Бесплатный фрагмент - Стандарты изобретательства
Учебник. ТРИЗ
Это книга представляет собой впервые созданный учебник по стандартам на решение изобретательских задач, разработанных Г. С. Альтшуллером. Книга предназначена для отработки навыков в использовании системы стандартов.
В книге приводится около 250 примеров и более 60 задач (из них 102 примера и 42 задачи для самостоятельного разбора), более 100 иллюстраций, более 100 физических эффектов.
Книга рассчитана на широкий круг читателей и будет особенно полезна тем, кто хочет быстро получать новые идеи.
Посвящение
Работа посвящается светлой памяти
учителя, коллеги и друга Генриха Альтшуллера
Владимир Петров
vladpetr@013net.net
Благодарности
Я премного благодарен Генриху Альтшуллеру, автору теории решения изобретательских задач — ТРИЗ, моему учителю, коллеге и другу, за то, что он создал эту увлекательную теорию. Признателен ему за незабываемое время, проведенное вместе с ним, и за то, что он изменил мою жизнь, сделал ее разнообразнее и интереснее. Некоторые из материалов этой книги обсуждались с Генрихом Альтшуллером.
Благодарен коллегам за присланные примеры: Олегу Абрамову, Владимиру Афоньшину, Дмитрию Бахтурину, Борису Голдовскому, Вячеславу Ефремову, Игорю Кайкову, Вадиму Канеру, Сергею Логвинову, Игорю Мисюченко, Михаилу Рубину, Сергею Сысоеву, Науму Фейгельсону (Россия), Елене Грединаровой (Украина), Светлане Вишнепольской, Семену Литвину, Леву Певзнеру, Владимиру Просяннику, (США), Павлу Ливотову (Германия), Ефиму Копыту (Израиль).
Хочу выразить глубокую благодарность за ценные замечания и предложения при работе над этой книгой моему коллеге и другу Б. Голдовскому.
Введение
…стандарты — это правила синтеза и преобразования технических систем, непосредственно вытекающие из законов развития этих систем.
Генрих Альтшуллер
1. Вступление
Перед вами, дорогой читатель, учебник «Стандарты изобретательства».
Данный учебник ставит задачу изложить систему стандартов на решение изобретательских задач, разработанную Г. С. Альтшуллером. Классификация стандартов основана на вепольном анализе и законах развития систем. В связи с этим предварительно рекомендуем вам ознакомиться с этими материалами в учебниках.
Краткий обзор вепольного анализа и законов развития систем приведен в главе 1.
Большое количество материала для самостоятельой работы позволит вам отработать навыки в использовании стандаров на решение изобретательских задач.
2. Описание данного учебника
Данный учебник содержит введение, 9 глав, заключение и приложения.
Введение описывает предназначение и структуру книги, а также рекомендации по эффективному ее использованию.
Глава 1 посвящена краткому обзору вепольного анализа и законов развития систем.
Глава 2 описывает систему 76 стандартов.
Главы 3—7 представляют систему стандартов на решение изобретательских задач.
Глава 8 описывает алгоритм применения стандартов.
Глава 9 — это самостоятельная работа, содержащая вопросы для самопроверки, темы для докладов и рефератов и выполнения заданий. Задания включают разбор примеров с указанием номера стандарта и задачи для самостоятельного решения по стандартам.
В заключении приведены рекомендации по отработке навыков изобретательского мышления.
В приложениях представлен разбор задач и таблицы применения стандартов.
Учебник написан в той последовательности, в которой рекомендуется осваивать его.
Теоретическая часть иллюстрируется большим количеством примеров, задач и графического материала (более 200 примеров и задач и около 150 иллюстраций).
Книга предназначена для широкой публики. Она также может быть полезна студентам, аспирантам, преподавателям университетов, инженерам, изобретателям, ученым и людям, решающим творческие задачи.
Желаю успехов, ДОРОГОЙ ЧИТАТЕЛЬ!
Глава 1. Краткие сведения о законах развития систем и вепольном анализе
1.1. Представления о законах развития систем
При создании системы стандартов на решение изобретательских задач Г. С. Альтшуллер использовал только некоторые законы из группы эволюции систем. Детально законы развития систем изложены в монографии.
Мы кратко опишем только те законы и закономерности, которые использовались при разработке системы законов.
Основные из законов эволюции систем следующие (рис. 1.1):
— закон увеличения степени идеальности;
— закон увеличения степени управляемости и динамичности;
— закон перехода в надсистему;
— закон перехода на микроуровень;
— закон свертывания;
— закон согласования;
— закон сбалансированного развития систем.
Из указанных законов для создания стандартов Г. С. Альтшуллер использовал только законы увеличения степени управляемости и динамичности, перехода в надсистему и на микроуровень, да и то не в полном объеме.
Закон увеличения степени управляемости и динамичности имеет подзакон — закон изменения степени вепольности и закономерность изменения управляемости веществом, энергией и информацией (рис. 1.2).
Закон увеличения степени вепольности будет изложен в п. 1.2.
Закономерность изменения управляемости веществом, энергией и информацией подразделяется на закономерности (рис. 1.3):
— Изменения управляемости веществом;
— Изменения управляемости энергией и информацией.
В свою очередь, закономерность увеличения степени управляемости веществом осуществляется (рис. 1.4):
— использованием «умных» веществ;
— увеличением концентрации вещества;
— увеличением количества степеней свободы;
— увеличением степени дробления;
— переходом к капиллярно-пористым материалам (КПМ).
Из этих закономерностей Альтшуллером были использованы увеличение степени дробления и переход к КПМ. В упрощенном виде опишем их ниже.
Увеличение степени управляемости энергией и информацией осуществляется (рис. 1.5):
— изменением концентрации энергии и информации;
— переходом к более управляемым полям.
Переходу к более управляемым полям выполняется:
— Заменой виде поля;
— Переходом МОНО-БИ-ПОЛИ полям;
— Динамизацией полей.
Из этих закономерностей для создания стандартов была использована только закономерность перехода к более управляемым полям.
В данной книге она будет дана в очень упрощенном виде.
Замена вида поля на более управляемое поле может осуществляться в следующей последовательности: гравитационное, механическое, тепловое, электромагнитное и любые комбинации этих полей. Эта закономерность показана на рис. 1.6.
Последовательность увеличения степени дробления в упрощенном виде представлена на рис. 1.7.
В упрощенном виде закономерность перехода к КПМ представить в виде схемы (рис. 1.8).
где
# — структура;
В — вещество;
ТЭ — технологический эффект (физический, химический и т. д.);
КПМ# — КПМ со структурированными капиллярами;
µКПМ# — µКПМ со структурированными капиллярами.
Закон перехода на микроуровень, Альтшуллер описывает как замену системы или ее части веществом, способным при взаимодействии с полем выполнять требуемое действие.
Закон перехода в надсистему — это объединением системы с другими системами с помощью тенденции: МОНО-БИ-ПОЛИ-Свертывание.
Объединения в би- и полисистему может включать следующие виды элементов.
1. Однородные
— Одинаковые.
— Однородные элементы со сдвинутыми характеристиками.
2. Неоднородные
— Альтернативные.
— Антагонистические — инверсные (элементы с противоположными свойствами или функциями).
— Дополнительные.
Полностью схема закона перехода системы в надсистему представлена на рис. 1.9.
1.2. Представления о вепольном анализе
Структурный вещественно-полевой (вепо́льный) анализ — раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру систем. Вепо́льный анализ разработан Г. С. Альтшуллером.
Вепо́льный анализ — это язык схем, позволяющий представить исходную систему в виде определенной (структурной) модели. С помощью специальных правил выявляются свойства этой системы. Затем по конкретным закономерностям преобразовывают исходную модель задачи и получают структуру решения, которое устраняет недостатки исходной системы.
Статистический анализ решений показал, что для повышения эффективности систем их структура должна быть определенной. Модель такой структуры называется веполем.
Вепо́ль — модель минимально управляемой системы, состоящей из двух взаимодействующих объектов и их взаимодействия.
Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В1 и В2, а само взаимодействие называется полем и обозначается П.
Под «веществом» будем понимать любой объект, начиная с материала, его структуры, молекул, атомов, до самых сложных систем, например космическая станция. В информационных системах это может быть элемент или данные.
Поле может представлять собой любое действие или взаимодействие, например энергию, силу или информацию. В информационных системах это может быть алгоритм.
Веполь изображается схемой (1.1).
Термин ВеПоль произошел от слов «Вещество» и «Поле».
Вепольный анализ включает в себя определенные правила и тенденции. Эти тенденции подчиняются закону увеличения степени вепольности, который будет описан ниже.
Общая тенденция представлена на рис. 1.10 — 1.15.
Форсирование вещества подчинается закономерности увеличения степени управляемости веществом, а форсирование поля — закономерности увеличения степени управляемости энергией и информацией.
Детальная схема закона увеличения степени вепольности представлена на рис. 1.15.
Подробно с вепольным анализом можно ознакомиться в учебнике.
Глава 2. Обзор стандартов
Стандарт на решение изобретательских задач — это правило (или совокупность правил), позволяющее на высоком уровне однозначно решать достаточно широкий класс изобретательских задач.
Таким образом, стандарт должен удовлетворять трем условиям:
1) он должен относиться к широкому классу задач;
2) эти задачи должны решаться совершенно одинаково и
3) решения должны быть обязательно высокого уровня.
Г. С. Альтшуллер
Известные типы изобретательских задач решаются использованием информационного фонда (рис. 2.1) и, прежде всего, типовых решений — стандартов на решение изобретательских задач, которые разработаны Г. С. Альтшуллером в 1975 году. Они представляют собой взаимосвязанный комплекс приемов, физических или других эффектов, имеющих определенную вепольную структуру. Это своего рода формулы, по которым решаются задачи.
Классификация стандартов основана на законах эволюции систем и, прежде всего, на законе увеличения степени вепольности и законах увеличения степени управляемости и динамичности, законах перехода в надсистему и на микроуровне, законе согласования.
Система стандартов, разработанная Г. С. Альтшуллером, содержит 76 стандартов. Она состоит из классов, подклассов и конкретных стандартов. Эта система включает 5 классов. Структура системы 76 стандартов показана на рис. 2.1.
С помощью этой системы можно не только решать, но выявлять новые задачи и прогнозировать развитие технических систем. Общее направление изложения системы стандартов 1-го, 2-го и 4-го классов описывается законом увеличения степени вепольности, поэтому отдельные из стандартов этих классов были представлены ранее при описании вепольного анализа в учебнике третьего уровня.
Пятый класс стандартов помогает идеализировать решение.
Для решения задач можно использовать алгоритм применения стандартов (глава 8).
Опишем стандарты в следующих главах.
Глава 3. Класс 1. Построение и разрушение вепольных систем
3.1. Подкласс 1.1. Синтез веполей
Стандарты подкласса 1.1 включает 8 стандартов.
Главная идея этого подкласса четко отражена в стандарте 1.1.1: для синтеза работоспособной технической системы необходимо — в простейшем случае — перейти от невеполя к веполю. Нередко построение веполя наталкивается на трудности, обусловленные различными ограничениями на введение веществ и полей.
Стандарты 1.1.2 — 1.1.8 показывают типичные обходные пути в таких случаях.
Стандарт 1.1.1. Постройка веполя
Если дан объект, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений на введение веществ и полей, задачу решают синтезом веполя, вводя недостающие элементы.
Данный стандарт соответствует основному правилу вепольного анализа — переходу от невепольных систем к вепольным (простому веполю) и соответствует схеме (3.1).
Задача 3.1. Снятие коры с древесины
Условия задачи
Обычно кору древесины отделяют механически в специальных корообдирочных барабанах или механическими инструментами, например топором. При этом повреждается и сама древесина.
Необходимо предложить способ отделения коры от древесины, который бы не портил древесину.
Разбор задачи
Система невепольная.
Систему необходимо достроить до вепольной. Достройка веполя заключается во введении поля, воздействующего только на кору в направлении ее отрыва от древесины.
Необходимо подобрать поле, которое может осуществить такое действие.
Решение
Между корой и древесиной находится слой клеток (камбий), содержащий большое количество влаги, вскипание которой может оторвать кору. Вскипание можно осуществить с помощью вакуума или нагрева, например токами высокой частоты. Таким образом, рекомендует использовать тепловое поле.
Задача 3.2. Крепеж винта
Условия задачи
Как завернуть винт в труднодоступном месте?
Разбор задачи
Имеется винт и инструмент (отвертка или гаечный ключ).
Система невепольная, ее необходимо достроить до вепольной. Достройка веполя заключается во введении поля, соединяющего винт и инструмент.
Необходимо подобрать поле, которое может осуществить их жесткое соединение.
Решение
Это могут быть магнитное или вакуумное поля или поле механических сил.
Стандарт 1.1.2. Внутренний комплексный веполь
Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений на введение добавок в имеющиеся вещества, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внутреннему комплексному веполю, вводя в В1 или В2 добавки, увеличивающие управляемость или придающие веполю нужные свойства. Этот стандарт описывается схемами (3.2), (3.3).
Пример 3.1. Вживление электронных чипов
Появилась потребность идентифицировать животных, особенно дорогих.
Разработали чип (рис. 3.1), который вживляют в тело. В чипе записаны все данные о животном и его хозяине. Информация считывается с помощью специального прибора.
Пример 3.2. Самозаклеивающаяся шина
Английская компания Dunlop выпускает самозаклеивающую шину. Внутри, на ободе шины равномерно размещаются несколько баллончиков с клеем. При проколе шины из нее выходит воздух, один из баллончиков получает удар и из него вытекает клей, который заклеивает место прокола. Клей содержит жидкость, пары которой накачивают шину до прежнего предела (рис. 3.2).
Компания Continental запатентовала шину с технологией ContiSeal™.
На внутреннюю поверхность шины (над протектором) наносится защитный слой из полужидкого полимера, который заполняет собой отверстие в шине диаметром до 5 мм или обволакивает тот предмет (например, гвоздь), который стал виновником прокола (рис. 3.3).
Стандарт 1.1.3. Внешний комплексный веполь
Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, а условия задачи содержат ограничения на введение добавок в имеющиеся вещества B1 или B2, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внешнему комплексному веполю, к B1или B2 внешнее В3, увеличивающее управляемость или придающее веполю нужные свойства. См. схемы (3.4), (3.5).
Задача 3.3. Хирургические перчатки
Условие задачи
Хирургические перчатки могут повредиться во время операции или осмотра пациента, при этом врач может заразиться.
Как быть?
Разбор задачи
Самостоятельно проведите разбор задачи по логике АРИЗ.
Примените тенденцию увеличения степени дробления.
Решение
Перчатки делаются двухслойными и между слоями помещают микрокапсулы с антимикробными и антивирусными веществами
(рис. 3.4). Эти капсулы лопаются при разрыве или слишком сильном натяжении резины. Этот способ может быть использован и в других предохранительных средствах из резины (напальчник, презерватив и т. д.).
Пример 3.3. Экзоскелет
Экзоскелет прикрепляется к телу человека, помогает ему быстрее и легче передвигаться, нести больший груз, легче выполнять любые физические нагрузки. Он может использоваться в медицине, например для восстановления утраченных функций, при выполнении тяжелых работ, в военных целях, например для более эффективного выполнения функций солдата, и т. д.
Стандарт 1.1.4. Веполь на внешней среде
Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, а условия задачи содержат ограничения на введение в него или присоединение к нему веществ, задачу решают достройкой веполя, используя в качестве вводимого вещества имеющуюся внешнюю среду. См. схемы (3.6), (3.7).
Пример 3.4. Кабель
Кабельная обмотка, которая набухает при контакте с водой, выполняет функцию уплотнения. Набухание происходит за счет суперабсорбирующего порошка.
Пример 3.5. Мускулы на пару
Ученые Массачусетского технологического университета создали полимерную пленку, которая работает как искусственная мышечная ткань: поглощая водяные пары, она сокращается. Такая пленка весом 25 мг позволяет поднять груз в 380 раз большего веса. Эта полимерная мышца имеет трехслойную конструкцию. Средний слой образован полипирролом, который создает гибкую матрицу. Два краевых слоя представляют собой мягкий гель из борат-полиола-полимера, который меняет свою форму при поглощении воды. Если пленку толщиной 20 микрон положить на слегка влажную поверхность, то нижний её слой, впитав влагу, разбухает и пленка искривляется. Потеряв контакт с влажной поверхностью, этот слой испаряет влагу и пленка выпрямляется. Цикл многократно повторяется. Если пленку соединить с пьезоэлектриком, то можно получить электрическую энергию.
Стандарт 1.1.5. Веполь на внешней среде с добавками
Если внешняя среда не содержит веществ, необходимых для построения веполя по стандарту 1.1.4, это вещество может быть получено заменой внешней среды, ее разложением или введением в нее добавок. См. схемы (3.8) — (3.10).
Пример 3.6. Коптильная среда
При копчении рыбных и мясных продуктов создают коптильную среду. Коптильный препарат получают путем насыщения воды компонентами дыма и очищают от смолистых веществ.
В предлагаемом изобретении дополнительно в коптильную среду вносятся растительные добавки в виде спиртового раствора лекарственных растений, например элеутерококка, женьшеня или лимонника в очень малых количествах (коптильная жидкость: спиртовой раствор 1: 0,001—0,049).
Пример 3.7. Самоочищающиеся здания
Алюминиевая обшивка зданий покрывается двуокисью титана, которая под действием солнечных лучей начинает испускать свободные радикалы. Эти радикалы разлагают налипшую на стены копоть, а также преобразуют рассеянные в воздухе ядовитые молекулы окиси азота в безвредные нитраты. Все отходы этого процесса смываются дождем.
Стандарт 1.1.6. Минимальный режим
Если нужен минимальный (дозированный, оптимальный) режим действия, а обеспечить его по условиям задачи трудно или невозможно, надо использовать максимальный режим, а избыток убрать.
При этом избыток поля убирают веществом, а избыток вещества полем.
Избыточное действие обозначено двумя стрелками:
Пример 3.8. Оплодотворение яйцеклетки
Во время эякуляции (мужского семяизвержения) мужчина производит 250 млн сперматозоидов, но оплодотворяет яйцеклетку только один.
В результате эволюции был выработан механизм естественного отбора, в результате которого выбирается самый активный и самый сильный сперматозоид.
При естественном половом акте сперма мужчины попадает во влагалище женщины. Мужская сперма для женского организма — чужеродный объект, поэтому он будет атаковать ее. Иммунная система старается уничтожить чужеродный элемент. Борьба начинается еще во влагалище. Во влагалище повышенная кислотность (pH около 4). Это первая атака с помощью химического поля.
Самые активные сперматозоиды находятся в центре потока, их «защищают» более пассивные, окружающие их, а самые подвижные движутся к шейке матки и дальше, в матку.
Спустя два часа после эякуляции большая часть сперматозоидов погибает во влагалище.
Таким образом, пассивные сперматозоиды уже выполнили свою защитную функцию.
Шейка матки заполнена шеечной (цервикальной) слизью, которая является барьером для проникновения микроорганизмов из влагалища в матку, но она также препятствует проникновению сперматозоидов в матку. Наиболее активна она по периферии. Это еще один барьер естественного отбора. Его проходят только сильнейшие.
Для успешного зачатия в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов.
Из матки сперматозоиды проникают в маточные, или фаллопиевы, трубы, где движутся против потока жидкости, так как поток создан для движения яйцеклетки из яичника к матке. Кроме того, выстоявшие в потоке сперматозоиды попадают в мягкие стенки фаллопиевой трубы, где выживают сильнейшие, которые ожидают сигнала от яйцеклетки.
Таким образом, это дополнительное препятствие движению сперматозоидов к яйцеклетке.
При получении сигнала от яйцеклетки, движущейся по трубе к матке, оставшиеся сперматозоиды устремляются к яйцеклетке и пытаются пробить плотную белковую оболочку. При этом многие из оставшихся сперматозоидов погибают. Наконец один пробивает оболочку и попадает в яйцеклетку. Если проникнет еще один сперматозоид, то яйцеклетка погибнет. В связи с этим в процессе эволюции был выработан механизм защиты яйцеклетки. Под ее оболочкой имеются микрогранулы, которые при попадании сперматозоида взрываются, и яйцеклетка становится непроницаемой.
Задача 3.4. Зарядка батарей
Условия задачи
Зарядка батарей происходит в течение нескольких часов. Как значительно ускорить этот процесс?
Разбор задачи
Использовать стандарт 1.1.6.
Решение
Израильская стартап-компания StoreDot разработала батареи, которые быстро заряжаются. Она использовала технологию, основанную на исследованиях болезни Альцгеймера, проводившихся в Тель-Авивском университете. Ученые выяснили, что пептиды (вещества, молекулы которых построены из двух и более остатков аминокислот) можно использовать в качестве органической батареи. Из этих молекул ученые смогли получить нанокристаллы, которые можно использовать в качестве полупроводников. Принцип зарядки основан на использовании квантовых точек — фрагментов проводника или полупроводника, настолько крохотных, что на них начинают проявляться квантовые эффекты. Разработчики создали электроды нового типа, получившие название MFE — Multi Function Electrod.
Зарядка батареи для смартфона занимает 30 сек., а аккумуляторов электромобиля — 5 мин. После этого автомобиль может пройти 300 миль.
Стандарт 1.1.7. Максимальный режим
Если нужно обеспечить максимальный режим действия на вещество, а это по тем или иным причинам недопустимо, максимальное действие следует сохранить, но направить его на другое вещество, связанное с первым:
Пример 3.9. Осьминог
Осьминог для отвлечения внимания хищника выбрасывает чернильное облако.
Задача 3.5. Получение знаний
Условия задачи
Человеку желательно знать всю информацию, которая имеется, но он не способен все воспринять. Как быть?
Разбор задачи
Использовать стандарт 1.1.7.
Решение
Вся информация имеется в Интернете, и по мере необходимости ее получают из интернета.
Задача 3.6. Наилучшие качества
Условия задачи
Природе пришлось решать задачу, как сделать человека с наилучшими качествами.
Заранее неизвестно, какие качества лучше. Значит нужно попробовать все, но этим можно и погубить испытуемый объект (человека).
Как поступить природе?
Разбор задачи
Использовать стандарт 1.1.7.
Решение
Как всегда, природа поступает мудро. Весь набор качеств был заложен в геноме мужчины. Они были самые умные и самые дураки, самые добрые и самые злые, самые сильные и самые слабые и т. д. Природа испытывала эти качества и наилучшие передавала в геном женщины, поэтому среди женщин нет самых гениальных и самых дурных. Таким образом поисходит эволюция человека. Следующему поколению передаются только самые устойчивые хорошие качества.
Стандарт 1.1.8. Максимальный режим
Если нужен избирательно-максимальный режим (максимальный режим в определенных зонах при сохранении минимального в других), поле должно быть либо максимальным, либо минимальным.
1.1.8.1. Введение защитного вещества
В первом случае в места, где необходимо минимальное воздействие, вводят защитное вещество.
Пример 3.10. Защитное покрытие
Для защиты металлов от коррозии их никелируют.
Однако при появлении механических дефектов (трещин, царапин) в подобных покрытиях начинается активная коррозия металла.
Один из путей совершенствования покрытия заключается во внедрении жидкого ингибитора коррозии в структуру покрытия для предотвращения взаимодействия с окружающей средой. Для исключения преждевременного воздействия ингибитор коррозии заключают в инертную оболочку, то есть формируют микрокапсулы с определенными свойствами.
Пример 3.11. Избирательное подавление шума
Подавляется только тот шум, который не нужен, и только в том месте, где он не нужен.
1.1.8.2. Введение вещества, дающего локальное поле
Во втором — в места, где необходимо максимальное воздействие, вводят вещество, дающее локальное поле, например термитные составы — для теплового воздействия, взрывные составы — для механического воздействия.
Пример 3.12. Отливки
В процессе остывания отливки возникают внутренние напряжения, приводящие к трещинам. Это происходит из-за быстрого остывания. Чтобы продлить процесс остывания, отливки покрывают экзотермической смесью. Она возгорается от температуры горячей отливки и длительное время поддерживает необходимое тепло.
Задача 3.7. Плодовые мушки
Условия задачи
Плодовые мушки, например дрозофилы, хотят максимально распространяться, но и самцов других пород достаточно много. Самки сохраняют сперму от самцов, с которыми они спариваются, для позднего использования. Как самцу дрозофилы победить их?
Разбор задачи
Использовать стандарт 1.1.8.2.
Решение
Сперма самца дрозофилы содержит яд, разрушающий другую сперму.
3.2. Подкласс 1.2. Разрушение веполей
Стандарт 1.2.1. Устранение вредной связи введением В3
Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные — полезное и вредное — действия (причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно), задачу решают введением между двумя веществами постороннего третьего вещества, дарового или достаточно дешевого. См. схему (3.16).
Пример 3.13. Операции на сердце
Иногда при сложной операции хирургам не хватает времени на ее завершение и такая операция кончается летальным исходом пациента.
Необходимо замедлить все процессы в организме. Раньше это делали с помощью холодных ванн, но охлаждение шло достаточно медленно.
Инженеры из США разработали ледяную гидросмесь (Ice Slurry), представляющую собой специальный лед в виде микрошариков диаметром, равным человеческому волосу (рис. 3.5а). Такие шарики не смерзаются. Благодаря указанным свойствам, эта масса обладает подвижностью воды (шарики скользят друг относительно друга).
Этой смесью предложили охлаждать легкие, вводить в кровь или обкладывать отдельные органы.
Пример 3.14. Сварка алюминия
Алюминий плохо сваривается из-за тугоплавкой окисной пленки, быстро образующейся на его поверхности.
Разработали раствор для сварки, устраняющий пленку. Он состоит из ортофосфорной кислоты, фосфата алюминия и гидрата окиси алюминия.
Стандарт 1.2.2. Устранение вредной связи введением видоизмененных В1 и / или В2
Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные — полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно, а использование посторонних веществ запрещено или нецелесообразно, задачу решают введением между двумя веществами третьего, являющегося их видоизменением. См. схему (3.17).
Задача 3.8. Ковш экскаватора
Условия задачи
Днище ковша экскаватора подвержено сильному износу из-за трения о него грунта и камней при наполнении ковша и при выгрузке.
Как предотвратить износ днища ковша?
Разбор задачи
Использовать стандарт 1.2.2.
В качестве прослойки использовать транспортируемый материал (грунт, камни и т.п.).
Решение
К днищу со стороны грунта приварить невысокие редкие поперечные ребра, разделяющие дно на ячейки. При выгрузке в этих ячейках застревают мелкие кусочки грунта, образуя как бы предохранительный слой над днищем. Кроме того, ребра увеличивают жесткость днища, что позволяет сделать его из более тонкого листа.
Пример 3.15. Очистка газов
Отводящиеся печные газы тепловых электростанций необходимо очищать от кислых компонентов, в частности от сернистого ангидрида.
Аналогичная проблема возникает с очисткой щелочных сточных вод при помощи шлакозолоудаления.
Предлагается для повышения степени очистки проводить адсорбцию кислых компонентов газа щелочными сточными водами.
Объединение двух вредных веществ в одну систему позволяет избавиться от вредного действия этих веществ.
Стандарт 1.2.3. «Оттягивание» вредного действия
Если необходимо устранить вредное действие поля на вещество, задача может быть решена введением второго элемента, оттягивающего на себя вредное действие поля. Схема (3.18).
Пример 3.16. Предохранитель
При резком увеличении тока в сети провод может перегореть. Чтобы этого не произошло, используют предохранитель, который может быть одноразовый (плавкий предохранитель) или многократного использования — автомат.
Пример 3.17 Молниеотвод
Молниеотвод предохраняет здание от попадания в них молнии. Молния попадает в молниеотвод и отводит молнию в землю.
Стандарт 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью П2
Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные — полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосновение веществ — в отличие от стандартов 1.2.1 и 1.2.2 — должно быть сохранено, задачу решают переходом к двойному веполю, в котором полезное действие остается за полем П1, а нейтрализацию вредного действия (или превращение вредного действия во второе полезное действие) осуществляет П2. См. схему (3.19).
Пример 3.18. Защита от радиоволн
Нейл Баллок (Neil Bullock) изобрел накидку для будущих мам, защищающую плод от электромагнитного излучения большинства электрических приборов: радары, микроволновые печи, радио и телевизоры, мобильные телефоны и т. д. Накидка, которую автор назвал MummyWrap, сделана из хлопковой ткани с добавлением меди и выполнена в виде блузки без рукавов (рис. 36). Отражение электромагнитных волн от блузки схематично показано на рис. 3.6а, а на рис. 3.6б показан ее внешний вид.
Пример 3.19. Подавление шума
Подавление шума происходит за счет улавливания шума и подачи его в противофазе. Шум складывается с точно таким, но противоположным ему шумом и уничтожается.
Стандарт 1.2.5. «Отключение» магнитных связей
Если надо разрушить веполь с магнитным полем, задача может быть решена с применением физэффектов, «отключающих» ферромагнитные свойства веществ, например, размагничиванием при ударе или при нагреве выше точки Кюри.
Задача 3.9. Паяльник
Условия задачи
При пайке электронных компонентов часто необходимо поддерживать постоянную температуру. Это требует использования дорогостоящей аппаратуры. Как быть?
Разбор задачи
Задача решается по стандарту 1.2.5. Представим эту задачу в соответствии со схемой (3.20). см. (3.21).
Решение
Постоянную температуру паяльника можно поддерживать, если наконечник (жало) паяльника покрыть ферромагнитным материалом с точкой Кюри, равной температуре плавления припоя. При достижении температуры точки Кюри, ферромагнитное покрытие теряет свои магнитные свойства и нагрев сердечника прекращается. При снижении температуры ферромагнитные свойства восстанавливаются, и нагрев возобновляется. Таким образом, происходит автоматическое поддержание температуры жала паяльника в определенном интервале без использования термодатчика и управляющей электроники. Нагрев осуществляется индукционным способом с помощью катушки индуктора.
Глава 4. Класс 2. Развитие вепольных систем
4.1. Подкласс 2.1. Переход к сложным веполям
Стандарт 2.1.1. Цепные веполи
Если нужно повысить эффективность вепольной системы, задачу решают превращением одной из частей веполя в независимо управляемый веполь и образованием цепного веполя. См. схему (4.1).
Пример 4.1. Автоматическая система голосования
Система включает в себя необходимое количество одинаковых элементов системы, соответствующее участкам голосования, связанных между собой.
Пример 4.2. Ультразвуковой скальпель
Ультразвуковые технологии достаточно широко применяются в медицине. Но существует проблема фокусировки луча в малой области. Оптоакустический преобразователь, разработанный в Мичиганском университете, содержит фокусировочный элемент из упругого полимера, покрытого слоем углеродных нанотрубок, которые поглощают лазерное излучение и преобразуют его в тепло. Под действием этого тепла полимерный элемент расширяется, генерирует и фокусирует в очень узкую область (75 мкм в поперечнике и 400 мкм по оси) ультразвуковой пучок частотой 15 МГц, создавая в ней зону кавитации с амплитудой давления более 50 МПа. Такой «ультразвуковой скальпель» позволит проводить более точные медицинские операции, чем традиционные инструменты.
Стандарт 2.1.2. Двойные веполи
Если дан плохо управляемый веполь и нужно повысить его эффективность, причем замена элементов этого веполя недопустима, задача решается постройкой двойного веполя путем введения второго поля, хорошо поддающегося управлению. См. схему (4.2).
Пример 4.3. Самоподдерживающийся генератор электроэнергии
Электрические колебания в металлической «внутренней катушке» испускают индуктивные фотоны по направлению к одной или нескольким «усиливающим катушкам», состоящим из фотопроводника, металлического проводника с легированным полупроводниковым покрытием, или сверхпроводника.
Электроны, обладающие малой инерциальной массой в усиливающей катушке (-ах), получают из «промежуточной катушки» поперечную силу, не имеющую противодействующей силы, что исключает эту силу из закона сохранения энергии. Электроны с малой массой в «усиливающей катушке (-ах)» получают повышенное ускорение, пропорциональное отношению нормальной массы электрона к меньшей массе.
Вторично испускаемая энергия индуктивных фотонов увеличивается пропорционально повышенному ускорению электронов, возводится в квадрат. К примеру, коэффициент усиления индуктивной энергии фотоэлектронов селенида кадмия (CdSe), в котором нормальная масса электрона составляет 0,13x, равен 59x.
Усиленная энергия индуктивных фотонов из «усиливающей катушки» возбуждает колеблющуюся электрическую энергию в одной или нескольких металлических «выходных катушках». Выходная электроэнергия превышает входную, если большая часть усиленной энергии индуктивных фотонов направлена на выходные катушки, а не на промежуточную катушку в качестве противодействующей силы.
После того как внешний источник энергии начинает возбуждать колебания, возврат избыточной энергии делает устройство самоподдерживающимся генератором электроэнергии, который можно использовать для полезных целей.
Патент США 2012/0080888
Задача 4.1. Дрон
Условия задачи
Дроны сегодня используются не только для выполнения полезных операций, но и таких, как контрабандная доставка наркотиков и других предметов в места лишения свободы, полеты над военными объектами и т. д.
Как не допустить это?
Разбор задачи
Использовать стандарт 2.1.2.
Решение
Компания Department 13 разработала устройство перехвата управления беспилотниками Mesmer. Оно получает доступ к протоколам связи дронов, как это было предложено Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), используя при этом радиочастоты и технологию Bluetooth. Эта система подвергает дроны принудительной посадке.
Антидрон-технология может захватывать данные телеметрии и видео, передаваемые обратно оператору. Это также потенциальная возможность идентификации.
4.2. Подкласс 2.2. Форсирование веполей
Стандарты подкласса 2.2 представляет собой механизмы исполнения законов увеличения степени управляемости и динамичности.
Стандарт 2.2.1. Переход к более управляемым полям
Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена заменой неуправляемого (или плохо управляемого) рабочего поля управляемым (хорошо управляемым) полем, например, заменой гравитационного поля механическим, механического — электрическим и т. д. Эта закономерность показана на рис. 1.6.
Пример 4.4. Светильник
Хемилюминесценция использована фирмой «Ремингтон Армс (Remington Arms)» для создания лампы, в которой свечение возникает при воздействии кислорода воздуха на некоторые химические активные вещества.
Пример 4.5. Компьютерная мышка
В компьютерной мышке механическое движение шарика, который позволял отследить за движением руки, заменили считыванием информации с помощью лазера.
Стандарт 2.2.2. Дробление В2
Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена путем увеличения степени дисперсности (дробления) вещества, играющего роль инструмента. Эта закономерность показана на рис. 1.7.
Пример 4.6. Компьютерные вычисления
Обширные вычисления (например, в области астрономии) могут выполняться значительно быстрее, если их разбить и обработать на многих компьютерах, даже если используется только время простоя.
Пример 4.7. Режущий инструмент
Компания Iscar (Израиль) выпускает режущие инструменты с заменяемой режущей частью (рис. 4.2а), имеющей несколько режущих граней. Когда одна грань затупляется, то режущую часть поворачивают другой гранью. После того как затупляются все грани, заменяют режущую часть, а не весь инструмент. Iscar выпускает токарные резцы (рис. 4.4б), фрезы (рис. 4.2в), сверла (рис. 4.2г).
Стандарт 2.2.3. Переход к капиллярно-пористым веществам (КПМ).
Эта тенденция изложена в п. 1.1.
Пример 4.8. Защита насаждений от заморозков
Растения и посевы покрывают полимерной «шубой» из пены, защищая их от заморозков. Она безвредна для растений, долго держится, хорошо защищает почву от мороза, а при необходимости без затруднений смывается водой.
Пример 4.9. Металлическая микрорешетка
Команда ученых из университета Калифорнии в Ирвине, лаборатории HRL и Калифорнийского технологического института разработали синтетический пористый металлический материал. Это сверхлегкая форма пенометалла, который имеет малую плотность вплоть до 0,9 мг/см3 — самую низкую для твёрдого вещества. До этого самой низкой плотностью обладали аэрогели — 1,0 мг/см³.
Материал практически полностью восстанавливает себя после сильного сжатия.
Стандарт 2.2.4. Динамизация
Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена путем увеличения степени динамизации, то есть перехода к более гибкой, быстро меняющейся структуре системы. Закон увеличения степени динамичности изложен в, а закономерность дробления — в главе 1.
Пояснения.
1. Треугольным символом с волнистой линией обозначена динамичная вепольная система, перестраивающаяся в процессе работы.
2. Динамизация В2 чаще всего начинается с разделения В2 на две шарнирно соединенные части. Далее динамизация идет по линии: один шарнир — много шарниров — гибкое В2.
3. Динамизация П в простейшем случае осуществляется переходом от постоянного действия поля (или П совместно с В2) к импульсному действию.
Пример 4.10. Тренировка спортсменов
Предлагается интерактивный способ тренировки спортсменов, например футболистов.
За команду противника «играют» изображения, создаваемые излучателями света, установленными на дронах, летающих над игровым полем по заданной тренером программе, создавая определенные ситуации.
Пример 4.11. Управление амортизатором
На горных велосипедах имеется система автоматического управления амортизатором, подстраивающаяся под конкретные условия дороги. В гидроцилиндре установлены пьезоэлектрические датчики для управления потоком жидкости в гидроцилиндре, тем самым они автоматически управляют степенью амортизации.
2.2.4.1. Использование фазовых переходов
Эффективная динамизация системы может быть осуществлена за счет использования фазовых переходов первого рода (например, замерзание воды или таяние льда) или второго рода (например, эффект «памяти формы»).
Задача 4.2. Радиолокационная станция
Условие задачи
Имеется мощная радиолокационная станция (РЛС) с довольно массивной антенной большой площади. Антенна закреплена на валу, но поворачивается на нем очень редко и потому не имеет привода, а разворачивается вручную. После разворота антенна на валу крепится с помощью фиксирующего устройства и болтового соединения. Усилия для удержания массивной антенны на валу нужны значительные, и поэтому приходится болты затягивать достаточно сильно, но из-за сильной затяжки вал деформируется и повернуть его в следующий раз становится практически невозможным. Как быть?
Разбор задачи
Использовать стандарт 2.2.4.1.
Решение
Вал удерживается в легкоплавком веществе, которое расплавляется при развороте. В изобретении догадались на конце вала сделать поплавок. Тогда в расплавленном состоянии жидкость будет поддерживать антенну и ее будет легче выставлять в новое положение.
Пример 4.12. Болтовое соединение
Способ изготовления болтового соединения, преимущественно для работы в условиях вибраций, включает нанесение на рабочую часть заготовки болта материала с эффектом памяти формы (ЭПФ) типа нитинол. После нанесения нитинола производится накатка резьбы при температуре мартенситных превращений (-150 °С) и сборка конструкции. После сборки узла болтового соединения осуществляют его кратковременный нагрев до температуры (80—120) °С до возникновения между резьбовой частью болта, покрытой нитинолом, и резьбовой частью соединяемых элементов прессовой посадки, надежно работающей в условиях вибраций. В случае необходимости в болтовом соединении с болтом, покрытым нитинолом, используют обычную гайку с резьбой, при нагреве которой обеспечивается соединение по прессовой посадке.
В результате повышается надежность болтового соединения, работающего в условиях вибрации, и снижается вес конструкции (рис. 4.3).
1 — болт; 2 — слой нитинола; 3, 4 — соединяемые детали.
Стандарт 2.2.5. Структуризация полей
Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена переходом от полей однородных или имеющих неупорядоченную структуру к полям неоднородным или имеющим определенную пространственную структуру (постоянную или переменную):
Пояснения.
Значок # над буквой П указывает, что поле имеет определенную пространственно-временную структуру.
Пример 4.13. Осаждение капель пара
Для охлаждения теплой воды применяются градирни. Пар подается в градирню, проходя по трубе градирни, конденсируется и стекает в виде струек вниз, тем самым отдавая тепло стенкам градирни, которое может использоваться в дальнейшем. Однако часть пара выбрасывается в атмосферу. Особенно подвижны аэрозоли с малым размером частиц.
Для удержания этих частиц в градирне создаются стоячие волны. Стоячие волны получают генерацией акустический волн, направленных к стенкам градирни и отраженных от стенок волн.
Капли воды соединяются и стекают по стенкам градирни.
Таким образом, полностью используется имеющееся тепло.
Пример 4.14. Изменение атмосферных условий
Активное воздействие на атмосферные процессы с целью вызывания осадков. Воздействуют на атмосферу над заданным районом электромагнитным излучением в виде импульсов в момент времени, когда заданный район оказывается в соответствующем ему центре ночной стороны Земли
(рис. 4.4).
1 — генератор; 2 — излучатель; 3 — механизм поворота излучателя; 4 — луч; 5 — поверхность Земли; 6 — слой ионосферы; 7 — заданный район.
2.2.5.1. Пространственная структура поля
Если веществу, входящему в веполь (или могущему войти), должна быть придана определенная пространственная структура, то процесс следует вести в поле, которое имеет структуру, соответствующую требуемой структуре вещества:
Пример 4.15. Обработка металлических материалов
Обработку выполняют от источника постоянного тока в жидкой токопроводящей рабочей среде с регулированием длительности импульса тока. В качестве жидкой токопроводящей рабочей среды используют реологическую жидкость. Длительность импульса тока регулируют вязкостью рабочей среды. Длительность пауз между импульсами тока регулируют по времени восстановления максимального тока в импульсе. Изобретение позволяет повысить производительность, точность обработки, расширить технологические возможности электрохимического процесса в пульсирующем токе.
2.2.5.2. Использование стоячих волн
Если надо перераспределить энергию поля, например с целью концентрации, или, наоборот, создать зоны, где действие поля не проявляется, следует перейти к использованию стоячих волн.
Пример 4.16. Оборудование для скважин
Механические примеси вредно влияют на работу оборудования в скважине.
Для снижения этого вредного влияния создаются акустические стоячие волны. Для создания акустических колебаний используют магнитострикционное оборудование, требующее подвода электричества при помощи кабеля и генератора ультразвуковых частот.
В предлагаемом устройстве предлагается преобразовывать низкие частоты от работы оборудования с помощью четвертьволновых резонаторов.
Пример 4.17. Хроматограф
Принцип функционирования хроматографа состоит в том, что по всей хроматографической колонке внутри нее или на ее стенках создают периодическую последовательность стоячих волн колебаний с длиной волны, сопоставимой (и менее) с размером поперечного сечения хроматографической колонки, после чего анализируемую пробу пропускают через созданную последовательность стоячих волн.
Стандарт 2.2.6. Структуризация веществ
Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена переходом от веществ однородных или имеющих неупорядоченную структуру к веществам неоднородным или имеющим определенную пространственную структуру (постоянную или временную):
Пояснения.
Значок # над буквой В указывает, что вещество имеет определенную пространственно-временную структуру.
Пример 4.18. Структуризация жидкостей
Структуризация и активизация жидкостей осуществляется с помощью воздействия электромагнитных полей (сильного магнитного, электрического и импульсного светового). Активизация жидкостей, в частности воды и жидких полимеров, приводит к улучшенным свойствам в химических и биологических процессах, в которых используются активированные жидкости.
Активированные жидкости, в частности вода, способствуют уменьшению щелочности, кислотности или жесткости воды, снижению содержания бактерий в загрязненной воде, увеличению времени схватывания и прочности бетона на сжатие, а также повышению скорости роста и жизнеспособности растений. При активации воды наблюдалось физиологическое воздействие на клетки и вирусы, а также на людей.
Пример 4.19. Структура воды
С. В. Зенин впервые построил геометрическую модель структурированной воды, а затем, используя контрастно-фазовый микроскоп, получил изображение этой структурированной воды. На полученной фотографии хорошо видна ее ячеистая структура. Структурной единицей воды является кластер, состоящий из клатратов, природа которых обусловлена дальними кулоновскими силами. В структуре кластеров закодирована информация о взаимодействиях, имевших место с данными молекулами воды. В водных кластерах за счет взаимодействия между ковалентными и водородными связями между атомами кислорода и атомами водорода может происходить миграция протона (Н+) по эстафетному механизму, приводящая к делокализации протона в пределах кластера.
Вода, состоящая из множества кластеров различных типов, образует иерархическую пространственную жидкокристаллическую структуру, которая может воспринимать и хранить огромные объемы информации.
В случае с водой переносчиками информации могут быть физические поля самой различной природы. Так, установлена возможность дистанционного информационного взаимодействия жидкокристаллической структуры воды с объектами различной природы при помощи электромагнитных, акустических и других полей.
Пограничный слой воды проявляет физические свойства, отличные от окружающей «объемной» воды, в частности большую электропроводность, меньшую по величине теплоемкость и т. д. Отличия в физических свойствах пограничной и объемной воды, как следует из экспериментальных данных, нелинейно возрастают при приближении к поверхности.
В статье высказаны гипотезы:
— вода в живом организме присутствует только в форме пограничной воды;
— каждая биологическая структура формирует пограничную воду со свойствами, зависящими от молекулярной и пространственной структуры ее поверхности.
2.2.6.1. Введение экзотермических веществ
Если нужно получить интенсивное тепловое воздействие в определенных местах системы (точках, линиях), в эти места следует заранее ввести экзотермические вещества.
Пример 4.20. Самонагревающиеся контейнеры
Контейнеры работаю на принципе экзотермической реакции.
Тепло генерируется в ходе химической реакции оксида кальция (CaO) с водой, в результате получается гидроксид кальция Ca (OH) 2. Затем он вступает в реакцию с присутствующим в воздухе углекислым газом (СО2), при этом опять образуется карбонат кальция (он же известняк, CaCO3) и вода. То есть исходные компоненты возвращаются в первоначальное состояние. Причем реакция нейтральна в плане выработки CO2.
Такие контейнеры известны давно, еще в 1934 году в США был выдан патент. Совершенствование такого типа контейнеров продолжается до сегодняшнего дня. Многие компании выпускают разнообразные контейнеры для разогревания жидкостей, например кофе и разнообразной пищи.
4.3. Подкласс 2.3. Форсирование согласованием ритмики
Данный подкласс является реализацией закона согласования.
Стандарт 2.3.1. Согласование ритмики П и В1 (или В2)
В вепольных системах действие поля должно быть согласовано по частоте (или сознательно рассогласовано) с собственной частотой изделия (или инструмента).
Пример 4.21. Компьютерная томография
Компьютерная томография сердца может быть размыта из-за движения сердца. Синхронизация с ЭКГ (электрокардиограммой) вносит коррективы.
Пример 4.22. Ритм работы
Работа конвейерной линии согласуется с последовательностью работы на различных автоматах, выполнением отдельных операций, с общим графиком работы и т. п.
Пример 4.23. Дом на кинематическом фундаменте
Здание стоит на толстых опорах, внизу к ним прикреплены железобетонные катки, которые не имеют жесткой связи с фундаментом, а опираются на железобетонные подушки с выемкой. По принципу действия такая система напоминает игрушку-неваляшку — при толчках здание отклоняется от положения равновесия, а затем возвращается обратно. Это самая простая из систем сейсмоизоляции, но весьма эффективная: дом по собственной частоте получается длиннопериодическим, и короткопериодические толчки просто «не замечает».
Это пример на рассогласование.
Стандарт 2.3.2. Согласование ритмики П1 и П2
В сложных вепольных системах должны быть согласованы (или сознательно рассогласованы) частоты используемых полей.
Пример 4.24. Блютуз
При передачи данных через Bluetooth могут возникать помехи, чтобы избежать их, происходит частая смена несущей частоты. Частота меняется в соответствии с псевдослучайной последовательностью чисел, известной как отправителю, так и получателю.
Пример 4.25. Массаж
Предложено массаж тела делать в ритме сердечных сокращений.
Стандарт 2.3.3. Согласование несовместимых или ранее независимых действий
Если два действия, например изменение и измерение, несовместимы, одно действие осуществляют в паузах другого. Помните: паузы в одном действии должны быть заполнены другим полезным действием.
Пример 4.26. Многозадачный компьютер
На многозадачном компьютере задачи с более низким приоритетом обрабатываются в паузах между обработкой высокоприоритетных задач.
Пример 4.27. Cвязь
Раньше по одному проводу передавали одну информацию (один сигнал). Затем передавали несколько сигналов на разных частотах.
При передаче импульсных сигналов между импульсами одной информации помещали импульсы другой информации.
4.4. Подкласс 2.4. Феполи (комплексно-форсированные веполи)
Подкласс описывает способы применения магнитного поля, ферромагнитных частиц, магнитной и реологической жидкостей.
Стандарт 2.4.1. «Протофеполи»
Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена путем использования ферромагнитного вещества и магнитного поля:
Пояснения.
1. Стандарт о применении ферромагнитного вещества, не находящегося в измельченном состоянии. Речь идет о «протофеполях», «полуфеполях» — структуре на пути к феполям.
2. Стандарт применим не только к простым веполям, но и к комплексным, а также к веполям, включающим внешнюю среду.
Пример 4.28. Магнитная подушка
Поезда на магнитной подушке левитирует за счет отталкивания одинаковых магнитных полюсов, при этом используется линейный двигатель. Его располагают или на поезде, или на пути, или там и там.
Пример 4.29. Шины автомобиля
Компания Goodyear разработала концепцию инновационных шин под названием Eagle-360, имеющих сферическую форму.
Шины прикреплены к автомобилю с помощью магнитной подвески (магнитной левитации). В каждом колесе установлен электромотор и аккумулятор, а оставшееся пространство заполнено армированным пенопластом.
Эти шины позволяет автомобилю двигаться во всех направлениях, что способствует лучшей маневренности и парковке в городских условиях. У них значительно меньший износ, так как колесо изнашивается по всей сферической поверхности.
В колесе установлено много датчиков, которые определяют состояние дороги и погодных условий и передают эти данные другим машинам и системе управления дорожным транспортом.
Шины имеют рисунок протектора, напоминающий структуру поверхности мозгового коралла (рис. 4.5а). Эта поверхность твердеет при сухой погоде и смягчается при влажной, обеспечивая оптимальное управление автомобилем и предотвращая аквапланирование.
Пример 4.30. Удержание детали
Фиксация и ориентация деталей в магнитном поле. Например, винт удерживается на конце намагниченного наконечника отвертки.
Стандарт 2.4.2. Феполи
Чтобы повысить эффективность управления системой, необходимо перейти от веполя или «протофеполя» к феполю, заменив одно из веществ феррочастицами (или добавив феррочастицы) — стружку, гранулы, зерна и т. д. — и использовав магнитное или электромагнитное поле. Эффективность управления повышается с увеличением степени дробления феррочастиц, поэтому развитие феполей идет по линии «гранулы — порошок — мелкодисперсные феррочастицы». Эффективность повышается также с увеличением степени дробления вещества, в которое введены феррочастицы. Развитие здесь идет по линии «твердое вещество — зерна — порошок — жидкость»:
Пояснения.
Бесплатный фрагмент закончился.
Купите книгу, чтобы продолжить чтение.