Алгоритм решения изобретательских задач

А – анти Б. Требование А – колеса не снимаются. Требование - анти Б – обработка не удобная  и не точная. 

3. Идеальный  конечный результат (ИКР). 

Обработка удобная  и точная (Б) и колеса не снимаются (А). Токарный станок сам обтачивает колесо, не снимая его с транспорта. 

Выделим весь токарный станок кроме резца. Можно не рассматривать  и передний суппорт (патрон), так  как колеса закреплены на транспорте. Значит, выделенная часть - это устройство подачи резца и привод, вращающий  деталь (колесо). 

4. Обостренное  противоречие (ОП). 

4.1. ОП1:Токарный  станок должен быть большой  (свойство С), чтобы обрабатывать  было удобно и точно (Б), и  должен быть маленький (анти  С), чтобы не снимать колеса (А). 

Напомним, что  токарный станок состоит из привода, коробки передач, переднего суппорта (патрона), заднего суппорта, устройства подачи резца, станины. Наиболее громоздкие части: станина, коробка передач, привод патрон. 

Продолжим дальше анализ для определения первопричин 

4.2. ОП2: Чтобы  токарный станок был большим  (свойство С), он должен содержать все части (свойство С1), а чтобы был маленький (анти С), должен содержать только резец (свойство анти С1). 

5. Решение задачи (РЗ). 

5.1. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  пространстве. 

Все большие  части токарного станка не должны быть на локомотиве или вагоне, но их функции должны выполняться. 

5.2. Разделение  противоречивых свойств (ОП) во  времени. 

Обработка колес  должна вестись во время движения локомотива и вагонов 

5.3. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  структуре с использованием ресурсов в системе. 

Колеса закреплены на транспорте, так, что они выполняют  функцию переднего суппорта (патрона). Весь вопрос заключается в приводе. Можно, конечно, установить его на транспорте (вагоне). Да нужно ли это? 

Ведь идеальный  привод – привода нет, а функция его (вращать колеса) остается. Значит, колеса должны вращаться без специального привода. Функцию привода и коробки передач – вращение колес – может осуществить тепловоз во время движения. Колеса вращаются в процессе движения транспорта. Теперь, по-видимому, уже всем стало очевидным, что резец с системой его подачи необходимо непосредственно установить на колесе, закрепленном на транспорте. 

Контрольный ответ. Такое решение предложили работники  Ижорского завода . Устройство, предложенное ими, крепится к корпусу тепловоза или вагона и обтачивает бандажи во время движения поезда, на перегонах. Простоя подвижного состава на ремонте колес не стало. 

Задача 1.21. Утечка нефти (продолжение). 

1. Поверхностное  противоречие (ПП). 

При потере герметичности цистерны происходит потеря нефти и загрязнение поверхности моря. Как избежать утечки жидкого груза при разгерметизации цистерн? 

ПП: Нужно не допустить вылив нефти из танкера  при аварии. Нежелательный эффект – анти А (вылив нефти). Требование А – нефть не выливается (нефть в танкере) при аварии. 

Вылив нефти  значительно уменьшится если сделать  большое количество непроницаемых  перегородок (каждый отсек сделать  очень маленьким. 

2. Углубленное  противоречие (УП). 

2.1. УП1: Если отсеки  большие, то легко заливать и выкачивать нефть из танкера, но при этом при аварии много нефти выливается. 

Б – анти А. Требование Б – легко заливать и выкачивать нефть (легкость обслуживания и простота устройства танкера). Требование анти А – много нефти выливается. 

2.2. УП2: Если отсеки маленькие, то трудно заливать и выкачивать нефть из танкера, но при этом при аварии мало нефти выливается. 

А – анти Б. Требование А – мало нефти выливается. Требование - анти Б – трудно заливать и выкачивать нефть (трудность обслуживания и сложность устройства танкера). 

3. Идеальный  конечный результат (ИКР). 

Танкер простой  и легкий в обслуживании (Б), а  нефть при аварии не выливается (А). 

4. Обостренное  противоречие (ОП). 

4.1. ОП1: Отсеки  танкера должны быть большие  (свойство С), чтобы танкер был простой (Б), и должно быть малые (анти С), чтобы нефть не выливалась (А). В пределе отсеки должны быть очень большие – полностью с танкер (один отсек) и очень маленькие (с размер одной молекулы нефти). Продолжим дальше анализ для определения первопричин. 

4.2. ОП2: Малые  отсеки (свойство анти С) должны  быть, чтобы удерживать нефть  от растекания (свойство анти  С1), и отсеки должны быть большие  (свойство С), чтобы нефть свободно  растекалась (свойство С1) внутри  танкера (чтобы танкер сделать  простым). 

4.3. ОП3: Чтобы  нефть не растекалась (свойство  анти С1) необходимо воздействие  (свойство анти С2) на нефть,  и чтобы нефть свободно растекалась  (свойство С1) внутри танкера, не  нужно воздействия на нефть  (свойство С2). 

4.4. ОП4: Чтобы  было воздействие (свойство анти С2) на нефть, необходимо создавать силы (свойство анти С3), а чтобы не было воздействие (свойство С2) на нефть, не нужно создавать силы (свойство С3). 

4.5. Краткая формулировка: 

Нужно создавать  силы и не нужно создавать силы. 

5. Решение задачи (РЗ). 

5.1. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  пространстве. 

Силы должны быть направлены от бортов к продольной оси танкера. 

5.2. Разделение  противоречивых свойств (ОП) во  времени. 

Силы должны создаваться во время разгерметизации (аварии). 

5.3. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  структуре. 

Силы должны создаваться или за счет изменения  внутренней структуры емкости (танка) или за счет имеющихся ресурсов. 

Контрольный ответ 1. Внутри танкера может быть капиллярно-пористый материал . Тогда даже при полном разрушении танкера нефть не выльется наружу. Это пионерское изменение в конструкции танкеров, поэтому оно требует внешних и внутренних изменений в танкере: 
 

- Нет смысла в жестком корпусе. Именно жесткий корпус танкера "ломается" на высокой волне и разрушается при столкновении с подводными скалами. Корпус должен быть мягким. В идеале в виде пленки, мешка. 

- Для эффективной загрузки и выгрузки необходимо использовать капиллярные эффекты (ультразвуковой капиллярный эффект, электрокапиллярный эффект, термокапиллярный эффект, геометрический капиллярный эффект). 

5.4. Разделение  противоречивых свойств использованием  ресурсов. 

Нефть должна удерживаться природными силами. Например, давлением  воды. 

Контрольный ответ 2. Чтобы избежать утечки жидкого груза из трюмов, шведские кораблестроители сконструировали танкер с водяной рубашкой. Сверху донизу вдоль стенок танка свешиваются толстые резиновые или пластмассовые листы. Сначала в танк наливают немного воды, а потом нефть. Под тяжестью нефти вода из донного слоя переливается в пространство между стенкой и резиновой завесой, образуя водяную рубашку. При повреждении корпуса танкера вода не выливается наружу, ее уровень лишь несколько падает – до уровня моря за бортом. Не выливается и нефть . 

Задача 1.22. Снятие пружины с оправки (продолжение). 

1. Поверхностное  противоречие (ПП). 

ПП: Пружину трудно снять с оправки. Нежелательный  эффект – анти А (трудно снять). Требование А – пружина снимается легко. 

2. Углубленное  противоречие (УП). 

2.1. УП1: Если пружину натягивать с натягом, то пружина получится качественная (нужного диаметра и равномерные витки), но снимать ее с оправки очень тяжело. 

Б – анти А. Требование Б – качественная пружина. Требование анти А – трудно снимать. 

2.2. УП2: Если пружину  натягивать без натяга, то пружина получится не качественная (не нужного диаметра и не равномерные витки), но снимать ее с оправки легко. 

А – анти Б. Требование А – легко снимать. Требование - анти Б – не качественная пружина. 

3. Идеальный  конечный результат (ИКР). 

Пружина качественная (Б) и легко снимается с оправки (А). Пружина снимается САМА или  оправка САМА ослабляет натяг  пружины. 

4. Обостренное  противоречие (ОП). 

4.1. ОП1: Намотка  пружины должна осуществляться  с натягом (свойство С), чтобы  получить качественную пружину (Б), и намотка должна осуществляться без натяга (свойство анти С), чтобы легко снимать (А) пружину с оправки. 

4.2. ОП2: Между  пружиной и оправкой должно  быть сильное взаимодействие (свойство  С1), чтобы наматывать с натягом  (свойство С), и слабое (отсутствующее) взаимодействие (свойство анти С1), чтобы наматывать без натяга (свойство анти С). 

4.3. ОП3: Чтобы  обеспечить сильное взаимодействие (свойство С1) между пружиной и  оправкой, необходимо создавать  силу (свойство С2), а чтобы обеспечить слабое (отсутствующее) взаимодействие (свойство анти С1), не нужно создавать силу (свойство анти С2). 

4.4. Краткая формулировка: 

Нужно создавать  силу и не нужно создавать силу. 

5. Решение задачи (РЗ). 

5.1. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в пространстве. 

Силы должны быть направлены к оси и от оси  оправки. 

5.2. Разделение  противоречивых свойств (ОП) во  времени. 

Силы должны быть направлены к оси во время  намотки и от оси во время снятия пружины с оправки. 

5.3. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в структуре. 

Оправка должна менять свой диаметр. Во время намотки  диаметр должен быть необходимого диаметра, а при снятии меньшего диаметра. 

5.4. Разделение  противоречивых свойств (ОП) использованием  эффектов. 

5.4.1. Использование  геометрических эффектов. 

5.4.1.1. Эффект  клина. 

Контрольный ответ 1. Оправка может быть сделана  из двух частей- клиньев (цилиндр, разрезанный  по "диагонали"). Когда нужно  снимать пружину, клинья раздвигаются в стороны (смещаться друг относительно друга) – диаметр уменьшается и пружина освобождается от оправки. 

5.4.1.2. Набор отдельных  элементов. 

Контрольный ответ 2. Оправка может быть сделана  из нескольких прутков. Один из прутков (лучше центральный) вынимается. 

5.4.2. Использование  физических эффектов. 

5.4.2.1. Эффект температурного расширения. 

Контрольный ответ 3. Можно, например, наматывать пружину  на нагретый стержень. Когда стержень остынет, пружина легко снимется. 

Контрольный ответ 4. Достаточно легко сделать наоборот – нагревать пружину, например, подключить ее специальным образом к сварочному трансформатору. 

5.4.2.2. БИ-эффект 

Более эффективное  управление осуществляется использованием этого же эффекта с материалами, у которых различные коэффициенты температурного расширения (так называемый БИ-эффект). Контрольный ответ 5. Материал оправки подбирается с коэффициентом температурного расширения, меньшим, чем коэффициент температурного расширения металла пружины. Если нагреть пружину с оправкой, то пружина расширится больше, и ее можно будет легко снять. 

5.4.2.3. Фазовый переход 1-го рода 

Фазовый переход 1-го рода – это изменение фазового состояния. Переход от газообразного  к жидкому и твердому состоянию  и обратно. 

Контрольный ответ 6. Оправка полностью или ее внешняя  часть делается из легкоплавкого  материала. После навивки пружины. Расплавляют оправку. 

5.4.2.4. Эффект "памяти  формы" 

Покажем применение еще одного физэффекта - "памяти фор  мы". Определенные материалы, например, никилид титана (нитинол) "вспоминает" заранее заданную форму при конкретной температуре. Контрольный ответ 7. Например, оправка, сделанная из такого материала, при комнатной температуре должна иметь диаметр, необходимый для намотки. При высокой температуре диаметр становится маленьким, и пружина свободно снимается.