Институт Инновационного Проектирования | Г. С. Альтшуллер Ю. В. Горин ОТТАЛКИВАТЬСЯ — ПРИТЯГИВАТЬСЯ...
 
Гл
Пс
Кс
 
Изобретателями не рождаются, ими становятся
МЕНЮ
 
   
ВХОД
 
Пароль
ОПРОС
 
 
    Слышали ли Вы о ТРИЗ?

    Хотел бы изучить.:
    Нет, не слышал.:
    ТРИЗ умер...:
    Я изучаю ТРИЗ.:
    Я изучил, изучаю и применяю ТРИЗ для решения задач.:

 
ПОИСК
 
 



 


Все системы оплаты на сайте








ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сертификация инноваторов
инновационные технологии
БИБЛИОТЕКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Это интересно
ПРОДУКЦИЯ
 

 


Инновационное
обучение

Об авторе

Отзывы
участников

Программа
обучения

Вопрос
Ю.Саламатову

Поступить на обучение

Общественное
объединение



Молодому инноватору

FAQ
 

Сертификация
специалистов

Примеры заданий

Заявка на
сертификацию

Аттестационная
комиссия

Список
аттестованных
инноваторов

Инновационное
проектирование

О компании

Клиенты

Образцы проектов

Заявка
на проект

Семинары

Экспертиза проектов

   

Книги и статьи Ю.Саламатова

Теория Решения Изобретательских Задач

Развитие Творческого Воображения

ТРИЗ в нетехнических областях

Инновации 
в жизни науке и технике

Книги по теории творчества

Архивариус РТВ-ТРИЗ-ФСА

Научная Фантастика
 
 
Статьи о патентовани
   

Наука и Техника

Политика

Экономика

Изобретательские блоги 

Юмор 
 
Полигон задач

ТРИЗ в виртуальном мире
медиатехнологий
       

Книги для
инноваторов

CD/DVD видеокурсы для инноваторов

Програмное обеспечение
инноваторов

Покупка
товаров

Отзывы о
товарах
           

Г. С. Альтшуллер Ю. В. Горин ОТТАЛКИВАТЬСЯ — ПРИТЯГИВАТЬСЯ...

 

1. Введение
1.1. Как все просто! Существуют два рода электрических зарядов — положительные и отрицательные, причем заряды одинакового знака взаимно отталкиваются, а противоположного — притягиваются. В наши дни это всего лишь будничный факт начальной физики, не больше. А ведь какое впечатление произвело на современников открытие «стеклянного» и «соляного» зарядов! В 1733 г. Шарль Франсуа Дюфе сделал доклад в Парижской Академии, показал простенькие опыты — и это вызвало подлинную сенсацию: а вдруг все нерешенные научные проблемы можно свести к игре зарядов?! Какое-то время казалось, что найден прямой и короткий путь к познанию всех тайн природы. Посмотрев опыты Дюфе, король Людовик XV высказал мысль о том, что теперь, надо полагать, будет постигнута и таинственная природа любви...
Увлечение открытием Дюфе быстро прошло, но в наши дни, четверть тысячелетия спустя, можно констатировать, что надежды, возлагаемые на это открытие, в общем, оправдались (хотя природа любви осталась столь же таинственной, как и во времена Людовика XV). Опыты Дюфе закономерно вели к исследованиям Кулона, Гальвани, Вольта, Петрова... Постепенно возникало учение об электричестве, и держалось это учение — как опрокинутая пирамида — на острие изначальных опытов по отталкиванию-притягиванию.
1.2. И вот что интересно. Даже сегодня среди бесчисленных применений электричества можно легко выделить линию технических решений, основанных на все том же отталкивании-притягивании. Порой это очень изящные решения! Вот пример. Давным-давно известно искусственное опыление растений методом обдувания. Однако растения за сотни миллионов лет эволюции научились сопротивляться внешним воздействиям: дуй на цветок сколько хочешь, он не раскроется... Как же быть? Поколения школьников и студентов рассматривали в учебниках (и в натуре), как раздвигаются одноименно заряженные лепестки электроскопа, но только в 1980 г. было выдано а. с. 755247: лепестки цветка «раскрывают посредством воздействия на них электрического заряда». Красоту этого решения мог бы, пожалуй, оценить и Шарль Франсуа Дюфе: по должности он был директором ботанического сада. А вот почему так запоздало изобретение — об этом думать нам...
2. Девиз: управлять частицами в любой среде
2.1. С позиций ТРИЗ обилие и изящная простота технических решений типа «отталкиваются-притягиваются» объясняется легко. Есть одно вещество (или два невзаимодействующих) — осколок веполя. Мы переходим к полному веполю — двум взаимодействующим веществам, управляемым электрическим полем. Постройка веполя без введения дополнительных веществ почти всегда дает простые и сильные решения. Пример: патент Японии 13171 на способ добавки порошкообразных металлов в жидкую сталь. Порошок заряжают положительно, сталь — отрицательно, в результате увеличивается насыщение стали порошком, уменьшаются потери.
2.2. Возможность обойтись без введения посторонних веществ особенно важна, если приходится работать с биологическими объектами. Мы это уже видели на примере с опылением цветов. Другой пример: а. с. 454488 на способ определения знака и величины заряда семян по отклонению их в электростатическом поле. Аналогично ведут и сортировку грены тутового шелкопряда (а. с. 554850).
2.3. Одна из главных тенденций развития технических систем — переход к работе со все более и более мелкими частицами. Идет процесс миниатюризации рабочих органов машин. Дробятся и вещества, с которыми машины работают. Электростатика позволяет управлять множеством мелких вепольных систем — в этом ее сила. Типичнейший пример: а. с. 120753 на способ получения бетона, отличающийся тем, что цемент и воду, распыленные механическим способом в виде аэрозолей, подвергают дальнейшему дроблению с одновременной зарядкой униполярным электричеством, затем два распыленных и противоположно заряженных потока цемента и воды подают в реактивную камеру. Изобретение сделано в 1959 г. Одиннадцать лет спустя выдано а. с. 259019 на способ коагуляции аэрозолей: пылевой поток разделяют на две части... словом, все по тексту а. с. 120753. Еще через шесть лет в а. с. 517799 предложено заряжать частицы сыпучего материала — для изменения плотности их потока при дозировании... Таких изобретений-близнецов очень много. Плагиат? Нет. Просто все эти технические решения основаны на одном и том же физическом эффекте, используемом в чистом виде. Тут, как говорится, ни прибавить, ни убавить...
2.4. И все-таки, если вспомнить способ опыления растений, надо отметить: даже прямое применение электростатики может давать решения оригинальные, неожиданные. Создан, например, двухслойный материал: внутренний слой электризуется в обратной зависимости от температуры — это сказывается на состоянии внешнего слоя, напоминающего перья птиц. Зимой одежда из такого материала становится пушистой — перья топорщатся, отталкиваясь друг от друга. Летом перьевой слой плотно прилегает к основе.
2.5. Порой удивляет и размах изобретений. По а. с. 456383 на вершину молниеотвода подают «высокий потенциал с полярностью, противоположной полярности молний». Авторы вполне могли бы воскликнуть: «Ну, молния, погоди!..»
2.6. Все приведенные выше технические решения относятся к движению частиц в газовой среде. Разумеется, среда может быть и жидкой. Так, по а. с. 768454 с помощью электрических зарядов управляют полимеризацией веществ в растворе. Среда может быть и твердой, если в ней есть поры: мелкие заряженные частицы пройдут сквозь такую среду. По а. с. 306606 для декоративной отделки в бетонную смесь вводят заряженный краситель, а металлическую форму подключают к полюсу, противоположному по знаку заряду частиц добавки. В патенте США 3748535 притяжением заряженных частиц почвенной влаги охлаждают врытый в землю бак трансформатора.
2.7. Итак, управление любыми частицами в любой среде. По а. с. 562418 «засаливание» абразивного круга предотвращают, заряжая круг и обрабатываемые детали одноименными зарядами. Патент США 3562509 предлагает аналогичную защиту солнечных отражателей: пылинки обычно заряжены положительно, отражателю тоже придают положительный потенциал. По а. с. 574246 мелкие частицы помещают в конденсатор, нижней обкладкой которого служит металлическое сито. Перезаряжаясь на обкладках, частицы прыгают вверх-вниз, сито не забивается, интенсивнее идет просеивание. Подобные «прыжки с перезарядкой» можно использовать для обработки поверхности — как за счет механического действия частиц, так и за счет электрических разрядов, возникающих при приближении частиц к поверхности изделия. Кстати, разряды сопровождаются световой вспышкой, интенсивность которой зависит от величины заряда, а величина заряда — от размеров частиц, отсюда способ определения этих размеров (а. с. 272663).
2.8. Заряды на обкладках конденсатора не только притягиваются или отталкиваются, они втягивают в «игру» и частицы среды. На этом основано, например, а. с. 497106: металл можно охладить (за счет интенсификации движения воздуха), зарядив его положительно, а расположенную над ним металлическую пластину — отрицательно.

3. Сильна электростатика
3.1. Всем известен простой опыт: наэлектризованный предмет притягивает незаряженные частицы (расческа — кусочки бумаги). Это — прототип множества технических решений, использующих электростатическую индукцию. Так, по патенту ГДР 105340 электростатическая индукция вырабатывает сигнал — предупреждение об опасном приближении транспортного средства к источнику высокого напряжения.
3.2. Нейтральное тело вытянутой формы, помещенное в электростатическое поле, из-за электростатической индукции превращается в диполь. Поле стремится этот диполь повернуть и вытянуть вдоль силовой линии. В неоднородном поле диполь еще вытягивается и в область повышенной напряженности поля. На этом основаны, например, а. с. 446315 (сепарация диэлектрических волокон в неоднородном поле) и а. с. 563437 на способ сушки меховых шкурок в электростатическом поле (волоски «становятся дыбом»). Другие примеры: электростатическое втягивание в конденсатор заслонки дозатора жидкости (а. с. 493641), управление потоками волокон (а. с. 638656), интенсификация процессов полимеризации (а. с. 563427, 597368) и др.
3.3. Электростатические силы могут нежно переносить почти невесомые частицы. Но это отнюдь не означает, что те же силы не в состоянии создавать больших давлений. Электростатика весьма сильна! Если полимерную пленку, помещенную на чистую поверхность металла, зарядить электричеством одного знака, то в результате индукции под пленкой появятся заряды другого знака, и возникшие силы притяжения плотно прижмут пленку к металлу. Произойдет «бесклеевое склеивание». Даже после саморазряда пленки давление адгезии может составлять несколько атмосфер. Это явление использовано в а. с. 311241: при глянцевании фотографии электростатика — без всяких механических накатывающих устройств — плотно и равномерно прижимает снимки к металлу. По а. с. 469030 радиус изгиба пленочного солнечного концентратора регулируют подачей электростатического потенциала.
3.4. Электростатические силы используют для безопорной подвески роторов гироскопов. Примеры: патент ФРГ 2150266, патенты США 3495465 и 3496750, патент СССР 429958 на электростатический акселерометр. Электростатическая подвеска — в отличие от всех других видов подвески — бестормозная. Для гироскопов это очень важно, и такая подвеска гироскопов появилась бы давно, если бы не уверенность, что «этого не может быть», поскольку есть теорема Ирншоу, согласно которой стационарная подвеска в электростатическом поле невозможна. Как часто бывает в технике, оказалось, что можно накормить волков и сохранить овец: ввели систему слежения и обратной связи. Теорема Ирншоу сохранила свою силу, а безопорные гироскопы стали работать вполне устойчиво.
4. Если к плюсу прибавить минус...
4.1. Сильна электростатика! Но именно поэтому иногда она бывает вредной. Человек, гуляя по синтетическому ковру, может зарядиться до 20 кВ и набрать энергию порядка 20 мДж. Эта энергия способна вызвать электрический разряд с довольно опасными последствиями, ибо порог чувствительности для человека — всего около 1 мДж, а для воспламенения многих пылегазовых смесей достаточно от 0,005 до 0,1 мДж. Патентная информация по борьбе со статическим электричеством весьма обширна. Прежде всего, это способы компенсации возникающих зарядов. Плюс, прибавленный к минусу, тут не просто ноль, а ликвидация статического электричества... Примеры: а. с. 518877, 451293, 465761 и др. Немало изобретений посвящено борьбе со статическим электричеством, созданию путей для его отвода, утечки (патент США 3757164, патент Франции 2204979, а. с. 505753 и др.).

4.2. Заряды (предположим, заряженные капельки краски) ринулись к изделию. На поверхности изделия образуется заряженный слой, отталкивающий летящие вслед капельки. Покрытие получается рыхлым. Как быть? Задача несложная. Нужно поочередно подавать «кванты» капель разной полярности (а. с. 240505, 260154, 418220, 544935 и др.). Один слой плотно впечатывается в другой: сумма плюса и минуса в этом случае равна увеличению плотности.
5. Разбор типичной задачи
5.1. На тонкую пленку из полистирола напылен тончайший слой алюминия. Требуется определить силу адгезии между полистиролом и алюминием.
ИКР — идеальный конечный результат: «Внешняя среда сама отделяет слои друг от друга, причем отделяющая сила нарастает постепенно и легко поддается измерению». Даны два вещества, значит для постройки вепольной системы необходимо ввести поле.
Ответ: полистироловую пленку и алюминий заряжают одноименными зарядами. Электростатическая сила отталкивания в общем случае пропорциональна квадрату напряженности поля и потому зависит от величины заряда. Постепенно увеличивая заряд, можно получить «шелушение» напыленного металлического слоя. К моменту начала «шелушения» сила электростатического отталкивания равна силе адгезии.
6. Задачи
6.1. На электронном микроскопе изучают лунку, образующуюся на поверхности поршня в результате электроразряда. Поместить поршень в микроскоп нельзя, поэтому с лунки делают «реплику»— углеродистый слепок. Чтобы «реплика» хорошо копировала лунку, она должна прилегать к ее поверхности очень плотно. А чтобы «реплику» можно было легко отделить, не повредив, адгезия должна быть предельно малой. Ваше решение?
6.2. Нужна заслонка, регулирующая теплообмен между двумя отсеками аппарата, соединенными «дыркой». Площадь «дырки»—100 см2. Стенка вокруг «дырки» абсолютно недоступна для размещения каких-либо механизмов, их можно поместить только в самой «дырке». Энергопотребление должно быть близко к нулю. Что Вы предлагаете?

6.3. Чтобы замороженное мясо не теряло воду (потеря воды резко ухудшает качество), говяжью тушу окутывают защитной «шубой» инея. Устраивают в холодильной камере туман, и мельчайшие капельки воды оседают на туше. К сожалению, на образование «шубы» нужно много времени. Разумеется, Вы сразу же догадались: на туше должны быть заряды одного знака, на капельках — другого. Прекрасно! Нас интересует другой вопрос, связанный с повторением пройденного: как зарядить маленькие капельки? Ведь не будешь заряжать каждую в отдельности...
Таблица возможных применений электростатических сил

 

Разделы

Управление положением и движением частиц, капель, волокон, нитей и т. п.

1.2, 2, 3.2

Определение заряда, размеров и скорости частиц, нитей и т. п.

2.2, 2.7

Регулирование теплового взаимодействия со средой

2.4, 2.8, 3.2

Создание сил притяжения и отталкивания между слоями веществ. Деформация

3.3, 4.2, 5.1

Безопорная подвеска

3.4

Ликвидация статического электричества

4.1

 


Записаться на тренинг ТРИЗ по развитию творческого, сильного мышления от Мастера ТРИЗ Ю.Саламатова >>>

Новости RSSНовости в формате RSS

Статьи RSSСтатьи в формате RSS

Рейтинг – 411 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » Г. С. Альтшуллер Ю. В. Горин ОТТАЛКИВАТЬСЯ — ПРИТЯГИВАТЬСЯ...
© Институт Инновационного Проектирования, 1989-2015, 660018, г. Красноярск,
ул. Д.Бедного, 11-10, e-mail
ysal@triz-guide.com, info@triz-guide.com
 
 

 

Хочешь найти работу? Jooble