Александр Селюцкий - Вдохновение по заказу. Уроки изобретательства

Существуют также трудности субъективного характера. Не только новые, но и старые, хорошо известные эффекты зачастую используются плохо. Сильна психологическая инерция — изобретатели не привыкли видеть в физических явлениях ключи к решению своих задач, не решаются использовать эффекты, относящиеся к чужой области.

В результате выдвигаются громоздкие, но «традиционные» решения, затягивается переход к новым принципам. Так, задача получения высокого напряжения много лет решалась при помощи стандартного способа с применением двух обмоток трансформатора и лишь в конце 60-х годов к решению этой задачи было применено (в Японии) явление пьезоэлектричества. Причина очевидна: электротехники, хотя и знали про пьезоэффект, но не подозревали о его широких возможностях — этот эффект принадлежит к области знания, традиционно не имеющей отношения к технике высоких напряжений.

Провести четкую грань между физическими явлениями и физическими эффектами невозможно. Обычно под явлением понимается какой-либо процесс, например прохождение тока через проводник. Каждый процесс сопровождается какими-либо внешними проявлениями, например нагреванием проводника, появлением вокруг него магнитного поля и т. д.,— иначе, наблюдаются физические эффекты. Очень часто физические эффекты есть следствие нескольких, одновременно протекающих физических явлений; с другой стороны, одно явление может сопровождаться различными эффектами.

Физические явления подчиняются физическим законам. Часть этих законов, выполняющихся точно и безусловно, носит название фундаментальных законов (законы сохранения энергии, импульса, электрического заряда). В большей же части физические законы являются приближенными — они определяют поведение рассматриваемых ими систем только при вполне определенных условиях и вне этих условий представляют большую свободу (законы Ома, Гука, Фарадея и т. д.). Естественно, при попытках применить какое-либо явление никогда не следует забывать о приближенном характере соответствующего закона — вполне допустимо использовать не только правила, но и исключения из них. Так, например, известно, что тела при нагревании расширяются. Однако вода при нагревании от нуля до 4°С уменьшает свой объем и это отклонение играет большую роль в существовании многих живых организмов.

В первый «Указатель», автором которого является физик Ю. Горин и примеры из которого мы здесь используем, включены самые различные эффекты и явления: простые (например, тепловое расширение), известные читателю еще по школьному курсу физики; более сложные (эффект Холла, эффект Керра), но уже нашедшие широкое применение в изобретательстве; «экзотические» (эффект Ганна, эффект Молтера) —их применения пока немногочисленны.

«Указатель» показывает — в зависимости от особенностей и условия задачи — эффекты и явления, которые можно использовать в данном конкретном случае. В каком-то смысле справочник по эффектам представляет собой нечто прямо противоположное изобретательскому темнику: в темнике даны задачи — нужно найти ответы; в справочнике по эффектам даны ответы — надо найти подходящие задачи.

В конце «Указателя» даны таблицы, классифицированные по признаку: требуемое действие (например, по шагам 3—5, 3—6, 3—7, 3—8) —физическое явление, эффект, фактор, позволяющие осуществить это требуемое действие, и наоборот, физические эффекты и явления — возможные их применения.

Вот, например, три изобретения — вариации на хорошо известную еще из школьной физики тему «разноименные заряды притягиваются»:

Авторское свидетельство № 259019: способ электрической коагуляции аэрозоля в шахтах при очистке воздуха сухим пылеосаж-деннем, отличающийся тем, что с целью повышения пылеулавливания пылевой поток разделяют на части, каждую из которых захшжают разноименно и направляют затем навстречу друг другу.

Авторское свидетельство № 120753: 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.

Авторское свидетельство № 306606: способ изготовления бетонных и железобетонных изделий в металлических формах, отличающийся тем, что с целью получения декоративного уплотненного наружного слоя изделий в бетонную смесь вводят водорастворимые добавки красителя в виде мелкодисперсных частиц, обладающих электрокинетическим потенциалом, а после формирования металлическую бортосиастку подключают к полюсу, разноименному по знаку с зарядом частиц добавок.

Приведем несколько примеров изобретений, основанных на прямом применении физических эффектов и явлений.

т

Авторское свидетельство № 275751: «Регулируемый лабиринтный насос, содержащий статор и ротор, отличающийся тем, что с целью регулирования расхода насоса с помощью изменения температуры статор и ротор выполнены из материала с различными коэффициентами теплового расширения».

Обычно расход насоса изменяется либо числом оборотов двигателя, что требует сложной системы регулирования скорости, либо задвижками и вентилями на напорном трубопроводе, что связано с неэкономичным расходом энергии на преодоление сопротивления в задвижке. В данном случае задача решена изящно и просто: при изменении температуры диаметры статора и ротора изменяются неодинаково, следовательно, изменяется величина зазора между ними — изменяется расход.

Авторское свидетельство № 310811: «Способ разрушения горных пород путем приложения распорных усилий в предварительно подготовленных отверстиях, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности разрушения распорные усилия создают с помощью нагреваемого электрическим током биметаллического элемента, имеющего коэффициент термического расширения не менее 21*10~ 6°С».

Еще из школьной физики мы знаем, что при температурном расширении твердых тел развиваются огромные силы. В современной технологии эти силы используются очень широко (штамповка, прессование).

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

Авторское свидетельство № 246725: «Способ контактной точечной электросварки, при котором усилие сжатия электродов создают за счет инерции подвижных частей привода, отличающийся тем, что с целью увеличения усилия сжатия электродов без повышения статических усилий осуществляют продольную вибрацию электрода с инфразвуковой и звуковой частотой».

Авторское свидетельство № 271051: «Способ измерения массы вещества в резервуаре, например, жидкого, отличающийся тем, что с целью повышения точности и надежности измерения возбуждают механические резонансные колебания системы резервуар — вещество, измеряют их частоту, по величине которой судят о массе вещества».