Владимир Петров - Основы ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. Издание 2-е, исправленное и дополненное

4.5.2.4. Идеальное вещество

Идеальное вещество – вещества нет, а его функции выполняются.

Веществотем идеальнее, чем:

– больше полезный эффек т оно создает;

– меньше его вес и стоимость ;

– меньше оно приносит вред ( нежелательный эффект ).

Степень идеализации веществаопределяется формулой (4.2):

Степень идеализации вещества

Где

I S – степень идеализации вещества (безразмерная величина);

E – полезный эффект или свойство, выполняемое веществом (безразмерная величина);

M – масса или вес вещества;

C – стоимость вещества;

H – вредное действие, создаваемое веществом (безразмерная величина);

i – порядковый номер полезного эффекта (свойства);

n – количество полезных эффектов (свойств);

a, β, γ, δ – коэффициенты согласования.

В качестве полезного эффекта(функций, свойств) вещества, например, можно назвать: прочность, эластичность, удельный вес, непроницаемость, тепло- и электропроводимость, тепло- и электроизоляционные свойства, прозрачность, коррозионная и химическая стойкость, pH, агрегатное состояние, температура плавления и кипения, кристаллическая структуру, и т. д.

Имеются вещества с изменяемыми свойствами, использующие различные эффекты . Условно мы их будем называть « умные» вещества. Например, жидкие кристаллы ; поляризационные пластины; вещества, изменяющие свою прозрачность ; термо- и фоточувствительные полимеры ; флуоресцентные вещества ; полимерные гели; материалы с эффектом памяти формы ; магниты ; магнитная и реологическая жидкость ; электреты ; тепловые трубы, фото- и светодиоды и т. д.

«Умное» вещество – это управляемое вещество с изменяемыми, заранее заданными свойствами, представляющее собой преобразователь или источник энергии или информации, осуществляющий определенный эффект ( физический, химический, биологический или математический ).

Для разных видов технических систем подбираются свое «идеальное» вещество.

Г. С. Альтшуллер писал: « Материал „идеальной машины“ работает так, что его свойства используются наилучшим образом, например, металлические части работают только на растяжение, деревянные части – только на сжатие и т. д. ».

В качестве одного из идеальных веществ можно назвать пену . Она имеет минимальный вес и выполняет разнообразные функции, например, теплоизоляция, поглощение шума, изоляция потоков газа и т. п.

Пример 4.36. Защита насаждений от заморозков

Растения и посевы покрывают полимерной «шубой» из пены, защищая их от заморозков. Она безвредна для растений, долго держится, хорошо защищает почву от мороза, а при необходимости без затруднений смывается водой (а. с. 317 364).

Рассмотрим примеры других идеальных веществ.

Пример 4.37. Корпус самолета

В самолетах используют дюралюминий . Он достаточно прочен и легок.

Приведем пример использования «умных» веществ.

Пример 4.38. Соединительная втулка из никелида титана

Компания «Raychem Corporation» (США) в 1971 году разработала втулку для соединения труб гидравлической системы военных самолетов из материала с эффектом памяти формы – нитинола (никилид титана – NiTi). Эта втулка получила название «Cryofit». Она показала себя очень надежной. Из 300 000 поставленных втулок не было ни одной поломки.

4.5.2.5. Идеальная форма

В некоторых случаях можно говорить и об идеальной форме.

Идеальная форма – обеспечивает максимум полезного эффекта для выполнения определенной функции .

Под полезным эффектом формы пониматься, например:

– прочность , при минимуме используемого материала;

– минимальное аэро- и гидродинамическое сопротивление ;

– герметичность ;

– трение (минимальное или максимальное);

– эргономичность ;

– эстетичность и т. д.

Пример 4.39. Корпус подводного аппарата

Для подводного аппарата идеальная форма прочного корпуса – сфера. Она обладает высокой устойчивостью и небольшой плотностью. У сферического корпуса минимальное отношение площади поверхности к объему.

Пример 4.40. Форма антенны

Антенна радиотелескопа должна иметь гиперболическую форму. Любые отклонения от теоретического гиперболоида дают искажения сигнала. Такую антенну делают из материала с эффектом памяти формы.

4.5.2.6. Идеальный процесс

Процесс осуществляется для получения результата.

Идеальный процесс –это отсутствующий процесс , его не должнобыть, а должен быть только результат, осуществляемый процессом.

Таким образом: и деальный процесс – результат.

В качестве результата может быть взят продукт или действие.

Особым фактором в процессах является время.

Процесс происходит тем идеальнее, чем он производительней , качественней и чем меньше требуется затрат вещества, энергии, трудозатрат (в том числе и на управление процессом), и чем меньше вредных воздействий он производит.

Степень идеализации процесса можно представить в виде формулы (4.3):

Степень идеализации процесса

Функциональность операции

Где

I P – степень идеализации процесса (безразмерная величина);

F i – функциональность операции i (безразмерная величина);

L k – уровень функции k в операции i (безразмерная величина);

Q k – качество выполнения функции k в операции i (безразмерная величина);

T – время выполнения операции i ;

C – затраты средств на осуществление операции i ;

H – вредное действие, создаваемое операцией i (безразмерная величина);

k – порядковый номер функции в операции i ;