Институт Инновационного Проектирования | И. П. Рябкин КПМ — ВЕЩЕСТВО УМЕЛОЕ
 
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
           

И. П. Рябкин КПМ — ВЕЩЕСТВО УМЕЛОЕ

 

1. Вместо введения
1.1. В одном из интервью Аркадия Райкина корреспонденту «Литературной газеты» речь шла о махинаторах на транспорте: привезут цистерну спирта, весь сольют, а потом добудут спирт из... пустой цистерны.
— Выльют все! Да еще проверят их. А как себе заработать? И придумали интересную историю. Бросают в цистерну одеяло...
— Одеяло?!
— Вы послушайте... Бросают чистое шерстяное одеяло. И когда все вытекло из крана, и щупом сверху прощупали — сухой конец, они вытаскивают со дна одеяло и выкручивают из него три ведра спирта...
Способность впитывать жидкости — одно из основных и хорошо известных свойств капиллярно-пористых материалов (КПМ). Но спектр возможностей КПМ значительно шире.
1.2. Само по себе вещество обладает только теми свойствами, которые уготованы ему природой. Но если внутри вещества сделать полость, возникнет простейшая техническая система с новыми свойствами. Тяжелый металл с полостью внутри может, например, приобрести плавучесть, стать поплавком. Если полость сквозная, металл превращается в трубу. Вторая ступень эволюции — перфорированное вещество, то есть вещество со многими полостями, отверстиями и т. д. Третья ступень: «дырки» уменьшаются, начинает проявляться действие капиллярных сил, вещество превращается в КПМ. Именно здесь, на этой ступени, простая «смесь» вещества и «пустоты» становится материалом почти одухотворенным: сразу появляется множество удивительных качеств (например, избирательная проницаемость) и какая-то особая отзывчивость на тонкие физические воздействия (термо- и электрокапиллярный эффекты, ультразвуковой капиллярный эффект и т. д.).
Задача о перевозке руды. Дождевая вода заполняет пространство между кусками руды (при открытой перевозке). Руда гидрофобна, несмачиваема, но это не мешает воде, замерзнув, намертво скрепить кусковой груз. Как быть?
Можно, конечно, отказаться от открытой перевозки (и резко повысить транспортные расходы). Можно обогревать руду в пути или на месте разгрузки (это тоже резко увеличивает стоимость перевозки). Идеальное решение: куски руды сами не пропускают воду в «межкусковое» пространство. Руда гидрофобна, но куски руды образуют всего лишь перфорированное вещество, несмачиваемость не срабатывает. А. с. № 742316 предлагает грузить куски руды вперемешку с небольшим количеством (5%) той же руды, но измельченной в порошок. Теперь в «межкусковом» пространстве оказывается КПМ, и гидрофобные свойства вещества проявляются в полной мере: порошок не пропускает воду.

2. Хватать или не хватать
2.1. Вепольную схему КПМ можно записать так

 Твердое вещество B1 образует систему с множеством мелких пустот, играющих роль второго вещества. Схема 1 отражает главное свойство КПМ — способность присоединять второе вещество, заполняя им поры:

 Подобно тому, как ионы — независимо от того, какие именно это ионы — присоединяют или отдают заряды, КПМ жадно впитывают В2 или столь же энергично его отторгают, не пропускают.
2.2. «Хватательные» способности КПМ в простейшем случае могут быть использованы для соединения объектов. Предположим, к слитку надо прикрепить пластинку с маркировкой. Пластинку, одна поверхность которой пористая, кладут на дно платформы. После затвердевания металла пластинка прочно скрепится со слитком. Любопытно, что а. с. 452412 на этот взлет технической мысли получили 20 соавторов!
2.3. Разные вещества смачиваются по-разному. Отсюда еще одно очевидное применение КПМ: разделение смесей жидких и газообразных. По а. с. 118936 нефтяные продукты обезвоживают (в лабораторных условиях) не выпариванием, а с помощью КПМ: опускают в смесь «промокашку», всасывающую воду.
Задача о центрифуге. Известен способ разделения газовых смесей в центрифуге. Центробежная сила отбрасывает к стенкам центрифуги более тяжелый газ. Однако разделение идет плохо из-за обратного перемешивания газов. Как быть?
Противоречие: молекулы газа должны быть свободными, чтобы перемещаться под действием центробежных сил, и не должны быть свободными, чтобы не перемещаться в обратном направлении вследствие тепловой диффузии. По а. с. 319326 центрифугу заполняют КПМ. Продвигаясь в лабиринте пор, молекулы газа многократно прилипают к стенкам и отрываются от них. Тепловая диффузия гасится, и центробежные силы без помех отделяют тяжелые молекулы от легких.
КПМ словно специально созданы для преодоления противоречий. Они твердые и в то же время жидкие, пустые и непустые, проницаемые и непроницаемые. КПМ могут держать тяжелую гирю, но булавка тонет в капилляре...
3. Сказавши «а»...
3.1. «Реакция» по формуле (2) типична для КПМ. Это переход от невепольной системы к неполному веполю. Следующая «реакция» — превращение неполного веполя в полный веполь:

 Так, в а. с. 687057 предложено использовать пористые металлокерамические материалы в качестве звукопоглощающей облицовки кожуха машины.
3.2. Звукопоглощение с помощью КПМ, в общем, тривиальное техническое решение. Но вот а. с. 610956 (1978 г.): поры звукопоглощающей панели имеют размеры, соответствующие длине волн заглушаемых частот. Использовано явление резонанса, эффективность повысилась — все логично. Однако панели с пористыми звукопоглощающими элементами широко применялись в 50-е годы, идея запоздала по крайней мере лет на тридцать.
3.3. Еще раз присмотримся к эволюции материалов: а) вещество, б) вещество с полостью, в) перфорированное вещество, г) КПМ, д) КПМ с «присоединенными физэффектами». Анализ патентных материалов показывает, что технические решения типа «перейти от Б к В» запаздывают в среднем на 5—10 лет. Переход «В Г» совершается лет на 15 позже, чем он мог и должен был произойти. А переход «Г Д» нередко связан с потерями порядка 20—30 лет. Каждый раз нужна догадка, озарение: «Ах, тут можно использовать капиллярность — вот здорово!» Или: «Эврика! Сделаем поры равными длине колебаний, вот будет здорово!..» Между тем, неизбежность перехода от «А» к «Д» обусловлена общими законами развития технических систем. Чтобы не застревать на долгие годы на «В» или на «Г», надо знать эти законы: степень дисперсности частей системы увеличивается, невепольные системы становятся вепольными.
3.4. Для звукопоглощения нужны поры — газообразное В2. Чтобы поглощать другие поля, требуются чаще всего жидкие В2. Так, по а. с. 187135 конструктивные элементы электромашин выполняют пористыми и пропитывают жидкостью. Если внезапно повысится температура, жидкость закипит, обеспечивая интенсивное и равномерное охлаждение.
4. Искусство создавать потоки
4.1. Итак, КПМ умеют присоединять вещество — жидкое и газообразное. Понятно, что присоединение идет не бесконечно: в каждом случае есть предел насыщения. Варьируя количество B1 в КПМ, можно запасать определенное количество В2, следовательно, КПМ могут служить дозаторами. Пример: а. с. 283264— в расплав металла вводят пористый кирпич, пропитанный различными добавками, выделение добавок происходит дозированно и плавно.
4.2. Присоединяя и отдавая вещество, КПМ пропускает его сквозь себя: внутри B1 постоянно или периодически идет поток В2. Пожалуй, создание направленных и легкоуправляемых потоков жидкости — главное применение КПМ. Примеры: подъем припоя над ванной обеспечивают капиллярными силами (а. с. 316534, 403517), проклеивание ведут пучком капилляров (а. с. 493252, 670704), подачу охлаждающей жидкости осуществляют через пористые элементы (а. с. 707627, 710684).
4.3. Чем меньше поры, тем сильнее проявляется капиллярный эффект. Если КПМ имеет два слоя — с мелкими порами и с более крупными, капиллярные силы гонят внутренние потоки жидкости к слою с мелкими порами. Это явление можно использовать для воздействия на потоки жидкости. Пример: а. с. 666354 на применение КПМ в качестве обратного клапана. К сожалению, переход от идеи «применим пористый материал» к идее «применим пористый материал с разными размерами пор» осуществляется далеко не сразу. Так, подача смазки через пористые элементы — это преимущественно патенты и авторские свидетельства 50—60-х годов (например, а. с. 184106). Волна технических решений с «обыгрыванием» размеров пор, через которые проходит смазка, изрядно отстала — она стала подниматься только в 70-е годы (например, а. с. 706567, 713697). Недавно французские изобретатели предложили «самосливной бак для жидкостей, подаваемых в двигатель в условиях невесомости». Работает КПМ с уменьшающимся в направлении слива размером пор.
4.4. Капиллярные потоки зависят не только от размеров пор, но и от приложенных к КПМ полей. По а. с. 498770 поток регулируют электрическим полем, пронизывающим пористую пластинку. Авторское свидетельство № 648825 предлагает интенсифицировать поток жидкости в КПМ с помощью ультразвука.
4.5. Внутренние потоки вещества в КПМ позволяют воздействовать на движение вещества, извне соприкасающегося с КПМ. Вепольная схема подобных технических решений выглядит так:

Вещество B1 соприкасается с внешней поверхностью В2, причем возникает какое-то вредное явление, например на В2 отлагается осадок. Прямое воздействие П на B1 и В2 не дает результатов. Решение, как показывает «реакция» (4), состоит в переходе к цепному веполю, в котором В2 является КПМ, а поток В3, пройдя через (В2) м, действует на B1. Типичный пример: в реакторе для получения полимеров через внутреннюю пористую облицовку пропускают газовую смесь, не позволяющую полимеру оседать на стенках (а. с. 262092). Аналогичное решение в а. с. 459538: металл кристаллизуется, не соприкасаясь с пористыми стенками формы, через которые подают горячий газ.
Иногда, наоборот, нужно сильнее прижать В1 и В2. Решение то же, только В3 не вдувают, отсасывают из (В2) м. Так, предложена мерная емкость для сыпучих веществ, имеющих пористое дно, через которое ведут отсос воздуха (а. с. 694440). Здесь проявляется избирательная проницаемость КПМ: капилляры пропускают воздух и не пропускают частицы вещества. В а. с. 737706 описано более тонкое применение избирательной проницаемости: в газовой горелке КПМ пропускает горячий газ и тепло, но задерживает открытое пламя. По а. с. 657822 газообменная мембрана пропускает газ, задерживая воду.
4.6. КПМ при небольшом объеме имеет развитую поверхность. Отсюда ряд очевидных применений: электроды, передающие ток электролиту (а. с. 486083) или другим твердым электродам (а. с. 595882), носители катализатора (а. с. 244538, 697389).
4.7. Возможности КПМ безграничны. Кажется, что нет такого физического эффекта, который нельзя было бы присоединить к КПМ или обыграть с помощью КПМ. Да и сами КПМ могут быть бесконечно разными. Можно сделать КПМ с эластичными стенками, сжимать их и разжимать, меняя объем пор. Так, в а. с. 498530 устройство из металлорезины генерирует низкочастотные колебания в гидропульсаторе. Можно сделать стенки капилляров из пьезокерамического материала и получить быстродействующие и очень точные устройства, например дроссели (а. с. 504111).
Эволюционная лестница, ведущая к КПМ, должна быть дополнена еще одной ступенькой: КПМ с управляемыми стенками и «присоединенными физэффектами». Наверняка это не последняя ступенька...
5. Задачи
5.1. Простая задача: по а. с. № 709465 взрывобезопасность газоотводящей системы топливной аппаратуры обеспечивают пакетом перфорированных пластин. Спрогнозируйте следующее изобретение.
5.2. В гидромашине возникают вредные высокочастотные колебания потока воды. Предотвратить их нельзя, ставить на пути потока разные перегородки тоже нельзя. Как быть?
5.3. В машинах и процессах, относящихся к Вашей специальности, несомненно используются полые и перфорированные детали. Нельзя ли вместо них применить КПМ? А там, где КПМ уже используется, нельзя ли «присоединить» к ним те или иные физэффекты? Нам, например, не встречались технические решения, в которых КПМ обладал бы «памятью формы». Между тем, пористые материалы предрасположены к изменению формы — они легко сжимаются, растягиваются, изгибаются...
Таблица возможных применений КПМ

 

Разделы

Поглощение жидкостей

1.1, 2.2

Разделение смесей, фильтрование

2.3

Поглощение полей

3.1, 3.2, 3.4

Дозирование

4.1

Управление потоками жидкости и газа

4.2, 4.3, 4.4

Подача смазки, охлаждающей жидкости и т. д.

4.5, 4.7

Интенсификация процессов, идущих на поверхности тел

4.6

 


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 – 314 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » И. П. Рябкин КПМ — ВЕЩЕСТВО УМЕЛОЕ
© 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