Основные приемы устранения технических противоречий

Принцип дробления

Разделить объект на части, независимые друг от друга или соединенные гибкими связями.

Пример. Авторское свидетельство № 161247. Подводное транспортное судно, корпус которого имеет цилиндрическую форму, отличающееся тем, что с целью уменьшения осадки судна при полной его загрузке корпус судна выполнен из двух рас­крывающихся шарнирно сочлененных полуцилинд­ров.

Принцип вынесения

Отделить от объекта «мешающую» часть или, наоборот, выделить единственную нужную часть (или свойство).

Пример. Авторское свидетельство № 153533. Устройство для защиты от рентгеновских лучей, отличающееся тем, что с целью защиты от ионизирующего излучения головы, плечевого пояса, позвоночника, спинного мозга и гонад пациента при флюорографии, например, грудной клетки, оно снабжено защитными барьерами и вертикальным, соответствующим позвоночнику стержнем, изготовленными из материала, не пропускающего рентгеновские лучи.

Целесообразность этой идеи очевидна. Зачем, просвечивая грудную клетку, «попутно» облучать самые чувствительные части человеческого тела?! Изобретение выделяет наиболее вредную часть потока и блокирует ее. Заявка, подана в 1962 году, между тем это простое и нужное изобретение могло быть сделано значительно раньше.

Принцип местного качества

Разделить объект на части так, чтобы каждая часть могла быть изготовлена из наиболее подходящего материала и находилась в условиях, наиболее соответствующих ее работе.

Пример. Деревянные балки, армированные стекловолокном. Прочность таких балок вдвое больше, чем у обычных.

Принцип асимметрии

Машины рождаются симметричными. Это их традиционная форма. Поэтому многие задачи, трудные по отношению к симметричным объектам, легко решаются нарушением симметрии.

Пример. Тиски со смещенными губками. В отличие от обычных они позволяют зажимать в вертикальном положении длинные заготовки.

Принцип объединения

Соединить однородные (или предназначенные для смежных операций) объекты.

Пример. Патент США № 3154790. Жилетка с пристегивающимися (на молнии) рукавами.

Принцип совмещения

а) Один объект поочередно работает в нескольких ме­стах.

б) Один объект одновременно выполняет несколько функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.

Пример. Авторское свидетельство № 166242. Противопожарное оборудование гидросамолета, отличающееся тем, что емкости для воды размещены в поплавках.

Принцип «матрешки»

Один объект размещается внутри другого, который в свою очередь находится внутри третьего… и т. д.

Пример. Авторское свидетельство № 162321. Ванна для плавки магния с электрическим обогревом, отличающаяся тем, что с целью сокращения времени для замены электродов последние выполнены в виде двух полых цилиндров, установленных один в другом.

Принцип «антивеса»

а) Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой.

б) Самоподдерживание объекта за счет аэродинамических, гидродинамических и т. п. сил.

Пример. Использование аэродинамической подъемной силы для частичной компенсации веса тяжеловесного наземного транспорта.

Принцип предварительного напряжения

Заранее придать объекту изменения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим изменениям.

Пример. Авторское свидетельство № 84355. Заготовку турбинного диска устанавливают на вращающийся поддон. Нагретая заготовка по мере охлаждения сжимается. Но центробежные силы (пока заготовка не потеряла пластичности) как бы отштамповывают заготовку. Когда же деталь остынет, в ней появляются сжимающие усилия, как в предварительно напряженном железобетоне.

Принцип предварительного исполнения

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

Пример. Авторское свидетельство № 162919. Способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы, отличающийся тем, что с целью пре­дупреждения травм и облегчения снятия повязки пилу помещают в предварительно смазанную под­ходящей смазкой трубку, выполненную, например, из полиэтилена, и загипсовывают в повязку при ее наложении.

Принцип «заранее подложенной подуш­ки»

Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.

Пример. Аварийные металлические кольца, заранее надеваемые на обод колеса и позволяющие добраться до ремонтной базы на спущенной шине.

Принцип эквипотенциальности

Исторически многие производственные процессы складывались так, что перемещение обрабатываемого объекта в пространстве представляло собой прихотливо изогнутую кривую. Между тем «траекторию движения» почти всегда можно расположить только в одной плоскости. В идеальном случае объект должен перемещаться по прямой линии или окружности. Всякий дополнительный изгиб затрудняет работу, осложняет автоматизацию.

Пример. Авторское свидетельство № 110661. Контейнеровоз, в котором контейнер не грузится в кузов, а чуть-чуть приподнимается с гидроприводом и устанавливается на опорную скобу. Такая машина не только работает без крана, но и перевозит значительно более высокие контейнеры.

Принцип «наоборот»

а) Сделать движущиеся части системы неподвижными, а неподвижные — движущимися.

б) Перевернуть объект «вверх ногами».

Пример. Авторское свидетельство № 66269. Осветительный снаряд, снабженный парашютом с пружинным каркасом и осветительной звездочкой, на­правляющей световые лучи вверх и помещенной над куполом парашюта. Последний отличается тем, что с целью использования парашюта в качестве рефлектора для направления световых лучей осветительной звездочки вверх и затенения земли в вершине помещен груз, предназначенный для опускания парашюта вершиной вниз.

Принцип сфероидальности

Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда,- к шаровым конструкциям.

Пример. Жидкий металл в доменной печи, проникая между огнеупорными кирпичами, вызывает быстрый износ футеровки. Износ уменьшается, если футеровка имеет сферическую форму. При такой форме футеровки кирпичи меньше нагреваются. Кроме того, чугуну труднее проникнуть в наиболее уязвимые (угловые) места.

Принцип динамичности

Характеристики объекта (вес, габариты, форма, агрегатное состояние, температура, окраска и т. д.) должны быть меняющимися и оптимальными на каждом этапе процесса.

Примеры. Авторское свидетельство № 128590. Автокран с телескопической стрелой, короткой в транспортном положении и удлиненной в рабочем положении.

Авторское свидетельство № 147765. Шляпка с растягивающимся полиэтиленовым верхом, способная принимать форму любой прически.

Принцип частичного решения

Получить 99 процентов требуемого эффекта намного легче, чем получить все сто процентов. Задача перестает быть трудной, если отказаться от одного про­цента требований (что нередко можно сделать).

Пример. Глобус, выполненный в виде двадцатигранника (икосаэдра). Такой глобус, близкий по форме к сферическому, легко изготовить. Кроме того, он может быть превращен в плоскую географическую карту.

Принцип перехода в другое измерение

а) Трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (то есть по плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, упрощаются при переходе к пространству трех измерений.

б) Многоэтажная компоновка объектов вместо одноэтажной.

Пример. Авторское свидетельство № 1S3073. Устройство для очистки и выравнивания поверхности льда катков, устанавливаемое на автомашине, включающее нож и систему тяг, отличающееся тем, что с целью увеличения маневренности автомашины устройство смонтировано под шасси автомобиля.

Принцип изменения среды

Для интенсификации процессов (или устранения сопутствующих процессам вредных факторов) надо изменить среду, в которой протекают эти процессы.

Пример. Искусственное увеличение содержания углекислого газа в воздухе теплиц и парников. В результате овощные культуры созревают вдвое быстрее, а урожай увеличивается в три — шесть раз.

Принцип импульсного действия

При недостатке энергии или мощности надо перейти от непрерывного действия к импульсному.

Пример. Авторское свидетельство № 105017. Способ получения высоких и сверхвысоких давлений, отличающийся тем, что высокие и сверхвысокие давления воспроизводят в результате импульсного электрического разряда внутри объема любой проводящей или непроводящей жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде.

Принцип непрерывности полезного действия

а) Работа должна вестись непрерывно — машина не должна стоять без дела.

б) Полезная работа должна осуществляться без холостых и промежуточных (транспортных) ходов.

в) Переход от поступательно-возвратного движения к вращательному.

Пример. Авторское свидетельство № 126440. Способ многоствольного бурения скважин двумя комплектами труб. При одновременном бурении двух-трех скважин применяется ротор с несколькими стволами, включаемыми в работу независимо друг от друга, и два комплекта бурильных труб, пооче­редно поднимаемых и опускаемых в скважины для смены сработанных долот. Операции по смене долот совмещаются во времени с автоматическим бурением в одной из скважин.

Принцип проскока

Вредные или опасные стадии процесса должны преодолеваться на большой скорости.

Пример. Патент ФРГ №1134821. Устройство для разрезания тонкостенных пластмассовых труб большого диаметра. Особенность устройства — большая скорость движения ножа. Нож рассекает трубу так быстро, что та не успевает деформироваться.

Принцип «обратить вред в пользу»

Вредные факторы могут быть использованы для получения положительного эффекта.

Пример. Упоминавшееся уже авторское свидетельство № 112684. Устройство, использующее волнение моря для очистки поверхности свай.

Принцип «клин — клином»

Вредный фактор устраняется за счет сложения с другим вредным фактором.

Пример. Новый тип телефонных наушников, которыми можно пользоваться и при сильном шуме. Специальный генератор воспроизводит внешние шумы с таким сдвигом по фазе, что оба шума взаимно гасят друг друга.

Принцип «перегибания палки»

Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

Пример. Холодильные установки для сжижения гелия нуждаются в смазке, а смазка замерзает при сверхнизких температурах. Академик П. Капица в своей машине для сжижения гелия устроил зазор между поршнем и цилиндром, дав возможность газу свободно вытекать через этот зазор. При утечке газ расширяется настолько быстро, что создается противодавление, мешающее вытеканию новых порций газа.

Принцип самообслуживания

а) Машина должна сама себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции.

б) Использование отходов (энергии, вещества) для выполнения вспомогательных операций.

Пример. Авторское свидетельство № 153152. Устройство для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что с целью повышения интенсивности охлаждения за вентилятором установлен эжектор, использующий кинетическую энергию выхлопных газов для подсоса дополнительного количества охлаждающего воздуха.

Принцип копирования

Вместо сложного, дорогостоящего или хрупкого объекта используются его упрощенные, дешевые и прочные копии.

Пример. Система городских электрических часов.

Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности

Пример. Резец, режущая пластинка которого имеет пять граней. Если затупилась одна грань, можно быстро ввести в действие другую.

Замена механической схемы электрической или оптической

Пример. Реостат, в котором нет трущихся частей. Пространство между контактом и переменным сопротивлением заполнено полупроводниковым материалом. Под действием бегающего светового зайчика полупроводник начинает проводить ток, замыкая цепь.

Использование пневмоконструкций и гидроконструкций

Вместо «твердых» конструкций используются конструкции, «сделанные из воздуха или воды». Сюда относится, в частности, использование воздушной подушки и гидрореактивных устройств.

Пример. Авторское свидетельство № 161792. Уплотнительное устройство для электронных зазоров в сводах дуговых печей. Чтобы создать в печи необходимую атмосферу, уплотнительное устройство выполнено в виде кольца со стенками коробчатого, открытого в сторону электродов, сечения, внутрь которого тангенциально подают струю воздуха или азота, отжимающую дымовые газы обратно в печное пространство.

Использование гибких оболочек (включая использование тонких пленок)

Пример. Надувная колыбель, которая в сложенном виде легко помещается в дамской сумочке.

Использование магнитов и электромагнитов

Пример. Авторское свидетельство № 115568. Сверло намагничивается и, выходя из просверленного отверстия, извлекает стружку, а затем размагничивается.

Изменение прозрачности или окраски

Пример. Прозрачные бинты, позволяющие наблюдать за состоянием раны, не снимая повязки.

Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала

Пример. Авторское свидетельство № 162215. Способ изолировки мест соединений в лобовых частях обмоток статоров электрических машин путем заливки компаунда в форму, устанавливаемую на месте соединения. Для увеличения электрической прочности изоляции головок форму выполняют из изоляционного материала и используют как элемент изоляции.

Принцип отброса ненужных частей

Выполнившая свое назначение часть объекта не должна оставаться мертвым грузом — ее следует отбросить (растворить, испарить и т. д.).

Пример. Патент США № 3160950. Чтобы не пострадали чувствительные приборы при резком старте ракеты в космос, их погружают в пенопласт, который, сослужив свое дело, легко испаряется в космосе.

Изменение агрегатного состояния объекта

Пример. Авторское свидетельство № 162580. Способ изготовления полых кабелей с каналами, образованными трубками, скрученными вместе с токоведущими жилами, с предварительным упрочнением трубок веществом, удаляемым из них после изготовления кабелей. Чтобы упростить технологию, в качестве указанного вещества применяют парафин, который заливают в трубки перед скруткой их с жилами, а после изготовления кабеля расплавляют и выливают из трубок.