуемой характеристики объекта
8.1. Если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить "чуть меньше" или "чуть больше", чем требуется по условиям задачи.
Пример 41. Обводы современного судна - плавные линии, обеспечивающие минимальное сопротивление воды. Но эта плавность дается дорогой ценой: листы обшивки приобретают весьма сложную, неправильную форму, приходится создавать дорогие шаблоны, по которым будут вырезать эти листы, - и все равно без подгоночных работ обойтись не удается. Австрийская фирма "Блом-Фосс" решила избавиться от плавных обводов, не терял при этом обтекаемости, - иными словами, превратить листы обшивки из причудливых фигур в простые треугольники, четырех - или пятиугольники. Как ни странно, попытка удалась. Судно, на которое фирма получила патент, отличается угловатостью и малыми расходами на постройку, поскольку форма его очень проста. И при этом - никакой потери скорости. [Знание-сила, № 3, 1970]
Пример 42. При плазменной дуговой резки металлов скорость перемещения резака изменяют в зависимости от толщины разрезаемого металла. Как обеспечить, гарантированное прорезание металла при отсутствии возможности визуального наблюдения за процессом при изменении скорости резки?
Предложено устанавливать постоянную величину напряжения на дуге, соответствующую максимальной длине дугового промежутка. [А.с. № 239458]
9. Принцип непосредственного - косвенного действия
Перейти от непосредственного действия к косвенному - и наоборот.
Пример 43. Ингибитор атмосферной коррозии на внутреннюю поверхность защищаемой детали сложной формы наносят, путем продувания через них нагретый воздух, насыщенный парами ингибитора. [А.с. № 178005]
9.1. Использовать промежуточный объект - переносчик (принцип "посредника").
Пример 44. Известен способ подвода электрического тока в жидкий металл непосредственно через расплавленный металл. При этом возрастают потери электрического тока. Чтобы их уменьшить, необходимо передавать ток через охлажденный металл.
Предложено ток к основному металлу подводить охлажденными электродами через промежуточный жидкий металл, температура плавления которого ниже, а плотность и температура кипения выше, чем у основного металла. [А.с. № 177436]
9.2. Использовать копии (принцип копирования)
9.2.1. Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии;
Пример 45. При проектировании судов их модели сначала испытываются в специальных бассейнах.
Пример 46. Модели самолетов и автомобилей испытывают в аэродинамических трубах.
9.2.2. Использовать электромагнитные копии. При этом использовать изменение (увеличение или уменьшение) масштаба по различным параметрам объекта (процесса) в том числе и временным.
Пример 47. Сложные процессы, протекающие в различных системах, например, в системах автоматического управления, испытывают на математических моделях, используя компьютеры.
10. Принцип массовости - уникальности
Перейти к массовому использованию однотипных объектов или, наоборот, уменьшить число однотипных объектов:
10.1. Использовать универсальные объекты или процессы (принцип универсальности)
Пример 48. Вместо сплошного тяжелого киля судну придает остойчивость легкий пустотелый киль, внутри которого размещены электрические батареи. Когда яхта идет под парусами с большой скоростью, гребной винт работает, как турбина, которая вращает электрогенератор, который вырабатывает электрический ток и заряжает батарею. В штиль батарея приводит в действие электродвигатель.
10.1.1. Использование модульного принципа
К основной части присоединяются разные модули выполняющие разные функии. В каждый момент присоединяется только тот модуль, который необходим в данный момент для выполнения нужной работы.
Пример 49. Этот принцип используется в поездах, при подборке вагонов; при присоединении определенных инструментов к трактору, в кухонном комбайне и т.д.
На рисунке показана универсальная перевозка контейнеров различными видами транспорта.
10.1.2. Использование принципа комбинации
Пример 50. Типичный пример - перочинный нож.
10.2. Использовать специализированные объекты или процессы
Пример 51. В судостроении среди специализированных судов можно назвать: военные корабли, ледоколы, танкеры и т.д.
Специализированные автомобили: пожарные, скорая помощь, полиция, бетоновозы и т.д.
10.2.1. Использовать объект одноразового применения
Пример 52. Зубная щетка одноразового использования. [Патент США № 3458268]
11. Принцип отброса - регенерации частей
Выполнить части объекта (или системы объектов) исчезающими или, наоборот, способными к регенерации.
Пример 53. В прямоугольную трубу вставляют поролоновую ленту и зажимают пружинными зажимами. Когда износилась кисть, часть ленты выдвигают из запаса. При смене краски грязный конец отрезают и выдвигают новый. [Изобретатель и Рационализатор, № 1, 1975, с. 34.]
11.1. Использование вставных частей во время изготовления объекта.
Пример 54. Тензометрическую сетку внутри модели из прозрачного материала выполняют путем заливки в тело модели сетки из нитей. Но такие нити искажают поля напряжений нитями. Предложено после затвердевания материала модели нити удалять. В результате чего внутри модели образуется тензометрическая сетка из цилиндрических микропустот. [А.с. № 245425]
12. Принцип прямого-обратного действия
Перейти от действия, диктуемого условиями задачи, к обратному действию или, наоборот, усилить прямое действие.
Пример 55. Мусор - ныне настоящий бич больших городов. Чтобы от него избавиться, строят специальные мусоросжигающие заводы. Одна из японских фирм разработала установку, которая утилизирует примерно 40% мусора, превращая его в жидкое топливо, не уступающее керосину. Ее производительность - около тысячи тонн отходов в день. [Социалистическая индустрия, 27. 03. 75.]
12.1. Использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта.
Пример 56. На чешском сталеплавильном заводе "Клемент Готвальд" начато производство низколегированной конструкционной стали с повышенной устойчивостью к атмосферным воздействиям. Она обладает способностью покрываться тонким слоем ржавчины, которая и защищает металл от более глубокого разъедания. "Атмофикс Б" - так называется устойчивая к коррозии сталь - предназначенная для производства вальцованных изделий большой толщины. Применение этого материала сбережет тысячи тонн стали, которые сейчас съедает ржавчина. [Социалистическая индустрия, 29.05.75]
12.2. Устранить вредный фактор за счет сложения с другими вредными факторами,
Пример 57. По трубам подавали щелочную жидкость. Трубы зарастали. По другим трубам подавали кислую жидкость. Кислота разъедала стенки труб. Предложили подавать на каждой трубе поочередно то кислоту, то щелочь. Кислота разъедает осадок, образуемый щелочью. Труба не засоряется и не изнашивается. [А.с. № 239752]
12.3. Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.
Пример 58. Для сжижения гелия используют расширительные машины (при расширении газ охлаждается). В расширительной машине поршень должен двигаться в цилиндре без трения и не пропускать газ. Здесь описано типичное физическое противоречие: поршень должен соприкасаться с цилиндром, чтобы герметизировать зазор, и не должен соприкасаться с цилиндром для нормальной работы установки (чтобы двигаться без трения - поршень должен очень быстро перемещаться).
Эти требования можно удовлетворить смазкой зазора между цилиндром и поршнем. Но при температуре жидкого гелия смазка замерзает и становится хрупкой, как стекло.
Академик П. Л. Капица в разработанной им установке отказался не только от смазки, но сделал зазор между цилиндром и поршнем. Поршень двигался свободно в цилиндре, и сжатый газ утекал через зазор. При утечке газ быстро расширяется и создает противодавление, мешающее вытеканию новой порции газа. Протекающий газ являлся как бы газообразной смазкой. Кроме того, в предложенной установке время расширения газа очень мало (сотые доли секунды). Общая утечка газа составляет 2-3%. [Капица П. Л. Эксперимент, теория, практика. - М.: Наука, 1977. с. 16-18.]
| 
вверх
