2.2. Типові прийоми усунення технічних протиріч

Аналіз великої кількості (понад 40 тис.) винаходів вищого рівня дав можливість виявити й систематизувати прийоми найефективнішого усунення технічних протиріч. Усього їх було виявлено 35. Але при застосуванні на практиці в окремих випадках ці прийоми не спрацьовували або спрацьовували неефективно. Тому було проаналізовано ще близько 15тис. винаходів і виявлено 5 нових прийомів. На сьогодні ці 40 типових прийомів усунення технічних протиріч систематизовано у вигляді таблиці. Застосування їх дає можливість вибрати такий шлях розв'язування, який, поліпшуючи потрібний параметр, не погіршує (або мінімально погіршує) інші, оскільки не шукає компромісів суперечливих параметрів, а усуває саме протиріччя. Типовий прийом - не готове розв'язування, а лише напрям пошуку [9], [13], [14].

Характеристика прийомів подана у вигляді переліку прийомів.

1. Принцип дроблення Розділити об'єкт на незалежні частини Виконати об'єкт розбірним. Збільшити ступінь дроблення об'єкта. Наприклад, поворотний відрізок газоходу великого перерізу (для котельних агрегатів) з метою рівномірного розподілу газового потоку розділений на кілька рукавів малого перерізу [д. 6, а].

2. Принцип винесення Виділити в об'єкті частину (властивість), яка "заважає", або, навпаки, виділити єдину потрібну частину (властивість). На відміну від попереднього прийому, де йде мова про ділення на однакові частини, тут передбачається поділ на різні. Наприклад. щоб при рентгенографії легенів не опромінювати інших органів грудної клітки, на шляху променів ставлять діафрагму, яка відповідає формі легенів [ д. 6, б].

3. Принцип місцевої якості Перейти від однорідної структури об'єкта (зовнішнього середовища, зовнішнього впливу) до неоднорідної. Різні частини об'єкта повинні виконувати різні функції. Кожна частина об'єкта має перебувати в умовах, що найбільше сприяють її роботі. Наприклад, фільтруюча частина респіратора зроблена з двох пористих оболонок: зовнішньої з більшими порами - для попереднього очищення, та внутрішньої, з дрібними порами - для кінцевого тонкого очищення [ д. 6, в].

4. Принцип асиметрії Перейти від симетричної форми об'єкта до асиметричної. Якщо об'єкт уже асиметричний, збільшити ступінь асиметрії. Наприклад, дугова піч виконана асиметричною, завдяки чому створюються умови для безперервного завантаження шихти [ д. 6, г].

5. Принцип об'єднання З'єднати однорідні або призначені для суміжних операцій об'єкти. Об'єднати в часі однорідні або суміжні операції. 0 У здвоєній ліфтовій установці можна за потреби перевозити предмети, габарити яких перевищують розміри однієї кабіни. Для цього знімається перегородка, і два ліфти працюють як один [ д. 6, д].

6. Принцип універсальності Об'єкт виконує кілька різних функцій, завдяки чому відпадає потреба в інших об'єктах. Ручка портфеля одночасно може бути використана в якості еспандера [д. 7, а].

7. Принцип "матрьошки" Один об'єкт розміщений усередині другого об'єкта, який, у свою чергу, міститься всередині третього, і т.д. Один об'єкт проходить крізь порожнину в іншому об'єкті. Наприклад, телескопічна антена.

8. Принцип антиваги Компенсувати вагу об'єкта з'єднанням з іншими об'єктами, які мають піднімальну силу. Компенсувати вагу об'єкта взаємодією із середовищем (за рахунок аеродинамічних, гідродинамічних та інших сил). Наприклад, пензлик для малювання з плаваючою ручкою [д. 7,б].

9. Принцип попереднього напруження Заздалегідь надати об'єкту змін, протилежних неприпустимим або небажаним робочим змінам. У складеному валу труби попередньо закручені в напрямі, зворотному до обертання. Вал удвічі легший, витримує потрібні навантаження.

10. Принцип попереднього (запобіжного) виконання Заздалегідь виконати (повністю чи хоча б частково) потрібну зміну об'єкта. Завчасно розмістити об'єкти так, щоб вони могли вступити в дію без затрат часу на їх доставку і з найзручнішого місця. Наприклад, дерево забарвлюють до того, як воно буде спиляне. Це дає змогу отримати красиве забарвлення внутрішніх шарів деревини [д. 7, в].

11. Принцип "заздалегідь підкладеної подушки" У деякі отруйні речовини завчасно - ще при виготовленні - додають ліки - присадки. Наприклад, у лижні черевики швейцарських лижників вмонтовано магніти, що сприяє виявленню зниклих під час снігових лавин.

12. Принцип еквіпотенційності Змінити умови роботи так, щоб не доводилося піднімати чи опускати об'єкт. Наприклад, у машину для перевезення великорозмірних залізобетонних труб трубу не завантажують краном, трубовоз "пролазить" усередину труби, трохи піднімає її домкратами і в такому положенні перевозить [д. 7, г].

13. Принцип "навпаки" Замість дії, яку вимагає умова задачі, виконати протилежну дію (наприклад, не нагрівати, а охолоджувати). Виконати рухому частину об'єкта (середовища) нерухомою, а нерухому - рухомою. Перевернути об'єкт "догори ногами", вивернути його. Наприклад, у пристрої для тренування плавців плавець залишається на місці - рухається вода.

14. Принцип сфероїдальності Перейти від прямолінійних частин об'єкта до криволінійних, від плоских поверхонь до сферичних, від частин у вигляді куба, паралелепіпеда - до кулястих конструкцій. Використання роликів, кульок, спіралей. Перейти від прямолінійного руху до обертового, використати відцентрову силу. Наприклад, у плузі на роликовому ходу замість ковзних пластин - ролики. Швидкість оранки зростає вдвічі [д. 7, д].

15. Принцип динамічності Характеристики об'єкта (або зовнішнього середовища) повинні змінюватися так, щоб бути оптимальними на кожному етапі роботи. Розділити об'єкт на частини, здатні переміщуватися одна відносно одної. Якщо сам об'єкт нерухомий, зробити його рухомим. Наприклад, літак зі змінною геометрією крила, складний ніж, розкладні меблі.

16. Принцип часткового або надлишкового ефекту Якщо важко отримати 100 % потрібного ефекту, слід отримати "трохи менше" або "трохи більше". Задача при цьому може суттєво спроститися. Наприклад, щоб значно зменшити витрату дорогих реагентів при боротьбі з градом, за допомогою градобійних гармат кристалізують не все градове поле, а лише його крупно-крапельну частину, яка викликає основний процес градоутворення.

17. Принцип переходу в інший вимір Заміна руху об'єкта вздовж лінії рухом у двох вимірах (на площині), рух на площині замінити просторовим (у трьох вимірах). Багатоповерхова (замість одноповерхової) компоновка об'єктів. Використання зворотної сторони даної площини. Використання оптичних потоків, які падають на сусідню площину або на зворотний бік даної. Нахилити об'єкт або покласти його на бік. Наприклад, пристрій для вирівнювання льоду розташовано під автомобілем [д. 8, а].

18. Використання механічних коливань Привести об'єкт у коливний рух. Якщо такий рух уже здійснюється - збільшити його частоту (аж до ультразвукової). Застосувати замість механічних вібраторів п'єзовібратори. Використовувати ультразвукові коливання в поєднанні з електромагнітними полями. Використати резонансну частоту. Наприклад, застосування ультразвукового зварювання кісток при переломах, при пластичних операціях на кістках, при захворюванні кісток.

19. Принцип періодичної дії Перейти від неперервної дії до періодичної (імпульсної). Якщо дія вже виконується періодично - змінити періодичність. Використати паузи між імпульсами. Наприклад, імпульсна дощова установка подає воду у вигляді крапель [д. 8, б] (При безперервному поливанні струмені води руйнують ґрунтовий покрив.)

20. Принцип безперервності корисної дії Вести роботу безперервно (усі частини об'єкта весь час працюють з повним навантаженням). Усунути холості проміжні ходи. Перейти від зворотно-поступального руху до обертального. Наприклад, паяльник із роликом. Застосовується для неперервного паяння по всій довжині виробу.

21. Принцип "проскоку" Подолати шкідливі або небезпечні стадії процесу на великій швидкості. Наприклад, щоб розвантажити лісовоз, доводиться сильно його нахиляти, що важко і небезпечно. Пропонується нахил здійснювати швидко, ривком, за 5-6 с. Тоді навіть при невеликому нахилі штабель колод скочується на борт. Ривок здійснюють, швидко випускаючи воду з цистерн судна-кренувальника [д. 8, в,г,д].

22. Принцип "перетворити шкоду на користь" Використати шкідливі фактори (зокрема, шкідливий вплив середовища) для отримання позитивного ефекту. Усунути шкідливий фактор за рахунок поєднання з іншим шкідливим фактором. Підсилити шкідливий фактор до такої міри, щоб він перестав бути шкідливим. Наприклад, щоб знести вибухом старий будинок, не пошкодивши новий, що стоїть поряд, викопують траншею. Після вибуху вибухова хвиля досягає траншеї, відбивається і гасить сама себе [д. 9, а].

23. Принцип зворотного зв'язку Ввести зворотний зв'язок. Якщо зворотний зв'язок є - змінити його. Наприклад, рівень пального в карбюраторі регулюється за допомогою закривного клапана, розміщеного на поплавку [д. 9, б].

24. Принцип "посередника" Використати проміжний об'єкт - перенощик потрібної дії Тимчасово приєднати до об'єкта інший, який легко відокремлюється. Наприклад, щоб виготовити одношаровий алмазний круг, алмазний порошок наносять на тканину, тканину наносять на основу круга. Потім тканину розчиняють в ацетоні [д. 9, в].

25. Принцип самообслуговування Об'єкт повинен сам себе обслуговувати, виконуючи допоміжні і ремонтні операції. Використати відходи (енергії, речовини). Наприклад, гребля, яка самоущільнюється. Під греблею - шар гравію. Якщо береги посунуться (наприклад, під час землетрусу), клиновидне тіло греблі опуститься вниз, зберігши герметичність [д. 9, г].

26. Принцип копіювання Замість недоступного, складного, великої вартості, незручного або крихкого об'єкта використати його спрощені й дешеві копії. Замінити об'єкт або систему об'єктів їх оптичними зображеннями (копіями), використовуючи при цьому зміну масштабу. Якщо використовуються видимі оптичні лінії, перейти до копій інфрачервоних або ультрафіолетових. Наприклад, спосіб обмірювання деревини, яку перевозять на платформах; роблять знімки і проводять обмірювання по знімках. Це набагато пришвидшує операцію [д. 9, д].

27. Дешева недовговічність замість дорогої довговічності Замінити дорогий об'єкт набором дешевих, поступившись при ньому деякими властивостями (наприклад, довговічністю). Наприклад, одноразові медичні шприци; чорнильна авторучка з набором пластикових ампул з чорнилом.

28. Заміна механічної схеми Замінити механічну систему електричною, оптичною, акустичною або "запаховою". Використати електричні, магнітні й електромагнітні поля для взаємодії з об'єктом. Перейти від нерухомих полів до рухомих, від фіксованих до змінних у часі, від не структурних - до полів з певною структурою. Використати поля в поєднанні з феромагнітними частинками. Наприклад, спосіб виготовлення листового полірованого скла шляхом лиття скломаси на поверхню розплавленого металу. 3 метою отримання профільного скла поверхні розплавленого металу надають потрібного профілю за допомогою біжучих електромагнітних полів.

29. Використання пневмоконструкцій і гідроконструкцій Замість твердих частин об'єкта використати газоподібні й рідкі: надувні й гідронаповнені, повітряну подушку, гідростатичні й гідро-реактивні. Наприклад, в автомобілях використовуються надувні амортизатори, які спрацьовують в аварійних ситуаціях, значно пом'якшуючи удар водія; іншим прикладом є рятувальні жилети, які автоматично надуваються при попаданні у воду [д. 10, а].

30. Використання гнучких оболонок і тонких плівок Замість об'ємних конструкцій використати гнучкі оболонки і тонкі плівки. Ізолювати об'єкт від зовнішнього середовища за допомогою гнучких оболонок і тонких плівок. Наприклад, цистерна з гнучкими пере городками.

31. Застосування пористих матеріалів Зробити об'єкт пористим або використати додаткові пористі елементи (вставки, покриття і т.д.). Якщо об'єкт пористий, попередньо заповнити пори певною речовиною. Наприклад, щоб уникнути відкладання твердих і в'язких частинок на стінках посудини, її стінки зроблені пористими і через них пропускають іншу рідину, яка змиває частинки зі стінок [д. 10, б].

32. Принцип зміни забарвлення Змінити забарвлення об'єкта або зовнішнього середовища. Змінити ступінь прозорості об'єкта або зовнішнього середовища. Для спостереження за об'єктами або процесами, які погано видно, використовувати добавки-барвники. Якщо такі добавки вже застосовуються, використовувати мічені атоми або люмінофори. Наприклад, пов'язка, виготовлена з прозорого матеріалу. Це дає змогу спостерігати за процесом заживання рани, не знімаючи пов'язки [д. 10, в].

33. Принцип однорідності Об'єкти, що взаємодіють з даним об'єктом, повинні бути зроблені з того самого матеріалу (або з близькими за властивостями). Наприклад, стержень, який передає роз плавленому металу ультразвукові коливання поступово руйнується. Щоб частинки стержня не забруднювали металу, стержень роблять з того самого матеріалу [д. 10, г].

34. Принцип відкидання або регенерації частин Частина об'єкта, що виконала своє призначення або стала непотрібною, повинна бути відкинута (розчинена, випарена і т.п.) або видозмінена в процесі роботи. Витратні частини об'єкта повинні бути відновлені безпосередньо в процесі роботи. Наприклад, у Швеції почали випуск пластикових пляшок, з матеріалу, який розкладається під дією сонячного проміння і кислот, що містяться в ґрунті [д. 10, д].

35. Зміна фізико-хімічних параметрів об'єкта Змінити агрегатний стан об'єкта. Змінити концентрацію або консистенцію. Змінити ступінь гнучкості. Змінити температуру, об'єм. Наприклад, спосіб дугового зварювання, при якому в якості електрода використовують струмінь рідкого металу, що подається електромагнітним насосом [д. 11, а].

36. Застосування фазових переходів Використати явища, що виникають при фазових переходах, наприклад, зміна об'єму, виділення або поглинання тепла. Для полірування оптичного скла, виготовляють суспензію з води і полірувального порошку і заморожують у формі, яку має поверхня, що полірується [д. 11, б].

37. Застосування термічного розширення Використати термічне розширення (або стискання) матеріалів. Якщо термічне розширення вже використовується, застосувати кілька матеріалів з різними коефіцієнтами термічного розширення. Наприклад, запропоновано дах парників виготовляти із шарнірно закріплених пустотілих труб, усередині яких знаходиться рідина, що легко розширюється. При зміні температури змінюється центр ваги труб, завдяки чому труби самі піднімаються й опускаються. Можна використати біметалеві пластини, закріплені на даху парника.

38. Застосування сильних окислювачів Замінити звичайне повітря збагаченим. Замінити збагачене повітря киснем. Впливати на повітря або кисень іонізуючим випромінюванням. Використати озонований кисень. Замінити озонований (або іонізований) кисень озоном. Наприклад, для посилення дії бактерій в очисних водоймах через стічні води продувають повітря [д. 11, в].

39. Зміна ступеня інертності середовища Замінити звичайне середовище нейтральним (інертним). Увести в об'єкт нейтральні частини, добавки тощо. Здійснювати процес у вакуумі. Наприклад, спосіб запобігання загорянню бавовни в сховищі характеризується тим, що для підвищення надійності зберігання її піддають обробці інертним газом, під час транспортування до місця зберігання [д. 15, д].

40. Застосування композитних матеріалів Перейти від однорідних матеріалів до композитних. Наприклад, нанесення зображення за допомогою магнітного чорнила (суміш фарби та феромагнітного порошку), на яке впливає магнітне поле.