Инструменты изобретателя 10 глава

д) Сто­имость из­го­тов­ле­ния из­де­лия рав­на 0. Пла-

стины дол­ж­ны самц со­бой воз­ни­кать и со­еди­нять­ся… Как? Мо­жет быть, за счет ка­ких-то вред­ных сил? Тог­да мы не толь­ко све­дем к 0 сто­имость из­го­тов­ле­ния, но и по­лу­чим бес­п­лат­но до­пол­ни­тель­ный эф­фект.

е) Ес­ли до­пус­ти­мая сто­имость очень вы­со­ка, мож­но

работать в ус­ло­ви­ях, ког­да ме­ня­ют­ся свой­с­т­ва ма­те­ри­алов, нап­ри­мер, со­еди­нять плас­тин­ки при обыч­ной тем­пе­ра­ту­ре, но очень вы­со­ком дав­ле­нии. Опе­ра­тор РВС не дал го­то­во­го ре­ше­ния. Так бы­ва­ет поч­ти всег­да. Смысл при­ме­не­ния опе­ра­то­ра РВС в том, что­бы рас­ша­тать барь­еры и тем са­мым об­лег­чить даль­ней­шее ре­ше­ние.

Рис. 40. К за­да­че 13, шаг 3-2.

2-3. Да­ны два ма­те­ри­ала - А (лег­коп­лав­кий и Б (ту­гоп­лав­кий). Из­вес­т­ны­ми спо­со­ба­ми труд­но по­лу­чить из этих ма­те­ри­алов тон­кую «сло­ен­ку».

2-4. а) Ма­те­ри­ал Л, ма­те­ри­ал Б. б) -

2-5. Ма­те­ри­ал Л.

(Он лег­че пла­вит­ся, то есть лег­че из­ме­ня­ет­ся.)

3-1. Ма­те­ри­ал А сам об­ра­зу­ет «сло­ен­ку» с ма­те­ри­алом Б.

*3-2. См. рис. 40.

Теперь вид­но, что про­цесс об­ра­зо­ва­ния «сло­ен­ки» сос­то­ит из двух дей­с­т­вий. На­до, что­бы ле­жа­щие по­рознь ма­те­ри­алы А и Б об­ра­зо­ва­ли один об­щий объ­ем. А за­тем они дол­ж­ны оп­ре­де­лен­ным об­ра­зом рас­по­ло­жить­ся в этом объ­еме. Зна­чит, мож­но уточ­нить ИКР.

Вот как уточ­нял­ся ИКР при ре­ше­нии этой за­да­чи в Азер­бай­д­жан­с­ком об­щес­т­вен­ном ин­с­ти­ту­те изоб­ре­та­тель­с­ко­го твор­чес­т­ва (объек­том был взят ма­те­ри­ал Б).

Слушатель: Ма­те­ри­ал Б сам вле­за­ет в А и упо­ря­до­че­ние рас­по­ла­га­ет­ся в нем.

Преподаватель: Здесь два дей­с­т­вия: «вле­за­ет» и «упо­ря­до­че­ние рас­по­ла­га­ет­ся» - зна­чит, и две за­да­чи.

Слушатель: Пер­вая лег­ко ре­ша­ет­ся. Что­бы ма­те­ри­ал Б «влез» в ма­те­ри­ал А, на­до бро­сить Б в рас­п­лав­лен­ное А.

Преподаватель: Сле­до­ва­тель­но, мы мо­жем за­но­во сфор­му­ли­ро­вать ИКР.

Слушатель: Б раз­д­ро­би­лось, и час­тич­ки са­ми рас­по­ло­жи­лись по плос­кос­тям.

Преподаватель: Но здесь сно­ва две за­да­чи - «раз­д­ро­бить» и «рас­по­ло­жить по плос­кос­тям».

Рис. 41. Окон­ча­тель­ный ва­ри­ант ша­га 3-2 к за­да­че 13.

Слушатель; Раз­д­ро­бить лег­ко. Мож­но за­ра­нее на­сы­пать Б в ви­де по­рош­ка. Окон­ча­тель­ная фор­му­ли­ров­ка ИКР: по­ро­шок Б сам упо­ря­до­чен­но рас­по­ло­жил­ся в рас­п­ла­ве А (рис. 41)… Но ес­ли Б - маг­нит­ный ма­те­ри­ал, мож­но ис­поль­зо­вать маг­нит­ные си­лы. Они рас­по­ло­жат час­ти­цы в оп­ре­де­лен­ном по­ряд­ке. По­том рас­п­лав зас­ты­ва­ет- и за­да­ча ре­ше­на.

Преподаватель: А ес­ли ве­щес­т­во Б из не­маг­нит­но­го ма­те­ри­ала?

Подсказки с мест: Ис­поль­зо­вать оп­ти­чес­кие си­лы… акус­ти­чес­кие… элек­т­ри­чес­кие…

Слушатель: Зна­чит, есть сле­ду­ющие си­лы: элек­т­ри­чес­кие, маг­нит­ные, оп­ти­чес­кие, ме­ха­ни­чес­кие, акус­ти­чес­кие, ядер­ные…

Подсказка с мес­та: Акус­ти­чес­кие! Соз­дать в со­су­де сто­ячие вол­ны. Час­ти­цы Б со­бе­рут­ся в плос­кос­тях, со­от­вет­с­т­ву­ющих уз­лам. В пуч­нос­тях бу­дет толь­ко ве­щес­т­во А. *

Это со­от­вет­с­т­ву­ет кон­т­роль­но­му от­ве­ту: «Спо­соб из­го­тов­ле­ния ма­те­ри­алов сло­ис­той струк­ту­ры с за­дан­ным рас­по­ло­же­ни­ем сло­ев, от­ли­ча­ющий­ся тем, что с целью по­лу­че­ния тон­кой пе­ри­оди­чес­кой прос­т­ран­с­т­вен­ной струк­ту­ры взвесь час­тиц ту­гоп­лав­ко­го ве­щес­т­ва в рас­п­ла­ве лег­коп­лав­ко­го под­вер­га­ет­ся воз­дей­с­т­вию сто­яче­го уль­т­раз­ву­ко­во­го по­ля со­от­вет­с­т­ву­ющей час­то­ты с пос­ле­ду­ющим ус­т­ра­не­ни­ем по­ля и быс­т­рым ох­лаж­де­ни­ем рас­п­ла­ва» (автор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 108894).

Ход ре­ше­ния этой за­да­чи ин­те­ре­сен тем, что от­чет­ли­во по­ка­зы­ва­ет ме­ха­низм ана­ли­за. В за­да­че с боль­шим по­ис­ко­вым по­лем пос­те­пен­но умень­ша­ет­ся сте­пень не­оп­ре­де­лен­нос­ти, и по­ис­ко­вое по­ле ста­но­вит­ся мень­ше и мень­ше. В кон­це кон­цов, все сво­дит­ся к воп­ро­су: ка­ки­ми си­ла­ми мож­но уп­рав­лять не­маг­нит­ным по­рош­ком, на­хо-

дящимся в жид­кой сре­де? Слож­ная изоб­ре­та­тель­с­кая за­да­ча прев­ра­ти­лась в прос­тую, ре­ша­ющу­юся пе­ре­бо­ром нес­коль­ких ва­ри­ан­тов.

В кон­т­роль­ном от­ве­те со­че­та­ют­ся уже из­вес­т­ные нам при­емы (прин­цип дроб­ле­ния, прин­цип ди­на­мич­нос­ти) и фи­зи­чес­кий эф­фект, ос­но­ван­ный на при­ме­не­нии сто­ячих волн. Это ти­пич­ная си­ту­ация: уп­ро­щен­ная за­да­ча, по­лу­чен­ная в ре­зуль­та­те ана­ли­за час­то ре­ша­ет­ся при­ме­не­ни­ем то­го или ино­го фи­зи­чес­ко­го эф­фек­та.

* * *

Есть изоб­ре­та­тель­с­кие за­да­чи, ре­шен­ные толь­ко за счет ис­поль­зо­ва­ния фи­зи­чес­ких эф­фек­тов и яв­ле­ний. Вот, нап­ри­мер, па­тент ГДР № 51194: для из­ме­не­ния ди­амет­ра дро­би­нок ис­поль­зу­ет­ся вли­яние элек­т­ри­чес­ко­го по­ля на по­вер­х­нос­т­ное на­тя­же­ние жид­ко­го ме­тал­ла; ме­няя ин­тен­сив­ность по­ля, уп­рав­ля­ют по­вер­х­нос­т­ным на­тя­же­ни­ем, сле­до­ва­тель­но, и раз­ме­ром ка­пе­лек, из ко­то­рых по­лу­ча­ют­ся дро­бин­ки.

Иногда изоб­ре­те­ние не­пос­ред­с­т­вен­но вы­те­ка­ет из но­во­го от­к­ры­тия. Та­ко­вы мно­го­чис­лен­ные изоб­ре­те­ния, ос­но­ван­ные на элек­т­ро­гид­рав­ли­чес­ком эф­фек­те.

Иногда в изоб­ре­те­нии ис­поль­зо­ва­но от­к­ры­тие, сде­лан­ное в не­за­па­мят­ные вре­ме­на. Нап­ри­мер, ав­тор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 306036: «Рей­с­фе­дер, со­дер­жа­щий руч­ку с дву­мя створ­ка­ми и вин­то­вую па­ру для раз­ве­де­ния ство­рок, от­ли­ча­ющий­ся тем, что с целью по­вы­ше­ния точ­нос­ти ре­гу­ли­ро­ва­ния рас­т­во­ра ство­рок он снаб­жен ре­ду­ци­ру­ющим эле­мен­том, вы­пол­нен­ным в ви­де двуп­леч-но­го ры­ча­га, од­но пле­чо ко­то­ро­го свя­за­но с вин­то­вой па­рой, а дру­гое кон­так­ти­ру­ет со створ­кой рей­с­фе­де­ра». Изоб­ре­та­тель, как ви­дим, при­ме­нил ры­чаг - от­к­ры­тие, со­вер­шен­ное ты­ся­че­ле­тия на­зад. Впро­чем, здесь еще ус­мат­ри­ва­ет­ся (хо­тя и где-то в глу­би­не ве­ков) ис­ход­ное от­к­ры­тие. Бы­ва­ет и так, что ис­ход­ное от­к­ры­тие не име­ет ни сро­ка, ни ав­то­ра, ни чет­кой фор­му­ли­ров­ки. Взять хо­тя бы ав­тор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 184219. «Спо­соб неп­ре­рыв­но­го раз­ру­ше­ния гор­ных по­род за­ря­да­ми ВВ, от­ли­ча­ющий­ся тем, что с целью по­лу­че­ния мел­ких фрак­ций, неп­ре­рыв­ное раз­ру­ше­ние по­вер­х­нос­т­но­го слоя про­из­во­дят мик­ро­за­ря­да­ми…» Тут в пер­во­ос­но­ве сде­лан­ное не­из­вес­т­но кем и не­из­вес­т­но ког­да от­к­ры­тие, ко­то­рое мож­но сфор­му­ли­ро­вать при­мер­но так: ма­лень­кий мо­ло­ток от­би­ва­ет ма­лень­кие час­ти­цы, боль­шой - боль­шие…

Иногда го­во­рят, что все изоб­ре­те­ния (или все зна­чи­тель­ные изоб­ре­те­ния) «про­ис­хо­дят» от от­к­ры­тий. Ес­ли по­ни­мать тер­мин «откры­тие» так, как он трак­ту­ет­ся в изоб­ре­та­тель­с­ком пра­ве, мож­но сра­зу при­вес­ти мно­жес­т­во изоб­ре­те­ний, не свя­зан­ных с от­к­ры­ти­ями и в то же вре­мя бес­спор­но зна­чи­тель­ных и ори­ги­наль­ных. Нап­ри­мер, па­тент США № 3440990: ко­рабль сос­то­ит из от­дель­ных вза­имо­за­ме­ня­емых бло­ков - «хо­до­вые» бло­ки не прос­та­ива­ют в ожи­да­нии раз­г­руз­ки-пог­руз­ки «гру­зо­вых» бло­ков. Или ав­тор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 305974: про­из­во­ди­тель­ность ста­на, из­го­тов­ля­юще­го мно­гос­лой­ные спи-раль­но­шов­ные тру­бы, ли­ми­ти­ро­ва­лась про­из­во­ди­тель­нос­тью свар­ки; пред­ло­же­но лишь слег­ка - в нес­коль­ких точ­ках - прих­ва­ты­вать шов свар­кой, а за­тем сни­мать тру­бу со ста­на и про­из­во­дить плот­ную свар­ку вне ста­на, не за­дер­жи­вая из­го­тов­ле­ние сле­ду­ющей тру­бы. Тут не ис­поль­зо­ва­ны фи­зи­чес­кие эф­фек­ты и яв­ле­ния, хо­тя изоб­ре­та­тель­с­кий под­ход к ре­ше­нию за­да­чи ви­ден впол­не от­чет­ли­во.

Существует и про­ти­во­по­лож­ная тен­ден­ция су­зить груп­пу изоб­ре­те­ний, ос­но­ван­ных на фи­зи­чес­ких эф­фек­тах: к этой груп­пе от­но­сят толь­ко та­кие изоб­ре­те­ния, ко­то­рые не­пос­ред­с­т­вен­но вы­те­ка­ют из не­дав­но от­к­ры­тых (или ста­рых, но не­обыч­ных, ма­ло­из­вес­т­ных) эф­фек­тов.

Оба ук­ло­на оши­боч­ны. «Фи­зи­чес­кие изоб­ре­те­ния» пред­с­тав­ля­ют со­бой зна­чи­тель­ную, но не един­с­т­вен­ную груп­пу. Се­год­ня еще нет воз­мож­нос­ти точ­но оп­ре­де­лить тер­мин «фи­зи­чес­кие изоб­ре­те­ния» (пра­виль­нее: изоб­ре­те­ния, не­пос­ред­с­т­вен­но ос­но­ван­ные на фи­зи­чес­ких эф­фек­тах и яв­ле­ни­ях), но это не от­ме­ня­ет не­об­хо­ди­мос­ти изу­чать та­кие изоб­ре­те­ния.

Физические эф­фек­ты и яв­ле­ния - кос­тяк той са­мой фи­зи­ки, ко­то­рую сов­ре­мен­ный изоб­ре­та­тель го­да­ми изу­ча­ет в шко­ле и в ин­с­ти­ту­те. К со­жа­ле­нию, изоб­ре­та­тель­с­ко­му при­ме­не­нию фи­зи­ки там не учат. По­это­му фи­зи­чес­кие яв­ле­ния, за­ко­ны, эф­фек­ты хо­тя и ле­жат в па­мя­ти ин­же­не­ра, но пло­хо сты­ку­ют­ся с ин­фор­ма­ци­ей об изоб­ре­та­тель­с­ких за­да­чах. Изоб­ре­та­тель дер­жит в ру­ках связ­ку клю­чей, но не уме­ет (не обу­чен) от­к­ры­вать эти­ми клю­ча­ми хит­рые - с сек­ре­том! - зам­ки изоб­ре­те­ний: иног­да на­угад пе­ре­би­ра­ет клю­чи, иног­да, пра­виль­но выб­рав ключ, не так его встав­ля­ет - и за все это рас­п­ла­чи­ва­ет­ся по­те­ря­ми вре­ме­ни.

Изобретателям на­до прис­мат­ри­вать­ся к дав­но зна­ко­мым эф­фек­там и яв­ле­ни­ям, при­уча­ясь ви­деть в них ра­бо­чие ин­с­т­ру­мен­ты для твор­чес­ко­го ре­ше­ния изоб­ре­та­тель­с­ких за­дач. Зна­ния в этой об­лас­ти на­до пос­то­ян­но по­пол­нять, по­то­му что чис­ло от­к­ры­тых эф­фек­тов и яв­ле­ний быс­т­ро рас­тет, да и ста­рые ма­ло­из­вес­т­ные эф­фек­ты все ча­ще и ча­ще пе­ре­хо­дят в раз­ряд дей­с­т­ву­ющих.

Хорошо бы иметь таб­ли­цу, по­ка­зы­ва­ющую - в за­ви­си­мос­ти от осо­бен­нос­тей за­да­чи - эф­фек­ты и яв­ле­ния, ко­то­рые мож­но ис­поль­зо­вать в дан­ном кон­к­рет­ном слу­чае. Ра­бо­та в этом нап­рав­ле­нии ве­дет­ся Об­щес­т­вен­ной ла­бо­ра­то­ри­ей ме­то­ди­ки изоб­ре­та­тель­с­т­ва при ЦС ВО­ИР.

Р еш ен ие за­да­чи 14

2-3. Да­на сис­те­ма из тру­боп­ро­во­да, на­со­сов, жид­кос­тей А и Б, дви­жу­щих­ся по этой тру­бе, и раз­де­ли­те­ля, на­хо­дя­ще­го­ся меж­ду А и Б. Раз­де­ли­тель не про­хо­дит че­рез на­со­сы, час­то зас­т­ре­ва­ет в тру­боп­ро­во­де.

2-4. а) Раз­де­ли­тель.

б) Тру­боп­ро­вод, на­со­сы, жид­кос­ти А и Б. (Тру­боп­ро­вод и на­сос­ные стан­ции уже пос­т­ро­ены, ме­нять их труд­но.)

2-5. Раз­де­ли­тель.

3-1. Раз­де­ли­тель сам лег­ко про­хо­дит че­рез на­со­сы.

Разделители, лег­ко про­хо­дя­щие че­рез на­со­сы, из­вес­т­ны- это жид­кие раз­де­ли­те­ли, но у них свои не­дос­тат­ки: жид­кие раз­де­ли­те­ли труд­но от­де­лить в ко­неч­ном пун­к­те тру­боп­ро­во­да. Мы взя­ли про­то­ти­пом твер­дые раз­де­ли­те­ли - и су­зи­ли за­да­чу. Но брать в ка­чес­т­ве про­то­ти­па толь­ко жид­кие раз­де­ли­те­ли то­же нель­зя - мы при­дем к вы­во­ду, что на­до при­ме­нить твер­дые раз­де­ли­те­ли. На ша­ге 2-3 на­до бы­ло ука­зать оба ти­па раз­де­ли­те­лей.

2-3. Да­на сис­те­ма из тру­боп­ро­во­да, на­со­сов, жид­кос­тей А и Б, дви­жу­щих­ся по этой тру­бе, и раз­де­ли­те­лей - твер­до­го или жид­ко­го. Твер­дый раз­де­ли­тель не про­хо­дит че­рез на­со­сы, а жид­кий пло­хо от­де­ля­ет­ся в ко­неч­ном пун­к­те.

Теперь за­да­ча сфор­му­ли­ро­ва­на точ­но. Бо­лее то­го, в ус­ло­ви­ях за­да­чи от­чет­ли­во ука­за­но про­ти­во­ре­чие: на трас­се луч­ше иметь жид­кий раз­де­ли­тель, а в ко­неч­ном пун­к­те твер­дый. Сле­до­ва­тель­но, объ­ект дол­жен ме­нять­ся

р про­цес­се ра­бо­ты. Это уже зна­ко­мый нам прин­цип ди­на­ми­за­ции (при­ем 15). Пусть раз­де­ли­тель в тру­боп­ро­во­де бу­дет жид­ким, а на ко­неч­ном пун­к­те - твер­дым или га­зо­об­раз­ным. Пос­лед­нее да­же удоб­нее: по­пав в ре­зер­ву­ар (дав­ле­ние там мень­ше, чем в тру­боп­ро­во­де), раз­де­ли­тель сам уй­дет из не­го. Сме­ши­ва­ние раз­де­ли­те­ля с неф­тью пе­рес­та­ет быть опас­ным. Пусть раз­де­ли­тель к кон­цу пу­ти сме­ша­ет­ся с неф­теп­ро­дук­та­ми да­же в зна­чи­тель­ной ме­ре, все рав­но по­том он прев­ра­тит­ся в газ, и его лег­ко бу­дет соб­рать.

Идея ре­ше­ния есть. Те­перь на­до сфор­му­ли­ро­вать тре­бо­ва­ния к ве­щес­т­ву раз­де­ли­те­ля. Это ве­щес­т­во дол­ж­но:

не рас­т­во­рять­ся в неф­теп­ро­дук­тах;

быть хи­ми­чес­ки инер­т­ным по от­но­ше­нию к уг­ле­во­до­ро­дам;

иметь (в жид­ком сос­то­янии) плот­ность, при­мер­но рав­ную плот­нос­ти пе­ре­ка­чи­ва­емых неф­теп­ро­дук­тов;

не за­мер­зать при тем­пе­ра­ту­ре по край­ней ме­ре до -50°;

быть бе­зо­пас­ным и де­ше­вым.

По спра­воч­ни­ку нет­руд­но об­на­ру­жить, что луч­ше все­го для этой це­ли под­хо­дит ам­ми­ак: он не рас­т­во­ря­ет­ся в неф­теп­ро­дук­тах и не вза­имо­дей­с­т­ву­ет с ни­ми, име­ет тре­бу­емую плот­ность, лег­ко сжи­жа­ет­ся, не за­мер­за­ет до -77°. Жид­кий ам­ми­ак дос­та­точ­но де­шев, его, нап­ри­мер, при­ме­ня­ют в сель­с­ком хо­зяй­с­т­ве для удоб­ре­ния поч­вы.