Классификация методов изобретательства

Изобретательство можно свести к следующей классификации:

· изменение естественных форм, физического или химического состояния природных предметов путем соединения целых или частей;

· изменение путем разделения целого на части;

· изменение путем придания других свойств обработкой (нагреванием, высушиванием, смешиванием с частицами других веществ);

· использование энергии окружающей природы;

· использование объединенных усилий многих людей (простая кооперация);

· использование животных в качестве тягловой силы;

· форсирование важнейших параметров технического объекта (скорости движения, мощности, точности и т. д.);

· геометризация, симметризация, стандартизация;

· обеспечение непрерывности производственного процесса;

· использование тяжести и упругости тел для механизации и автоматизации;

· переход на рациональное движение;

· дифференциация орудий путем подбора их по форме, весу, размерам, габаритам, материалу, особенностям обработки, функциям;

· специализация производства;

· рационализация путем упрощения, двухсторонней обработки, перехода на прогрессивные способы производства;

· вовлечение в круг хозяйственной деятельности новых природных веществ и изменения их физико-химического состояния;

· комплексное использование полезных материалов (рекуперация, утилизация и т. д.);

· изобретательная деятельность в технике.

По признаку общности методы изобретательства можно разделить: на всеобщий, общие, частные методы изобретательства.

Всеобщий метод изобретательства относится к стратегическим средствам решения изобретательских задач.

Общие методы изобретательства применяются для решения широкого круга изобретательских задач в разных областях техники. К таким методам можно отнести методы эвристической аналогии, эвристического объединения, эвристической инверсии и т. д. (эвристика от греч. heurisko — отыскиваю, открываю).

К частным методам изобретательства принадлежат методы, предназначенные для решения специальных изобретательских задач или задач в определенной, как правило, узкой области техники. В их число входят, например, метод превращения возвратно-поступательного движения во вращательное, метод отдаленной гибридизации, метод компаундирования и т. д.

Следует отметить, что деление методов на общие и частные является условным: практически трудно провести границу между одними и другими. Кроме того, в изобретательской практике узкоспециальные частные методы нередко применяются для решения ранее не предусмотренных задач и дают в случае успеха, как правило, весьма оригинальные решения.

По уровню сложности методы изобретательства подразделяются:

· на простые;

· на сложные.

К простым методам причисляют способы постановки, решения, реализации изобретательской задачи, содержащие элементарные операции, применяемые в определенных типовых ситуациях. Таковы, например, метод смешивания ингредиентов вещества, метод применения гибких промежуточных элементов для соединения технических объектов или их частей и т. д.

Сложные методы содержат элементы нескольких простых. Так, метод поэтапной мозговой атаки содержит элементы обратной мозговой атаки, прямой мозговой атаки, двойной мозговой атаки и мозговой атаки экспертов. Простые и сложные методы изобретательства, как правило, применяются для выполнения определенной стадии или шага творческого процесса изобретателя.

Классификация методов изобретательства по степени использования кибернетической техники:

· решения изобретательских задач человеком;

· методы решения изобретательских задач кибернетическими машинами;

· методы, предназначенные для решения человеком и кибернетическими машинами.

По эвристическому принципу методы решения изобретательских задач можно условно разделить на следующие основные виды:

· методы эвристической аналогии;

· эвристического комплекса;

· эвристического разделения и редукции, (редукция это упрощение, сведение сложного к более простому, обозримому, понимаемому, более доступному для анализа или решения; уменьшение, ослабление чего-либо);

· эвристической инверсии;

· методы эвристического комбинирования.

Особое практическое значение для изобретателей имеет классификация задач по эвристическому принципу, облегчающему выбор методов для поиска конкретного решения, но не гарантируют достижения решения в каждом отдельном случае и могут привести к ошибочным результатам.

Так, например, в XVIII веке представляли себе, что условия плавания аэростатов в воздухе имеют полную аналогию с условиями плавания морских судов, поэтому предлагалось много проектов управляемых аэростатов с парусами, веслами и рулями. Эти решения по аналогии успеха не имели.

Методы эвристической аналогии. Основываются на естественном стремлении человека к подражанию. С помощью этих методов изобретательские задачи решаются путем усмотрения аналогичных ситуаций в природе, технике, общественных и других явлениях и использования найденных аналогий для устранения противоречий, создавших проблемную ситуацию.

Древнейшей группой методов аналогии является группа методов аналогии с природой. Природа была учителем изобретателя. Первые орудия труда человек находил непосредственно в природе. Потом он стал познавать свойства объектов природы и использовать их для удовлетворения своих потребностей. Так,

например, некоторые племена Африки используют навоз в качестве связую-

щего материала, а пепел навоза - как белила.

Выявлением и использованием «механизмов природы» занимается наука бионика. Она исследует объекты живого и растительного мира и выявляет принципы их действия и конструктивные особенности, с целью применения этих знаний в науке и технике.

Иллюстрировать это можно:

· по аналогии с кальмаром американские инженеры сконструировали судно, принцип движения которого схож с движением кальмара. Кальмар, как известно, передвигается резкими толчками, выбрасывая назад воду. Новое судно приводится в движение также реактивной отдачей. Пар выталкивает воду из трубы, направленной к корме судна. От этого толчка судно получает импульс. Оставшийся в трубе пар конденсируется, давление в котле падает, и всасывается очередная порция воды. Теперь котел снова готов к рабочему циклу. Разумеется, это лишь грубая схема, сама конструкция несколько сложнее.

Шлюпка с опытным образцом двигателя уступала в скорости пешеходу. Но не следует забывать о достоинствах - у такого двигателя нет движущихся частей (Судно-кальмар. - Социалистическая Индустрия, 27.03.75).

· Перистальтический насос - аналог кишечника живого организма. Этот насос предназначен для перекачивания пульпы - вязкого вещества и абразивных пульпообразных сред. Насос содержит шланг (гибкий цилиндр), расположенный в подковообразном корпусе, и три ролика, закрепленные на роторе. При вращении ротора ролики поочередно подводятся к шлангу, постепенно пережимая его и прокатываясь по корпусу. При сплющивании шланга ролик передвигает впереди себя перекачиваемую среду. Гибкий шланг позади ролика восстанавливает свою первоначальную форму и всасывает новую порцию жидкости за счет создаваемого разряжения. Затем подходит следующий ролик и вновь пережимает шланг, перекатываясь по корпусу. При вращении роторов все процессы в насосе повторяются [Изобретатель и Рационализатор, № 7, 1987, с.16].

· По аналогии с принципом встряхивания пляжного коврика (резкое волнообразное движение) разработан фильтр. Удаление осадка в нем производится путем нанесения удара " в противофазе".

Основная и довольно часто встречающаяся ошибка при использовании методов эвристической аналогии это слепое использование аналогии. Сделаем так, как это делает человек. Скопируем эти действия и заменим человека роботом. Как правило, такая тактика обречена на провал.

Как же следует использовать аналогию.

1. Выяснить основные принципы и конструктивные особенности исследуемого объекта.

2. Выявить ведущую область техники по функции, которую выполняет этот объект.

3. Воспроизвести основной принцип и конструктивные особенности, используя опыт ведущих областей, на имеющихся элементах, материалах и технологиях. При этом что-то нужно будет придумать новое, учитывая недостатки прототипа.

Таким образом, появится новое конкурентоспособное изделие.

Методы эвристической инверсии. Методы этой группы предполагают поиск решений изобретательских задач в направлениях, противоположных традиционным, в инвертировании технического объекта, изменении расположения элементов объекта, уравновешивании нежелательных факторов средствами противоположного действия.

Инверсии можно подвергать сами технические объекты, их элементы, структуру, агрегатное состояние, форму, параметры движения.

Метод инверсии агрегатного состояния веществ применяется с целью достижения технического эффекта путем преобразования агрегатного состояния веществ. Этот метод позволил изобрести холодильные компрессоры, ледогенератор, ингалятор, пульверизатор.

Метод инвертирования заключается в изменении расположения в простран-

стве традиционного технического объекта (нижней частью вверх или набок), превращении объектов горизонтального типа в объекты вертикальной композиции, перестановке элементов технического объекта в обратном порядке.

Примеры методов эвристической инверсии приведены ниже:

· спортсмены тренируются, бегая по беговой дорожке на стадионе. Можно использовать для этого движущиеся беговые дорожки и тренажеры, в которых можно задавать скорость движения ленты, ее наклон и другие параметры.

· Устройство для тренировки пловца.

Пловец на месте, а движется вода (рис. 3.3).

· Методом инверсии формы традиционной поперечной пилы были изобретены циркулярная пила и ее разновидности - лобзик, ленточная пила, ножовка, бугельная пила, лучковая пила.

Аналогично рассмотренным примерам сконструирован эскалатор (человек стоит, а лестница движется) и многое другое.

Инверсии могут быть: функциональными, структурными, параметрическими, инверсные связи, инверсия пространства, инверсия времени

Функциональная инверсия. Сделать функцию или действие обратным. Нагревание - охлаждение, притягивание - отталкивание, строить - ломать и т.д.

Примеры функциональной инверсии:

· обычно траву сначала косят, а потом сушат, выбирая для этого самые жаркие и сухие дни. А что если делать на оборот - сначала сушить, причем как можно быстрее, а потом косить? Голландские специалисты сконструировали машину, которая довольно быстро подсушивает траву, обрабатывая ее паром при температуре 300°С. Ширина захвата машины 6 метров, производительность 40 т/час.

· В печи-гриле вертится приготавливаемая пища, например, курица. Разработан гриль, где приготавливаемая пища неподвижна, а вокруг нее вращаются горячие потоки воздуха.

Структурная инверсия. В понятие структуры входит состав системы и ее внутреннее устройство. Много - мало элементов, однородные - разнородные элементы, сплошная - дискретная структура, монолитная - дисперсная - пустая, статичная - динамичная структура, линейная - нелинейная, иерархическая - одноуровневая и т.п.

Примеры структурной инверсии:

· электронная и радио аппаратура ранее имела платы со многими элементами (транзисторы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, соединительные провода и т.п.), которые в дальнейшем были заменены на микросхемы, а затем и на процессоры. Процессор заменил многие элементы.

· Суда, как правило, имеют постоянную (статическую) структуру: сухогруз, танкер и т.д. Разработана модульная (динамичная) конструкция судна, которая имеет носовую и кормовую части (оконечности), а в середину (среднюю часть корпуса) может помещаться любой модуль [Нарусбаев А.А. Судостроение - XXI век. - Л.: Судостроение, 1988, с. 70-74.]. Таким образом, собираются транспортные суда различного назначения. Модульные суда строили в США на Великих озерах.

Аналогичное решение, еще раньше, было предложено для грузовиков. Еще более ранние аналоги - буксир и различные баржи; паровоз и различные вагоны

Параметрическая инверсия. Противоположные параметры. Проводник - диэлектрик, длинный - короткий, темный - светлый, твердый - мягкий.

Примеры параметрической инверсии:

· предложили трудно деформируемые и легко окисляющиеся металлы и сплавы ковать в вакууме, и при этом обрабатывающий инструмент и заготовку не нагревать, а охлаждать от 0°С до порога хладноломкости [Изобретатель и Рационализатор, № 2, 1979, МИ 0254].

· Изменение размера детали при токарной обработке обычно выполняют путем контроля размера изделия. Если контролировать расстояние между щупом и резцом, то можно гарантировать абсолютно точное изготовление деталей. Этот принцип лег в основу новых прецизионных токарных станков, созданных в Швейцарии. При обработке на них изделий с припуском 20-30 микрон не требуется последующее шлифование.

Инверсные связи. Возможные состояния системы относительно внутренних и внешних связей. Есть связь - нет связи. Положительная связь - отрицательная связь.

Примеры инверсионных связей:

· соединять - разъединять (отключать). На этом принципе построены многие средства связи, например, телефонная связь.

· Отрицательная и положительная обратная связь используется в системах автоматического управления.

Инверсия пространства. Изменение положения в пространстве на 90° и 180°.

В качестве примера рассмотрим положениеветряного электрического генератора.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: