Часть 9. Анализ хода решения

Каждая решенная по АРИЗ задача должна повышать творческий потенциал человека. Но для этого необходимо тщательно проанализировать ход решения. В этом смысл девятой (завершающей) части АРИЗ.

ШАГ 9.1. Сравнить реальный ход решения данной задачи с теоретическим (по АРИЗ). Если есть отклонения, записать.

ШАГ 9.2. Сравнить полученный результат с данными информационного фонда ТРИЗ (стандарты, приемы, физэффекты). Если в информационном фонде нет подобного принципа, записать его в предварительный накопитель.

48

3. Инженерные и творческие задачи

Многие задачи взяты из /4-14/.

1.Один биолог открыл удивительную разновидность. Каждая из

них	через 1 мин делилась	на две. Биолог в пробирку кладет аме-
бу, и	ровно через час она	оказывается заполненной. Сколько време-

ни потребуется, чтобы вся пробирка заполнится амебами, если в неё вначале положить две амебы?

2.Известно, что 4 персика, 2 груши и яблоко вместе весят 550г, а персик 3 груши и 4 яблока вместе весят 450 г. Сколько весят персик, груша и яблоко вместе?

3.Поезд проходит мост длиной 450 м за 45 с. а мимо светофора за 15 с. Найдите длину поезда и его скорость.

4.Три курицы снесли за три дня три яйца. Сколько яиц снесут 12 кур за 12 дней?

5.Установите закономерность в числовой последовательности и запишите ещё три числа: 15, 29, 56, 109. 214.

6.В бутылке, стакане, кувшине и банке находятся молоко, лимонад, квас и вода. Известно, что вода и молоко не в бутылке,

сосуд с лимонадом находится между кувшином и сосудом с квасом, в банке не лимонад и не вода. Стакан находится около банки и сосуда с молоком. Как распределены эти жидкости по сосудам?

7.Нарисовать прямоугольник, площадь которого 12 см2, а сумма длин сторон 26 см.

8.Как из 6 спичек получить 5 квадратов? Сделать чертеж.

9.Квадрат со стороной 6 см разбит на квадраты со стороной 2 см. Сколько разных квадратов получилось при этом?

10.Взяли три куска бумаги. Некоторые из них разрезали на три части. Некоторые из образовавшихся кусков снова разрезали на три части. И такую операцию повторяли несколько раз. При подсчете оказалось, что всего имеется 1 994 куска бумаги разной величины. Доказать, что подсчет произведен неправильно.

11.Окрашенный куб с ребром в. 10 см распилили на кубики с ребром в 1 см. Сколько среди них окажется кубиков с тремя, двумя и одной окрашенной гранями?

12.Одного человека спросили: "Сколько вам лет?" Он ответил так: "10 лет тому назад я был в 4 раза старше сына, а через 10 лет я буду лишь вдвое старше его". Сколько лет этому человеку?

49

13.Всем членам семьи, состоящей из четырех человек, сейчас 73 года. Четыре года тому назад им было 58 лет. Сколько лет сейчас самому младшему?

14.Число лет отца на 5 больше лет всех трех его сыновей. Через 10 лет отец будет вдвое старше старшего сына, через 20 лет он будет вдвое старше второго сына, через 30 лет - вдвое старше младшего сына. Определить возраст отца и трех его сыновей в настоящее время.

15.Число выстрелов по мишени уменьшилось на 10, а число попаданий увеличилось на 3. Как изменилось число промахов?

16.Сколько ударов в сутки делают стенные часы, которые отбивают целые часы и каждые полчаса (одним ударом)?

17.Который сейчас час, если оставшаяся часть суток в 2 раза больше прошедшей?

18.Внук спросил дедушку: "Сколько тебе лет?" Дедушка ответил: "Если проживу еще половину того, что я прожил, да еще год, то мне будет 100 лет". Сколько лет дедушке?

19.Отец старше сына на столько лет, сколько месяцев сыну. Во сколько раз отец старше сына?

20.Деду 56 лет, а внуку 14. Через сколько лет дедушка будет вдвое старше внука?

21.Сумма двух чисел больше одного из них на 5 и больше другого на 10. Чему равна эта сумма?

22.У Коли было на 5 копеек больше, чем у Миши. Коля отдал Мише

4копейки долга. У кого из них стало больше и на сколько копеек?

23.Однажды число отсутствующих учащихся в классе составляло 1/8 часть присутствующих. Какую часть составляло число отсутствующих учеников от числа всех учащихся класса?

24.Во сколько раз лестница на шестой этаж дома длиннее лестницы на второй этаж того же дома?

25.Оканчивая школу, ученики обменялись друг с другом своими фотокарточками. Сколько всего потребовалось для этого фотокарточек, если в классе 31 ученик?

26.В шахматном турнире на первенство класса участвовало 10 человек. Каждый ученик сыграл с остальными по одной партии. Сколько всего партий было сыграно?

27.Сколько времени будет проходить поезд длиной 500 м через тоннель, длина которого 500 м, если скорость поезда 60 км/ч?

28.Трое друзей играли между собой в шашки. Каждый из них сыграл по две партии. Сколько всего партий было сыграно?

29.От Казани до Астрахани теплоход идет 3 суток, а обратно - 7 суток. Сколько суток будет плыть плот от Казани до Астрахани?

50

30.Пешеход проходит 4 км в час. Лыжник тратит на прохождение 1 км на 9 мин меньше, чем пешеход. Во сколько раз скорость лыжника больше скорости пешехода?

31.Велосипедист проезжал расстояние между городами со скоростью 30 км/ч, а возвращался со скоростью 20 км/ч. Какова средняя скорость велосипедиста на всем пути?

32.Автомобиль едет со скоростью 60 км/ч. С какой скоростью он должен ехать, чтобы каждый километр он проходил на 1 минуту быстрее?

33.Инженер ежедневно приезжает поездом на вокзал в 8 часов утра. Точно в 8 часов к вокзалу подъезжает автомобиль и отвозит инженера на завод. Однажды инженер приехал на вокзал в 7 часов и пошел навстречу машине. Встретив машину, он сел в нее и приехал на завод на 20 мин раньше обычного. В какое время произошла встреча инженера с машиной?

34.Двое туристов одновременно вышли из пункта А и пошли в пункт В. Первый турист половину времени, затраченного им на переход, шел со скоростью 5 км/ч, а затем пошел со скоростью 4 км/ч. Второй же первую половину пути прошел по 4 км/ч, а затем пошел по 5 км/ч. Кто из них раньше пришел в пункт 5?

35.Если человек идет на работу пешком, а обратно едет на транспорте, то всего на дорогу затрачивает полтора часа. Если же в оба конца он едет на транспорте, то весь путь занимает у него 30 минут. Сколько времени затратит человек на дорогу, если на работу и обратно он пойдет пешком?

36.После того, как пешеход прошел половину пути и 1 км, ему осталось пройти 1/3 пути и 1 км. Чему равен весь путь?

37.Поезд идет 1/4 минуты мимо телеграфного столба и за 50 секунд проходит мост длиною 700 м. Вычислить среднюю скорость и длину поезда.

38.По стеблю растения, высота которого 1 м, ползет от земли гусеница. Днем она поднимается на 3 дм, а ночью спускается на 2 дм. Через сколько дней гусеница доползет до верхушки растения?

39.Три велосипедиста начали движение с общего старта по круговой дорожке. Первый из них делает полный круг за 21 минуту, второй

— за 35 минут, третий — за 15 минут. Через сколько минут они еще раз окажутся вместе в начальном пункте?

40.Два товарных поезда, каждый длиной 250 м, идут навстречу друг другу с одинаковой скоростью 45 км/ч. Сколько секунд пройдет от встречи машинистов до встречи проводников последних вагонов поезда?

41.Задача, предложенная Эйлером в 1759 году, заключается в следующем. Река, огибающая остров, делится на два рукава, через кото-

51

рые переброшено семь мостов: a, b, c, d, e, f, g (рис. 3.1). Спрашивается, можно ли совершить такую прогулку, чтобы за один раз перейти все эти мосты, не переходя ни через один два или более раз?

Рис. 3.1. Задача Эйлера Мосты

42.Передвинув одну спичку (рис. 3.2), составьте квадрат.

Рис. 3.2 Квадрат

43.Передвинув три спички (рис. 3.3), заставьте рака ползти вниз.

Рис.3.3. Рак

44. Передвинув две спички (рис. 3.4), заставьте поросенка повернуться в противоположную сторону.

52

Рис. 3.4. Поросенок

45. Весы составлены из девяти спичек (рис. 3.5). Они не находятся в равновесии. Требуется переложить в них пять спичек так, чтобы весы были в равновесии.

Рис. 3.5. Весы

46. Передвинув две спички, извлеките вишенку из бокала (рис. 3.6). “Пустой” бокал не обязательно должен стоять на ножке: он может лежать на боку. Передвигать вишенку запрещается.

Рис. 3.6. Вишня

47.Составьте из 12 спичек шесть квадратов.

48.Этот греческий храм (рис. 3.7) построен из 11 спичек. Требуется переложить четыре спички так, чтобы получилось пятнадцать квадратов.

Рис. 3.7. Храм

53

49. Спичку b (рис. 3.8) плоско заостряют; заостренный конец вставляют в прорезь в спичке a так, что они образуют достаточно жесткую букву “Л”. Затем к вершине сбоку прислоняют спичку с - это делается для того, чтобы получившаяся пирамида устойчиво стояла на столе. Задача заключается в том, чтобы поднять все три спички в воздух, прикасаясь к ним только четвертой спичкой.

Рис. 3.8. Пирамида

50. Требуется соединить девять точек (рис. 3.9) четырьмя прямыми, не отрывая карандаша от бумаги и проходя через каждую точку только один раз.

Рис. 3.9. Точки

51. 10 бумажных стаканчиков расставлены в ряд. В первые пять налита вода, остальные пять пустые (рис. 3.10). Сделайте минимальное число перестановок, чтобы пустые и полные стаканчики чередовались.

Рис. 3.10. Стаканчики

52.На лужайке перед домом мистер Джонсон соорудил небольшую плиту, на которой за один раз можно поджарить два ромштекса. Его жена и дочь Бежи очень проголодались и хотят поесть как можно скорей. Как быстрее всего поджарить три ромштекса? (Ромштексы поджаривают с двух сторон).

53.Как-тораз в аптеку доставили 10 флаконов лекарства. В каждом флаконе по 100 пилюль. Не успел провизор расставить флаконы на полке, как почтальон принес телеграмму: “Срочно. Воздержитесь от продажи лекарства. По ошибке фармацевта в одном из флаконов ка-

54

ждая пилюля содержит на 10 мг лекарства больше допустимой дозы. Просьба незамедлительно вернуть флакон с повышенной дозой лекарства”. Как с минимальным количеством взвешиваний определить, в каком флаконе пилюли содержат повышенную дозу лекарства? Можно ли обойтись одним взвешиванием?

54.Как разделить сыр (рис. 3.11) на восемь частей за три разреза?

Рис. 3.11. Сыр

55.В центр небольшого восточного ковра поставлена открытая бутылка минеральной воды. Требуется достать ее, сняв с ковра. К бутылке нельзя прикасаться ни рукой, ни ногой, ни любой другой частью тела или каким-нибудь предметом. Разумеется, проливать воду на ковер также не разрешается.

56.Нужно вдвоем встать на газетный лист так, чтобы ни один не смог прикоснуться к другому. Сходить с газеты не разрешается.

57.Необходимо бросить теннисный мяч так, чтобы он, пролетев короткое расстояние, остановился и начал двигаться в обратном направлении. Мяч не должен стукаться о препятствие, не разрешается также ударять мяч чем-нибудь или привязывать его к чему-нибудь.

58.К крюку на потолке на нити длиной около 2 м подвешена кофейная чашка. Можете ли Вы перерезать нить ножницами посредине так, чтобы чашка не упала на пол? Держать нить, пока Вы ее перерезаете, или чашку запрещается.

59.Миллиардер Говард Юз, известный своими эксцентрическими выходками, назначил приз в полмиллиона долларов тому из гонщиков, чья машина придет к финишу последней. В состязании вызвались участвовать десять гонщиков, но необычные условия смутили даже признанных ассов трека. “Как нам вести гонку?”- спросил один из них. “Каждый из нас захочет выиграть, мы будем ехать все медленнее и медленнее, и такая, с позволения сказать, гонка никогда не кончится!” Вдруг один из гонщиков воскликнул: “Я знаю, как провести гонку!” Что он придумал?

60.Клеопатра держала свои бриллианты в шкафу с выдвигающейся верхней крышкой. Чтобы воры не могли похитить сокровища, в шкатулке вместе с драгоценностями она держала небольшую змейку, аспида, укус которой смертелен. Однажды по недосмотру дворецкого раб остался на считанные минуты в спальне, где царица хранила свои

55

драгоценности, и ухитрился похитить драгоценные камни, не вынимая змею из шкатулки, не прикасаясь к ней, не усыпляя ее и не воздействуя на нее какими-либо другими способами. Раб действовал голыми руками. Кража была совершена за какие-то мгновения. Когда раб тайком покинул комнату, все в ней было по-прежнему, если не считать, что в шкатулке не хватала несколько бриллиантов. Каким хитроумным способом раб их похитил?

61.Так уж повелось, что бремя забот о священном гиппопотаме нес на своих плечах вождь племени, собственноручно кормивший и всячески ублажавший своего питомца. Каждый год в день своего рождения вождь, прихватив с собой в лодку сборщика податей и священного гиппопотама, отправлялся вверх по реке в те места, где стояли хижины специально для сбора дани. Племя платило вождю дань - столько золотых слитков, сколько требовалось, чтобы уравновесить священного гиппопотама, стоявшего на весах. Однажды вождь племени так раскормил священного гиппопотама, что весы не выдержали непомерной тяжести и сломались. На починку их требовалось несколько дней. Вождь вызвал сборщика податей и приказал ему до захода солнца придумать, как отмерить нужное количество золота. Иначе он отрубит ему голову. После нескольких часов напряженных размышлений сборщику податей пришла в голову блестящая мысль. Вы не догадываетесь, что он придумал?

62.Однажды Архимеда попросили определить, действительно ли корона золотая или туда добавлена медь. Архимед взялся за это дело и определил, что ювелир оказался нечистым на руку и разбавил золото медью. Как он это определил? Известны были плотность золота (19,3 г/см3) и меди (8,9 г/см3). Химический анализ делать еще не могли.

63.Как разрезать данную фигуру (3/4 квадрата) (рис. 3.12) на четыре конгруэнтные части?

Рис. 3.12 - Квадрат

64. Как разделить данные фигуры (рис. 3.13) на четыре конгруэнтные части?

56

Рис. 3.13 - Конгруэнтные

фигуры

65. Можно ли разделить фигуры, показанные на Рис. 3.14, на конгруэнтные части?

Рис. 3.14 - Конгруэнтные

фигуры

66.Как разрезать прямоугольник, чтобы можно было сложить треугольник?

67.Как составить из шести спичек четыре треугольника?

68.В зимнее время скопление снега на тротуарах затрудняет движение пешеходов и, кроме этого, увеличивает вероятность получения травм. Как предотвратить скопление снега на тротуарах?

69.В производственных помещениях имеется достаточное количество мест, где выделяется большое количество пыли. Эта пыль затем оседает на оборудовании, уплотняется, и ее приходится удалять с помощью сжатого воздуха или другими способами. Как определить скопление и оседание пыли?

70.Известно, какие проблемы создают снежные заносы на автомобильных и железных дорогах. Причем заносы возникают в определенных местах и в большинстве случаев имеют небольшую протяженность. Как предотвратить образование заносов на дорогах?

71.На каком принципе может работать двигатель?

72.Какие могут быть способы перемещения транспортных средств?

73.Каким способом можно транспортировать (перемещать) порошкообразные материалы?

74.Как заставить расплавленный металл перемещаться вверх?

75.Какими способами можно расплавить металлы? неметаллы?

76.Как перевозить людей в часы пик?

77.Как перевозить людей и грузы по бездорожью?

78.При тушении пожаров у пожарников возникает необходимость находиться достаточно близко от огня, что усложняет условия их работы. Увеличение давления в системе не дает нужного эффекта, так как струя воды теряет свою сплошность по мере удаления от сопла и, естественно, уменьшается эффективность тушения. Как обеспечить тушение пожаров, не подходя близко к огню?

57

79.В высотных домах достаточно часто, в моменты отбора воды, она не доходит до верхних этажей. Как обеспечить подачу воды на верхние этажи круглосуточно?

80.Весной, после таяния снегов, на улицах города остается много песка и грязи, скопившихся за зимний период. Применение имеющихся способов очистки улиц (бульдозеры, металлические щетки и т.д.) не обеспечивают необходимой чистоты, создают много пыли, а при применении увлажнителей - грязь. Как обеспечить быструю и чистую уборку улиц без образования пыли?

81.Очень часто в процессе эксплуатации оборудования в неблагоприятных условиях, отдельные части его покрываются ржавчиной. Поверхность этих частей может быть самой разнообразной. Как удалить ржавчину с поверхности?

82.Как расколоть орех, не повредив ядро?

83.При раскислении и легировании стали существенная доля этих элементов окисляется. Окисление происходит за счет кислорода, находящегося в шлаке в виде оксидов железа.

84.Как уменьшить угар раскислителей?

85.Сталеплавильные шлаки содержат большое количество железа в виде оксидов. Наиболее простой способ извлечения железа - магнитная сепарация. Однако лишь незначительная часть оксидов имеет магнитные свойства и извлекается из шлаков, остальные оксиды остаются в шлаке. Как извлечь из шлака оставшиеся оксиды железа?

86.При изготовлении песчано-глинистыхформ формовочная смесь ввиду своих высоких адгезионных свойств прилипает к модели, тем самым ухудшая качество отпечатка. Как предотвратить прилипание формовочной смеси к модели?

87.Для получения высокопрочного чугуна в качестве основного модификатора применяют магний. Трудность введения магния состоит

в различии физических свойств магния и чугуна. Магний очень интенсивно окисляется, имеет малую плотность (1,7 г/см3) и низкую температуру кипения (1100оС), в то время как температура кипения чугуна не менее 1400оС, а плотность его намного выше плотности магния (7,0 г/см3). Как ввести магний в чугун с минимальными потерями?

88.После заливки формы металлом и последующего ее охлаждения необходимо удалить формовочную смесь и отливку из опок (рис.

58

3.15). Этот процесс называется выбивкой. Как можно произвести выбивку формы?

Рис. 3.15. Форма 1 – опоки; 2 – формовочная смесь; 3

–отливка

89.Процесс изготовления песчано-глинистойформы заключается в уплотнении формовочной смеси в опоке для получения необходимой прочности и твердости. Как можно произвести упрочнение формовочной смеси?

90.После выбивки литейной формы в формовочную смесь обязательно попадают металлические частицы, что может затем привести к поломке смесеприготовительного оборудования. Поэтому перед повторной обработкой формовочной смеси из нее обязательно удаляют металлические частицы. Если частицы стальные или чугунные, их удаляют с помощью электромагнитов. А как быть, если частицы не ферромагнитны?

91.После выбивки литейной формы довольно часто формовочную смесь нельзя повторно использовать и ее выбрасывают. Формовочная смесь обычно состоит из зерен песка, покрытых связующим материалом (рис. 3.16). В большинстве случаев после термического воздействия связующее теряет свою адгезионную способность, а песок сохраняет свои свойства, т.е. его можно использовать многократно. В качестве связующих могут быть использованы глина, жидкое стекло, органические связующие (смолы, олифа, клеи и т.д.). Как удалить связующее с поверхности песчинки?

59

Рис. 3.16. Частица формовочной смеси 1 – зерно песка; 2 –

связующий материал

92.При выпуске металла из печи, как правило, шлак попадает в ковш вместе с металлом. Однако, в ряде случаев это нежелательно. Например, при проведении ковшевого рафинирования, попадание даже незначительного количества печного шлака в ковш резко снижает его эффективность. Как предотвратить попадание печного шлака в ковш?

93.При аварии нефтеналивных судов большое количество нефти выливается на поверхность воды, что приносит большой экономический ущерб, так как нефть очень трудно убрать. Как убрать масляную пленку с поверхности воды?

94.Как хранить универсальный растворитель?

95.Одно из основных назначений одежды - защита человека от холодной внешней среды. Обычно теплозащита обеспечивается за счет теплоизолирующих свойств одежды. Чем лучше теплоизоляция, тем тяжелее одежда. Как сделать одежду легкой и теплой?

96.Уборку пыли с мостовых кранов производят сдуванием ее сжатым воздухом или сметанием веником. В результате пыль оседает на оборудовании. Пылесосы не обеспечивают нужной производительности. К тому же отсос не обеспечивает требуемого качества очистки: пыль в большинстве случаев прочно прилипает к металлической поверхности крана. Нужно предложить простой, удобный и эффективный способ очистки мостовых кранов.

97.Существует следующий способ отделения деталей от стружки. Деталь и стружка поступают в чашу вибробункера. Сверху подается сжатый воздух. При вибрации стружка вытесняется в верхний слой и сдувается оттуда сжатым воздухом. Постепенно таким путем удаляется вся стружка и в чаше остаются только детали. Тогда их извлекают и в чашу снова подают стружку с деталями. Для обеспечения непрерывности пробовали сделать выводное окно в бункере, но вместе с деталями уходит и стружка. Нужно видоизменить данный способ так, чтобы обеспечить непрерывность процесса (а.с. №232715).

60

98.Для получения пористых полимеров берут жидкий мономер и насыщают его под давлением углекислым газом. Затем мономер нагревают, идет полимеризация и одновременно газификация полимеризуемой массы (углекислый газ выделяется в виде пузырьков). Получают пористое вещество - пенопласт (а.с.183343). Нужно предложить способ получения полимерных пористых изделий без высокого давления.

99.После зарядки агрегатов абсорбционных холодильников водоаммиачным раствором сварные швы проверяют, оклеивая их лакмусовой бумагой. Нужно предложить прибор или более совершенный метод, позволяющий определить, пропускает шов аммиак или нет. (А.с.277805).

100.Оболочка стратостата имеет в нижней части клапан для выпуска газа. Управление клапаном из герметичной кабины с помощью троса: если потянуть за трос, крышка клапана откроется. Трос выведен из кабины через отрезок трубки (рис. 3.17). Форма оболочки стратостата в полете меняется, поэтому меняется и расстояние между клапаном и кабиной. Трос все время “бегает”: идет вверх или опускается вниз. Ход троса 20-30м. Трение между тросом и стенками трубки должно быть минимальным. Если сделать трубку большего диаметра, чем трос, то трение будет невелико, и трос легко пройдет по трубке. Но столь же легко уйдет и воздух. Если трубку сделать узкой, трос начинает заедать. Не решает задачу и применение смазки. Нужно придумать такое устройство, чтобы трос легко двигаясь в трубке, но в то же время сохранялась герметичность кабины.

Рис. 3.17 -

Крепление троса

101. Пластина памяти электронно-вычислительной машины представляет собой подложку с отверстиями (рис. 3.18). Для изготовления подложки могут быть использованы любые диэлектрические материалы. В отверстия подложки вставлены ферритные колечки. Их диаметр - десятые доли миллиметра, толщина стенок - сотые доли миллиметра.

61

Рис. 3.18 -

Пластина памяти

102.При повышении температуры наступает момент (точка Кюри), когда феррит теряет ферромагнитные свойства. Желательно, чтобы точка Кюри была как можно более высокой. Установлено, что если феррит подвергается сжатию, точка Кюри повышается. Так как колечки очень маленькие, то очень сложно сначала их сжать, а затем вставить в отверстия подложки.

103.Нужно найти способ изготовления пластин памяти со сжатыми в радиальном направлении ферритовыми колечками.

104.Для строительства водоводов требуются бетонные трубы разных диаметров: 200, 300, 400, 500 и 600 мм, толщина стенок - 40 мм, длина - 4000 мм. Обычный способ изготовления - виброформовка в вертикальных металлических формах (рис. 3.19). Бетон подается сверху из бункера на оголовок сердечника. Когда включают вибраторы, бетон сползает вниз и уплотняется. Недостаток способа: требуется большое количество формовочных постов (для труб различных диаметров), что обуславливает необходимость в большой производственной площади, затрудняет подачу бетона и съем готовых изделий. Нужно устранить этот недостаток (а.с. 356853).

105. Как должны быть сделаны ножницы по металлу, чтобы ими можно было резать большие листы жести и уже разрезанный металл не мешал бы резке?

106. Имеется печь, в которой находится расплавленный металл. В центральную зону печи подведен трубопровод жидкого кислорода. Что нужно сделать, чтобы кислород, идущий по этой трубе, не газифицировался вплоть до входа в металл (а.с. 317707).

62

Рис. 3.19. Схема получения труб.

107.Дуга мешает электросварщику наблюдать за процессом, происходящим в зоне сварки. Свет дуги забивает менее яркие детали (капли металла и т.д.). Надо улучшить условия наблюдения без существенного усложнения аппаратуры и снижения производительности (а.с. 252549).

108.Кривые стволы и сучья деревьев разрубают на щепу. Получается смесь кусков коры и щепы древесины. Как отделить куски коры от щепы древесины, если они очень мало отличаются по плотности и другим характеристикам?

109.При производстве изделий из оргстекла образуется много отходов. Их утилизируют путем разложения на эфиры и другие соединения, возвращаемые на синтез. Для разложения оргстекло нужно нагреть до 500 оС. Аппарат, в котором это осуществляют, представляет собой котел с наружным обогревом. Из-за малой теплопроводности оргстекла масса отходов прогревается плохо и неравномерно. Были предприняты попытки улучшить обогрев путем установки мешалок. Но это ничего не дало; отходы бывают самые различные по размерам и форме, мешалки их плохо перемешивают, ломаются. Чем больше котел, тем хуже условия нагрева (объем котла увеличивается пропорционально кубу размеров, а площадь - пропорционально квадрату размеров). Увеличить же площадь нагрева введением внутренних стенок и т.п. нельзя - не будут умещаться длинные отходы (обрезки) оргстекла. Нужно найти хороший способ нагрева отходов.

110.Для изготовления сооружений из монолитного бетона используют деревянную или металлическую опалубку. Металлическая опалубка тяжела, изготавливать и собирать ее сложно и дорого. При эксплуатации металлической опалубки приходится предпринимать меры, чтобы металл не схватывался с бетоном, а также бороться с коррозией

63

металла. Поэтому обычно используют деревянную опалубку (щиты из досок). Работать с такой опалубкой удобнее, но доски не долговечны, их приходится использовать только один раз. Необходимо найти подходящий способ получения монолитного железобетона. Отказываться от применения монолитного железобетона нельзя (речь идет о сооружениях, для которых совершенно необходима монолитность железо-

бетона) (а.с. 182545).

111. В химической промышленности часто возникает необходимость в обжиге при строго равномерной температуре во всем объеме печи. Для этого используют так называемые радиационные нагреватели. Обогревательным элементом в них служит радиационная поверхность (металлическая). Радиационная печь хорошо работает (рис. 3.20), когда радиационная поверхность равномерно нагрета. Если сжигать топливо непосредственно под радиационной поверхностью, практически невозможно обеспечить равномерный обогрев большой площади (размеры радиационной поверхности десятки квадратных метров): меняется состав топлива, напор газов и мазута и т.д. Поэтому было предложено установить с наружной стороны радиационной поверхности пористую насадку (куски керамики, керамические кольца или шарики) и вести сжигание топлива внутри насадки, что намного улучшило равномерность обогрева (насадка стала сглаживать разность температур). И все-таки она (равномерность) не идеальна. Местами возникает перегрев, местами - недогрев, кое-где топливо сгорает не полностью. Из-за этого неравномерно нагревается и радиационная поверхность. Надо совершенствовать насадку так, чтобы радиационная поверхность была идеально равномерно нагрета. При этом нельзя существенно усложнять конструкцию печи. А.с. №210300.

Рис. 3.20 -

Радиационная

печь

64

112.При оптическом методе исследования напряжений в деталях машин и конструкций внутри прозрачной модели иногда надо расположить в несколько рядов сетки. Чем гуще расположены сетки и чем мельче их ячейки, тем с большей точностью можно вести наблюдения. Но одновременно возникают искажения, вызванные сетками. Как свести к минимуму эти искажения? А.с. №245435. Несколько дополнительных соображений. На первый взгляд может показаться, что сетки можно изготовить из того же стекла и окрасить. Но стеклянные нити по своим физическим свойствам резко отличаются от стекла, взятого в виде объемной модели. Стеклянные нити прочнее стали. Нельзя также использовать какие-нибудь“ непрочные” нити, например, хлопчато-

бумажные: их придется заливать расплавленным стеклом, они не выдержат температуру 600 - 700 оС.

113.Существует оптический метод исследования напряжений в деталях машин и конструкций. Состоит этот метод в том, что модель исследуемой детали из прозрачной пластмассы просвечивают в поляризационном свете. Изображение модели на экране получается при этом покрытой покрытым системой полос, форма и расположение которых зависят от напряженного состояния модели. Если исследуемая модель проста по форме, осуществление описанного способа не встречает затруднений. Но если форма детали сложна и к тому же на деталь одновременно действует много сил, возникают экструзионные явления. Как закрепить деталь, чтобы в местах крепления не появились искажения? С этой проблемой приходится сталкиваться и при уменьшении линейных размеров детали, чем меньше деталь, тем сложнее на нее передать растягивающие усилия (в местах захвата появляются искажения). Нужно так усовершенствовать захваты, чтобы при креплении деталей точно моделировалось бы необходимое сложнонапряженное состояние. А.с. №233240.

114.Завод выпускает большое количество (десять тысяч в месяц) кислородных баллончиков емкостью 0,5 - 3.0 л. Их надо окрашивать снаружи. Делается это вручную или с частичным применением ручного труда. Желательно автоматизировать процесс окраски. Но чтобы автоматика хорошо работала (т.е. давала тонкий равномерный слой краски на всей поверхности изделия) придется ввести обратную связь - датчики, следящие за равномерностью и сплошностью окраски. Автомат будет слишком сложным. Как быть? А.с. №242714.

115.В промышленности распространен способ определения площади контакта поверхностей при помощи растертых на растительных маслах красок (берлинская лазурь, кармин и т.д.), краску наносят на поверхность №1. Потом эту поверхность приводят в соприкосновение с поверхностью №2 и по распределению пятен краски на поверхности №2 судят о качестве контакта. Слой краски имеет толщину 3 - 6 микрон

65

и более. Для поверхностей высокого класса чистоты необходимо применение более тонкого слоя краски. Тонкий же слой краски не дает необходимой контрастности границы краска - металл, поэтому резко затрудняется наблюдение за полученным отпечатком. Нужно усовершенствовать изложенный способ.

116.На какой-то узел машины, например, карбюратор двигателя, нужно нанести (снаружи и внутри) тонкий слой ингибитора атмосферной коррозии (смазка). Таких узлов много и смазка требует больших затрат времени. Окунуть узел в смазку? Но при этом недопустимо увеличиться расход смазочных материалов. Нужен способ смазки, пригодный для сложных узлов, производительный, надежный, экономный.

117.Для изготовления бетонных изделий с декоративной отделкой в форму перед подачей бетона нужно уложить мозаичные элементы. В каждой форме свой рисунок (часть общей картины). Чтобы правильно уложить мозаику, приходится вручную размечать дно формы - это трудоемкая малопроизводительная работа. Как быть?

118.Любой вид электролитической обработки - фрезерование, сверление, шлифование, маркировка - сводится к так называемому анодному растворению. При прохождении тока через электролит металл заготовки, подключенный к положительному полюсу источника тока, переводится в ионное состояние и растворяется в электролите - водном растворе поваренной соли. Там, где у детали должна быть выпуклость, у инструмента делают впадину и наоборот. Растворение металла подчиняется строгой закономерности: там, где расстояние между электродами минимальное, проходит ток максимальной силы, и анод растворяется быстрее всего. В результате заготовка автоматически принимает форму, обратную форме инструмента - катода. Анализируя причины недостаточной точности и производительности, выяснено, что происходит это из-за слишком большого зазора между инструментом и заготовкой. Если зазор велик , то разница в расстоянии между выпуклыми и вогнутыми точками инструмента и заготовки сглаживается, переносимый на обрабатываемую поверхность рельеф получается различным. При уменьшении зазора прокачивать электролит между заготовкой и инструментом чрезвычайно трудною Межэлектродный зазор забивается шлаком, и процесс “останавливается”. Итак, если зазор велик (0,2 мм), то профиль на заготовке получится различным. Если зазор мал (0,01 мм), профиль получится точным, но зазор забивается шлаком и процесс останавливается. Было предложено вибрировать катод - инструмент, включая ток только в момент сближения. В результате резко снизилась производительность: процесс идет только в краткое мгновение сближения. Нужно найти иное решение.

66

119.Для волноводов и резонаторов нужны литые металлические (алюминий, медь) трубы со сложным внутренним или наружным профилем. Причем заданный профиль выдерживается с точностью, недостижимой при обычном литье. Поэтому такие трубы изготавливаются литьем под давлением. Как изготовить эти трубы обычным литьем? А.с.№241166.

120.В электронных схемах высокой частоты используют так называемые линии задержки. Они служат для сдвига выходного сигнала во времени. Линии задержки представляют собой сложную конструкцию - слои материала с низким и высоким омическими сопротивлениями чередуются. Такими парами могут быть, например, стекло и сталь, сплав Вуда и медь. Толщина слоя составляет 0,1 - 0,01 мм, точность изготовления требуется высокая. Известные способы изготовления (прессование, прокатка) малопроизводительны, дороги, дают много брака. Из некоторых пар вообще не удается получить слоистую струк-

туру: материалы, составляющие пару, обычно резко отличаются по температуре плавления (стекло до 800 оС, сталь - 1500оС, сплав Вуда - 70оС, медь - 1083оС), если на тонкую пластину из стали Вуда наложить раскаленную медную пластину, сплав Вуда просто расплавится. Нужен принципиально новый способ изготовления слоистых конструкций. А.с. №108994.

121.Для очистки горячих газов от немагнитной пыли применяют фильтры, представляющие собой пакет, образованный многими слоями металлической ткани. Эти фильтры удовлетворительно задерживают пыль, но именно поэтому их трудно потом очищать. Приходиться часто отключать фильтр и подолгу продувать его в обратном направлении, чтобы выбить пыль. Как быть? А.с. №156133.

122.В светокопировальной машине по стеклу протягивается калька с чертежом. К кальке прилегает светочувствительная бумага. Стекло (сложной формы) сломалось. Изготовление нового стекла требует значительного времени. Поэтому решили поставить оргстекло. Однако оказалось, что калька при движении электризуется и прилипает к стеклу. Как быть?

123.Из-засдвига горных пород буровую колонну иногда намертво “прихватывает” к скважине. Чтобы ликвидировать прихват, внутрь буровой колонны на глубину прихвата опускают вибратор. Но как узнать, на какой глубине возник прихват? Зона прихвата невелика - несколько десятков метров, а длина колонны - километры. Задача не решается непосредственным зондированием; не годится и предложение измерять деформацию трубы при определенном усилии (буровую колонну нельзя рассматривать как жесткий стержень; к тому же колонна испытывает неучитываемое трение о стенки скважины) А.с. №242714.

124.Завод выпускает изделия сложной формы с криволинейной по-

67

верхностью в виде скрученной ленты. Ширина ленты в разных местах разная. Толщина тоже меняется. Лента состоит из трех последовательных участков - металлического, стеклянного, пластмассового. Как определить площадь поверхности изделия? Способ должен быть простым, точным (погрешность менее 1 см2 при площади ленты около 400 см2) и быстрым. А.с. №283537.

125.При полировании оптических стекол необходимо под полировальник (он сделан из смолы) подавать охлаждающую жидкость. Пробовали делать в полировальнике сквозные отверстия и различные поры для подачи жидкости, но “дырчатая” поверхность полировальника работает хуже сплошной. Как быть?

126.При гидротации олефинов используют в качестве катализатора фосфорнокислотный катализатор (двуоксид кремния, пропитанный кислотой). Чтобы катализатор был селективен (давал одну нужную реакцию и не давал побочных реакций), его необходимо при изготовлении нагревать. Но опыты показали, что при нагревании (даже кратковременном) выше 250 оС в катализаторе появляются растворимые силикофосфаты, они вымываются и катализатор теряет активность. Как быть?

127.Есть катер, на котором поставлен абсолютный рекорд скорости, имеет идеальную форму, лучшие двигатели. Как установить новый рекорд, намного (на 100 - 200 км/ч) превысив имеющиеся показатели?

128.Дана пружина. Увеличивать ее размеры и заменять вещество, из которого она сделана (сталь определенной марки), нельзя. Нужен способ, позволяющий существенно повысить жесткость пружины, ничего к ней не прикрепляя (не пристраивая никаких дополнительных пружин и т.д.). Способ должен быть предельно простым.

129.Установка для укладки фруктов в картонные коробки включает вибростол, на который устанавливает ящик (вибрация позволяет значительно повысить плотность укладки). Сверху по лотку поступают фрукты. К сожалению нежные фрукты бьются при падении ( будем считать, что высота падения 0,5 м). Опускать лоток до дна коробки, а потом поднимать его, используя какое-либоустройство, - решение слишком сложное и потому плохое. Как быть?

130.Найти способ изготовления стеклянного куба (фильтра) с равными капиллярными сквозными отверстиями (длина ребра куба - до 1 м, количество капилляров - несколько десятков на один кв. сантиметр).

131.У двигателей внутреннего сгорания цилиндры изнашиваются неравномёрно: поршень, двигаясь возвратно-поступательнымдвижением по втулке цилиндра, может качаться (в пределах зазора) на пальце плоскостикривошипно-шатунногомеханизма. В результате цилиндр постепенно превращается в эллиптичную бочку.Из-занару-

68

шенной геометрии пара поршень - цилиндр не обеспечивает компрессии, мощность двигателя падает. Ремонт дорог, сложен и требует много времени. На крупных двигателях цилиндры снабжены сменными втулками, но их замена также трудоемка и дорога. Поскольку шатун в исходном положении находится с одной стороны (скажем, справа), то для более равномерного износа палец вставляют не на линии оси поршня, а правее. Однако все равно вместо эллипса теперь получается яйцеобразный износ. Для уменьшения износа из полости шатуна, когда он переходит влево, на место износа впрыскивают масло (нацеливая его на острый конец яйца). Однако и это не дает существенного улучшения. Равномерный износ, без нарушения геометрической формы - меньшее из зол (поршневые кольца, уплотняющие пару, менять легче). Вред приносит именно, искривление окружности. Найти способ уменьшения неодинакового износа цилиндра двигателя. Пат. 133897, Швейцария.

132. Как известно, процесс прицеливания состоит в том, чтобы совместить на оптической оси мишень, мушку и прорезь прицела. То же самое происходит и при использовании оптических прицелов, но они считаются другим объектом. Прототип - простой рамочный прицел с мушкой (рис. 3.21). Глазу трудно уловить небольшие смещения мушки (вправо, влево, вверх, вниз). Кроме того, прицел, и особенно мушка, заслоняет мишень, а нам надо попасть в избранное место самой мишени (обычная “посадка” мишени на мушку непригодна).

Рис. 3.21. Прицельное устройство в форме рамы 1 — рамный прицел: 2 — мушка

133.Как не усложняя существенно конструкции прицела, устранить недостатки? Решение должно сохранить форму рамы (без использования оптического прицела), пригодной, для мишеней вертикальныx или горизонтальных форм, не должно уменьшать механической прочности прицела, мушки или утомлять зрение.

134.Нефть из резервуара постепенно испаряется. Герметизировать резервуар (при переменном уровне нефти) нельзя. Пробовали применять плавающие экраны, однако стенки резервуара неровные, приходится оставлять зазор между экраном и стенками. Нефть испаряется как и раньше... Что делать? Контрольный ответ: пат. 177436, ФРГ.

69

135.Имеется дозатор жидкости, выполненный в виде устройства,

показанного на рис. 3.22. Жидкость поступает в ковш дозатора. Когда набирается установленный объем жидкости, дозатор наклоняется влево - жидкость выливается. Левая часть дозатора становится легче, дозатор возвращается в исходное положение. К сожалению, дозатор работает неточно При наклоне влево, как только начинается слив жидкости, левая часть дозатора становится легче, дозатор возвращается в исходное положение, хотя в ковше остается часть жидкости. “Недолив” зависит от многих факторов (разность массы левой и правой частей дозатора, вязкость жидкости, трение оси дозатора и т д.), поэтому нельзя просто взять ковш побольше. Надо устранить недостаток дозатора, сохраняя его принцип действия: качели. Контрольный ответ: а.с. 151526, а.с. 329441, СССР.

Рис. 3.22.

Дозатор жидкости

136. При изготовлении экранов телевизионных трубок требуется очень высокая чистота поверхностей (14 класс). Изготавливают экраны прессованием в металлических формах, состоящих из пуансона и матрицы (рис. 3.23). В матрицу заливают расплавленное стекло (900оС),нажимают пуансоном, стекло быстро застывает (отдает тепло металлу). Поверхность готового изделия получается недостаточно чистой, поскольку стекло прилипает к металлу.Из-заэтого приходится потом шлифовать поверхность стекла. Пытались смазывать металл олифой, пробовали различные составы смазочного материала - безуспешно. Он выгорает. Требуется такая форма, из которой изделия будут всегда выходить достаточно гладкими. Гладкость нужна по всей поверхности - внутренней, внешней, боковой. Контрольный ответ: пат. 1429343. Великобретания, а.с. 231759. СССР.

70

Рис.	3.23.		Форма
для	отливки стек-
лянного изделия
1 -	матрица; 2 -
стеклянное			изде-
лие; 3 – пуансон
137. При увеличении скорости водоизмещающего судна				сталкива-
ются с явлением кавитации		воды. С одной стороны,		увеличение
кавитации полезно, ибо при		наличии кавитации уменьшается трение

между водой и стенками судна. Тогда у стенок судна образуется смесь воды и воздушных пузырей, а трение судна о воздух становится меньше. На корме кавитация самая большая, однако именно это не разрешает увеличить скорость судна, так как винт будет отталкиваться не от воды, а от смеси воды и воздуха, т. е. с другой стороны, кавитация вредна. Винт должен остаться на корме. Как быть? Контрольный ответ: пат. 1267946, Великобритания.

138. Имеется закрытый резервуар из немагнитного металла цилиндрической формы (ось цилиндра вертикальная); в резервуаре под высоким давлением находится взрывоопасная или агрессивная жидкость. Уровень жидкости меняется в широких пределах (3 м). С наружной стороны резервуара по шкале визуально наблюдают, как меняется уровень жидкости. Известно одно из решений: в резервуаре установлен поплавок (на котором укреплен постоянный магнит с горизонтально расположенными двумя полюсами), перемещающийся вертикально по немагнитным направляющим (пат.52-16379,Япония). К резервуару с наружной стороны прислоняется стеклянная труба, не сообщающаяся с внутренней полостью резервуара, в которой движется ферромагнитный индикатор. Последний показывает уровень жидкости, находящейся внутри резервуара. Такой измеритель уровня имеет ряд недостатков: поплавок туго движется по направляющим (в жидкости имеется твердая взвесь). При попытке увеличить зазор поплавок перекашивается и застревает; в стеклянной трубке застревает индикатор, а сама трубка разбивается. Как устранить эти недостатки, сохраняя принцип магнитного поплавка?Какие-либостекла для трубки или для щели в резервуаре непригодны, ибо их трудно герметизировать и они разбиваются. Индикатор может находиться на наружной

71

стенке резервуара или наружной стенке измерительной трубки, сообщающейся с резервуаром. Такая трубка изготавливается из немагнитного металла и располагается вертикально, т. е. измерительная трубка представляет собой тот же резервуар, только с меньшим диаметром. Контрольный ответ: пат. 752594, Великобритания.

139.Как сделать, чтобы лодка, имеющая надувные борта и надувное днище “Нырок-4”Ярославского производственного объединения “Ярославрезинотехника”, стала пригодной для использования в качестве палатки на суше? Палатка должна быть приспособлена для лежания и сидения. Необходимо также, чтобы лодку-палатку можно было использовать в качестве стола, а некоторые ее части (например, надувное днище) - в качестве инвентаря палатки. Одновременно следует решить задачу: как во время дождя и плавания сделать укрытие, пригодное и для защиты от солнца? При этом масса лодки-палатки должна быть меньше суммарной массы известного спортивного инвентаря лодки“Нырок-4”,палатки и надувного матраса.

140.На птицефабриках необходимо очищать поверхность яиц от загрязнения. Следует найти высокопроизводительное устройство, которое в то же время не должно приводить к бою яиц (известные устройства для очистки яиц дают недопустимый процент боя). Контрольное решение: а.с. 179543, а.с. 952180. СССР.

141.В цифровых вычислительных машинах применяются запоминающие матрицы. Составная их часть - ферритовые сердечники. Наружный диаметр сердечника 0,6 внутренний - 0,4 мм. На одной матрице располагаются от нескольких сотен до десятков тысяч сердечников. До этого сердечники располагались на трафарете (маске). Это плоскость, на поверхности которой для крепления каждого сердечника сделаны сквозные пазы. Сердечник вставляют так, чтобы ось его отверстия была параллельна поверхности маски. Пазы делаются в точке скрещивания горизонтальных и вертикальных линий. Такие линии можно себе представить по писчей бумаге в клетку. Пазы располагаются по диагонали упомянутых клеток (рис. 3.24). Дно паза мажут клеем с тем, чтобы попавший в него (при вибрации) сердечник закрепился. Поскольку сердечники очень маленькие и их много, трудно визуально контролировать, все ли они попали в пазы. Для этого применяется сложное оптическое устройство, в которое помещают маску с установленными на ней сердечниками, В данном устройстве имеющийся его горизонтальный вид трансформируется в вертикальный, где он при помощи объектива увеличивается для наблюдения глазом. Цель задачи: упростить способ контроля (для матриц с несквозными пазами). Контрольное решение: а.с. 822296, а.с. 346755. СССР.

72

Рис. 3.24. Матрица 1 - паз (ниша); 2 - сердечник (в разрезе); 3 - маска

142. Используя эффект электрической дуги, составить схему создания дугового сварочного аппарата и решить задачи, которые содержит схема. Поясняем условия задачи по дуговой сварке. Скажем, сваривается деталь (изделие). Она не меняется. Также имеется сварочный электрод. В процессе работы его можно менять. Между электродом и свариваемой деталью находится среда (флюс), которую в творческом процессе можно менять. Электрод надо двигать вдоль свариваемого шва. Задача о дуговой сварке отличается от задачи о дуговой лампе тем, что электрод наиболее наиболее удобно держать в вертикальном положении, а свариваемую деталь - в горизонтальном, ибо при этом лучше стекает плавящийся электрод; электрод должен расплавляться, чтобы шов наполнялся металлом; для удаления оксида с поверхности свариваемой детали необходимо применять флюс; электрод должен двигаться поступательно вдоль шва. Как и в случае создания дуговой лампы, расстояние между электродом и свариваемой деталью не должно изменяться. Это расстояние может поддерживаться с помощью автомата (он известен). Однако в процессе сварки быстро плавятся электрод и среда (флюс). Такой расход электрода и среды необходимо компенсировать дополнительно. Если шов длинный или сварка непрерывная, твердые электроды непригодны, ибо короткие надо часто менять, а длинные занимают много места, поэтому твердых электродов надо избегать. Выход из положения находят, используя только форму электрода (стенки воронки), а в качестве электродов берут материал, сыпучий, вытекающий или выдавливаемый сквозь воронку, стенки которой сделаны из вольфрама или угля. Именно принудительное компенсирование израсходованных электродов и флюса сокращенно называется “движением”. При поисках решений можно преследовать следующие цели: равномерное движение электрода по направлению свариваемой детали; снижение засорения сплава и окружающей среды; уменьшение поперечного сечения электрода; повышение температуры в зоне дуги; удешевление материалов; упрощение привода; снижение расхода энергии; уменьшение оксидирова-

73

ния свариваемой поверхности (во время сварки); увеличение нагрева свариваемой детали и т.д.

143.Используя эффект электрической дуги, составить схему создания дуговой плавильной печи и решить задачи, которые содержит схема. В плавильной печи шихта нагревается электрической дугой. Структуры плавильной печи следующие: непосредственного (дуга между электродом и расплавляемым металлом, применяется однофазный или трехфазный ток) и косвенного нагревания (дуга между электродами, применяется однофазный ток). Плавильная печь непосредственного нагревания может быть с открытой (воздух) или с закрытой дугой (дуга под твердой шихтой). В плавильной печи имеются электроды и расплавленный металл. Между ними - среда. Шихту и стенки печи менять нельзя. Как и в случае дуговой лампы и дугосварочного аппарата, необходимо поддерживать определенное расстояние между электродом и шихтой (расплавленным металлом) или между электродами. также изменяются уровни шихты и расплавленного металла. Соответственно должны подниматься и электроды. Указанное расстояние (при переменных уровнях) могут поддерживать автоматические устройства, поэтому их не меняют. Однако в плавильной печи быстро плaвятcя и сквозь среду стекают в расплав электроды. Такой расход электродов и среды необходимо компенсировать дополнительно. Если менять сожженные электроды, то плавильную печь надо выключать, охлаждать. Это неэкономично. Выход находят, когда используется только форма электрода (воронка, стенки которой из вольфрама или угля), а самими электродами считается материал, высыпающийся, вытекающий или выдавливаемый сквозь воронку. При поиске решений можно преследовать цели: снижение потерь материала; снижение засорения шихты и расплавленного металла; уменьшение поперечного сечения электрода; повышение температуры в зоне дуги; удешевление материалов; упрощение привода; снижение расхода энергии и т. д.

144.Отрывок из детективного романа:

“- Я не убивал его, шериф, вы должны мне поверить, вы обязаны мне поверить!

- Я обязан верить только фактам, - возразил шериф. - Факты против тебя, парень. На той неделе ты угрожал Болтону, есть свидетели. Болтон убит выстрелом из кольта. Точно такого кольта, как у тебя. Пули мы не нашли, это так, но наш эксперт утверждает, что калибры совпадают. К тому же у тебя нет алиби.

- Вы должны мне поверить! - с отчаянием произнес Ник. - Я не стрелял, клянусь Вам. Вы же видите, мой пистолет совершенно чист...

Шериф улыбнулся.

74

- Убийство произошло двое суток назад, - сказал он. - У тебя было время, чтобы почистить оружие...”

Представьте себе, что Вас пригласили в качестве эксперта. Нужно решить задачу с изобретательских позиций.

145.На заводе, выпускающем сельскохозяйственные машины, имеется небольшой полигон для испытания машин (нaпpимep, плугов) на трогание с места, повороты и т. д. Однако “поворотливость” машин зависит от грунта. Появилась необходимость вести испытания на двухстах видах грунта. Строить двести полигонов нет возможности. Как быть?

146.Нужно с самолета измерить глубину реки через каждые 300—

500м на протяжении 100 км. Никакого специального оборудования на самолете нет, высадка людей исключена, измерение надо провести предельно дешево. Точность измерения ±0,5 м. Скорость течения неизвестна. Как быть?

147.Металлический цилиндр обрабатывается изнутри абразивным кругом. В процессе работы круг истирается. Как измерять диаметр круга, не прерывая шлифовки и не выводя круг из “недр” цилиндра?

148.Нужен способ, позволяющий быстро и точно обнаруживать в холодильных агрегатах неплотности, через которые просачивается жидкость (фреон, масло, водоаммиачный раствор).

149.Как определять степень затвердевания полимерного состава при изготовлении изделий из полимеров? Непосредственно измерить (“пощупать”) невозможно.

150.Как контролировать интенсивность движения частиц сыпучего материала при псевдоожижении?

151.Нужно предложить легко извлекаемый клин.

152.В формуле изобретения по а. с. № 527280 сказано: “Манипулятор для сварочных работ, содержащий поворотный стол и узел поворота стола, выполненный в виде поплавкового механизма, шарнирно соединенного через кронштейн со столом и помещенного в емкость с

жидкостью, отличающийся тем, что с целью увеличения скорости перемещения стола в жидкость введена ферромагнитная взвесь, а емкость с жидкостью помещена в электромагнитную обмотку.” В чем суть этого изобретения с позиций вепольного анализа?

153. По трубопроводу, имеющему сложную форму (повороты), транспортируют пневмопотоком мелкие стальные шарики. В местах поворота трубопровод сильно изнашивается изнутрииз-заударов транспортируемых шариков о стенки трубы. Пытались вводить защитные прокладки, но они быстро изнашивались. Какое правило вепольного анализа следует применить при решении этой задачи? Каков ответ, основанный на этом правиле? Как быть, если по трубопроводу транспортируются не стальные, а, например, медные шарики?

75

154.Притирку одной поверхности к другой проверяют, нанося на одну поверхность тонкий слой краски и проверяя равномерность отпечатка на другой поверхности. Для поверхностей высших классов частоты необходимо применять очень тонкий слой краски (десятые доли микрона). Такой слой дает отпечатки, которые трудно различать. Ваше предложение? На каком правиле оно основано?

155.В а. с. № 253753 описано следующее изобретение: “Электромагнитное перемешивающее устройство, включающее цилиндрический сосуд, статор, создающий электромагнитное поле, и ротор, отличающееся тем, что с целью интенсификации перемешивания ротор выполнен в виде эластичного перфорированного кольца, свободно размещенного в сосуде.” Итак, вместо жесткой лопастной мешалки использована эластичная “дырчатая” лента, приводимая во вращение электромагнитным полем. Спрогнозируйте следующее изобретение, развивающее то, что описано в а. с. 253753. На каком правиле вепольного анализа основан Ваш прогноз?

156.При изготовлении шлифовального инструмента надо уложить маленькие алмазные зерна, имеющие форму пирамидок, не как попало, а в определенном положении - острым углом вверх. Как это сделать?

157.На скоростных судах подводные крылья быстро разрушаются из-за кавитационного воздействия потока воды. Каково Ваше решение? На каком правиле вепольного анализа оно основано?

158.После изготовления некоторых железобетонных изделий с предварительно напряженной (растянутой) арматурой (стальными стержнями) возникает необходимость измерять напряжение (или фактическую величину удлинения) арматуры в готовом изделии. Трудность заключается в том, что арматура находится внутри готового и установленного изделия. Делать дырки или выводить концы арматуры наружу нельзя. Применить просвечивание с помощью ультразвука или рентгеновских лучей слишком сложно. Как быть?

159.Часто возникает необходимость измерить наклон строительных конструкций, частей крупных станков и т. д. Для этого используют наклономер, рабочая часть которого представляет собой маятник со стрелкой на конце. Точность такого наклономера зависит от его длины: чем длиннее маятник, тем больше линейное отклонение стрелки при одном и том же наклоне. Однако наклономер длиной несколько метров неудобен, громоздок (маятник обязательно должен находиться в жестком корпусе, сборно-разборные конструкции недопустимы). Неприемлемы и конструкция с зеркалами и оптическим лучом. Наклономер должен остаться простым, но сочетать точность и компактность.

160.Цех изготавливает металлические полые конусы. Размеры кону-

76

сов разные, это не имеет значения для задачи. Но для определенности примем: высота 1000 мм, диаметр нижнего основания 700 мм, диаметр верхнего основания 400 мм, толщина стенок 30 мм. После изготовления нужно проверить размеры и форму внутренней поверхности конуса. Для этого внутрь конуса поочередно вставляют шаблоны (для каждого проверяемого сечения имеется свой шаблон). Когда шаблон установлен, можно заметить (наблюдая на просвет) отклонения от заданной формы и размеров. Чем больше шаблонов, тем точнее проверка. Но каждый замер требует много времени и труда. Поэтому чем меньше шаблонов, тем быстрее и проще проверка. Как быть?

161.Для съемки мультфильма изготавливают ряд рисунков, изображающих фазы движения снимаемого объекта. Каждый метр пленки - это 52 рисунка, а фильм длиной 300 м (10 мин. экранного времени) - это 15 тыс. кадров. Таким образом, нужно изготовить свыше 15 тыс. рисунков и уложить их с большой точностью, чтобы снятое изображение не дрожало и не прыгало. Необходимо резко, в сотни раз, повысить эффективность этой тяжелой работы. Как это делать? Для простоты будем считать, что речь идет о фильмах с контурным изображением (изображение образовано только линиями).

162.Крыша парника представляет собой застекленную (или обтяну-

тую пленкой) металлическую раму. При повышении внешней температуры (скажем, с 15 до 25о) надо поднимать одну сторону рамы, чтобы парник проветривался. А когда температура падает, крышу надо опускать. Угол подъема, допустим, 30о. Поднимать и опускать рамы приходится вручную, а парников много, да и температура меняется несколько раз за день. Задача состоит в том, чтобы автоматизировать поднимание - опускание рамы. Ставить на каждом парнике электропривод с температурным датчиком в данном случае недопустимо сложно и дорого. Решение должно быть более простое.

163.В прочный, герметически закрываемый металлический сосуд кладут 30 - 40 кубиков (разные сплавы) и заполняют сосуд агрессивной жидкостью. Идут испытания, цель которых - выяснить, как действует агрессивная жидкость на поверхность кубиков в условиях высоких температур, а иногда и высоких давлений. К сожалению, агрессивная жидкость действует и на стенки самой камеры. Поэтому стенки приходится делать из дорогостоящего благородного металла. Как обойти это затруднение?

164.В реакторе находится смесь растворов кислот; режим работы (температура, давление, концентрация кислот) постоянно меняется. Нужно определить момент начала кипения. Непосредственное наблюдение невозможно. Теоретически вычислить температуру кипения тоже нельзя из-за непостоянства режима. Как быть?

77

165.Для исследовательских целей нужно знать так называемую подвижность ионов в газах (скорость их направленного перемещения). Напряженность задана, расстояние между электродами известно, нужно измерить время дрейфа ионов от электрода к электроду. Так и поступают. В фиксируемый момент времени вводят (у поверхности одного из электродов) ионы, а затем измеряют время их дрейфа под действием поля до другой точки (у другого электрода ). Дли определения подвижности ионов другого знака полярности меняются на противоположные. Однажды потребовалось решить эту задачу при условии, что состав газа быстро (30 млс) меняется. Было и дополнительное требование: простота оборудования. Между тем с увеличением быстродействия появилась необходимость создать высоковольтные схемы синхронизации и запуска, на разработку которых нужно было затратить немало времени сил.

166.По трубопроводу перекачивают железорудную пульпу (взвесь железной руды в воде). Регулируют поток пульпы с помощью вентиля (задвижки). Но частицы руды, обладающие абразивными свойствами, быстро “съедают” задвижку. Как быть?

167.Существует способ групповой запайки ампул. 25 ампул, заполненных лекарством, устанавливают вертикально в гнездах металлического держателя (пять рядов по пять ампул). Сверху подводят групповую горелку (пять рядов по пять горелок). Над каждой ампулой оказывается горелка. Огонь запаивает капилляры ампул. К сожалению, способ имеет недостаток: пламя плохо регулируется. Оно то слишком большое, то слишком маленькое. Некоторые ампулы перегреваются, некоторые не запаиваются. Можно, конечно, пустить огонь на полную мощность. Тогда все ампулы запаиваются, но в большинстве ампул от перегрева испортится лекарство. Можно, наоборот, пустить очень слабый огонь. Тогда ни в одной ампуле не испортится лекарство, но многие ампулы не запаяются. Пробовали использовать перегородку - пластинку с дырками, прикрывающую ампулы. Однако если капилляры свободно проходят в дырки, то проходит и огонь. А если капилляры проходят в дырки без зазоров, сложно и долго вставлять ампулы в такую пластинку. К тому же она тоже нагревается и передает тепло ампулам. Как быть?

168.Чтобы продемонстрировать равноускоренное движение под действием силы тяжести, используют наглядное пособие, состоящее из наклонной плоскости и скатывающейся по ней тележки. На тележке установлена капельница - сосуд с окрашенной жидкостью, вытекающей в виде отдельных капель через равные промежутки времени. Вдоль пути тележки укладывают бумажную ленту. Если тележка движется равномерно, расстояние между упавшими каплями на ленте одинаковое,

78

если тележка движется ускоренно, расстояние между точками - каплями возрастает. Чтобы продемонстрировать равноускоренное движение возможно нагляднее, нужно, чтобы на ленте было много капель - отметок, т.е. нужна очень длинная наклонная плоскость. Но длинная плоскость (даже складная, раздвижная и т. п.) неудобна. Нужно сохранить схему прибора, но сделать так, чтобы при небольших размерах наклонной плоскости на ленте получилось побольше отметок. Увеличивать частоту падения капель нельзя - будем считать, что они и так падают одна за другой.

169.Известно и широко применяется нанесение покрытий на металлические поверхности (без тока) химическим способом. Его сущность состоит в том, что металлическое изделие помещают в ванну, заполненную горячим раствором соли металла (никеля, кобальта, палладия, золота, меди). Начинается реакция восстановления, и на поверхность изделия оседает металл из раствора. Процесс проходит тем быстрее, чем выше температура. Но при высокой температуре раствор разлагается, металл выпадает в осадок на дно и, на стенки ванны, раствор быстро теряет рабочие свойства, через два-тричаса его приходится менять. До 75% химикатов идут в отходы, это удорожает процесс. Применение стабилизирующих добавок не решает задачу. Как быть?

170.“Хорошее мясо тонет - этот принцип положили в основу своего изобретения (а. с.№485380) Е. Г. Савран, Н. Ф. Панков и В. П. Стоянов из ВНИИ птицеперерабатывающей промышленности, предложившие таким образом судить о качестве мяса. Продукт последовательно погружают в раствор поваренной соли различной концентрации”. Взяв это изобретение за прототип, сделайте следующее, более совершенное изобретение

171.Иностранная фирма выпускала химические продукты, в частности спирт, который отвозили на разные химические предприятия, в том числе на лакокрасочный завод, расположенный в пяти километрах от завода-изготовителя. Три-четыре раза в неделю приезжал грузовик, и к нему прицепляли заполненную и опломбированную цистерну емкостью 10 м3, и грузовичок отвозил ее на лакокрасочный завод. Там спирт сливали, тщательно замеряя его количество, а цистерну возвращали заводу-изготовителю. С некоторого времени спирт стал исчезать: каждый раз обнаруживали недостачу в 15 - 20 л, а под рождество исчезло даже 30 л... Проверили дозирующую аппаратуру на заводе-изготовителе и заводе-получателе- все в порядке. Проверили цистерну - ни малейшей щелочки. Проверили пломбы у очередной цистерны, прибывшей на лакокрасочный завод, - все пломбы абсолютно целы... И снова недостает 20 л! Не так уж много, но ведь обидно, да и опасно: не обнаружишь причину, исчезнут сотни литров... Хозяин фирмы

79

распорядился, чтобы цистерну везли в сопровождении охраны, - не помогло. Рассвирепевший хозяин нанял частных детективов, и те заняли наблюдательные посты на всем пути следования - не помогло... Но однажды задачу удалось решить. Каков же, по вашему мнению, был ответ?"

172.Горячие газообразные нефтепродукты при движении по трубам образуют твердые парафиновые отложения. Приходится останавливать аппаратуру и удалять парафин растворителем. Предложено заранее насыщать газообразные нефтепродукты парами растворителя (а. с.№ 412 230). Какой прием использован в этом изобретении?

173.Существуют дождевальные машины, которые разбрызгивают воду из поднятой над поверхностью земли и раскручиваемой трубы. Чем длиннее труба, тем большую площадь может полить такая машина. Но с увеличением длины трубы увеличивается ее вес, а это усложняет конструкцию машины, увеличивает расход энергии и .т д. Какой прием надо использовать, чтобы устранить это техническое противоречие?

174.Как было показано на многочисленных примерах, использование “мешка с воздухом” стало тривиальным при решении задач, в которых надо на время прижать один хрупкий предмет к другому. А если вместо “мешка с воздухом” взять антипод - “мешок с вакуумом”? Как он выглядит? Найдите изобретательское применение “мешку с вакуумом”.

175.Во многих технических устройствах используются движущиеся ленты в виде бесконечного кольца. Если, например, покрыть внешнюю поверхность такой ленты абразивным составом, получится шлифовальная лента. В а.с.№236278 было предложено разрезать шлифовальную ленту, перекрутить один конец на 180о и снова соединить, получив так называемую ленту Мебиуса. Шлифующими стали обе поверхности ленты. Длина ее осталась той же, но и как бы вдвое увеличилась. Другие изобретатели проделали абсолютно то же самое с магнитофонной лентой (а.с.№259449), ленточным фильтром (а.с.№321266), лентой станка дляанодно-механическойрезки (а.с.№464429, девять авторов), конвейерной лентой (а.с.№526395) и десятками других лент. Какой прием здесь использован?

176.И еще один вопрос. Лента Мебиуса удваивает длину используемой поверхности. Но можно взять трехгранный шлифовальный ремень и перед соединением в кольцо сдвинуть концы на 120о. Тогда рабочая поверхность удлинится втрое (правда, став более узкой). Можно перекрутить многогранный ремень и удлинить поверхность в пять или десять раз. На это изобретение выдано а.с.№324137. Спрогнозируйте изобретения, которые могут появиться в связи с этим авторским свидетельством.

80

177.Нужно автоматизировать отделение спелых помидоров от неспелых. Известны разные способы (например, делят по цвету, по твердости, по химическому составу), но они сложны, дороги, ненадежны. Мы возьмем за основу самый простой (и потому самый привлекательный) способ - разделение по удельному весу. Разработана установка, основную часть которой составляет ванна с водой. В ней спелые помидоры должны тонуть, а неспелые всплывать. К сожалению,

установка работает плохо: чаще всего спелые и неспелые помидоры имеют плотность ниже 1 г/см3... и спокойно все всплывают, хотя спелые все-таки чуть-чуть тяжелее неспелых. Удобнее. всего было бы разделять томаты в жидкости с удельным весом 0,99 г/см3. Но такая жидкость, удовлетворяющая еще и требованиям пищевой промышленности, пока не найдена. Разбавлять воду другими жидкостями, нагревать, насыщать воздухом нельзя. Как быть? Примечание. Видимо, решить эту задачу будет нетрудно: в гл. 1 упоминается изобретение, использующее нужный физический эффект. Такой же физический эффект применен в изобретении, приведенном в гл. 2 (кстати, это изобретение сделал девятиклассник А.Ждан-Пушкин, слушатель Азербайджанского общественного института изобретательского творчества). Интересно сравнить ответ на задачу с идеями, выдвинутыми во время тщетных попыток решить аналогичную задачу мозговым штурмом /9, с. 60 - 61/.

178.“Предложите простую конструкцию устройства для взвешивания полувагонов с металлоломом непосредственно на месте погрузки. Допустимые погрешности 1 - 2 т. Как сейчас взвешивают полувагоны? Погрузив металлолом, вагон прокатывают на весы тепловозом, на что уходит 6 - 12 ч. После этого приходится снова либо догружать, либо разгружать вагон до установленной нормы...” Подкладывать под рельсы или вагон тензодатчики - плохое решение, встраивать датчики в вагон еще хуже. Как быть.

179.Известны устройства, позволяющие открывать и закрывать путь газу из “сосуда А в сосуд Б, например различные краны и зажимы. Но они слишком грубы для тех случаев, когда нужна наиболее высокая точность, т.е. когда надо открывать кран (или менять степень его открывания) на какую-то очень и очень небольшую величину. Нужно, чтобы кран был очень простым и в то же время очень точно работающим. Речь при этом идет не о том, чтобы ввести обратную связь между краном и сосудом Б. Пусть краном управляет человек. Вопрос в том, чтобы кран мог точно открываться (“краниться”).

180.В центрифуге в течение длительного времени должны идти химические реакции, для этого необходимо поддерживать внутри центрифуги температуру 250 оС. Поставить центрифугу в термостат нельзя (она слишком велика).

81

Подавать электрический ток внутрь быстровращающейся центрифуги? Сложно, да и как контролировать температуру внутри центрифуги? Использовать нагрев инфракрасными лучами? Снова возникает вопрос: как контролировать температуру? Ведь измерение температуры на поверхности центрифуги - это совсем не то... Как быть?

181.Отрывок из детективного романа: “Теперь вы в руках правосудия, - сказал шериф. - Надеялись улизнуть, а? Алмаз “Юпитер” - неплохая добыча... Но вы пойманы с поличным. А то, что вы разрезали алмаз на части и огранили, только усугубляет вашу вину”. “Не спешите, шериф, - пожал плечами один из задержанных. - Пропал алмаз “Юпитер”? Выражаем искреннее сочувствие и все такое прочее. У нас нет этого алмаза, у нас всего лишь пять бриллиантов. Наследство покойной бабушки”. “Вот именно, - усмехнулся второй. - Взгляните на это дело с научной точки зрения. Вес разный, форма разная. Цвет совпадает? Мало ли белых алмазов и бриллиантов? Химический состав? Там углерод и у нас углерод, у всех бриллиантов и алмазов углерод. Пожалуй, придется отпустить нас, как вы смотрите на это?..” Вас ознакомили с этой ситуацией. Ваши предложения?

182.В книге У. Гордона “Синектика” есть отрывок из записи решения задачи о передаче вращения. Текст записи приведен также в статье В. Орлова “Фейерверк открытий” (“Техника - молодежи”, 1973, №3, с. 4). Ведущий, вал развивает от 400 до 4000 об/мин, ведомый вал должен всегда иметь 400 об/мин. Как это осуществить? В записи, приведенной Гордоном, использована эмпатия: один из решавших задачу мысленно представляет, что он находится внутри “черного ящика” (искомого устройства); руками он держится за ведущий вал, ногами - за ведомый; при этом усилия “эмпатирующего” направлены на то, чтобы “в ногах” всегда было 400 об/мин, как бы ни скручивались “руки”. Ответ не приведен. Ваши предложения? На каких правилах они основаны?

183.В а.с.№206207 описан станок для нарезания резьбы метчиками; для разгрузки инструмента от осевых усилий станок имеет камеру, заполненную жидкостью, и поплавок, соединенный со шпиндельным блоком. По а.с.№354297 аналогичное поплавковое устройство используют для разгрузки опорных подшипников в установке, измеряющей крутящие моменты. Чем больше поплавок, тем, естественно, больше развиваемая им гидростатическая сила. Но увеличивать размеры поплавковой камеры невыгодно, Использовать вместо воды тяжелую жидкость дорого, неудобно, опасно. Спрогнозируйте, в каком направлении будут развиваться подобные поплавковые камеры.

184.Имеется установка для получения полимера в виде мелких шариков. Установка представляет собой бак, в котором находится расплавленный полимер. К его поверхности подведена труба, по которой поступает

82

сжатый воздух, захватывающий и распыляющий полимер.

Воздушный поток с капельками полимера отводится по трубе: капельки застывают, падают на нижнюю стенку трубы и скатываются в специальную емкость. К сожалению, установка дает много крупных шариков. Пробовали по-разному подавать воздух - лучше не получается. Ставили в трубе решетки, сетки - снижалась производительность. Какой стандарт надо использовать? Каково решение задачи по этому стандарту?

185.Консервы выпускают в литровых банках с металлическими крышками. Необходимо проверять, достаточно ли плотно крышка закрывает горловину банки. Для этого опускают банки в ванну с водой и смотрят - появятся ли пузырьки воздуха (вода через неплотности проходит внутрь банки и вытесняет воздух). Способ медленный и ненадежный. Какой стандарт надо применить? Каково решение по стандарту? Примечание. Задача состоит в обнаружении капелек воды, проникших внутрь банки. Модель задачи относится к классу 1: дано одно вещество. Содержимое банки, сами банки, крышки не входят в модель задачи.

186.Существуют так называемые металлоплакирующие смазки. В них на 90% обычного масла приходится 10% тонко измельченного металлического порошка. При работе порошок создает на трущихся поверхностях тончайший защитный слой металла. Приготовление смазок очень простое - путем механического перемешивания. Но такие смазки не годятся, если зазор между трущимися поверхностями меньше гранул порошка. Можно, конечно, сильнее истереть порошок - сделать коллоидный раствор. Но и в этом случае получаются слишком большие частицы. Больше измельчать - значит перейти от коллоидного раствора к истинному раствору (в истинном растворе металл содержался бы в виде молекул, атомов или ионов). Но металлы; не растворяются в масле. Как быть?

187.Детали из резины и других эластичных материалов невозможно было обрабатывать на станках. Как обточить материал, меняющий форму от малейшего усилия резца? Чехословацкий изобретатель И. Паукерт решил эту проблему (патент ЧССР №121621). В чем заключается идея изобретения? Какой стандарт надо использовать для решения задач такого типа? Свой ответ вы можете проверить по журналу “Изобретатель и рационализатор”, 1969, №2, с. 27.

188.В гл. 2 упоминался эффект Томса. Состоит он в том, что небольшая (доли процента) добавка длинноцепочечных полимеров в жидкость значительно уменьшает трение движущейся жидкости о твердую поверхность, например о стенки трубы. А если добавить эти полимеры в твердое тело? В какое твердое тело можно ввести такие добавки и что это даст? Ответ см. в бюллетене “Открытия. Изобретения.

83

Промышленные образцы. Товарные знаки”, 1974, №З5, с. 88, а.с.№444039.

189.Автомобильные, указатели уровня бензина неточны и капризны. Бывает так, что по показаниям прибора в баке еще много бензина, а на самом деле там почти ничего нет; выехала машина на шоссе и застряла. Нужен предельно простой способ оповещения водителя о том, что бензина осталось минимальное количество и пора ехать на заправку. Помните, что поплавковые схемы с электрической передачей информации уже есть. Нужно что-то другое. Решите эту задачу, используя таблицу типовых моделей и вепольных преобразований. Если ваше решение может быть внедрено каждым водителем за пять минут без всякой переделки оборудования, причем затраты не превышают

20- 30 коп. и способ обладает абсолютной надежностью, - значит вы правильно решили задачу... Ответ см. в “Пионерской правде” за 15 ноября 1977 г.

190.В лаборатории имелась порошкообразная окись бериллия с температурой плавления выше 2000 оС. Нужно было расплавить окись бериллия так, чтобы ничем ее не загрязнить. Тигля, выдерживающего требуемую температуру, в лаборатории не было. Появилась мысль: плавить окись бериллия в самой окиси бериллия. Возьмем “кучу” окиси бериллия и нагреем токами высокой частоты середину этой “кучи”. Расплав не будет соприкасаться ни с чем (кроме окиси бериллия) и потому не загрязнится. Все великолепно, но вот беда: окись бериллия становится электропроводной только при высокой температуре, как же ее нагреть? Пробовали использовать электрическую дугу, плазменную горелку, индукционный нагрев - не получается. Окись бериллия или не нагревается или загрязняется. Четкое противоречие: чтобы сделать окись бериллия электропроводной, надо ввести в нее металл, а чтобы сохранить чистоту, металл вводить нельзя... Решите эту задачу, используя стандарты. Проверить ответ можно по журналу “Изобретатель и рационализатор”, 1977, №3, с. 23.

191.На моторостроительном заводе после сборки двигатели поступают на обкатку. Для этого вал двигателя присоединяют к электроприводу, дающему постоянное, сравнительно небольшое число оборотов. Поршни двигателя приходят в движение относительно внутренней поверхности цилиндров и постепенно притираются; неровности, выступы, шероховатости сглаживаются, а поршни лучше прилегают к стенкам цилиндров. Процесс в сущности предельно прост: одну шероховатую поверхность трут о другую шероховатую поверхность, пока, не сгладятся шероховатости. Обкатку надо вести до того момента, пока поршни не притрутся к цилиндрам. Но как его уловить? Пробовали следить за процессом, добавляя в масло люминофор и наблюдая за гашением люминесценции под действием попадающих в масло

84

металлических частиц, но это оказалось слишком громоздким. Еще

более громоздкий способ периодически останавливать двигатель для разбора и осмотра притирающихся поверхностей. Решите задачу по АРИЗ с шага 2.2. Ответ см. в бюллетене “Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки”, 1972, №15, с. 155,

а.с.№337682.

192.В повести Д. Пеева “Седьмая чаша” (“Искатель”, 1975, №1 и 2) описано расследование убийства, происшедшего при загадочных обстоятельствах. Семь человек (дело происходило в загородном доме) собрались на вечеринку. Налили коньяк в рюмки, но не выпили сразу, а минут 15 походили по даче. Затем вернулись к столу, выпили коньяк - и один человек умер, в его рюмке оказался яд. Следователь установил, что в течение этих 15 минут все были друг у друга на глазах, никто не мог подсыпать яд. В чем разгадка преступления?

193.Уже давно исследуют поверхность пористых тел, делая срез и рассматривая его под микроскопом (например, для изучения формы и расположения пор). Что надо сделать для усовершенствования этого способа? Если задача вызывает у нас затруднения, перечитайте гл. 2. Ответ см. в бюллетене “Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки”, 1974, №32, с. 103, а.с.№441481.

194.Капиллярные силы помогают припою проникать при пайке в едва заметный зазор между деталями. Те же силы вредны, когда нужно припаять к внутренней поверхности втулки пористую вставку. Припой проникает в поры и закрывает их. Как быть? Ответ см. в журнале “Изобретатель и рационализатор”, 1977, №3, с. 44.

195.Полимеры постепенно портятся, стареют. Происходит это из-затого, что под действием кислорода в полимере возникают свободные радикалы. Для защиты полимера в него надо ввести вещества - “перехватчики кислорода, например металлы в сильно измельченном виде. Но как ввести такой металл, чтобы он при этом не покрылся пленкой окиси и не потерял своих “перехватывающих” свойств? Тонкоизмельченный металл жадно соединяется с кислородом, осуществлять “заправку” полимера в вакууме или в среде инертного газа слишком сложно. Какой стандарт надо использовать для решения этой задачи? Что надо сделать в соответствии с этим стандартом? Ответ на задачу см. в журналах Химия и жизнь”, 1977, №1, с. 44.

196.В ряде случаев линии электропередач (ЛЭП) приходится размещать в районах, в которых выпадает большое количество осадков

(дождь, снег, туман). В холодный период времени температура окружающего воздуха колеблется около 0оС, провода постепенно обрастают коркой льда значительной толщины. В ряде случаев вес наросшего льда столь велик, что провода ЛЭП не выдерживают и рвутся. Как предотвратить обрыв проводов ЛЭП?

85

197. В некоторых лабораторных химических технологиях требуется осуществлять регулировку “малых” расходов различных жидких реагентов. Использование в этом случае известных механических устройств, например, крана или зажима, не позволяет получить необходимой точности регулирования расхода. Как регулировать расход жидкости, если его величина незначительна (менее 0,1 г/с)?

198. В массивном металлическом корпусе 1 прибора имеется отверстие, в которое запрессован стальной шарик 2 (рис. 3.25). Периодически его приходится извлекать, однако сделать это трудно, так как шарик запрессован плотно. Разборные конструкции в данном случае недопустимы. Как быть?

Рис. 3.25. Шарик

199. В некоторых системах смазки для очистки потока масла от попадающих в него частиц стали используют магнитные фильтры (рис. 3.26). Работает подобный фильтр следующим образом. Масло, держащее стальные частицы, прокачивают через кольцевой магнит. Под действием магнитного поля, частицы “прилипают” к участку трубки, находящейся внутри магнита, образуя тем самым своеобразную “металлическую шубу” . По мере ее роста число частиц,“перехвачен-ных”магнитным полем, уменьшается, а число отрывающихся от “шубы” - увеличивается. Поэтому через некоторое время эти процессы приходят в динамическое состояние и фильтр перестает “задерживать” стальные частицы. После этого надо выключать систему смазки и удалять скопившийся мусор. Ясно, что для выполнения данной операции надо сначала определить момент, когда скопилась “критическая” масса частиц, при которой дальнейшая работа фильтра недопустима. Как это сделать?

86

Рис. 3.26. Магнитный фильтр

1 – масло; 2 – отдельные стальные частицы; 3 – "шуба" из стальных частиц; 4 – кольцевой магнит; 5 – трубка

200.Имеется трубопровод, в котором движется газ. Иногда температура газа неконтролируемо меняется (повышается на 20 - 30оС)ю С повышением температуры уменьшается его плотность, и как следствие падает масса газа, проходящего через трубу в единицу времени. Наиболее простой способ стабилизации расхода газа - установить в трубопроводе регулируемую задвижку. Предложите устройство, позволяющее в данных условиях изменять положение заслонки при изменении температуры газа.

201.При проведении исследования образца материала, например, конструкционной стали на стойкость нейтронному облучению, необходимо знать, какую энергию он поглощает в установленный период времени. Использование, в этом случае балансного метода “энергия источника” - “энергия прошедшего через образец” не позволяет получить необходимой точности измерения. Как быть? Учитывая особенности проведения указанных исследований, желательно, чтобы на выходе разрабатываемой измерительной системы был электрический сигнал.

202.На первый взгляд кажется, что определение веса твердого тела не должно вызывать больших трудностей. В настоящее время известны весы самых различных конструкций с широким диапазоном характеристик. Однако произвести взвешивание микроскопических частиц вещества (тысячные доли миллиграмма) - даже при современном уровне техники не так просто. Необходимо найти варианты принципа действия микровесов.

203.Одно из требований, предъявляемое к велотренажеру для спортсменов состоит в необходимости менять по заданной программе тормозной момент на его валу. В настоящее время для этих целей

87

обычно используют устройство регулирующее силу натяжения металлической ленты, которая, в этом случае, выполняет роль тормозной колодки (рис. 3.27). Предложите устройство, регулирующее тормозной момент на валу тренажера, работающее на других - “немеханических” принципах.

Рис. 3.27. Велотренажер

1 – вал тренажера; 2 – металлическая лента; 3 – регулятор натяжения ленты

204. При проведении профилактического ремонта комбайнов одной из часто повторяющихся операций является замена смазки 1 в подшипниках 2 (рис. 3.28). Это вызвано тем, что при работе комбайна, находящаяся в подшипниках смазка частично вытекает и засоряется. Поэтому периодически приходится проводить их профилактический ремонт: снять подшипник с комбайна, вынуть из него (хотя бы один) вкладыш 3, промыть, заправить новую смазку, после чего поставить вкладыш на место. Наиболее “неудобной” операцией в этой технологии является извлечение вкладыша. Обычно его просто выковыривают с помощью какого-либо острого предмета, например, отвертки. При этом очень часто вкладыш ломается, а заменить его обычно нечем. Предложите способ извлечения вкладыша из подшипника, который можно было бы применить в условиях сельхозмастерской.

88

Рис. 3.28. Подшипник

205. В гидравлических прессах в качестве аккумулятора энергии используется баллон 1, заполненный газом 2 под высоким давлением и рабочей жидкостью 3 (обычно это масло) (рис. 3.29). В течение одного цикла работы пресса масло из бака сначала подается в гидравлическую систему, а затем перекачивается назад в бак. При этом, некоторая часть масла из-за всевозможных протечек безвозвратно теряется. Следовательно, в процессе работы пресса количество масла в баке уменьшается. Так как потери масла за один цикл невелики, то эксплуатация пресса может продолжаться длительный период - до тех пор пока количество масла в баке не уменьшится до некоторой предельной величины. После этого работа пресса должна быть прекращена.

Рис. 3.29. Пресс

206.Как определить количество масла в герметичном сосуде, толщина стенок которого достигает 10 см?

207.При автоматической электросварке в среде защитного газа часть параметров процесса контролируется посредством телекамеры (рис. 3.30). Процесс сварки сопровождается образованием большого

89

числа брызг жидкого металла, которые, попав на поверхность объектива прилипают к ней. В конечном итоге это приводит к образованию на объективе непрозрачной корки металла. Непрозрачный слой металла ухудшает условия контроля процесса сварки.

Рис. 3.30. Схема сварки

1 – брызги жидкого металла; 2 – сварной шов; 3 – свариваемые детали; 4 – объектив телекамеры; 5

–защитный газ

208.Известен способ дезактивации питьевой воды, в которой действующими агентами являются ионы серебра и меди. Попав в воду, они случайным образом взаимодействуют с микроорганизмами. Причем, роли распределяются следующим образом: ионы серебра убивают бактерии, а ионы меди расправляются с водорослями и микрофлорой. Реализовать этот процесс можно с помощью следующего устройства (рис. 3.31). Для осуществления дезинфекции достаточно пропустить загрязненную воду через данное устройство. Одним из главных недостатков этой установки является ее низкая производительность (определяется скоростью протекания воды через пористое тело), а также относительно высокая стоимость. Последнее объясняется необходимостью использования в ней дорогостоящего серебра.

Рис. 3.31. Устройство дезактивации воды 1 - корпус, 2 - пористое тело из сплава серебра и меди

90

209. Известно, что бетон лучше выдерживает растягивающие нагрузки, чем сжимающие. Поэтому для того, чтобы избежать при эксплуатации железобетонных конструкций, работающих на изгиб (например, балок) растягивающих нагрузок, используют так называемый предварительно напряженный бетон. При его изготовлении применяется следующая технология. Сначала растягивают арматуру (стальные стержни). В растянутом состоянии арматуру заливают бетоном. После затвердевания бетона концы арматуры освобождают, она укорачивается и сжимает бетон во всем объеме изделия. Известно, что при изгибе балок их “внутренняя” поверхность сжимается, а “внешняя” - растягивается. Если эти силовые конструкции изготовлены по описанной выше технологии, то в них растягивающие силы частично или полностью компенсированы за счет имеющегося предварительного сжатия бетона. Очевидно, что такие железобетонные изделия будут прочнее традиционных. Первоначально для удлинения арматуры использовали гидравлические домкраты, но они оказались слишком сложными и ненадежными устройствами. Поэтому был предложен электротермический способ: арматуру нагревают, пропуская через нее электрический ток, она удлиняется, и в таком состоянии ее закрепляют в форме. После того как арматура несколько остынет, ее заливают бетоном. Очевидно, что степень предварительного сжатия железобетоннoro изделия определяется величиной удлинения арма-

туры в результате ее нагрева - L ( L=L-Lo).Последняя, в свою очередь, среди прочего, зависит (прямопропорционально) от длины стержней арматуры Lo и максимальной температуры их нагреваt. На практике данная взаимосвязь приводит к тому, что для увеличения степени сжатия бетона в относительно коротких балках их арматуру приходится нагревать до температур, значительно превышающих 400 °С. Как известно, вблизи этой температуры обычная сталь претерпевает отжиг. Поэтому предел прочности материала арматуры после нагрева снижается. Показатель качества системы электротермического удлинения арматуры железобетонных изделий, который определя-

ется величиной удлинения стержня арматуры L и пределом проч-

ности его материала после удлинения , не удовлетворяет предъявляемому требованию.

210. Для подавления пыли, которая образуется при добыче угля с помощью отбойного молотка используют струю, состоящую из капель воды (рис. 3.32). Капли воды, хаотично двигаясь в зоне образования пыли, контактируют с ней, в результате чего капли воды как бы “поглощают” частицы пыли. Такого рода образования сливаются с другими каплями воды, “тяжелеют” и падают на землю. Надо отметить, что чем меньше размер капель воды в струе, тем эффективнее идет

91

процесс при прочих равных условиях. Одной из главных характеристик данной системы является ее экономичность - масса воды, расходуемая в единицу времени. Значение этого показателя не удовлетворяет предъявляемому требованию.

Рис. 3.32. Осаждение пыли водой 1 - генератор капель воды, 2 - капли воды, 3 -пыль,4 - горная порода,

5 - отбойный молоток.

211. При получении химически чистых веществ обычно используется кварцевая посуда. В большинстве случаев ее стойкость не вызывает нареканий. Однако при плавке в ней веществ - восстановителей 2, например, некоторых металлов, кварцевые колбы 1 быстро разрушаются и к тому же загрязняют расплав кремнием (Si) (рис. 3.33). Это объясняется тем, что химическая активность некоторых веществ - восстановителей выше, чем у кремния. Поэтому их атомы замещают в материале колбы атомы кремния. Например, SiO2 +X = Si + XO2,

где Х - символ атома вещества - восстановителя.

Высокой стойкостью по отношению к подобным веществам отличается муллит (от Al6Si2Oi13 до Al4SiO3). Однако с помощью традиционной стеклодувной технологии из него невозможно изготовить химическую посуду сложной формы, т. к. он плавится при температуре 2200 °С, в то время как температура плавления кварца 1100 - 1200 °С.

Рис. 3.33. Кварцевая посуда

92

212. Известны следующие мостовые переходы через горные ущелья

(рис. 3.34).

Рис. 3.34. Мостовые переходы 1 - полотно моста, 2 - опоры моста, 3 - стенки ущелья, 4 - автомобили

Одним из важнейших показателей подобного мостового перехода является безопасность движущегося по нему автотранспорта. Она тем выше, чем меньше угол наклона полотна моста к линии гори-

зонта ( ). Для того, чтобы обеспечить необходимый уровень безопасности движения, в рассматриваемом случае требуется выполнить дополнительные работы: либо надо вынуть большой объем горной массы из правой стенки ущелья, либо построить предварительную эстакаду перед мостовым переходом на левой стороне ущелья. Оба

эти способа позволяют уменьшить угол до требуемой величины, но ведут к значительному увеличению стоимости моста.

213. Для получения листовой стали (проката) используют прокатные станы, рабочими органами которых являются обжимные и подающие валки (рис. 3.35).

Рис. 3.35. Прокатка стали 1 - слиток стали; 2 - пара обжимных валков; 3 - подающие валки

Последние транспортируют слиток в зону расположения обжимных валков, которые вращаются на встречу друг другу. За счет этого слиток втягивается в зазор между обжимными валками. Так как величина этого зазора несколько меньше толщины слитка, то, проходя через него, он деформируется, становясь одновременно тоньше, шире и длиннее. Показатель качества прокатного стана, который в основном определяется длиной прокатного стана и качеством получаемого на нем проката, не удовлетворяет предъявляемому требова-

93

нию. Очевидно, что длину прокатного стана можно уменьшить за счет уменьшения числа обжимных валков, но это приводит к необходимости увеличивать интенсивность воздействия каждой пары валков на слиток. Последний параметр, при прочих равных условиях, тем больше, чем меньше диаметр обжимных валков. Однако, уменьшение диаметра обжимного валка приводит к его прогибу, что в свою очередь ведет к увеличению неравномерности деформации по ширине слитка, а следовательно к ухудшению качества проката.

214. В некоторых случаях расплавленный металл необходимо подвергнуть воздействию акустических колебаний. Для этого используют звуковод, который соединяет ультразвуковой генератор с поверхностью расплава (рис. 3.36).

Рис. 3.36. Обработка ультразвуком 1 - звуковод; 2 - расплавленный металл; 3 - тигель

У данной системы есть один существенный недостаток: звуковод под действием высоких температур разрушается и загрязняет металл.

215. Обычно для получения металлических деталей с высокой степенью частоты поверхности используются шлифовальные станки. Если поверхность детали имеет участки различной кривизны, то ее шлифовку можно вести следующим образом (рис. 3.37)

Рис. 3.37. Схема шлифовки 1 - шлифовальный круг, 2 - деталь.

Шлифовальный круг, вращаясь вокруг своей оси, “сканирует” поверхность детали, последовательно обрабатывая все ее участки. Зона обработки в каждый момент времени равна площади контакта шлифовального круга и детали (окружность диаметром D). Та, в свою очередь, достигает максимального значения тогда, когда радиус кри-

94

визны шлифовального круга равен аналогичной характеристике обрабатываемого участка детали. Показатель качества шлифовального станка, который в основном определяется его производительностью и универсальностью, не удовлетворяет предъявляемому требованию. Производительность станка можно повысить за счет увеличения площади контакта шлифовального круга и детали. Однако при этом, как нетрудно заметить, уменьшается спектр обрабатываемых деталей по степени кривизны их поверхности. Иными словами, снижается универсальность станка.

216.Показатель качества охотничьего ружья, который в основном определяется его весом и дальнобойностью, не удовлетворяет предъявляемому требованию. Если принять массу порохового заряда и массу дроби фиксированными параметрами, то дальнобойность ружья однозначно определяется длиной его ствола. Вес же охотничьего ружья равен сумме веса приклада и ствола.

217.В настоящее время широкое распространение получили стиральные машины барабанного типа. Они имеют следующую компоновку:

Рис. 3.38. Стиральная машина 1 - перфорированный бара-

бан; 2 - корыто; 3 - мыльный раствор; 4 - ком белья

Стирка и отжим белья в этих машинах обеспечивается за счет вращения барабана. Причем на режиме отжима скорость его вращения достигает весьма значительных величин.

Стиральные машины данного типа имеют один существенный недостаток - сильные вибрации, возникающие на режиме отжима (иногда машина начинает буквально подпрыгивать). Это объясняется тем, что после подачи воды в корыто ком белья намокает и уменьшает свой объем, поэтому его центр масс перемещается ниже оси вращения барабана. В результате этого появляется эксцентриситет Е. На режиме отжима на барабан начинают действовать большие центробежные силы, что приводит к вибрациям и, как следствие, - к сниже-

95

нию ресурса стиральной машины (R).

218. При фиксации детали А внутри детали В (например, в трубке) используют металлические клинья (рис. 3.39).

Рис. 3.39. Заклинивание деталей 1, 2 - взаимофиксированные детали А и В; 3 - клинья

Для того, чтобы детали были более надежно зафиксированы относительно друг друга, степень упругой деформации клиньев после установки должна быть как можно больше. С другой стороны, для удобства разборки этого узла данная характеристика должна быть как можно меньше.

219. В последнее время для сварки полимерных материалов используется лазер. Например, для сварки тонких пленок применяется следующая установка (рис. 3.40).

Рис. 3.40. Сварка полимеров 1 – лазер; 2 - лазерный луч; 3 - прижимной ролик; 4 - подвижная

платформа; 5 – стол; 6 - свариваемые полосы пленки; T1 и T2 - соответственно точка максимального сжатия полос пленки и точка воздействия лазерного луча

Эта установка работает следующим образом. Платформа, на которой установлен лазер и прижимной ролик, перемещается вдоль линии сварочного шва. Ролик прижимает друг к другу края полос пленки, а луч лазера расплавляет их, в результате чего и образуется сварочное соединение. Качество сварочного шва, которое в этом случае определяется его прочностью и степенью искривления (изогнутостью), не удовлетворяет предъявляемому требованию. Прочность сварного соединения в большой степени зависит от расстояния между точками T1и T2. Это объясняется тем, что в точке T1 степень прижатия полос

96

достигает максимального значения. Поэтому чем ближе точка воздействия лазерного луча (T2) к точке T1, тем лучше прогревается и сплавляется материал полос, тем выше прочность сварочного шва. Расстояние между точками T1 и T2 можно сократить за счет уменьшения диаметра прижимного ролика, однако это может приводить к образованию “волны материала” (см. рис. 3.41), в результате чего сварочный шов получается “изогнутым”.

Рис. 3.41. Коробление листов 1 - свариваемые полосы; 2 - “вол-

на материала”; 3 - прижимной ролик

220. В последнее время широкое распространение получили установки ультразвуковой обработки. Одной из важных деталей этих установок являются концентраторы, которые позволяют повышать плотность энергии ультразвуковых колебаний (рис. 3.42).

Рис. 3.42. Концентратор

1 - концентратор; а, l - соответственно угол раскрытия и длина концентратора

Показатель качества концентратора, который в основном определяется длиной (l) и коэффициентом потерь энергии, не удовлетворяет предъявляемому требованию. Значения последнего показателя в первую очередь зависят от угла раскрытия концентратора (а). Чем он меньше, тем меньше потери энергии в процессе ее концентрации.

221. В настоящее время на атомных электростанциях и на морских судах стали широко использовать ядерные реакторы интегрального типа. Их особенностью является то, что все системы первого контура расположены в одном корпусе - баке (рис. 3.43).

97

Рис. 3.43. Реактор 1 - крышка реактора; 2 - корпус реактора; 3 - теплообменник; 4 - актив-

ная зона (зона расположения ядерного топлива); 5 - насос; 6 - трупобровод 2-гоконтура; 7 - жидкометаллический теплоноситель (например, натрий).

Работают эти реакторы следующим образом. Теплоноситель нагнетается насосом в полость активной зоны, где он нагревается. После этого теплоноситель попадает в теплообменник, отдает там тепло теплоносителю 2-гоконтура, после чего снова попадает на вход насоса. Известно, что одним из важнейших показателей подобных систем является степень радиационного воздействия на окружающую среду. В данном случае этот показатель определяется возможностью протечек теплоносителя1-гоконтура через стенку корпуса реактора, что при данной конструкции полностью не исключается. В процессе эксплуатации реактора в материале его корпуса за счет нейтронного излучения, химических реакций и температурных напряжений образуются межкристаллические дефекты и даже микротрещины. В результате этого радиоактивный теплоноситель может вытечь из1-гоконтура реактора.

Рекомендация. При постановке поисковой задачи необходимо учесть, что если бы теплоноситель не контактировал с корпусом реактора, то его протечки были бы полностью исключены.

222.Известна установка для измерения давления дуги (рис. 3.44):

98

.

Рис. 3.44 Измерение давления

1 - площадка из тугоплавкого материала; 2 - рычаг; 3 - токоподводящий провод, 4 - электрод, 5 - тензодатчик, 6 - опора, 7 - дуга.

Работает эта установка очень просто. Дуга, которая образуется между электродом и площадкой, оказывает на последнюю некоторое давление. Данное силовое воздействие усиливается за счет рычага и фиксируется тензодатчиком. К сожалению, этой простой системе присущ один существенный недостаток. Токоподводящий провод ввиду того, что он должен иметь большое сечение, вносит существенную погрешность в измерение давления дуги.

223. В некоторых случаях для нанесения защитных и декоративных никелевых покрытий целесообразно использовать термохимический способ, который можно реализовать с помощью следующей установки:

Рис. 3.45. Установка для нанесения покрытий 1 - ванна; 2 - раствор соли никеля; 3 - многосекционный элек-

тронагреватель; 4 - металлическая деталь; 5 - покрытие из никеля

Перед началом ее работы в раствор опускают металлическую деталь, после чего включают часть секций нагревателя. Их количество определяется размером детали. В результате, часть раствора нагревается, и он начинает циркулировать в объеме ванны. При нагреве раствора соль никеля разлагается. Это приводит к появлению в нем

99

свободных атомов никеля, которые оседают как на поверхность детали, образуя никелевое покрытие, так и на внутреннюю поверхность ванны. В последнем и состоит главный недостаток установки термохимического никелирования деталей. К сказанному надо добавить, что зависимость массовой скорости разложения соли никеля (m) от температуры раствора (t) определяется следующим графиком.

Рис. 3.46. Скорость разложения соли

224. Известен двигатель внутреннего сгорания, работающий по следующей схеме:

Рис. 3.47. Схема работы двигателя 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - уплотнительные кольца; 4 - шатун; -

коленчатый вал; 6 - маховик; 7 - продукты сгорания топлива

В процессе работы двигателя на поршень действуют силы F1, F2и F3. Первая из них обеспечивает вращение вала двигателя. Действие же сил F2 и F3 приводит к истиранию уплотнительных колец в плоскости вращения маховика (рис. 3.48).

Рис. 3.48. Уплотнительные кольца 1 - уплотнительное кольцо, 2 - зона истирания,

3 - плоскость вращения маховика.

В результате этого уменьшается степень уплотнения пары цилиндр - поршень, что, как известно, ведет к снижению КПД двигателя внутреннего сгорания.

100

225. Обычно манометры (рис. 3.49) для измерения давления в гидравлическом контуре устанавливаются на его компенсаторе. Компенсатор позволяет принять из контура А или выдать в него часть жидкости в случае изменения ее объема. Обычно подобные изменения связаны с увеличением или уменьшением температуры жидкости и проходят достаточно плавно. Но могут быть и аварийные ситуации, когда объем жидкости в компенсаторе растет очень быстро. Это может быть вызвано разгерметизацией контура А, в результате чего он соединяется с контуром В, имеющим более высокое давление. В этом случае давление газа в компенсаторе начинает увеличиваться, что фиксируется с помощью манометра. Внешняя система управления, получив от него сигнал о росте давления, “сбрасывает” давление газа в компенсаторе контура В, прекращая тем самым перетечку из него жидкости в контур А.

Рис. 3.49. Манометр 1 - бак компенсатора, 2 - газовый объем, 3 - резервный запас жидко-

сти, 4 - трубопровод контура А, 5 - манометр, 6 - жидкость контура В, Р1 и Р2 - соответственно давление в контуре А и В.

Недостатком описанной системы контроля герметичности трубопроводов контура А является ее низкое быстродействие, которое

зависит от чувствительности манометра - Р. Пока давление газа в

баке увеличится на величину Р, в контур А перетекает недопустимое количество жидкости из контура В. Однако в данных условиях применить другой, более чувствительный манометр (и тем самым

уменьшить величину Р), невозможно.

226. Для перекрытия русла рек используются саморазгружающиеся баржи следующей конструкции (рис. 3.50). Она работает следующим образом. С берега в кузов баржи загружают гравий, после чего ее буксируют к месту разгрузки. С буксира при помощи веревки открыва-

ют один из клапанов (фаза 1). Воздух, давление которого в результате частичного погружения баржи в воду в процессе загрузки несколько возросло, выходит из полости колокола. Это приводит к нарушению

101

баланса сил, действующих на кузов, и он опрокидывается, высыпая гравий на дно реки (фаза 2). После опорожнения кузов под действием

противовеса возвращается в исходное положение (фаза 3), и баржа вновь направляется под загрузку. Показатель качества саморазгружающейся баржи, который в основном определяется ее грузоподъемностью и вероятностью возвращения кузова в исходное положение, не удовлетворяет предъявляемому требованию. Последний из указанных показателей среди прочего зависит от момента, который создает противовес при возвращении кузова в исходное положение.

Рис. 3.50. Разгрузка баржи 1 - противовес; 2 - кузов для гравия; 3 - воздушные колокола; 4 - клапаны; 5 - гравий; 6 - вода; 7 - воздух; 8 - основная часть баржи; 1,2,3 - фазы разгрузки баржи.

227. При проведении горных работ необходимо за 0,6 с последовательно произвести 40 взрывов, причем промежутки между взрывами могут быть различными. График проведения взрывов должен выдерживаться с точностью до 0,001 с. Очень часто для этого используется следующее программное устройство. Перед началом работы шарик “примагничен” к сердечнику соленоида. После отключения питания соленоида шарик начинает падать, замыкая при этом электрические контакты, что и позволяет получить необходимую последовательность электрических импульсов. Для возвращения шарика в исходное положение надо подать питание на соленоид и перевернуть трубку. Данному устройству присущ один существенный недостаток: по мере его эксплуатации изменяется форма и коэффициент трения внешней поверхности электрических контактов. Это приводит к недопустимому ухудшению точности соблюдения графика взрывов, в результате чего дальнейшая эксплуатация программного устройства становится невозможной. Неблагоприятные изменения параметров электрических контактов происходят за счет их многократного взаимодействия с шариком. Для того, чтобы обеспечить замыкание контак-

тов, величина зазора между ними ( ) должна быть меньше диаметра

102

шарика (d). Поэтому при прохождении шарика между контактами на

них (со стороны шарика) действует сила F= k(d— ), где k - коэффициент упругости контактов. Под действием этой силы шарик “раскатывает” в слое серебра, покрывающего контакты, “ложбинку” (рис. 3.52).

Рис. 3.51. Программное устройство 1 - стальной шарик; 2 - стеклянная трубка; 3 - посереб-

ренные электрические контакты; 4 – соленоид; 5 - резиновая прокладка; 6 - разреженный газ

Рис. 3.52 - Износ серебра

1 - “ложбинка”; 2 - слой серебра; 3 – электрический контакт

228. Известна следующая система регулирования уровня воды в водонапорной башне (рис. 3.53).

Рис. 3. 53. Схема регулирования уровня воды 1 - бак, 2 - датчик НУВ (нижнего уровня воды), 3 - датчик ВУВ (верх-

него уровня воды), 4 - сливная воронка, 5 - вода, 6 - электроды датчиков ВУВ (НУВ).

103

Когда вода опускается ниже уровня расположения датчика НУВ, его электрические контакты размыкаются. Это служит сигналом для включения насоса. Он начинает закачивать воду в бак до тех пор, пока ее уровень не поднимется до уровня расположения электрических контактов датчика ВУВ, в результате чего они замыкаются, и система управления отключает насос. В теплое время года данная система регулирования уровня работает нормально. Но при отрицательных температурах очень часто наблюдается несрабатывание датчика ВУВ. Это объясняется тем, что его контакты покрываются льдом, который, как известно, является диэлектриком. Поэтому после погружения контактов датчика ВУВ в воду электрическая цепь не замыкаются, насос продолжает накачивать воду в бак, и она переливается через сливную воронку.

Очевидно, требуется ввести обогрев датчика ВУВ, но использование для этой цели электрических обогревателей нежелательно. Можно было бы воспользоваться теплом воды, которая находится в баке. Однако реализация этой идеи потребует размещения датчика ВУВ приблизительно на уровне датчика НУВ. Но тогда придется очень часто включать и выключать насос, что также нежелательно.

229. При определенных напряжении и расстоянии между угольными электродами (рис. 3.54) возникает светящаяся электрическая дуга, которая может быть применена в качестве источника света в дуговых лампах. Электрическая дуга зажигается путем смыкания, а затем отделения электродов или при помощи вспомогательного электрода зажигания. При горении электроды испаряются, необходимое расстояние поддерживается автоматически. Однако эти устройства сложны. Предложить простой метод сохранения постоянного расстояния между электродами.

Рис. 3.54. Электрическая дуга 1 – электрод положительного потенциала; 2 – электрод

отрицательного потенциала; 3 – дуга; А – примерное место горения дуги

104

						Приложение 1
		Фонд физико-техническихэффектов (ФТЭ)
№	Наименование	Вход А	Объект В		Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
1	Закон Ома	Электрическое поле	Проводники		Электрический ток	Возникновение в проводнике элек-
		Напряженность элек-			Плотность тока	трического тока, плотность которо-
		трического поля				го пропорциональна на-
						пряженности поля
2	Закон Джоуля	Электрический ток Си-	Проводники		Количество теп-	Выделение в проводнике при про-
	— Ленца	ла тока			лоты	текании через него электрического
						тока определенного количества
						теплоты, пропорционального квад-
						рату силы тока, сопротивлению
						проводника и времени протекания
						тока
з	Эффект Зеебека	Температура Градиент	Контакт разно-		Электрическое	Возникновение ЭДС в электри-
			родных	про-	поле	ческой цепи, состоящей из по-
			водников		эдс	следовательно соединенных раз-
						нородных проводников, контакты
						между которыми имеют различные
						температуры
4	Эффект Томсона	1. Температура Гради-	Проводники		Тепловой поток	Выделение или поглощение те-
		ент 2. Электрический				плоты (помимо выделения джо-
		гок Постоянный Сила				улевой теплоты) в проводнике с
		тока				током, вдоль которого имеется
						градиент температуры
						105

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
5	Эффект Пель-	Электрический ток	Контакт раз-	Тепловой поток		Выделение или поглощение те-
	тье	Сила тока	нородных			плоты при протекании электри-
			проводников			ческого тока через контакт раз-
						нородных проводников
6	Закон Био-	Электрический ток	Проводники	Магнитное поле		Создание в окружающем про-
	Савара-	Сила тока		Магнитная	ин-	странстве магнитного поля при
	Лапласа			дукция		протекании по проводнику элек-
						трического тока
7	Сверхпро-	Температура Умень-	Металлы По-	Удельное	элек-	Скачкообразное уменьшение
	водимость	шение Ниже критиче-	лупроводники	трическое	со-	практически до нуля электриче-
		ской		противление		ского сопротивления ряда ме-
				Скачкообразное		таллических проводников и
				уменьшение		сильнолегированных полупро-
						водников при охлаждении ниже
						критической температуры, ха-
						рактерной для данного мате-
						риала
8	Тензорези-	Деформация Относи-	Твердые про-	Удельное	элек-	Изменение электрического со-
	стивный эф-	тельная де-	водники	трическое	со-	противления в твердых провод-
	фект	формация		противление		никах под действием растяги-
				Изменение		вающих или сжимающих напря-
						жений

106

Продолжение таблицы приложение 1

№	Наименова-	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ние ФТЭ
9	Вторичная	Поток элементарных	Твердые тела	Поток элемен-		Испускание электронов (вто-
	электронная	частиц (электронов)	Жидкости	тарных	частиц	ричных) твердыми и жидкими те-
	эмиссия	Первичный Плотность		(электронов) Вто-		лами при их бомбардировке элек-
		потока		ричный Плотность		тронами (первичными)
				потока
10	Эффект Ганна	Электрическое поле	Полупро-	Электрический ток		Генерация	высокочастотных
		Постоянное Напряжен-	водники	Высокочастотный.		колебаний электрического тока в
		ность электрического		Частота		полупроводниках с М-образной
		поля				вольт-ампернойхарактеристикой
11	Второй закон	Сила	Материальная	Ускорение		Возникновение под действием
	Ньютона		точ-			силы (или	равнодействующей
			ка			сил), приложенной к телу (мате-
						риальной точке), ускорения, про-
						порционального силе и направ-
						ленного по прямой, по которой
						эта сила действует
12	Магниторе-	Магнитное поле Маг-	Твердые про-	Удельное	элек-	Изменение электрического со-
	зистивный эф-	нитная индукция	водники	трическое	сопро-	противления твердых проводников
	фект			тивление		под действием магнитного
				Изменение		поля

107

Продолжение таблицы приложение 1

№	Наименование	Вход А	Объект В		Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
13	Эффект Гопкин-	1. Температура Увели-	Ферро-		Магнитная	про-	Резкое возрастание магнитной
	сона	чение.	магнетики,		ницаемость		проницаемости ферромагнетик.
		Вблизи точки Кюри			Скачкообразное		в слабом магнитном поле вблизи
		2. Магнитное поле			изменение		точки Кюри.
		Магнитная индукция					В непосредственной близости к
							точке Кюри проницаемость падает
							(ферромагнетик становится пара-
							магнетиком)
14	Катодолю-	Поток элементарных	Люминофоры		Электромагнитное		Излучение света, возникающее при
	минесценция	частиц (электронов)			излучение Види-		возбуждении люминофора элек-
		Плотность потока			мое		тронным пучком
15	Пироэлек-	Температура Измене-	Нецентро-		Поверхностная		Возникновение электрических за-
	трический эф-	ние	симметрич-ные		плотность	элек-	рядов на поверхности некоторых
	фект		кристалличе-		трического заряда		кристаллических диэлектриков
			ские	ди-	Изменение		(пироэлектриков) при их на-
			электрики				гревании или охлаждении
16	Закон Ампера	1 . Магнитное поле	Твердые про-		Сила		Возникновение механической силы,
		Однородное. Магнитная	водники				действующей на проводник, по
		индукция 2. Электриче-					которому протекает электрический
		ский ток Сила тока					ток, при помещении его во внешнее
							магнитное поле

108

Продолжение таблицы приложение 1

№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
17	Электрока-	Электрическое поле	Кристал-	Температура Из-		Изменение температуры пиро-
	лорический эф-	Постоянное Напряжен-	лические твер-	менение		электрического кристалла под
	фект	ность электрического	дые тела (пи-			влиянием электрического поля
		поля	ро-электрики)
18	Термоэлек-	Температура	Твердые тела,	Поток	элемен-	Испускание электронов нагретыми
	тронная эмиссия		жидкости	тарных	частиц	телами в вакуум или другую среду
				(электронов)
				Плотность потока
19	Эффект Холла	1 . Магнитное поле	Металлические	Электрическое		Возникновение разности потен-
		Постоянное Магнитная	проводники,	поле Постоянное		циалов между боковыми гранями
		индукция 2. Электриче-	полупро-	Разность потен		пластинки из металлического
		ский ток Постоянный.	водники	циалов		проводника или полупроводника,
		Сила тока				вдоль которого протекает электри-
						ческий ток, при действии перпенди-
						кулярного к ней магнитного поля
20	Магнитост-	Магнитное поле	Ферро-	Деформация		Изменение формы и размеров
	рикция	Магнитная индукция	магнетики,	Относительная		тела при его намагничивании
			антифер-	деформация
			ромагнетики
			Ферри-
			магнетики

109

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
21	Эффект	Магнитное поле	Ферро-	Угловая	ско-	Поворот свободно подвешенно-
	Эйнштейна-	Магнитная индукция	магнетики	рость		го ферромагнитного образца во
	де-Хааза					внешнем магнитном поле
22	Автоэлек-	Электрическое поле	Твердые и	Поток	элемен-	Испускание электронов прово-
	тронная	Постоянное	жидкие про-	тарных		дящими твердыми и жидки-
				ЧЭСТИ1		ми
	эмиссия	Напряженность элек-	водники	(электронов)		телами под действием внешне-
		трического поля		Плотность пото-		го электрического поля вы-
				ка		сокой напряженности у их по-
						верхности
23	Эффект	Деформация	Ферро-	Намагничен-		Влияние механических дефор-
	Виллари	Относительная де	магнетики	ность Изменение		маций (растяжения, круче-
						ния,
	(магнитоупру-	формация				изгиба и т. д.) на намагничен-
	гий эффект)					ность ферромагнетика
24	Электролю-	Электрическое поле	Люминофоры	Электромагнит-		Люминесценция, возбуждаемая
	минесценция	Разность потенциа-	(твердые	ное излучение		электрическим полем
		лов	тела, газы)	Ультрафиолето-
				вое,	види-
				мое, инфракрас-
				ное

110

Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
25	Эффект Магну-	1 . Угловая скорость		Твердые тела	Сила	Возникновение поперечной си-
	са	2.	Поток жидкости			лы, действующей на тело, вра-
		(газа) Скорость пото-				щающееся в набегающем на
		ка				него потоке жидкости (газа)
26	Естественная	Электромагнитное		Оптически	Электромагнит-	Вращение плоскости поляриза-
	оптическая	излучение Линейно		активные	ное излучение	ции оптического излучения при
	активность	поляризованное		вещества	Линейно поля-	прохождении через некоторые
				(твердые	ризованное	вещества
				тела, жид-	Вращение плос-
				кости)	кости поляри-
					зации
27	Эффект Барк-	Магнитное поле Маг-		Ферро-	Намагничен-	Скачкообразное изменение на-
	гаузена	нитная индукция		магнетики	ность Скачкооб-	магниченности ферромагнитно-
		Близка к коэрцитив-			разное измене-	го образца при непрерывном
		ной	силе ферро-		ние	изменении внешнего магнитно-
		магнетика Непре-				го поля
		рывное изменение
28	Эффект Бар-	Угловая скорость		Ферро-	Намагничен-	Изменение намагниченности
	нетта			магнетики	ность Изменение	ферромагнетика при его враще-
						нии в отсутствии внешнего маг-
						нитного поля

111

Продолжение таблицы приложение 1

№	Наименование		ВходА	Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
29	Закон	Брю-	Электромагнитное из-	Граница двух	Электромагнитное	Полная поляризация естественного
	стера		лучение Неполяризо-	диэлектриков	излучение Линей-	(неполяризованного) света при
			ванное		но поля-	падении на границу двух диэлек-
					ризованное	триков под углом Брюстера
30	Закон	все-	Гравитационное поле	Материальная	Сила Сила тяготе-	Действие на тело, находящееся в
	мирного тяго-		Напряженность гра-	точка	ния	произвольной точке гравитаци-
	тения		витационного поля			онного поля, образуемого массой
						т1, силы гравитации, зависящей от
						массы этого тела и от напря-
						женности гравитационного поля
31	Пьезоэлек-		Деформация Относи-	Кристал-	Поляризован-	Изменение поляризации некоторых
	трический эф-		тельная деформация	лические ди-	ность Изменение	кристаллических диэлектриков
	фект			электрики (пье-		(пьезоэлектриков) при механиче-
				зоэлек-трики)		ской деформации
32	Обратный пьезо-		Электрическое поле	Тоже	Деформация От-	Появление механической де-
	электрический		Напряженность элек-		носительная де-	формации в анизотропных кри-
	эффект		трического поля		формация	сталлических диэлектриках под
						действием электрического поля
33	Пьезомаг-нитный		Давление	Антифер-	Намагниченность	Возникновение в веществе на-
	эффект			ромагнетики		магниченности под действием
						внешнего давления
						112

				Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименова-	Вход А	Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ние ФТЭ
34	Закон Куло-	Электрическое поле	Точечный	Сила	Два точечных заряда взаимо-
	на	Поле точечного за-	заряд		действуют друг с другом с си-
					лой,
		ряда Напряжен-			пропорциональной произве-
		ность			де-
		электрического поля			нию их зарядов и обратно про-
					порциональной
					квадрату расстояния между ни-
					ми
35	Сила Ло-	1. Магнитное поле	Заряжен-	Сила	Действие на движущуюся в
	ренца	Магнитная индукция	ные части-		магнитном поле заряженную
					час-
		2. Скорость	цы		тицу силы, перпендикуляр-
					ной
					вектору магнитной индукции
					это-
					го ^^оля^4^аэктоЕУ_ее
					скор_рсуи
36	Электро-	Магнитное поле	Проводя-	Электрическое	Возникновение ЭДС индукции в
	магнитная	Постоянное или пе-	щей контур	поле	проводящем контуре при изме-
	индукция	ременное	Движу-	Переменное	нении во времени магнитно-
					го
		Магнитный поток	щийся (если	ЭДС	потока через ограниченную кон-
		Переменный	магнитное		туром поверхность

113

							Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименова-	Вход А		Объект В		Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ние ФТЭ
				поле посто-
				янно)	или
				неподвиж-
				ный	(если
				магнитное
				поле	пере-
				менно)
37	Электроста-	Электрическое поле		Проводники,		Поверхностная		Образование под действием
	тическая ин-	Постоянное Напря-		диэлектрики		плотность		внешнего электрического поля
	дукция	женность электриче-				электрического		на поверхности проводника или
		ского поля				заряда Увеличе-		диэлектрика равных и противо-
						ние		положных по знаку зарядов
38	Самоиндукция	Электрический ток		Замкнутый		Электрическое		Возникновение ЭДС индукции в
		Сила тока Увеличе-		проводящий		поле		проводящем контуре при изме-
		ние	или умень-	контур		эдс		нении в нем силы тока
		шение
39	Фотоэлек-	Электромагнитное		Твердые те-		Поток	элемен-	Испускание электронов твер-
	тронная эмис-	излучение Монохро-		ла, жид-		тарных	час-	дыми телами и жидкостями под
	сия (внешний	матическое Частота		кости		тиц (электронов)		действием электромагнитного
	фотоэффект)	Выше	красной гра-			Кинетическая		излучения в вакуум или другую
		ницы фотоэффекта				энергия		среду

114

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименова-	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ние ФТЭ
40	Терморези-	Температура Изме-	Проводники,	Удельное	элек-	Изменение электрического со-
	стивный эф-	нение	полу-	трическое	со-	противления проводящих тел
	фект		проводники	противление		при изменении их температуры.
				Изменение		У металлических проводников
						сопротивление возрастает с
						ростом температуры, у жидких
						электролитов и полупроводни-
						ков — падает
41	Эффект Мейс-	1. Магнитное поле	Сверхпро-	Намагничен-		Вытеснение магнитного поля из
	нера	Постоянное Магнит-	водники	ность Изменение		толщи проводника при его пере-
		ная индукция Ниже				ходе из нормального состояния
		критического значе-				в сверхпроводящее
		ния 2. Температура
		Уменьшение Ниже
		критического значе-
		ния сверхпрово-
		дящего перехода
42	Эффект Пок-	Электрическое поле	Пьезо-	Показатель пре-		Изменение показателя прелом-
	кельса	Напряженность элек-	электрики	ломления Измене-		ления света в кристаллах, поме-
		трического поля		ние		щенных в электрическое поле

115

							Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименова-		Вход А		Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ние ФТЭ
43	Вихревые токи		Магнитное поле Маг-		Массивные	Электрический		Возникновение замкнутых элек-
	(токи Фуко)		нитный поток Пере-		проводники	ток Замкнутый		трических токов в массивном
			менный			(вихревой) Сила		проводнике при изменении про-
						тока		низывающего его магнитного
								потока
44	Гальвано-		1. Деформация От-		Ферро-	Удельное	элек-	Изменение электрического со-
	упругий	маг-	носительная	де-	магнетики	трическое	со-	противления ферромагнетика,
	нитный	эф-	формация 2. Магнит-			противление		помещенного в магнитное поле
	фект		ное поле Магнитная			Изменение		и подвергнутого односторонним
			индукция					упругим напряжениям растяже-
								ния или сжатия
45	Диэлектри-		Электрическое поле		Сегнето-	Поляризован-		Неоднозначная	зависимость
	ческий гисте-		Напряженность		электрики	ность		электрической поляризации сег-
	резис		электрического поля			Циклическое из-		нетоэлектрика от электрическо-
								го
			Циклическое	изме-		менение		поля. При циклическом измене-
			нение					нии поля кривая, характеризую-
								щая изменение поляризации
								об-
								разца, образует петлю диэлек-
								трического гистерезиса
									116

							Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименова-		Вход А	Объект В		Выход С		Краткая сущность ФТЭ
46	Магнито-		Электрическое поле	Антифер-		Намагничен-		Намагничивание	анти-
	электрический		Переменное Напря-	ромагнетики:		ность		ферромагнитного	диэлектри-
	эффект в		женность электриче-	окись хрома и				ческого кристалла внешним
	антифер-		ского поля	др.				электрическим полем при опре-
	ромагнетиках							деленных типах симметрии
								располо-
	(Открытие							жения магнитных ионов в эле-
	№ 123)							ментарной ячейке кристалла
47	Магнито-		Магнитное поле	Антифер-		Поляризован-		Электрическая поляризация ан-
	электриче-		Магнитная индукция	ромагнети-		ность		тиферромагнитного	диэлектри-
	ский	эффект		ки:	окись			ческого кристалла внешним маг-
	в	антифер-		хрома и др.				нитным полем при определенных
	ромагнетиках							типах симметрии расположения
	(II) (Открытие							магнитных ионов в элементарной
	№ 123)							ячейке кристалла

117

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименова-		Вход А	Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ние ФТЭ
48	Акустомаг-		1. Акустическая вол-	Полупро-	Электрическое	Возникновение разности потен-
	нитоэлектри-		на Ультразвук Часто-	водники	поле Разность	циалов в полупроводнике, по-
	ческий	эф-	та 2. Магнитное поле		потенциалов	мещенном в поперечное маг-
	фект (Откры-		Магнитная индукция			нитное поле, в направлении,
	тие № 133)					перпендикулярном магнитному
						полю и направлению распро-
						странения звуковой волны при
						пропускании через него ультра-
						звука
49	Действие маг-		1. Магнитное поле	Замкнутый	Момент силы	Поворот рамки с током под дей-
	нитного поля		Однородное Магнит-	проводящий		ствием вращающего момента,
	на контур с		ная индукция 2.	контур		возникающего при помещении
	током		Электрический ток			рамки в однородное магнитное
			Постоянный Сила			поле
			тока
50	Акустический		1. Акустическая вол-	Парамаг-	Акустическая	Резонансное поглощение энер-
	парамагнитный		на Ультразвук Часто-	нетики	волна Ультра-	гии ультразвуковой волны опре-
	резонанс (От-		та 2. Магнитное поле		звук Мощность	деленной частоты при прохож-
	крытие	№	Постоянное Магнит-		Уменьшение	дении через парамагнитный
	153)		ная индукция			кристалл, находящийся в по-
						стоянном магнитном поле

118

						Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
51	Магнитный	Магнитное поле Маг-		Ферро-	Намагничен-		Неоднозначная зависимость
	гистерезис	нитная индукция		магнетики	ность Цикличе-		намагниченности ферромагнит-
		Циклическое измене-			ское изменение		ного образца от напряженности
		ние					внешнего магнитного поля. При
							циклическом изменении напря-
							женности магнитного поля кри-
							вая, характеризующая измене-
							ние намагниченности образца,
							образует петлю магнитного
							гистерезиса
52	Поляризация	Электрическое поле		Диэлектрики;	Поляризованное		Образование объемного ди-
	диэлектриков	Напряженность элек-		твердые,	ть		польного момента диэлектрика
		трического поля		жидкие, газо-			под действием электрического
		Меньше	значения,	образные			поля. На поверхности диэлек-
		соответствующего					трика появляются связанные
		пробою диэлектрика					(поляризованные) заряды
53	Ионизация газа	Электрическое поле		Газы	Поток	элемен-	Образование положительных и
	под действием	Напряженность элек-			тарных	час-	отрицательных ионов и свобод-
	электрического	трического поля Уве-			тиц (электронов		ных электронов из электрически
	поля	личение	выше		и ионов) Плот-		нейтральных атомов и молекул
		критического зна-			ность потока		газа под действием сильного
		чения					электрического поля

119

							Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В		Выход С			Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
54	Пробой ди-	Электрическое поле	Диэлектрики:		Удельное		элек-	Резкое уменьшение электриче-
	электриков	Напряженность элек-	твердые,		трическое		со-	ского сопротивления диэлек-
		трического поля Уве-	жидкие,	газо-	противление			трика при некотором критиче-
		личение Вблизи от	образные		Резкое	умень-		ском значении напряженности
		электрической проч-			шение			приложенного электрического
		ности диэлектрика						поля
55	Взрывная элек-	Электрическое поле	Катод	в	Поток	элемен-		Испускание интенсивного элек-
	тронная эмис-	Напряженность элек-	виде	ме-	тарных		час-	тронного потока, обусловлен-
	сия (Открытие	трического поля Уве-	таллического		тиц (электронов)			ное переходом вещества като-
	№ 176)	личение выше	острия		Плотность пото-			да из конденсированной фазы в
		критического			ка			плотную плазму в результате
								разогрева локальных областей
								катода сверхсильным электри-
								ческим полем
56	Триболю-	Механическое на-	Кристал-		Электромагнит-			Возникновение люминесценции
	минесценция	пряжение	лические лю-		ное излучение			при растирании, раздавливании
			минофоры		Видимое Интен-			или раскалывании некоторых
					сивность			кристаллов

120

Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
57	Дуговой разряд	1.	Электрическое	Газы	Электрический	Самостоятельный квазистацио-
		поле			ток Электронно-	нарный разряд в газе, горящий
		Разность потенциа-			ионный Сила	практически при любых давле-
		лов			тока	ниях газа и при постоянной или
		2 Давление Выше				меняющейся с низкой частотой
		0,01—1Па				(до 103 Гц) разности потенциа-
						лов между электродами
58	Тлеющий	1.	Электрическое	Газы	Электрический	Один из видов стационарного
						самостоятельного электриче-
						ско-
	разряд	поле Постоянное.			Электронный	го разряда в газах. Происходит
						при низких давлениях и харак-
						те-
		Разность потенциа-				ризуется сравнительно		ма-
						лой
		лов			Сила тока	плотностью тока	на катоде
						и
		2. Давление				большим (порядка сотен вольт)
		Не выше 1 — 10 Па				катодным падением потенциала
59	Искровой раз-	Электрическое поле		Газы (ат-	Электрический	Неустойчивый	электрический
	ряд	Напряженность элек-		мосферный	ток Электронно-	разряд в газах, возникающий
		трического поля		газ, аргон,	ионный	при ионизации газа по всей
				неон и т. д.)		длине межэлектродного		про-
						странства.

121

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
					Сила тока	Характеризуется прохожде-
						нием
						электрического тока по зигзаго-
						образным разветвленным узким
						ярко освещенным каналам
60	Эффект Ки-	1. Электромагнитное		Полупро-	Электрическое	Возникновение	электрического
	коина — Нос-	излучение		водники	поле	поля в полупроводнике, находя-
	кова (фото-	Видимое			Постоянное	щемся в магнитном поле,
						при
	магнито-	Частота 2. Магнитное			Напряженность	освещении сильно поглощае-
	электриче-ский	поле			электрического	мым светом. Электрическое
	эффект)				поля	поле перпендикулярно магнит-
						ному полю и
		Постоянное				направлению	распростране-
						ния
		Магнитная индукиия				света
61	Термоэлек-	1 .	Электрическое	Твердые ди-	Поляризован-	Образование устойчивой поля-
	третный эф-	поле Постоянное		электрики	ность	ризации в диэлектрике при его
	фект	Напряженность элек-		(полиамиды,		охлаждении в присутствии по-
		трического поля 2.		полиме-		стоянного электрического поля
		Температура Умень-		тилметак-
		шение		рилат, эбо-
				нит и др.)

122

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В		Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
62	Термолю-	1. Электромагнитное	Твердые лю-		Электромагнит-	Возникнованне люминесценции
	минесценция	излучение Видимое,	минофоры		ное излучение	при нагревании некоторых ве-
		рентгеновское 2.	(кристалличе-		Видимое Интен-	ществ, предварительно возбуж-
		Температура Увели-	ские	и	сивность	денных светом или рентгенов-
		чение	аморфные)			ским излучением
63	Намагничи-	Магнитное поле Маг-	Магнетики		Намагничен-	Возникновение или изменение
	вание тел	нитная индукция	(диамагне-		ность Изменение	намагниченности вещества при
			тики,	пара-		действии на него внешнего маг-
			магнетики,			нитного поля. Диамагнетики на-
			ферромаг-			магничиваются против поля, па-
			нетики)			ра- и ферромагнетики — в на-
						правлении поля
64	Безэлек-	Магнитное поле Вы-	Разряженные		Электрический	Разряд в разряженном газе,
	тродный коль-	сокочастотное Маг-	газы		ток Замкнутый	вызванный высокочастотным
	цевой разряд	нитная индукция	__________		Высокочастот-	магнитным полем
					ный Сила тока
65	Звуковое >адиа-	Акустическая волна	Вещественное		Давление	Постоянное по значению и на-
	цион-ноедавле-	Ультразвук, звук Интен-	препятствие			правлению давление,	которое
	ние	сивность				испытывает поверхность препят-
						ствия, находящегося	на
						пути
						распространения звука

123

						Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В		Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
66	Электро-	Электрическое поле		Диэлектрики		Деформация	Деформация диэлектрика под
	стрикция	Напряженность элек-		твердые тела,		Относительная	действием внешнего электри-
		трического поля		жид-		деформация	ческого поля,	пропорцио-
							нальная квадрату напряженно-
				кости, газы)			сти поля
67	Эффект Фа ра-	1 . Магнитное поле		Твердые тела,		Электромагнитное	Вращение плоскости поляризации
	дея	Постоянное Магнитная		жидкости, газы		излучение Види-	линейно поляризованного света,
		индукция 2. Электро-				мое Линейно	распространяющегося в изотроп-
		магнитное				поля-	ном веществе вдоль постоянного
						ризованное Вра-	магнитного поля,	в
		излучение Видимое					котором находится это вещество
						щение плос-
		Линейно	поляризо-			кости поляриза-
		ванное				ции
68	Эффект	1. Магнитное поле		Изотроп-		Электромагнит-	Двойное лучепреломление све-
	Коттона-	Однородное		ные	жидко	ное излучение	та в изотропном веществе, по-
	Мутона	Магнитная индукция		сти.	твер	Видимое	мещенном в сильное магнитное
		2. Электромагнитное		дыетела		Эллиптически	поле (перпендикулярное свето-
		излучение				поляризованное	вому лучу)
		Видимое
		Линейно	поляризо

124

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
		ванное
69	Эффект До-	1. Электромагнитное		Движущееся	Электромагнит-	Изменение частоты колебаний,
	плера в оптике	излучение Частота 2.		тело	ное излучение	воспринимаемой наблюдате-
		Скорость			Частота Изме-	лем, при движении источника
					нение	электромагнитного излучения и
						наблюдателя относительно
						друг друга
70	Эффект Керра	1.	Электрическое	Изотропные	Электромагнит-	Возникновение двойного луче-
		поле Однородное		жидкости,	ное излучение	преломления в оптически изо-
		Напряженность		твердые тела	Видимое Эллип-	тропных веществах под дейст-
		электрического поля			тически поляри-	вием однородного электриче-
		2. Электромагнитное			зованное	ского поля
		излучение Видимое
		Линейно поляризо-
		ванное
71	Теплопро-	Температура Гради-		Газы, жид-	Тепловой поток	Возникновение теплового пото-
	водность изо-	ент		кости, твер-		ка в изотропном геле под дейст-
	тропных тел			дые тела		вием градиента температуры.
						Плотность теплового потока
						пропорциональна градиенту
						температуры

125

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
72	Фотопла-	1. Электромагнитное		Кристал-	Прочность	Увеличение прочности пласти-
	стический эф-	излучение Видимое		лические по-	Увеличение	чески деформированного об-
	фект (От-	Частота 2. Деформа-		лупро-		разца под воздействием света
	крытие № 93)	ция Относительная		водники:
		деформация		Сс(8, Сс!3е и
				ДР
73	Основное	Момент силы		Твердые тела	Угловое ускоре-	Результирующий момент внеш-
	уравнение ди-				ние	них сил, действующих на тело,
	намики враща-					имеющее ось вращения, созда-
	тельного дви-					ет угловое ускорение, пропор-
	жения твердого					циональное моменту сил
	тела
74	Тормозное	1. Поток элементар-		Металлы	Электромагнит-	Возникновение электромагнит-
	рентгеновское	ных частиц (электро-			ное излучение	ного излучения сплошного спек-
	излучение	нов) Кинетическая			Рентгеновское	тра в результате торможения
		энергия 2.	Элек-		Тормозное	быстрых заряженных частиц
		трическое поле По-			(сплошной	при взаимодействии с атомами
		стоянное Разность			спектр частот)	металлической мишени
		потенциалов

126

				Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
75	Эффект До-	1. Акустическая вол-	Движущееся	Акустическая	Изменение частоты колебаний
	плера в аку-	на Частота 2. Ско-	тело	волна Частота	звуковой волны, воспринимае-
	стике	рость		Изменение	мой наблюдателем, при движе-
					нии источника колебаний и на-
					блюдателя относительно друг
					друга
76	Акустоэлек-	Акустическая волна	Металлы,	Электрическое	Возникновение при определен-
	трический эф-	Ультразвук Частота	полупро-	поле Постоянное	ных условиях разности потен-
	фект		водники	эдс	циалов в проводящей среде в
					направлении распространения
					ультразвуковой волны при про-
					хождении волны через среду
77	Двойное лу-	Электромагнитное	Оптически	Электромагнит-	Раздвоение световых лучей при
	чепреломление	излучение Видимое	анизотропные	ное излучение	прохождении через анизотроп-
		Линейно поляризо-	тела	Видимое Эллип-	ную среду. При падении свето-
		ванное		тически поляри-	вой линейно поляризованной
				зованное	волны на анизотропную среду в
					ней возникает две волны с вза-
					имно перпендикулярными плос-
					костями поляризации
78	Эффект Нернста	1. Магнитное поле Маг-	Полупро-	Температура Гра-	Возникновение продольного гради-
		нитная индукция 2.	водники	диент	ента температуры в проводнике с
		Электрический ток Си-			током, находящемся в магнитном
		ла тока			поле

127

				Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
79	Тепловое рас-	Температура Увели-	Твердые те-	Деформация	Изменение размеров тела при
	ширение тел	чение	ла, жид-	Относительная	его нагревании. Характеризует-
			кости, газы	деформация	ся коэффициентом линейного
					(для твердых тел) или объемно-
					го (для жидких и газообразных
					тел) теплового расширения
80	Фотоупругость	1. Электромагнитное	Изотропные	Электромагнит-	Возникновение оптической ани-
	(пьезо-	излучение Видимое	твердые тела	ное излучение	зотропии в первоначально изо-
	оптический	Линейно поляризо-		Видимое Эллип-	тропных твердых телах под
	эффект)	ванное 2. Механиче-		тически поляри-	действием механических на-
		ское напряжение		зованное	пряжений, что приводит к двой-
					ному лучепреломлению свето-
					вой волны
81	Фотопрово-	Электромагнитное	Полупро-	Электропровод-	Увеличение электропроводно-
	димость (фо-	излучение Видимое,	водники	ность Увеличе-	сти полупроводника под дейст-
	торезистивный	ультрафиолетовое		ние	вием электромагнитного излу-
	эффект)				чения
82	Поглощение	Акустическая волна	Твердые тела,	Акустическая вол-	Уменьшение интенсивности аку-
	звука	Интенсивность	жидкости, газы	на Интенсивность	стической волны, проходящей че-
				Уменьшение	рез вещество, в результате необ-
					ратимого перехода энергии волны
					в другие виды энергии, в частности
					в теплоту

128

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В		Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
83	Поглощение	Электромагнитное	Твердые те-		Электромагнит-	Уменьшение интенсивности
	света	излучение Интенсив-	ла,	жид-	ное излучение	электромагнитного излучения
		ность	кости, газы		Интенсивность	при прохождении через веще-
			Механические		Уменьшение	ство
			смеси фаз
84	Полное внут-	Эл ектромагн итное	Граница раз-		Электромагнит-	Полное отражение энергии
	реннее отра-	излучение Угол па-	дела двух		ное излучение	электромагнитной волны, па-
	жение	дения больше кри-	диэлектриков		Угол отражения	дающей на границу раздела
		тического и меньше	с	разными		двух прозрачных сред из среды
		90°	показателями			с большим показателем пре-
			преломления			ломления
85	Фотолюми-	Электромагнитное из-	Фотолю-		Электромагнитное	Возникновение люминесценции,
	несценция	лучение Видимое Час-	минофоры		излучение Ульт-	возбуждаемой при действии на
		тота	(твердые тела,		рафиолетовое,	вещество оптического излучения
			жидкости, газы)		видимое, инфра-
					красное
86	Закон Кюри	Температура Увеличе-	Парамагнетики		Магнитная вос-	Обратная пропорциональность
		ние	(жидкие, твер-		приимчивость	температуре удельной магнитной
			дые, газообраз-		Уменьшение	восприимчивости некоторых па-
			ные)			рамагнетиков

129

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В		Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
87	Вентильный	Электромагнитное	Контакт		Электрическое	Возникновение ЭДС в системе,
	фотоэффект	излучение	двух разных		поле	содержащей контакт двух раз-
						ных
		Видимое	полупро-		эдс	полупроводников или		полу-
						про-
			водников			водника и металла, при погло-
			р — п пере-			щении оптического излучения
			ход)	или
			контакт	по-
			лупровод-
			ника и	ме-
			талла
88	Длинновол-	Электромагнитное	Полупро-		Электрическое	Возникновение фото-ЭДСв
	новый фото-	излучение	водники	в	поле	контакте полупроводника с ме-
	вольтаиче-	Видимое	контакте	с	эдс	таллическим	электродом при
	ский эффект	Длина волны	металлами			поглощении	фотонов	света,
		Больше длины вол-				энергия которых меньше ширины
		ны, соответствующей				запрещенной зоны полупровод-
		краю поглощения по-				ника.
		лупроводника

130

Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В		Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
89	Излучение	Поток элементарных		Твердые,		Электромагнит-	Излучение света электрически
	Черенкова —	частиц	(электронов	тела,	жид	ное излучение	заряженной частицей при ее
	Вавилова	протонов, мезонов и		кости, газы		Видимое	движении в среде с постоянной
		др.)					скоростью, превышающей фазо-
		Скорость					вую скорость света в этой среде
90	Гидростати-	Гравитационное поле		Жидкости		Давление	Давление, оказываемое в поле сил
	ческое давление	Разность	потенциалов				тяжести вышележащими слоями
		гравитационного поля					жидкости на нижележащие слои.
							Сумма этого давления на свобод-
							ную поверхность жидкости состав-
							ляет гидростатическое давление
91	Закон Ар-	Гравитационное по-		Тело,	по-	Сила	Образование выталкивающей
	химеда	ле Напряженность		груженное в		Выталкивающая	силы, действующей на тело, по-
		гравитационного		жидкость или			груженное в жидкость или газ.
		поля		газ			Выталкивающая сила равна
							весу вытесненной телом жидко-
							сти (газа), направлена по вер-
							тикали вверх и приложена к
							центру тяжести вытесненного
							объема

131

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
92	Эффект Эт-	1. Магнитное поле	Твердые про-	Температура		Возникновение градиента тем-
	тингсхаузена	Магнитная индукция	водники	Градиент		пературы в твердом проводнике
		2. Электрический ток				с током под действием магнит-
		(перпендикулярно				ного поля в направлении, пер-
		магнитному полю)				пендикулярном току и полю
		Сила тока
93	Акустоэлек-	Акустическая волна	Радио-	Поток	элемен-	Аномальное увеличение выхо-
	тронная эмис-	Ультразвук Интен-	электреты	тарных	час-	да потока электронов из по-
	сия (эффект	сивность	(твердые	тиц (электронов)		верхности радиоэлектрета (по-
	Лучни-кова-		диэлектрики)	Кинетическая		лученного облучением диэлек-
	Сигова)			энергия		триков электронами) при воз-
						буждении ультразвуком
94	Пластическая	1. Акустическая вол-	Пластически	Предел	текуче-	Усиление пластических свойств
	деформация	на Ультразвук Часто-	дефор-	сти Уменьшение		твердого тела, находящегося
	при воздейст-	та 2. Механическое	мированные			под механическим напряжени-
	вии ультразву-	напряжение	твердые тела			ем, при воздействии ультразву-
	ка					ковых колебаний

132

						Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
95	Влияние упо-	Концентрация одного		Двухком-	Удельное	элек-	Наличие резко выраженных ми-
	рядочения	из	компонентов	понентные	трическое	со-	нимумов на кривых концентра-
	сплавов на их	сплава Изменение		сплавы типа	противление		ционной зависимости электри-
	электросо-			твердого рас-	Скачкообразные		ческого сопротивления двойных
	противление			твора	изменения		сплавов типа замещения с не-
							ограниченной	растворимостью
							компонентов в точках,		соответ-
							ствующих стехиометрическому
							составу
96	Эффект пе-	Электрическое поле		Полупро-	Удельное	элек-	Обратимый переход		полупро-
	реключения	Импульсное		водники с 3-	трическое	со-	водника из высокоомного со-
				образной	противление		стояния в низкоомное под дей-
				вольтам-	Скачкообразное		ствием электрического		поля,
				перной ха-	уменьшение		превышающего пороговое зна-
				рактеристи-			чение
				кой
97	Разряд Пен-	1. Магнитное поле		Газы	Электрический		Стационарный	самостоятель-
	нинга	Магнитная индукция			ток Электронно-		ный электрический разряд в га-
		2.	Электрическое		ионный Сила		зах в продольном магнитном
		поле Разность по-			тока		поле
		тенциа лов

133

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А		Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
98	Коронный разряд	Электрическое поле		Газы	Электрический ток	Высоковольтный самостоятельный
		Неоднородное Напря-			Электронно-	электрический разряд в газах при
		женность электрическо-			ионный Сила тока	давлении, большем 105 Па, возни-
		го поля До значения				кающий в резко неоднородном
		102 В/м				электрическом поле вблизи элек-
						тродов с большой кривизной по-
						верхности
99	Тихий разряд	Электрическое поле		Газы	Электрический ток	Несамостоятельный электрический
		Разность	потенциалов		Электронно-	разряд в газе, возникающий при
					ионный Сила тока	малой разности потенциалов меж-
						ду электродами при давлении газа
						порядка 105 Па
100	Ионизация газа	Электромагнитное из-		Газы	Поток ионов и	Образование положительных и
	рентгеновскими	лучение Рентгеновское			электронов Плот-	отрицательных ионов и свободных
	лучами	Интенсивность			ность потока	электронов из электрически ней-
						тральных атомов и молекул газа
						под действием электромагнитного
						излучения рентгеновского диапазо-
						на
101	Зависимость	Температура Увеличе-		Металлы	Модуль упругости	Плавное уменьшение модуля упру-
	модуля упруго-	ние Ниже	темпера-		Уменьшение	гости металлов с увеличением
	сти металлов от	турь плавления				температуры
	температуры

134

							Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование		Вход А		Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
102	Влияние ле-		Концентрация леги-		Металлы	Модуль упруго-		Линейная зависимость модуля
	гирования	на	эующего	элемен-		сти Уменьшение		упругости металлов от концен-
	модуль упру-		та Увеличение			или увеличение		трации легирующего элемента.
	гости метал-							Легирование может как умень-
	лов							шать, так и увеличивать модуль
								упругости
103	Деформа-		Деформация Относи-		Металлы	Предел прочно-		Упрочнение металлов при пла-
	ционное	уп-	тельная	де-		сти Увеличение		стической деформации. Предел
	рочнение ме-		формация					прочности возрастает с увели-
	таллов (на-							чением степени пластической
	клеп)							деформации
104	Влияние пла-		Деформация Относи-		Металлы	Удельное	элек-	Возрастание удельного элек-
	стической де-		тельная	де-		трическое	со-	трического сопротивления ме-
	формации на		формация. Увеличе-			противление		таллов при увеличении степени
	электрическое		ние			Увеличение		их пластической деформации
	сопротивление
	металлов

135

						Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование		Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
105	Влияние на-		Температура Увели-	Пластически	Предел	прочно-	Уменьшение предела прочно-
	грева на ме-		чение	дефор-	сти Уменьшение		сти, улучшение пластичности и
	ханические			мированные			снижение твердости при нагре-
	свойства	де-		металлы			ве предварительно пластически
	формирован-						деформированного металла
	ного металла						или сплава
	(рекристал-
	лизационные
	процессы)
106	Зависимость		Температура Увели-	Металлы и их	Предел	текуче-	Уменьшение предела текучести
	предела	теку-	чение	сплавы	сти Уменьшение		металлов и их сплавов с воз-
	чести металлов						растанием температуры. Зави-
	и сплавов	от					симость предела текучести от
	температуры						температуры близка к экспо-
							ненциальному закону
107	Зависимость		Деформация Ско-	Тоже	Предел	текуче-	Возрастание предела текучести
	предела	теку-	рость изменения		сти Увеличение		металлов и сплавов по степен-
	чести металлов		Увеличение				ному закону с увеличением ско-
	и сплавов	от					рости деформации (с уменьше-
	скорости	де-					нием длительности нагружения)
	формации

136

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
108	Зависимость	Температура Увели-	Металлы	Плотность Скач-		Скачкообразное уменьшение
	плотности	чение. Вблизи тем-		кообразное		плотности металла с увеличе-
	металлов от	пературы плавления		уменьшение		нием температуры вблизи тем-
	температуры	металла				пературы плавления
	при переходе
	через точку
	плавления
109	Термическая	Температура	Газы	Поток	элемен-	Распад атомов и молекул ней-
	ионизация			тарных	час-	трального газа на заряженные
				тиц (ионов и		частицы в результате столкно-
				электронов)		вений вследствие теплового
				Плотность пото-		движения при достаточно высо-
				ка		кой температуре
110	Эффект Нерн-	1. Магнитное поле	Твердые про-	Электрическое		Возникновение электрического
	ста — Эттингс-	Магнитная индукция	водники	поле Напряжен-		поля в твердом проводнике при
	хау-зена	2. Температура Гра-		ность электриче-		наличии градиента температу-
		диент		ского поля		ры и перпендикулярного к нему
						магнитного поля

137

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование		Вход А	Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
111	Звуколюми-		Акустическая волна	Жидкости	Электромагнит-	Свечение в жидкости под дей-
	несценция		Ультразвук Интен-		ное излучение	ствием интенсивной акустиче-
			сивность		Видимое, ульт-	ской волны (при акустической
					рафиолетовое	кавитации). Световое излуче-
					Интенсивность	ние очень слабое и становится
						видимым только при значи-
						тельном усилении или в полной
						темноте
112	Закон Блоха		Температура Увеличе-	Ферро-	Намагниченность	Уменьшение самопроизвольной
			ние	магнетики	(самопроиз-	намагниченности ферромагнетиков
					вольная) Умень-	с ростом температуры (для облас-
					шение	ти температур значительно ниже
						точки Кюри)
113	Звукокапил-		Акустическая волна	Жидкость в	Деформация (вы-	Подъем жидкости в капилляре на
	лярный	эф-	Ультразвук Частота	капилляре	сота поднятия	аномально большую высоту (в
	фект (Открытие				жидкости)	десятки и сотни раз превышающую
	№ 109)					ожидаемую) под действием в опре-
						деленных условиях ультразвуковой
						волны
114	Зависи-		Давление	Твердые	Температура	Изменение температуры плав-
	мость темпе-		Увеличение	тела	плавления	ления кристаллических веществ
	ратуры плав-				Изменение	при увеличении внешнего давле-
	ления	твер-				ния. Если удельный объем жид-
	дого тела от					кой фазы больше, чем твердой,

138

					Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
	внешнего					то температура плавления воз-
	давления					растает
115	Зависи-	Давление	Твердые	Удельное	элек-	Изменение электрического со-
	мость элек-	Увеличение	тела	трическое	со-	противления твердого тела при
				про-
	трического			тивление		изменении внешнего давления
						в
	сопротивле-			Изменение		области высоких давлений.
						У
	ния твердого					большинства веществ элек-
						три-
	тела от дав-					ческое сопротивление с ростом
	ления					давления понижается
116	Эффект	Электромагнитное	Высоко-	Электрическое		Возникновение ЭДС электриче-
	Дембера	излучение	омные по-	поле		ского поля в однородном полу-
		Видимое	лупроводники	ЭДС		проводнике при его неравномер-
		Длина волны		ЧХ|НХ"		ном освещении. В частности,
		Не превышает дли-				ЭДС возникает между освещае-
		ны волны края погло-				мой и неосвещаемой поверхно-
		щения				стями полупроводника при силь-
						ном поглощении света в нем

139

				Продолжение таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С	Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
117	Закон Буге-за	Электромагнитное	Погло-	Электромагнит-	Ослабление пучка монохрома-
	— Ламберта-	излучение Видимое	щающее ве-	ное излучение	тического света при его прохож-
	Бера		щество	Интенсивность	дении через поглощающее
					вещество. Интенсивность пучка
					на
		Монохроматическое		Уменьшение	выходе из поглощающего слоя
		Интенсивность			уменьшается по экспоненциаль
					ному закону по сравнению с пер
					воначальной интенсивностью
118	Эффект Риги	1. Температура Гра-	Металлы,	Температура	Возникновение вторичной раз-
	— Ледюка	диент (первичный	полупро-	Градиент (вто-	ности температур в проводнике
		2. Магнитное поле)	водники	ричный)	с перепадом температуры,
		Постоянное Магнит-			помещенном в магнитное поле,
		ная индукция			пер пендикулярное тепловому
					пото ку. Направление вторич-
					ной разности	температур
					перпендикулярно первичному
					тепловомупотоку и магнитно-
					му полю
11ч	Зависи-	Плотность	Газы	Показатель пре-	Увеличение	показателя пре-
	мость показа	Увеличение		ломления	ломления газа с увеличением
					его

140

Окончание таблицы приложение 1
№	Наименование	Вход А	Объект В	Выход С		Краткая сущность ФТЭ
п/п	ФТЭ
	теля прелом			Увеличение		плотности. Зависимость но-
						сит
	ления газов					сложный квадратичный харак-
	от плотности					тер
120	Зависимость	Давление Увеличе-	Газы	Показатель пре-		Возрастание показателя пре-
	показателя	ние		ломления Уве-		ломления газа при увеличении
	преломления			личение		его давления. Зависимость
	газов от давле-					показателя преломления от
	ния					давления в широком диапазоне
						изменения давления может
						быть выражена полиномом
						некоторой степени

141

Приложение 2

МЕЖОТРАСЛЕВОЙ ФОНД ЭВРИСТИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОБЪЕКТА

1.Преобразование формы

1.1.Использовать круговую, спиральную, древовидную, сферическую или другую компактную форму.

1.2.Сделать в объекте (элементе) отверстия или полости. Инверсия приема.

1.3.Проверить соответствие формы объекта законам симметрии (см. прил. 5). Перейти от симметричной формы и структуры к асимметричной. Инверсия приема.

1.4.Перейти от прямолинейных частей, плоских поверхностей, кубических и многогранных форм (особенно в местах сопряжений) к криволинейным, сферическим и обтекаемым формам. Инверсия приема.

1.5.Объекту (элементу), работающему под нагрузкой, придать выпуклую (более выпуклую) форму.

1.6.Компенсировать нежелательную форму сложением с обратной по очертанию формой.

1.7.Выполнить объект в форме:

другого технического объекта, имеющего аналогичное название или назначение; животного, растения или их органа; человека или его органов.

1.8.Сделать объект (элемент) приспособленным к форме человека или его органов.

1.9.Использовать в аналогичных условиях работы природный принцип формирования в живой или неживой природе.

1.10.Оделять рациональный (оптимальный) раскрой листового или объемного материала; внести изменения в форму деталей для более полного использования материала.

1.11.Выбрать конструкцию деталей, в наибольшей мере приближающуюся по форме и размерам выпускаемого проката и других профильных заготовок.

1.12.Найти глобально-оптимальнуюформу объекта (см. п. 2 гл. 13).

1.13.Найти наибольшую цельную форму объекта (зрительное выделение главного функционального элемента, устранение или прикрытие многих ненужных деталей и т. д.).

1.14.Использовать различные виды симметрии и асимметрии, динамические и статические свойства формы, ритма (чередования одинаковых или схожих элементов), нюансов и контраста.

142

1.15.Осуществить гармоническую увязку форм различных элементов (выбор масштабов и соотношений между объектами и окружающей предметной средой, использование эстетически предпочтительных пропорций).

1.16.Выбрать (придумать) наиболее красивую форму объекта и его элементов.

2. Преобразование структуры

2.1.Исключить наиболее напряженный (нагруженный) элемент.

2.2.Исключить элемент при сохранении объектом всех прежних функций. Один элемент выполняет несколько функций, благодаря чему отпадает необходимость в других элементах. Убрать «лишние детали» даже при потере «одного процента эффекта».

2.3.Присоединить к объекту новый элемент в виде жестко или шарнирно соединенной пластины (стержня, оболочки или трубы), находящейся в рабочей среде или в контакте с ней.

2.4.Присоединить к базовому объекту дополнительное специализированное орудие труда, инструмент и т. п.

25.Заменить связи (способ или средства соединения) между элементами; жесткую связь сделать гибкой или наоборот.

2.6Заменить источник энергии, тип привода, цвет и т. д.

2.7.Заменить механическую схему электрической, тепловой, оптической или электронной

2.8.Существенно изменить компоновку элементов; уменьшить компоновочные затраты.

2.9.Сосредоточить органы управления и контроля водном месте.

2.10.Объединить элементы единым корпусом, станиной или изготовить объект цельным.

2.11.Ввести единый привод, единую систему управления или энергоснабжения.

2.12.Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты.

2.13.Объединить в одно целое объекты, имеющие самостоятельное назначение, которое сохраняется после объединения в новом комплексе

2.14.Использовать принцип агрегатирования. Создать базовую конструкцию (единую раму, станину), на которую можно «навесить» различные (в различных комбинациях) рабочие органы, агрегаты, инструменты.

2.15.Совместить или объединить явно или традиционно несовместимые объекты, устранив возникающие противоречия.

2.16.Выбрать материал, обеспечивающий минимальную трудоемкость изготовления деталей и обработки заготовок

2.17.Использовать раздвижные раскладные сборные надувные и

143

другие конструкции, обеспечивающие значительное уменьшение габаритных размеров при переводе ТО из рабочего состояния в нерабочее

2.18.Найти глобально-оптимальнуюструктуру.

2.19.Выбрать (придумать) наиболее красивую структуру. 3. Преобразования в пространстве.

3.1.Изменить традиционную ориентацию объекта в пространстве: горизонтальное положение на вертикальное или наклонное, положить на бок; повернуть низом вверх; повернуть путем вращения. 32. Использовать «пустое пространство» между элементами объекта Одни элемент проходит сквозь полость в другом элементе

3.3.Объединить известные порознь объекты (элементы) с размещением одного внутри другого по принципу «матрешки».

3.4.Размещение по одной линии заменить размещением по нескольким пиниям или по плоскостям. Инверсия призма.

3.5.Заменить размещение по плоскости размещением по нескольким плоскостям или в трехмерном пространстве; перейти от одноэтажной (однослойной) компоновки к многоэтажной (многослойной). Инверсия приема.

3.6.Изменить направление действия рабочей силы или среды.

3.7 Перейти от контакта в точке к контакту по линии; от контакта по линии к контакту по поверхности; от контакта по поверхности к объемному (пространственному). Инверсия приема.

3.8.Осуществить сопряжение по нескольким поверхностям.

3.9.Приблизить рабочие органы объекта к месту выполнения ими своих функций без передвижения самого объекта.

3.10.Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на их доставку.

3.11.Перейти от последовательного соединения элементов к параллельному или смешанному. Инверсия приема.

3.12.Разделить объект на части так, чтобы приблизить каждую из них к тому месту, где она работает.

3.13.Разделить объект на две части — «объемную» и «необъемную» вынести «объемную» часть за пределы, ограничивающие объем.

3.14.Вынести элементы, подверженные действию вредных факторов за пределы их действия.

3.15.Перенести (поместить) объект или его элемент в другую среду исключающую действие вредных факторов.

3.16.Выйти за традиционные пространственные ограничения или габаритные размеры.

4. Преобразования во времени

4.1.Перенести выполнение действия на другое время. Выполнить

144

требуемое действие до начала или после окончания работы.

4.2. Перейти от непрерывной подачи энергии (вещества) или непрерывного действия (процесса) к периодическому или импульсному. Инверсия приема.

43. Перейти от стационарного во времени режима к изменяющемуся.

4.4.Исключить бесполезные («вредные») интервалы времени. Использовать паузу между импульсами (периодическими действиями) для осуществления другого действия.

4.5.По принципу непрерывного полезного действия осуществлять работу объекта непрерывно, без холостых ходов. Все элементы объекта должны все время работать с полной нагрузкой.

4.6.Изменить последовательность выполнения операций.

4.7.Перейти от последовательного осуществления операций к Параллельному (одновременному). Инверсия приема.

4.8.Совместить технологические процессы или операции. Объединить однородные или смежные операции. Инверсия приема.

5. Преобразование движения и силы

5.1Изменить направление вращения.

5.2.Заменить поступательное (прямолинейное) или воз-вратно-поступательноедвижение вращательным Инверсия приема.

5.3.Устранить или сократить холостые, обратные и промежуточные ходы и движения.

5.4.Существенно изменить направление движения, в том числе на противоположное

5.5.Заменить традиционную сложную траекторию движения прямой или окружностью. Инверсия приема.

5.6.Заменить изгиб растяжением или сжатием. Заменить сжатие растяжением.

5.7.Разделить объект на две части — «тяжелую» и «легкую», передвигать только «легкую» часть.

5.8Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать обрабатываемый объект.

5.9.Заменить трение скольжения трением качения Инверсия приема. 510 Перейти от неподвижного физического поля к движущемуся Инверсия приема

5.11.Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга. Сделать движущиеся элементы неподвижными, а неподвижные движущимися 5 12. Изменить условия работы так, чтобы опасные или «вредные» мо-

менты осуществлялись на большой скорости. Инверсия приема

5.13.Использовать магнитные силы.

5.14. Компенсировать действие массы объекта соединением его с объектом, обладающим подъемной силой.

145

6. Преобразование материала и вещества 6.1. Рассматриваемый элемент и взаимодействующие с ним элементы

сделать из одного и того же материала или близкого ему по свойствам. Инверсия приема.

62 Выполнить элемент или его поверхность из пористого материала. Заполнить поры каким-либовеществом.

6.3.Разделить объект (элемент) на части так, чтобы каждая из них могла быть изготовлена из наиболее подходящего материала.

6.4.Убрать лишний материал, не несущий функциональной нагрузки.

6.5.Изменить поверхностные свойства объекта (элемента); упрочить поверхность объекта; нейтрализовать свойства материала на поверхности объекта.

6.6.Заменить жесткую часть элементами из материала, допускающего изменение формы при эксплуатации; вместо жестких объемных конструкций использовать гибкие оболочки и пленки. Инверсия приема.

6.7Изменить физические свойства материала, например, изменить агрегатное состояние.

6.8.Заменить некоторые объекты среды на объекты с другими физи-ко-механическимии химическими свойствами.

6.9.Использовать другой материал (более дешевый, новейший и т.

д.).

6.10.Использовать детали из материала с последующим отвердени-

ем.

6.11.Отделить вредные или нежелательные примеси от вещества.

6.12.Заменить традиционную окружающую среду. Рассмотреть возможность использовать вакуума, инертной, водной, космической иликакой-либодругой среды.

6.13Заменить объекты их оптическими копиями (изображениями); использовать изменение масштаба изображения. Перейти от видимых оптических копий к инфракрасным, ультрафиолетовым и другим изображениям.

6.14.Дорогостоящий долговечный элемент заменить дешевым, недолговечным.

6.15.Заменить разнородные по материалу и форме элементы одним унифицированным или стандартным элементом.

6.16.Выполнить элементы из материалов с различающимися характеристиками, дающими нужный эффект (например, с разным термическим расширением).

6.17.Вместо твердых частей использовать жидкие или газообразные (надувные, гидронаполняемые, воздушные подушки, гидростатические, гидрореактивные). Инверсия приема.

6.18.Выбрать материалы, обеспечивающие снижение отходов при

146

изготовлении деталей. Например, перейти от применения деталей, изготовляемых обработкой резанием, к деталям из пластмассы (изготовляемых формовкой) или металлокерамики.

6.19 Перейти к безотходным технологиям, например, получить отходы материалов в более ценном виде, позволяющем использовать их для изготовления других деталей.

6.20.Осуществить упрочнение материалов механической термической, термохимической, электрофизической, электрохимической, лазерной и другими видами обработки.

6.21.Использовать материалы с более высокими удельными прочностными, электрическими, теплофизическими и другими характеристиками.

6.22.Использовать армированные, композиционные, пористые и другие новые перспективные материалы.

6.23.Использовать материал с изменяемыми во времени характеристиками (жесткостью, прозрачностью и т д.).

7. Приемы дифференциации

7.1.Разделить движущийся поток (вещества, энергии, информации) на два или несколько.

7.2.Разделить сыпучий, жидкий или газообразный объект на части.

7.3.Сделать элемент съемным, легко отделяемым.

7.4.Дифференцировать привод и другие источники энергии; приблизить их к исполнительным органам и рабочим зонам.

7.5.Сделать автономным управление и привод каждому элементу.

76.Провести дробление традиционного целого объекта на мелкие однородные элементы с аналогичной функцией. Инверсия приема.

7.7.Разделить объект на части, после чего изготовлять, обрабатывать, грузить и т. п. каждую часть отдельно, а затем выполнять сборку.

7.8.Разделить объект на части так, чтобы их можно было заменять при изменении режима работы.

10.7.Выполнивший свое назначение или ставший ненужным элемент, отходы (энергия, вещество) использовать для других целей.

10.8.Использовать вредные факторы (в частности, вредные воздействия среды) для получения положительного эффекта.

10.9.Выбрать и обеспечить оптимальные параметры (температуру, влажность, освещение и др ).

10.10.Уточнить расчетные напряжения в элементах на основе использования более точных математических моделей и ЭВМ.

10.11.Перейти на другие физические принципы действия с более дешевыми или доступными источниками энергии или более высоким КПД.

10.12.После конструктивного улучшения какого-либоэлемента определить, как должны быть изменены другие элементы, чтобы эффек-

147

тивность объекта в целом еще более повысилась. 11. Преобразования по аналогии.

11.1.Применить объект, предназначенный для выполнения аналогичной функции в другой отрасли техники, пользуясь классификаторами патентов

11.2.Использовать природный принцип повторяемости однотипных элементов (пчелиные соты, клетки, листья, кристаллы и т п.).

11.3Использовать в качестве прототипа искомого технического решения объект неживой или живой природы, близкие или отдаленные области техники

11.4.Применить решение, аналогичное имеющемуся в ведущей отрасли техники или в древних и прошлых технических объектах:

в неживой природе (физика, химия, биохимия и т. д.);

в современных или вымерших живых организмах;

в экономике или общественной жизни людей,

в научно-фантастическойлитературе

Ответить на вопрос, как решаются подобные задачи в указанных областях''

11.5.Использовать аналоги свойств других объектов; использовать свойства без самого объекта

11.6.Применить принцип имитации, заключающийся в создании таких объектов, которые по форме, цвету, внешнему виду и другим необходимым свойствам аналогичны другому объекту.

11.7Использовать эмпатию мысленно превратить себя в объект (элемент), с помощью своих ощущений найти наиболее целесообразное решение.

11.8.Использовать в качестве прототипа детские игрушки

11.9. Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии, модели, макеты.

12. Повышение технологичности 12 1. Упростить форму и конструкцию деталей путем сокращения чис-

ла , обрабатываемых поверхностей, неплоских и некруговых поверхностей, рабочих ходов при обработке

12.2.Выбрать форму и конструкцию элементов, обеспечивающие применение наиболее производительного технологического оборудования, приспособлений и инструмента.

12.3.Выбрать конструкцию деталей узлов, обеспечивающую максимальное совмещение и одновременное выполнение операций обработки и сборки.

12.4.Снизить или исключить пригоночные работы при сборке. Использовать средства компенсации неточности изготовления.

148

12.5.Осуществить технологическую унификацию конструкций, формы и размеров деталей.

12.6.Заменить механическую обработку способом обработки без снятия стружки.

12.7.Использовать саморегулирующиеся, восстанавливающиеся, самозатачивающиеся элементы и инструменты, сокращающие трудоемкость профилактического ухода и ремонта.

12.8.Максимально применять стандартные элементы, имеющие весьма широкую область применения

12.9.Использовать модульный принцип конструирования, когда из небольшого числа стандартных элементов (универсального набора) можно собрать любое изделие в заданном классе (например, универ-сально-сборочныеприспособления, универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики).

12.10.Максимально использовать в проектируемом объекте освоенные в производстве узлы и детали.

12.11.Максимально использовать заготовки с размерами, близкими к размерам готовой детали Использовать точное литье, штамповку, сварку

12.12.Выбрать наиболее целесообразное расчленение объекта на блоки, узлы и детали.

12.13.Выбрать материал, обеспечивающий минимальную трудоемкость изготовления деталей.

149

Приложение 3

СТАНДАРТЫ НА РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Стандарт 1. Если объект трудно обнаружить вкакой-томомент времени и если можно заранее ввести в него добавки, то задача решается предварительным введением в объект добавок, которые создают легко обнаруживаемое (чаще всего электромагнитное) поле или легко взаимодействуют с внешней средой, обнаруживая себя и, следовательно, объект. Аналогично решаются задачи на измерение, если их можно представить в виде последовательности задач на обнаружение. Примерами могут служить решения задач 9 (добавка люминофора в рабочее вещество холодильника), 18 (добавка люминофора в краску) и 10 (добавка ферромагнетика в полимер).

В а с № 415516 температуру в труднодоступных местах измеряют, вводя алмазное зерно с изменением температуры меняется показатель преломления света, проходящего через алмаз Суть (в вепольном смысле) во всех этих случаях одна: дано одно вещество, вводится второе, «умеющее» хорошо взаимодействовать с внешним электромагнитным полем.

Стандарт 2. Если нужно сравнить объект с эталоном, чтобы выявить отличия, то задача решается оптическим совмещением изображения объекта с эталоном или с изображением эталона, причем изображение объекта должно быть противоположно по окраске эталону или его изображению. Аналогично решаются задачи на измерение, если есть эталон или его изображение.Пример—решениезадачи 28 Другой пример — а с. № 350219; пластинку с просверленными отверстиями контролируют, совмещая желтое изображение пластинки с синим изображением эталона Если на экране появляется желтый цвет, значит, на контрольной пластинке отсутствует отверстие. Появление синего цвета означает, что на пластинке есть лишнее отверстие.

Стандарт 3. Если два подвижных относительно друг друга вещества должны соприкасаться и при этом возникает вредное явление, то задача решается введением между ними третьего вещества, являющегося видоизменением одного из веществ, данных по условиям задачи.Пример—решениезадачи 14. По стандарту 3 решается также задача 17. В месте поворота трубопровода снаружи устанавливают постоянный магнит, изнутри на стенку «налипает» слой шариков: движущиеся шарики сталкиваются уже не со стенкой, а с неподвижными шариками; есликакой-тонеподвижный шарик будет выбит, его место займет другой (а с. № 304356) Аналогично решается задача 36. В задаче 21 вредное явление (эрозия) возникает между водой и металлом: вводят «видоизмененнуюводу»—слойльда части подводного крыла, которые

150

нужно защитить, охлаждают, на них нарастает тонкий и постоянно восстанавливаемый слой льда (а с №412062)

Стандарт 4. Если нужно управлять движением объекта, в него следует ввести ферромагнитное вещество и использовать магнитное поле Аналогично решаются задачи на обеспечение деформаций вещества, на обработку его поверхности, дробление, перемешивание, изменение вязкости, пористости и т п. Примеры — решение задачи 6 об изменении свойств почвы на полигоне и задачи 29 о перемещении линии рисунка. По а. с. № 147225 ферромагнитные частицы вводят в

чернила и управляют такими чернилами с помощью магнитного поля. По а. с. № 261371 ферромагнитный порошок вводят в катализатор и управляют его движением с помощью магнитного поля. В а. с. № 433829 описана заглушка с ферромагнитной жидкостью, твердеющей

вмагнитном поле, в а. с. № 469059 изменение вязкости такой жидкости в магнитном поле используется для управления демпфирующими устройствами. Подобных изобретений очень много, и все они относятся к решениям высоких уровней.

Стандарт 5. Если нужно увеличить технические показатели системы (массу, размеры, скорость и т.д.) и это наталкивается на принципиальные препятствия (запрет со стороны законов природы, отсутствие

всовременной технике необходимых веществ, материалов, мощностей и т. д.), система должна войти в качестве подсистемы в состав другой, более сложной системы. Примером может служить создание газотеплозащитного скафандра.

Стандарт 6. Если трудно выполнить операцию с тонкимихрупким-1и легкодеформируемыми объектами, то на время выполнения этих операций объект надо объединить с веществом, делающим его твердым и прочным, а затем это вещество удалить растворением, испарением и т. д. По а. с. № 182661 тонкостенные трубки из нихрома изготовляют (волочением) на алюминиевом стержне, а затем вытравливают стержень щелочью.

Стандарт 7. Если надо совместить два взаимоисключающих действия (или два взаимоисключающих состояния объекта), то каждое из этих действий надо сделать прерывистым и совместить таким образом, чтобы одно действие совершалось в паузах другого. При этом переход от одного действия (состояния) к другому должен осуществляться самим объектом, например, за счет использования фазовых переходов, происходящих при изменении внешних условий. Примеры

— решение задачи 25 о молниеотводе и задачи 48 о защите от обледенения.

Стандарт 8. Если невозможно непосредственно определить изменение состояния (массы, размеров и т. д.) механической системы, то задача решается возбуждением в системе резонансных колебаний, по

151

изменению частоты которых можно определить происходящие изменения. Частота собственных колебаний — пульс технической системы (или ее части). Идеальный способ измерения: датчиков нет, система сама сообщает о своем состоянии. По а. с. № 244690 по собственной частоте колебаний определяют вес движущейся нити (до этого приходилось отрезать часть нити и взвешивать).

Стандарт 9. Если нужно увеличить технические показатели системы (точность, быстродействие и т. д.) и это наталкивается на принципиальные препятствия (запрет со стороны законов природы на резкое ухудшение других свойств системы), то задача решается переходом с макрона микроуровень: система (или ее часть) заменяется веществом, способным при взаимодействии с полем выполнять требуемые действия. В стандарте 5 речь шла о переходе от системы к надсистеме; суть стандарта 9 заключается в переходе от системы к подсистеме. С примерами читатель уже знаком. В частности, по стандарту 9 решается задача 52 (для создания сверхточного крана надо использовать тепловое расширение, магнитострикцию, обратный пьезоэффект). Большое значение для применения стандартов имеет возможность или невозможность вводить добавки — в соответствии с требованиями стандартов 1, 3, 4 и 6: До сих пор мы пользовались словами «можно менять объект», «нельзя менять объект». Теперь эти слова наполняются конкретным физическим смыслом, что позволяет применить более точные определения: «можно вводить добавки» и «нельзя вводить добавки». Степень трудности задачи во многом зависит от этих «можно» и «нельзя». Поэтому стандарт 10 специально относится к переводу «нельзя» в «можно».

Стандарт 10. Если нужно ввести добавки, а это запрещено условиями задачи, следует использовать обходные пути:

1)вместо вещества вводится поле;

2)вместо «внутренней» добавки используется «наружная»;

3)добавка вводится в очень малых дозах;

4)добавка вводится на время;

5)в качестве добавки используют часть имеющегося вещества, переведенную в особое состояние или уже находящуюся в таком состоянии;

6)вместо объекта используют его копию (модель), в которую допустимо введение добавок;

7)добавки вводят в виде химического соединения, из которого они потом выделяются. Обходные пути 2 и 4, например, можно использовать для решения задачи 20. На алмазы напыляют тонкий слой металла и осуществляют ориентировку алмазных зерен с помощью магнитного поля. При шлифовке ненужный напыленный слой сразу стирается.

152

Приложение 4

ТИПОВЫЕ МОДЕЛИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ И ИХ ВЕПОЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Тип 1. Дан один элемент

1.Вещество плохо поддается управлению (обнаружению, измерению, измерению); требуется обеспечить эффективное управление.

а. Общий путь решения задач этого класса - достройка веполя (введение второго вещества и поля).

б. Для задач на обнаружение и измерение - стандарт 1. Введение второго вещества (например, люминофора, ферромагнетика и т.п.), взаимодействующего с внешним электромагнитным полем).

в. Для задач на перемещение, дробление, обработку поверхности, деформации, изменение вязкости, прочности и т.п. - стандарт 4. Введение ферромагнитных частиц и магнитного поля.

г. Если нельзя вводить B2 - стандарт 8 (измерение собственной частоты колебаний) и 10 (обходные пути: вместо В2 вводят поле, а также “наружное” B2, вводят B2 на время или в очень малых дозах, используют в качестве В2 часть B1, используют вместо объекта его копию, вводят В2в виде химических соединений).

2.Поле плохо поддается управлению (обнаружению, измерению, изменению, преобразованию в другое поле); требуется обеспечить эффективное управление.

а. Преобразование исходного поля П1 с помощью веществапреобразователя или двух взаимодействующих веществ.

б. Введение вещества В, которое меняет свои свойства под дей-

ствием поля П1, причем это изменение легко обнаруживается с помощью поля П2, действующего на В.

3.Вещество (или поле) обладает двумя конфликтующими сопряженными свойствами; требуется улучшить одно свойство, не ухудшая другого.

а. Задачи этого класса переводят в задачи классов 1 и 2 заменой исходного вещества В (или поля П) на вещество В' (или поле П'), которому заранее в полной мере придано одно из сопряженных свойств.

Например, задачу “Надо увеличить высоту антенны, не увеличивая ее веса” переводят в задачу “Высокая антенна должна быть такой же легкой, как и низкая”. Из двух сопряженных качеств объекту заранее надо приписать то, которое обеспечивает максимальную эффективность основного действия. Поэтому взята высокая антенна, а не низкая.

153

б. Если конфликтуют свойство и антисвойство (горячий - холодный, сильный - слабый, магнитный - немагнитный), то конфликт может быть устранен разделением в пространстве, во времени и в структуре (целое имеет одно свойство, а часть - другое). Если используют разделение вещества во времени, целесообразно, чтобы переход от одного состояния к другому осуществлялся самим веществом, поочередно принимающим разные формы (изменение агрегатного состояния, переход через точку Кюри, диссоциация -ассоциацияи т. д.).

Тип 2. Даны два элемента

4.Два вещества не взаимодействуют (или очень плохо взаимодействуют); одно вещество (или оба) можно изменять: требуется обеспечить хорошее взаимодействие.

Вещество В2 разворачивают в веполь, который образует цепь с В1и, таким образом, обеспечивает взаимодействие В1 и В2; затем, если есть возможность, развернутый из В2 веполь переводится в феполь, т. е. веполь с магнитным полем Пм и ферромагнитным веществом Вф(желательно в виде мелких частиц).

Если, несмотря на то, что В2 развернуто в веполь, между В2 и B1не устанавливается прямая связь, можно использовать связь через поле П.

В задачах на измерение или обнаружение В2 разворачивают в веполь с полем на выходе.

5.То же, что и в классе 4, но оба вещества нельзя изменять.

а. Задачу переводят в класс 4, используя стандарт 10. б. Вместо веществ используют их оптические копии.

6.Поле П1 не управляет полем П2: требуется обеспечить эффективное управление.

Введение вещества (или двух взаимосвязанных веществ), спо-

собность которого взаимодействовать с П2 зависит от действия П1. Степень управления в некоторых случаях может быть увеличена

за счет использования такого вещества В, которое при действии П1совершает фазовый переход (например, плавится, переходит через точку Кюри и т. д.).

7.Поле и вещество не взаимодействую; требуется обеспечить их взаимодействие.

Введение вещества-посредникаВ2 или комплекса веществ (В2В3), через которые П1 действует на B1.

Если второе вещество вводить нельзя, использовать стандарт

10.

8.Два вещества взаимодействуют, но одно из веществ или оба вещества, или их взаимодействие плохо поддается управлению (об-

154

наружению, измерению, изменению); заменять эти вещества другими нельзя; требуется обеспечить эффективное управление.

а. Введение поля (преимущественно электрического, магнитного или оптического), проходящего через систему и “выносящего” информацию о ее состоянии.

б. Введение поля П, действующего по-разномуна В1 и В2 или действующего только на одно из веществ.

в. Постройка веполя с комплексом (В2В3); поле П действует на

В3.

9.Поле и вещество взаимодействуют, но один из этих элементов или оба элемента, или их взаимодействие плохо поддается управлению (обнаружению, измерению, изменению); заменять элементы нельзя; требуется обеспечить эффективное управление.

а. Введение В2, взаимодействующего с П и B1.

б. В2 переводит П' в П", возникает хорошо управляемый веполь из элементов В1, В2 и П".

10.Два вещества (или вещество и поле) взаимодействуют; одно вещество можно изменять; требуется установить (или улучшить) второе(дополни-тельное)взаимодействие (или действие), не ухудшая первого (имеющегося).

а. Постройка веполя, обеспечивающего второе взаимодействие, причем вводимое поле не должно влиять на первое взаимодействие.

б. Постройка цепных веполей.

11.Поле и вещество связаны двумя конфликтующими сопряженными взаимодействиями; требуется ликвидировать одно взаимодействие, сохранив другое.

Введение В2, через которое поле действует на B1, причем это второе вещество является частью B1 или видоизменением B1.

B1 “пропускает” одно действие и задерживает другое.

12.Два вещества взаимодействуют; требуется ликвидировать это взаимодействие.

Стандарт 3: ввести третье вещество, являющееся видоизменением одного из данных веществ.

Тип 3. Даны три элемента

13. Дан веполь, плохо поддающийся обнаружению или измерению; заменять и изменять данный веполь нельзя; требуется обеспечить эффективное обнаружение или измерение.

Веполь, данный по условиям задачи, рассматривают как комплексное вещество В2 (задача фактически переводится в класс 1); вводится поле.

Если в веполе есть ферромагнитное вещество, выгодно вво-

155

дить маг-нитноеполе.

14.То же, что и в классе 13, но можно заменять или менять В2, входящее в данный веполь.

Вещество В2 разворачивают в веполь введением В3 и П. Образуется цепной веполь.

15.Дан веполь, плохо поддающийся управлению; можно заме-

нять В2 и поле П; требуется обеспечить эффективное управление. Веполь, данный по условиям задачи, перестраивают в феполь.

Фактически задача переводится в класс 1: B2 и П отбрасывают, остается один элемент B1, который достраивают до полного веполя введением ферромагнитного вещества и магнитного поля.

16.Вещество хорошо взаимодействует с полем П1, но плоховзаимо-действуетс полем П2; вводить новые вещества и поля нельзя; требуется обеспечить хорошее взаимодействие В и П2, сохранив взаимодействие B и П1.

Вещество B1 раздваивают на B1 и В1 . Поле П1 действует на B1 , поле П2 - на B"1. Если эти действия несовместимы во времени, B1 раз-

дваивают таким образом, чтобы оно поочередно становилось то B1 , то

В1 и одно действие совершалось в паузах другого (стандарт 7).

17. Поле П1 хорошо взаимодействует с веществом B1, но плохо взаимодействует с веществом B2; вводить новые вещества и поля нельзя; требуется обеспечить эффективное взаимодейстие П1 и В2, сохранив взаимодействие П1 и B1.

а. Поле П1 раздваивают на П1 и П1 . Поле П1 действует на B1,

поле поле П1 - на В2. Если эти действия несовместимы во времени, П1раздваивают таким образом, чтобы оно поочередно становилось

то П1 , то П1 и одно действие совершалось в паузах другого.

б. Вводят поле П1 , которое одинаково по природе с полем П1 , но противоположно ему по направлению (“антиполе”).

18. Дан веполь, который надо ликвидировать.

Задачу переводят в класс 12 и решают по стандарту 3.

156

Приложение 5

ПРИМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ И ЯВЛЕНИЙ ПРИ РЕШЕНИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

Требуемое действие, свойства Физическое явление, эффект, фактор, способ во

1.	Измерение температуры	Тепловое расширение и вызванное им изменение
		собственной частоты колебаний. Термоэлектриче-
		ские явления. Спектр излучения. Изменение опти-
		ческих, электрических, магнитных свойств ве-
		ществ. Переход через точку Кюри. Эффекты Гоп-
		кинса и Баркхаузена
2.	Понижение температуры	Фазовые переходы. Эффект Джоуля - Томсона.
		Эффект Ранка. Магнитокалорический эффект.
		Термоэлектрические явления
3.	Повышение температуры	Электромагнитная индукция. Вихревые токи. По-
		верхностный эффект. Диэлектрический нагрев.
		Электронный нагрев. Электрические разряды.
		Поглощение излучения веществом. Термоэлек-
		трические явления
4.	Стабилизация темпера-	Фазовые переходы (в том числе переход через
	туры	точку Кюри)
5.	Индикация положения и	Введение меток -веществ,преобразующих внеш-
перемещения объекта		ние поля (люминофоры) или создающих свои поля
		(ферромагнетики) и потому легко обнаруживае-
		мых. Отражение и испускание света. Фотоэффект.
		Деформация. Рентгеновское и радиоактивное
		излучения. Люминесценция. Изменение электри-
		ческих и магнитных полей.
6.	Управление перемеще	Действие магнитным полем на объект или на фер-
	нием объектов	ромагнетик, соединенный с объектом. Действие
		электрическим полем на заряженный объект. Пе-
		редача давления жидкостями и газами. Меха-
		нические колебания. Центробежные силы. Тепло-
		вое расширение. Световое давление

157

Продолжение таблицы приложения 5

Требуемое действие, свойФизическое явление, эффект, фактор, способ ство

7. Управление движением	Капиллярность. Осмос. Эффект Томса. Эф-
жидкости и газа	фект Бернулли. Волновое движение. Центро-
	бежные силы. Эффект Вайссенберга.
8. Управление потоками	Электризация. Электрические и магнитные
аэрозолей (пыль, дым,	поля. Давление света.
туман)