Владимир Петров - Стандарты изобретательства

Веполь будет иметь вид (П.1).

Где

В 1 — объект слежения;

В 2 — «радиожук»;

П 1 — радиополе.

Решение

Для слежения за каким-либо объектом к нему прикрепляют «жучок». С помощью специальной аппаратуры определяют место нахождения объекта слежения.

Задача 9.10. Манипулятор

Условия задачи

Манипулятор — сложное устройство точной механики, но плохо выполняет операции по захвату хрупких предметов, например лампочек. Как обеспечить выполнение таких операций?

Разбор задачи

ФП: «Клешня» должна быть мягкой, чтобы не раздавить лампочку, и должна быть твердой, чтобы держать лампочку.

ФП разрешается во времени: когда робот «захватывает» предмет, то клешня должна быть мягкой, а когда удерживает, переносит — твердой.

Воспользуемся стандартом 2.2.2. Дробление.

Решение

Клешня делается из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ). Каждый отдельный элемент клешни постепенно приближается к предмету удержания и охватывает его.

Можно клешню выполнить в виде эластичной тонкой оболочки, в которую помещают микросферы или песок. Оболочка охватывает удерживаемый предмет, точно повторяя его форму (как бы делает «слепок» с него). Затем откачивают воздух, и микросферы плотно прижимаются друг к другу. «Слепок» получается твердым. Когда необходимо освободить удерживаемый предмет, открывают клапан, воздух проникает в оболочку, и она вместе с микросферами снова становится мягкой.

Задача 9.11. Раскаленное шоссе

Условия задачи

В наиболее жаркую пору лета асфальт нагревается почти до температуры плавления.

Как можно это использовать?

Разбор задачи

Самостоятельно.

Решение

Австралийские инженеры предложили прокладывать под полотном шоссе трубы, по которым циркулирует вода. Согласно проекту вода будет отнимать тепло от асфальта и тот останется твердым.

Другими словами, польза будет двойная: вырабатывается теплая вода и исчезает опасность скольжений и заносов автомобилей вследствие расплавления асфальта.

Задача 9.12. Мышеловка

Условия задачи

Стандартная мышеловка, работающая на пружине (рис. 9.38), достаточно эффективна, но травмирует мышь, потенциально опасна для домашних животных, детей и даже для взрослых.

Разработать новую мышеловку, удовлетворяющую следующим требованиям:

— Мышь должна ловиться.

— Мышь не должна получать травмы.

— · Должна оставаться возможность высвободить мышь.

— Мышеловка должна быть безопасной для домашних животных и для людей.

— Мышеловка должна быть простой и недорогой.

Рис. 9.38. Мышеловка

Разбор задачи

Изобразим вепольную модель исходной ситуации (П.2).

Мышеловка удерживает пружину В 1, которая создает силу П, воздействующую на мышь В 2.

Травмирует мышь именно пружина, поэтому от нее следует отказаться.

Тогда модель будет (П.3)

Это невепольная модель, следовательно, для решения задачи нужно воспользоваться стандартом 1.1.1.

Нам остается подобрать поле, которое не было бы вредно для мыши и было бы дешевым. Как мы знаем, самое дешевое — то, что у нас имеется (ресурс). Какое поле постоянно существует? Это магнитное поле Земли и гравитация.

Необходимое для нас поле может создать гравитация, оно должно помочь удержать мышь в мышеловке и не повредить ей.

Решение

Конструкция и принцип работы мышеловки показана на рис. П.4.

Мышь чувствует запах сыра, который закреплен в стенке левой части мышеловки (рис. П.4а) и проникает в мышеловку (рис. П.4б). Когда мышь проходит в левую часть мышеловки, то под ее весом левая часть опускается вниз, и дверца захлопывается (рис. П.4в). Остается только открыть дверцу и выпустить мышь на свободу (рис. П.4г) 211 211 Идею мышеловки предложил Семен Литвин (США). . Имеются и другие мышеловки, основанные на этом принципе 212 212 NEW! — What’s The Best Live Mouse Trap For Your Home or Apartment? URL: https://www.youtube.com/watch?v=HyRwsbnIF5I . .

Рис. П.4. Принцип работы мышеловки 213 213 Идею мышеловки предложил Семен Литвин (США).

Задача 9.13. Термическая обработка зерновых

Условия задачи

В злаках заводятся личинки и яйца вредителей, которые необходимо уничтожить для хранения или продажи зерна.

Для этого зерно нагревают до 64—66 оС. Выше 66 оС зерно портится, а ниже 64 оС вредители не полностью уничтожается.

Управление системой нагрева происходило с помощью сложной аппаратуры, содержащей большое количество сверхточных температурных датчиков. Однако даже эта аппаратура не допускала поддержание точной температуры везде. Поэтому некоторые зерна портились, а в отдельных местах не уничтожались вредители. Как быть?

Разбор задачи

Используем стандарт 4.4.5. Использование физэффектов.

Решение

Зерно смешивают с ферромагнитным порошком, изготовленным из материала с точкой Кюри 65 °С. Порошок нагревают токами высокой частоты.

Нагрев равный или больше точки Кюри превращает ферромагнитный материал в парамагнитный и токи высокой частоты не нагревают металл.

Задача 9.14. Ремень безопасности

Условия задачи

Ремни безопасности используются в автомобиле для защиты водителя при авариях. Однако при сильных столкновениях ремень врезается в корпус и может вызвать травму (рис. 9.39).

Как быть?

Рис. 9.39. Пояс безопасности

Разбор задачи

Представим исходную ситуацию

Где

В 1 — водитель;

В 2 — пояс безопасности;

П 1 — поле давлений.

Положительная связь между В 1и В 2(прямая стрелка) — это удержание водителя в кресле. Отрицательная связь (волнистая стрелка) — травмирование водителя.

Это веполь с вредными связями.

Такая задача решается с помощью стандартов подкласса 1.2.

Воспользуемся стандартом 1.2.1. Устранение вредной связи введением В 3

Решение

В качестве В 3выберем дополнительную оболочку (воздушную подушку), которая надувается при аварии, спасая водителя (рис. П.5).

Подушка безопасности

В 3

Рис. П.5. Подушка безопасности

Этот же пример можно рассматривать и как стандарт 1.2.4 (противодействие вредным связям с помощью П 2), но более сложный.

Где

В 1 — водитель;

В 2 — пояс безопасности;

В 3 — подушка безопасности;

П 1 — поле давлений, создаваемое при аварии;

П 2 — поле давлений, надувание подушки безопасности;

П 3 — поле давлений, противодействующее полю, создаваемому при аварии.