Главная    ТРИЗАЛ    К вопросу о практике использования изобретений в качестве подтверждающих примеров

К вопросу о практике использования
изобретений в качестве подтверждающих примеров.

Паренчик Геннадий Иванович

4. Таблица и приемы устранения ТП

Понятие о ТП - одно из краеугольных в ТРИЗ, поскольку на его основе определяется сущность изобретательской задачи: "… обычная задача переходит в разряд изобретательских в тех случаях, когда необходимым условием ее решения является устранение технического противоречия" (/3/, с. 88).

Вместе с тем - это понятие не было раз и навсегда установленным термином, а все время как-то уточнялось и совершенствовалось. Так, первоначально (т.е. в 1956 г.) под ТП понималось некое "решающее противоречие" - "между измененной частью машины и оставшимися без изменения другими ее частями" (/26/, с. 40), а само оно выявлялось "при попытке решения задачи уже известными техническими средствами…" (там же, с. 42). Но уже тогда была обозначена суть самого ТП: "Пытаясь обычными приемами улучшить один из показателей, мы одновременно ухудшаем другие показатели" (с. 43). В качестве примеров были рассмотрены следующие изобретения (таблица 6):

Таблица 6

№ п.п. Год Номер ОИ Название изобретения
1 1933 41356 У Приспособление для беспарашютного
сбрасывания грузов с самолета
2 1958 111144 У Аппарат для индивидуальной газотепловой
защиты

На этапе завершения формирования Таблицы (с 40 приемами устранения ТП) содержание ТП не изменилось: "… при попытке получить желаемое (используя для этого уже известные способы), … приходится расплачиваться дополнительным весом или увеличением объема, усложнением эксплуатации или увеличением стоимости машины, уменьшением производительности или недопустимым снижением надежности. Это и есть техническое противоречие, присущее данной задаче" (/3/, с.134). Однако выявление ТП уже проводится по-иному: сравниваются не реально конфликтующие характеристики, а пара типовых (унифицированных для различных отраслей техники) показателей вида "точность - производительность", "вес - прочность" и т. д.

Как же стало возможным свести совокупность целей из более сорока тысяч изобретений всего лишь к 39 показателям Таблицы, из которых общетехнических - порядка 20? Если даже, например, для изобретений всего лишь двух годов (1981-1982), не включающих к тому же такие отрасли, как химия, металлургия, текстиль, число стандартных целей, указываемых в ФИ,- около 120, из которых общетехнических - 65 /27/? И даже если это количество разделить попарно, то все равно - больше….

В отсутствие каких-либо разъяснений автора Таблицы, на эту тему можно лишь гадать. Равно как - и высказывать различные предположения, в том числе - и такие:

1. Часть целей изобретений была искусственно обобщена с целью включения в наиболее подходящую группу общетехнических целей.

2. Не каждое из 40 тысяч изобретений содержало ТП, явно указанное в цели изобретения или в его описании.

Что касается первого предположения, то оно не представляется надуманным, особенно если вспомнить, что в то время (т.е. до 1974 г.) цель изобретения, как уже упоминалось выше, могла быть выражена в ФИ и в виде первичного технического эффекта. Другой вопрос - насколько рационально такое обобщение, ибо, как было показано в главе 3, "вырывание" любой части ФИ из ее текста с целью последующего раздельного использования ведет к изменению статуса "извлеченного" фрагмента - с "изобретательского" на "неизобретательский"? Поэтому и любые последующие действия с отделенным (от ФИ) фрагментом никак не способствуют эффективному изобретательству. Аналогично - и любой прием, сформированный на основе изучения описания изобретения, в отрыве от цели последнего выступает только эвристической рекомендацией, единственным свидетельством силы которой есть лишь упоминание номера того изобретения, где этот прием уже помог. Но это еще вовсе не значит, что он будет эффективен только по той причине, что выбран на основе рекомендаций Таблицы (устранения ТП). Более того - если первое предположение в какой-то мере обоснованно, то эффективность применения приема(ов) из клеточки Таблицы будет в очень большой степени зависеть от воображения того, кто его(их) применит.

Ведь что представляет собой любой из 40 приемов? Рекомендацию по изменению решаемой задачи, выведенную на основе группирования уже имевших место путей изменений прототипов в проанализированных Г.С. Альтшуллером изобретениях. И хотя эти рекомендации формировались с учетом реально достигнутых целей изобретений, да только в силу действующих до 1974 г. нормативных документов, очевидно, не во всех этих изобретениях их цели были утилитарными ПЭ. А технических эффектов, точнее, технических свойств (как известно, например, из /28/) - видимо-невидимо. И какого-либо иного пути сворачивания их числа, кроме как обобщения ТЭ в значительно меньшее число общетехнических показателей, что-то не просматривается. Для подтверждения рассмотрим изобретения, использованные Г.С. Альтшуллером в качестве примеров в разделе "Технические противоречия".

Сколько всего было проанализировано изобретений по каждому приему, и какие именно - информацию об этом в фонде литературы по ТРИЗ автор не нашел. Известно лишь (после систематизации всех изобретений, цитируемых Г.С. Альтшуллером для подтверждения чего-либо в приемах устранения ТП), что "обнародовано" было 225 изобретений (см. таблицу 7) . Что же представляют собой эти примеры?

Из всей совокупности изобретений по приемам устранения ТП рефераты составляют около 40% (таблица 7).

Таблица 7

№ п.п. Вид ссылок из УК-3 Всего Рефераты ФИ
Типовые приемы устранения ТП
1 Зарубежные патенты 22 22 -
2 Авторские свидетельства - до 1974 г. 170 58 112
3 Авторские свидетельства - после 1974 г. 13 3 10
Всего: 206 84 122
Дополнительные приемы устранения ТП
4 Зарубежные патенты 1 1 -
5 Авторские свидетельства - до 1974 г. 18 - 18
6 Авторские свидетельства - после 1974 г. - - -
Всего в УК-3: 225 85 140

Изобретения, ФИ которых Г.С. Альтшуллер цитировал в полном объеме их текста для каждого типового приема устранения ТП, приведены в таблице 8.

Таблица 8

Типовые приемы

устранения ТП

Кол. ФИ в приемах Виды ОИ У Сп В П
1. Принцип дробления 4 У, Сп 168195
184219
279051
184219 - -
2. Принцип вынесения 1 У 153533 - - -
3. Принцип местного качества 2 Сп - 256708
280328
- -
4. Принцип асимметрии 2 У 242325
280198
- - -
5. Принцип объединения 2 У 134155
235547
- - -
6. Принцип универсальности 2 У, Сп 264466 160100 - -
7. Принцип "матрешки" 3 У, Сп 186781
272705
110596 - -
8. Принцип антивеса У, Сп 2 167784 187700 - -
9. Принцип предварительного напряжения 1 Сп - 536866 - -
10. Принцип предварительного исполнения 2 Сп - 162919
522150
- -
11. Принцип "заранее подложенной подушки" 2 Сп - 264626
297361
- -
12. Принцип эквипотенциальности 0 - - - - -
13. Принцип "наоборот" 2 У, Сп 156133 184649 - -
14. Принцип сфероидальности 2 У, Сп 262045 260874 - -
15. Принцип динамичности 3 У, Сп 161247
317390
258490 - -
16. Принцип избыточного или частичного решения 2 У, Сп 262333 181897 - -
17. Принцип перехода в другое измерение 5 У, Сп 150938
244783
259449
180555
236318
- -
18. Использование механических колебаний 3 Сп - 244272
297361
307896
- -
19. Принцип периодического действия 3 Сп - 267772
302622
336120
- -
20. Принцип непрерывности полезного действия 2 Сп - 262582
268926
- -
21. Принцип проскока 2 Сп - 241484
338371
- -
22. Принцип "обратить вред в пользу" 1 Сп - 409938 - -
23. Принцип обратной связи 3 Сп - 167229
239245
302382
- -
24. Принцип "посредника" 3 Сп - 177436
178005

354135
- -
25. Принцип самообслуживания 3 У, Сп 261207 108625
307584
- -
26. Принцип копирования 2 У, Сп 86560 180829 - -
27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности 0 - - - - -
28. Замена механической схемы 7 У, Сп 154459
242127
144500
163559

245294
261372
445712
- -
29. Использование пневмоконструкций и гидроконструкций 4 У, Сп 264675 243177
312630
534351
- -
30. Использование гибких оболочек и тонких пленок 2 Сп - 312826
339406
- -
31. Применение пористых материалов 3 У, Сп 187135 262092
283264
- -
32. Принцип изменения окраски 0 - - - - -
33. Принцип однородности 4 Сп - 180340
234800
259298
456679
- -
34. Принцип отброса и регенерации частей. 4 Сп - 159783
182661
222322
235979
- -
35. Изменение физико-химических параметров объекта 2 У, Сп 222781 265068 - -
36. Применение фазовых переходов 5 У, Сп 319806 190855
192658

225851
264619
- -
37. Применение термического расширения 4 У, Сп, В 242147
463423
309758 312642 -
38. Применение сильных окислителей 1 Сп - 261859 - -
39. Применение инертной среды 1 Сп - 270171 - -
40. Применение композиционных материалов 1 В - - 187060 -
Всего - 98 * изобретений, в том числе: 30 66 2 -

* Не включены изобретения, номера которых цитировались, а текст ФИ отсутствует.

С целью сокращения объема работы, в выделенном массиве примеров с полным текстом ФИ (98 изобретений) не рассматривались следующие из них:

1. имеющие ранг цитирования И-1;

2. имеющие ранг цитирования И-2, но фактически относящиеся к одному приему;

3. имеющие ранг цитирования И-2, где второй ссылкой есть раздел "Разн";

4. относящиеся к дополнительным приемам устранения ТП.

Оставшиеся изобретения (в количестве 28) представляют собой многократные ссылки (показаны в таблице 8 курсивом с подчеркиванием и отдельно представлены в таблице 9), относящиеся (за исключением последнего изобретения) к периоду времени до 1974 г.

Таблица 9

Типовые приемы устранения ТП Кол. ФИ в приемах Виды ОИ У Сп В П
8. Принцип антивеса У, Сп 2 167784 - - -
10. Принцип предварительного исполнения 2 Сп - 162919 - -
13. Принцип "наоборот" 2 У, Сп 156133 - - -
15. Принцип динамичности 3 У, Сп 161247 - - -
17. Принцип перехода в другое измерение 5 У, Сп 259449 - - -
18. Использование механических колебаний 3 Сп - 307896 - -
19. Принцип периодического действия 3 Сп - 267772
302622
336120
- -
24. Принцип "посредника" 3 Сп - 177436
178005
- -
25. Принцип самообслуживания 3 У, Сп 261207 - - -
26. Принцип копирования 2 У, Сп - 180829 - -
28. Замена механической схемы 7 У, Сп 154459 144500
163559
261372
- -
29. Использование пневмоконструкций и гидроконструкций 4 У, Сп - 243177
534351
- -
31. Применение пористых материалов 3 У, Сп 187135 - - -
34. Принцип отброса и регенерации частей 4 Сп - 182661
235979
- -
35. Изменение физико-химических параметров объекта 2 У, Сп - 265068 - -
36. Применение фазовых переходов 4 У, Сп - 190855
192658
264619
- -
37. Применение термического расширения 4 У, Сп - 309758 312642 -
Всего - 28 изобретений, в том числе: 7 20 1 -

В таблице 10 показано "приравнивание" целей этих изобретений к показателям Таблицы (в ряде случаев в ФИ таковых можно было выделить несколько).

Таблица 10

Номер ОИ Название Цель изобретения Показатели Таблицы
35 144500 Сп интенсификации теплообмена в трубчатых элементах поверхностных теплообменников повышение коэффициента теплоотдачи 17. Температура
39. Производительность
46 154459 У Винтовая пара предупреждение износа поверхности путем устранения трения между ними во время работы 27. Надежность
48 156133 У Магнитный фильтр более эффективная очистка запыленного воздуха при его высокой температуре и влажности 17. Температура
23. Потери вещества
55 161247 У Транспортное судно уменьшение осадки судна при полной загрузке 19. Затраты энергии подвижным объектом
57 162919 Сп снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы предупреждение травм и облегчение снятия повязки 30. Вредные факторы, действующие на объект
39. Производительность
60 163559 Сп контроля породоразрушающего инструмента упрощение контроля (за износом долот) 37. сложность контроля и измерения
65 167784 У Центробежный тормозного типа регулятор числа оборотов роторного ветродвигателя поддержание скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов при сильном увеличении мощности 09. Скорость
21. Мощность
74 177436 Сп подвода электрического тока в жидкий металл снижение электрических потерь 22. Потери энергии
77 178005 Сп нанесения летучего ингибитора атмосферной коррозии на защищаемую поверхность получение равномерного покрытия внутренних поверхностей сложных деталей 29. Точность изготовления
83 180829 Сп контроля поверхностей внутренних полостей сферических деталей обеспечение контроля деталей сложной формы 37. Сложность контроля и измерения
88 182661 Сп изготовления тонкостенных трубок из нихрома получение трубок с толщиной стенок 0,01 мм и обеспечение при этом допуска отклонения по толщине стенки в пределах 0,002-0,003 мм, повышения выхода годного продукта 39. Производительность
101 187135 У Система испарительного охлаждения исключение необходимости подвода охлаждающего агента к машине 26. Количество вещества
110 190855 Сп изготовления ребристых труб удешевление и ускорение процесса изготовления 39. Производительность
111 192658 Сп изготовления полировальника для стекла многократное использование суспензии и охлаждения обрабатываемой поверхности 23. Потери вещества
17. Температура
146 235979 Сп изготовления резиновых шаров - разделителей придание шару необходимых размеров 26. Количество вещества
31. Вредные факторы самого объекта
166 243177 У для передачи усилий от опоры копра на фундамент обеспечение равномерности передачи давления на фундамент 33. Удобство эксплуатации
200 259449 У для магнитографической дефектоскопии повышение срока службы 27. Надежность
208 261207 У Дробеметный аппарат повышение стойкости облицовки 27. Надежность
210 261372 Сп проведения каталитических процессов расширение области применения -
222 264619 Сп групповой запайки ампул повышение производительности и качества запайки ампул 39. Производительность
30. Вредные факторы, действующие на объект
226 265068 Сп проведения массообменных процессов интенсификация процесса 39. Производительность
233 267772 Сп исследования процесса дуговой сварки с использованием дополнительного осветителя совмещение наблюдения - как за самой дугой, так и за процессами плавления электрода и переноса металла 37. Сложность контроля и измерения
39. Производительность
282 302622 Сп контроля исправности термопары с целью уменьшения времени контроля наличия в цепи э.д.с. 37. Сложность контроля и измерения
293 307896 Сп безопилочного резания дерева с целью снижения усилия внедрения инструмента в древесину 39. Производительность
295 309758 Сп волочения труб на подвижной оправке с целью создания зазора между трубой и оправкой после волочения для извлечения последней из трубы без обкатки 31. Вредные факторы самого объекта
302 312642 В Заготовка для горячего прессования получение многослойных изделий с напряженными слоями 11. Напряжение, давление
490 534351 Сп шлифования эластичным баллоном повышение качества обработки путем равномерного прижатия абразива к обрабатываемой поверхности -
335 336120 Сп автоматического управления термическим циклом контактной точечной сварки повышение точности управления при сварке импульсами повышенной частоты 38. Степень автоматизации

Как видно из таблицы 10, в качестве целей (выбранных) изобретений в преимущественном своем большинстве выступают первичные технические эффекты. В принципе, большинство из них можно обобщить до уровня общетехнических показателей Таблицы (крайний правый столбец). При этом степень соответствия первых и вторых для рассмотренных изобретений - самая разнообразная:

- полное подобие (поз. 46, 60, 74, 77, 83, 200, 208, 226, 282, 302);

- смысловая доводка (поз. 55, 88,101, 110, 166,293, 295, 335);

- "неясности" (поз. 35, 48, 57, 65, 111, 146, 222, 233);

- нет соответствия (поз. 210, 490).

Таким образом, в 18 из выделенных 28 изобретений первичные ТЭ достаточно легко "привелись" в соответствие с показателями Таблицы. Что подтверждает (в какой-то мере) высказанное первое предположение о том, что часть целей изобретений, использованных при формировании Таблицы (устранения ТП), была искусственно обобщена. С достаточной степенью достоверности, думается, можно предположить, что это имело место и в не рассмотренных 70 изобретениях из таблицы 8.

Одновременно на основе рассмотренных целей изобретений представляется обоснованным (по крайней мере, в той его части, которая касалась ФИ) и второе предположение о том, что не каждое из 40 тысяч изобретений содержало ТП.

Так, ТП явно отсутствует в тех ФИ, где целью изобретения является лишь один ТЭ, поскольку тот соответствует одному общетехническому показателю Таблицы, а это - только одна сторона ТП. Аналогично, из числа имеющих ТП надо исключить и те ФИ, в которых "нет соответствия", поскольку какой смысл в ТП, для которого в Таблице нет приема (его) устранения. Остается группа с "неясностями". Как видно из таблицы 10, цели каждого из изобретений этой группы соответствуют два общетехнических показателя Таблицы. Связаны ли они между собой?

В отношении поз. 35, 146 можно определенно сказать, что нет, поскольку налицо простая неопределенность в выборе подходящих наименований показателей Таблицы - и то подходит, и это. И лишь цели 6-ти изобретений (поз. 48, 57, 65, 111, 222, 233) ясно показывают, что их авторы придумали такие существенные технические средства, которые обеспечили (в каждом из этих изобретений) одновременное улучшение двух технических характеристик.

Для выяснения того, действительно ли эти характеристики связаны между собой противоречивым образом, предположим, что утвердительным ответом будет наличие в клеточке, получающейся на пересечении строки и столбца тех общетехнических показателей Таблицы, которые были приняты как соответствующие в конкретном изобретении, номера того приема, к которому относится конкретное изобретение.

Другими словами, есть ли, например, прием № 10, в котором в качестве подтверждающего примера цитируется изобретение из а. с. № 162919 "Способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы" (поз.57), в клеточке пересечения строки "30. Вредные факторы, действующие на объект" и столбца "39. Производительность"? Ответ - в таблице 11.

Таблица 11

Номер ОИ Название Цель изобретения ПР Показатели Таблицы ПР
156133 У Магнитный фильтр более эффективная очистка запыленного воздуха при его высокой температуре и влажности 13-ПР 17. Температура
23. Потери вещества
21 36 29 31
167784 У Центробежный тормозного типа регулятор числа оборотов роторного ветродвигателя поддержание скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов при сильном увеличении мощности 08-ПР 09. Скорость
21. Мощность
02 19 35 38
162919 Сп снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы предупреждение травм и облегчение снятия повязки 10-ПР 30. Вредные факторы, действующие на объект
39. Производительность
13 22 35 24
267772 Сп исследования процесса дуговой сварки с использованием дополнительного осветителя совмещение наблюдения -

как за самой дугой, так и за процессами плавления электрода и переноса металла

19-ПР 25. Потери времени
37. Сложность контроля и измерения
09 18 32 38
192658 Сп изготовления полировальника для стекла многократное использование суспензии и охлаждения обрабатываемой поверхности 36-ПР 23. Потери вещества
17. Температура
21 31 36 39
264619 Сп групповой запайки ампул повышение производительности и качества запайки ампул ПР 31. Вредные факторы самого объекта
39.Производительность
18 22 35 39

Итак, из пяти изобретений (последнее в таблице 11 следует исключить из внимания, поскольку оно не привязано к конкретному приему), только в одном (из а. с. № 192658) сравнение целей изобретения и показателей Таблицы дало возможность выйти на тот прием, в котором это изобретение было использовано в качестве примера.

Почему же результат отрицательный в случае остальных? Ведь, например, в изобретении из а. с. № 167784 налицо полное совпадение формулировок ТЭ, указанных в цели изобретения, и общетехнических показателей Таблицы? Правда, не совсем ясно, какой из показателей Таблицы должен быть выбран в качестве того, "Что нужно изменить по условиям задачи". Поэтому - рассмотрим оба случая.

Если таковым выбрать показатель "09. Скорость", то прием № 8 "Принцип антивеса" обнаруживается на пересечении этой строки с теми столбиками Таблицы, где в качестве того, что "Что ухудшается при изменении", есть: 03. Длина подвижного объекта; 19. Затраты энергии подвижным объектом; 32. Удобство изготовления.

Если же в качестве того, "Что нужно изменить по условиям задачи", выбрать показатель "21. Мощность", то (для приема № 8) в качестве того, что "Что ухудшается при изменении" в Таблице выступает показатель "01. Вес подвижного объекта".

В итоге мы получили четыре новых обобщенных показателя, которые напрямую из цели указанного изобретения логичным путем не выводятся. Что, в совокупности с отсутствием прямого выхода на прием № 8 при выборе "09. Скорость" и "21. Мощность" в качестве сторон ТП, наводит на мысль, что "скорость вращения ротора в малом интервале числа оборотов" и "мощность (ветродвигателя)" между собой и не конфликтуют.

Может, это изобретение Г.С. Альтшуллером в качестве примера к приему № 8 "Принцип антивеса" выбрано неверно? Ведь указано же в отличительной части ФИ, что грузы в виде лопастей выполнены (исключительно) для аэродинамического торможения. Кроме того, показатель "21. Мощность" в данном конкретном случае характеризует, скорее, не возможности самого ветродвигателя, а внешнюю движущую силу (ветра), вращающую его крыльчатку. Ибо, чем сильнее ветер, тем выше его скорость, и, значит, - выше скорость вращения крыльчатки ветродвигателя и, соответственно, - вала ветродвигателя. И наоборот: чем слабее ветер, тем ниже его скорость, и, соответственно, ниже скорость вращения вала ветродвигателя. Другими словами, ни крыльчатка, ни вал ротора, по крайней мере, на этом этапе рассмотрения, не связаны между собой конфликтно. Что же в конструкции центробежного регулятора, под которым обычно понимают "механизм, служащий для поддержания постоянства скорости вращения машин, в частности, двигателей, независимо от изменений нагрузки или движущей силы" (/29/, с. 1043) может быть тем элементом, изменение которого известными способами ведет к возникновению ТП? Равно как - и что представляют собой эти известные способы? Пока видны лишь два пути (устранения указанного негативного фактора):

1. либо в случае очень сильного ветра изменять его скорость перед воздействием на крыльчатку ветродвигателя,

2. либо принудительно снижать скорость вращения вала ветродвигателя.

Из названия изобретения видно, что по данному изобретению использован второй путь, т.е. применен тормоз. Вместе с тем, в отсутствии описания изобретения, не совсем ясно, положение чего именно изменяется в ветродвигателе при изменении положения тяг рычагов с грузами в виде лопастей. Представляется, что это не колодки фрикционного тормоза, поскольку здесь нужна не полная остановка ротора, а лишь замедление скорости его вращения. Т.е. вал должен одновременно и тормозиться, и (в заданных пределах) крутиться. А такие условия работы колодок тормоза, особенно в случае воздействия резких порывов ветра, вызовут их повышенный износ. Сказанное вовсе не значит, что здесь "прохода нет" - наоборот, именно отсюда может "стартовать" решение новой изобретательской задачи по поиску путей устранения ТП между показателями "21. Мощность" и "27. Надежность", да только это не относится к рассматриваемому вопросу.

Вполне вероятно, что перемещение подвижной относительно вала ротора части регулятора вызывает изменение положения не колодок тормоза, а подвижной блок-шестерни коробки передач, располагаемой обычно за крыльчаткой ветродвигателя /30/. Тогда представляется актуальным обеспечение плавности переключения передач, чего не достичь, если каким-либо образом не снять динамику порывов сильного ветра. В том числе - и аэродинамическим торможением вала ветродвигателя путем выполнения грузов центробежного регулятора в виде лопастей.

Такой ход рассуждений видится логичным. А также подводит нас к пониманию, что в данном конкретном примере "принцип антивеса" ни при чем, т.к. ресурсы формы движущегося в воздушной среде тела были использованы для (указанной в отличительной части) другой цели, а именно - для аэродинамического торможения. Конечно, крыло как таковое при движении в жидкой или газообразной среде обеспечивает при определенных условиях возникновение силы, направленной против силы веса, но в данном конкретном изобретении эта сила выполняет иную функцию. К слову сказать, и обычно применяемое в центробежных регуляторах исполнение груза в виде шара также обеспечивает его аэродинамическое торможение: "Может быть, шар - идеально обтекаемая поверхность? Нет! Действительно, сначала воздух легко обтекает закругленную поверхность шара. Но когда воздушный поток минует точку, где шар имеет максимальный радиус, ему придется следовать за стремительно сходящейся поверхностью. Для воздуха эта задача более трудная, и вскоре воздушный поток будет уже не в состоянии следовать за поверхностью и оторвется от нее, вызывая турбулентные завихрения. Турбулентные завихрения беспорядочно движутся с обратной стороны шара. Давление турбулентного воздуха ниже, чем окружающего спокойного, и поэтому возникает сила всасывания, действующая в обратном относительно движения шара направлении и тормозящая его" /31/. Да только шаровидная форма груза, в отличие от лопасти (крыла), не дает возможности регулировать величину аэродинамического торможения для "поддержания скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов" (цель изобретения). Тогда как изменение расположения лопасти в пространстве позволяет управлять этой силой от ее минимального размера (при расположении лопасти в положение "каплевидная форма" против движения воздуха) до максимального (в положении "заостренная форма" против движения воздуха). И, соответственно, - не только максимально использовать силу ветра для выполнения полезной работы, но и защищать конструкцию от перегрузки. Это относится как к лопастям регулятора, так и к лопастям роторного ветродвигателя. Т.е. аэродинамическое торможение, необходимое для "поддержания скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов при сильном увеличении мощности" (из-за увеличения силы ветра) может быть создано не только поворотом лопастей регулятора, но и поворотом лопастей ротора - как раздельно, так и совместно. Каким образом, в каком соотношении, т.п. - далее не рассматривается, т.к. это, скорее, уже новое изобретение, т.е. - выход за пределы ФИ по а. с. № 167784.

Итак, в процессе уяснения, находятся ли элементы цели (этого) изобретения в противоречивой связи, оказалось "вдруг", что использование его в качестве примера к приему № 8 "Принцип антивеса" (/7/, с. 86) не совсем корректно. Не удалось также выявить и самой такой взаимосвязи - ни между техническими характеристиками "скорость (вращения ротора)" и "(сильное увеличение) мощности (ветродвигателя)", ни между обобщенными общетехническими показателями "09. Скорость" и "21. Мощность". Возможно, она лежит глубже, т.е. формируется не отраженными в ФИ элементами центробежного регулятора и ветродвигателя и их взаимосвязями, а обусловлена иными факторами. Возможно также, что ее вообще нет. Однако окончательный вывод может быть сделан лишь на основе описания, в частности, его разделов "Характеристика аналогов изобретения", "Характеристика прототипа" и "Критика прототипа". Проведенное (выше) автором привлечение технической информации по теме - вынужденное и вызвано отсутствием у него текста описания указанного изобретения. Что не совсем корректно, поскольку ФИ, собственно, - это неотъемлемая (финальная) часть описания, построенного так, что видна логика доказательства существенности отличий данного ТР от его прототипа. И если изобретением действительно преодолено какое-либо ТП, то его суть раскрывается в указанных разделах в процессе анализа конкретных технических проблем, выявленных автором изобретения (/32/, с. 26). И, наоборот, - если в описании ТП не сформулировано, то его не следует ожидать и в ФИ, потому что цель решаемой изобретением задачи формулируют именно по завершению критики прототипа.

Другими словами, выявление ТП в описании изобретения, где фактически нет его явной формулировки - есть выход за пределы этого изобретения, поскольку нарушается цепочка (авторского) доказательства причинно-следственной связи между целью изобретения и совокупностью признаков, в том числе и отличительными признаками. Потому что "выявленное" ТП может быть связано с совершенно иным аналогом, а не с выбранным автором в качестве прототипа. Т.е., если автор (изобретения) не увидел ТП, то он и логику своего доказательства строил без ориентировки на него.

В этой связи - рассмотрим другое изобретение из группы "Неясности" - из а. с. № 156133 "Магнитный фильтр". Как видно из описания этого изобретения (приложение 1), его автор ни в цели изобретения, ни в критике прототипа не указал, что изобретение устраняет какое-либо ТП. Из текста лишь следует, что фактически предложенная им совокупность признаков, в т.ч. и отличительных, решает вторичную (по отношению к основному назначению фильтра - улавливанию пыли) задачу повышения качества очистки забитого пылью магнитного фильтра. И именно для достижения этой (а не какой-либо иной) цели автор доказал необходимость отказа от постоянной связи между элементами фильтрующей магнитной ткани (а не сетки, как это указано в /33/ на с. 80) и замену ее временной - от внешней силы, связывающей уже новые элементы (такой) ткани, а именно ферромагнитный порошок.

Есть ли здесь ТП, и если есть, - что именно может быть его сторонами?

Выше было показано, что если цель изобретения выражена в виде первичного ТЭ, то обобщение последнего до уровня общетехнических показателей, приведенных в Таблице, в случае, если ТП не было явно показано в описании изобретения, есть выход за пределы изобретения. В изобретении из а. с. № 156133 имеет место обратная ситуация: его цель изначально выражена в виде утилитарного ПЭ, тогда как содержание решенной технической задачи явно не раскрыто - ни в ФИ, ни в описании. Вместе с тем, из авторского контекста (описания) логично следует, что повышение эффективности очистки запыленного воздуха достигается не увеличением пропускной способности магнитного фильтра, а уменьшением периода удаления из него задержанной пыли. Т.е. техническая задача, фактически решенная данным изобретением, состоит в ускорении процесса регенерации фильтрующего материала. Это одна сторона ТП. А что же может служить его другой стороной?

Как прототип, так и новое техническое решение относятся к пористым фильтрам (/34/, с. 114). Авторское решение, по своей сути, ведет к отказу от тканевого фильтра и замену его зернистым фильтром. Из технической литературы известно, что зернистые фильтры плохо поддаются регенерации, а срок службы фильтрующего слоя зависит от запыленности воздуха, поступающего для очистки. При этом, "чем выше запыленность воздуха, тем быстрее возрастает сопротивление слоя, и, в конечном итоге, снижается степень улавливания пыли" (там же, с. 122).

Как видно из описания, путь и средства очистки фильтрующего слоя автор предусмотрел. В отношении же соотношения длительности времени эффективного улавливания пыли (фильтром) и длительности времени его же регенерации, автор никаких разъяснений не приводит. Равно как - и не приводит каких-либо технических характеристик зернового слоя. А в их отсутствие затруднительно судить, увеличился ли при этом период улавливания пыли зерновым фильтром по сравнению с тканевым, или наоборот, уменьшился, а эффективность очистки запыленного воздуха зерновым слоем выросла лишь потому, что, несмотря на возросшую частоту регенераций, возврат фильтра в рабочее состояние происходит гораздо быстрее, чем при использовании фильтрующей ткани. Другими словами, автор, решив техническую задачу "ускорение процесса регенерации фильтрующего материала" путем замены сплошного фильтрующего материала зерновым, одновременно обусловил появление присущего любому зерновому фильтрующему слою указанного выше недостатка, а именно зависимость срока пригодности фильтрующего слоя эффективно улавливать пыль от степени запыленности воздуха, поступающего для очистки. Но это - уже последующее (т.е. обусловленное изменениями, вносимыми в конструкцию прототипа фильтра) ТП. Тогда как нам надо установить, имело ли место решение другой (противоречивой) технической задачи перед (этими) изменениями, т.е. какое ТП должен был увидеть автор изобретения в прототипе.

Из определения ТП следует, что для выявления его структуры сначала надо определить, что есть известным способом получения желаемого, т.е. цели изобретения. А этого нам не понять, пока мы не определимся, что есть прототип данного изобретения, т.е. "наиболее близкий аналог по технической сущности и достигаемому результату при его использовании" (п. 6.01 ЭЗ-2-74) /18/.

Как уже указывалось выше, из описания следует, что прототипом следует признать тканевый фильтр. Из технической литературы известно, что "ткань текстильная - изделие, образованное на ткацком станке двумя системами нитей: продольными - основой и поперечными - утком, расположенными взаимно перпендикулярно и связанными друг с другом переплетением" (/35/, с. 501). "Обычно в тканевых фильтрах используют …. ткани с различного вида переплетениями нитей. … Осаждение пыли в незапыленной ткани происходит на волокнах, расположенных на поверхности тканей. По мере запыления фильтровального материала слой осажденной пыли на поверхности фильтровальной ткани значительно увеличивает эффективность пылеулавливания. Эта особенность позволяет использовать фильтровальные ткани с редким переплетением для эффективного улавливания пыли" (/34/, с. 115). В описании не указано, какой именно вид ткани был использован в прототипе, известно только состояние очищаемого воздуха, а именно его высокая температура и влажность. Для фильтрации таких газов известно применение синтетических термостойких нитей (/36/, с. 224).

Однако тканевый фильтр с фильтрующим материалом из термостойких нитей не может быть принят в качестве аналога (прототипа) без дополнительного изобретения, поскольку из описания также следует, что надо очищать воздух не только от немагнитных, но и от магнитных компонентов пыли. Известным способом улавливания магнитных частиц есть придание ткани свойства притягивать их, например, путем использования металлических тканей (/33/, с. 81),. При этом эффективность улавливания пыли тем выше, чем больше слоев имеет фильтрующая ткань. Конечно, характер распределения немагнитных и магнитных компонентов в пыли носит случайный характер, но нетрудно предположить, что улавливание последних будет происходить в первую очередь на наружной поверхности первого слоя ткани, что, соответственно, затруднит проход пыли к другим слоям. Это обусловит необходимость более частой регенерации ткани. В свою очередь, уже простого встряхивания фильтрующей ткани для этой цели недостаточно, необходимо также проводить ее размагничивание, что, в силу неизбежного остаточного магнетизма, увеличит время регенерации, т.е., в совокупном своем итоге, приведет к снижению эффективности очистки воздуха от пыли.

Но вот вопрос: "На какой основе правильней построить будущее ТП - усиления магнитных свойств многослойной (обычной) ткани или же увеличения числа слоев однослойной металлической ткани (сетки)?". Т.е. что именно может быть прототипом?

Проверим оба пути.

Итак, если усилить магнитные свойства многослойной фильтрующей ткани, то фильтр обретает возможность улавливать магнитные частицы пыли (это хорошо), но при этом фильтр быстро забивается (это плохо). По смыслу сформулированных сторон ТП, наиболее подходят такие общетехнические показатели из Таблицы:

- в качестве того, "что нужно изменить по условиям задачи",

35. Адаптация, универсальность;

- в качестве того, что "что ухудшается при изменении",

31. Вредные факторы самого объекта.

Однако в Таблице клеточка для такого (а также для обратного) случая - пустая. Возможно, принятая формулировка ТП - нечеткая, что привело к формулированию пседозадачи /37/.

Проверим второй путь: если фильтрующую металлическую ткань вместо однослойной выполнить многослойной, то эффективность улавливания пыли возрастет (это хорошо), но при этом фильтр быстро забивается (это плохо).

Выберем в качестве того, "что нужно изменить по условиям задачи", показатель "39. Производительность", поскольку он по смыслу в большей мере соответствует обобщенной (в показатель "Эффективность") формулировке цели изобретения. А в качестве того, "что ухудшается при изменении" - показатель "31. Вредные факторы самого объекта". Тогда в Таблице мы выходим на такие приемы:

35. Изменение физико-химических параметров объекта.

28. Замена механической схемы.

06. Принцип универсальности.

37. Применение термического расширения.

Хотя в итоге мы не вышли на нужный нам прием № 13 "Принцип наоборот", однако в числе этих приемов есть тот, в котором (на более ранних стадиях изложения ТРИЗ) изобретение из а. с. № 156133 "Магнитный фильтр" также использовалось в качестве примера. Это прием № 28 (/33/, с. 82), подпункт "г" которого прямо выводит на использование ферромагнитного порошка и электромагнитного поля.

Проанализируем логику выявления ТП в этом изобретении еще раз.

На основе данных, приведенных в описании, мы сформировали условный прототип магнитного фильтра - тканевой фильтр с фильтрующим материалом в виде (однослойной) металлической ткани, обеспечивающий очистку запыленного воздуха при его высокой температуре и влажности от магнитных и немагнитных частиц. Известным путем повышения эффективности очистки есть выполнение фильтрующей ткани многослойной. Однако такой путь, пригодный для очистки воздуха от немагнитных частиц, не годится для магнитных, поскольку имеет место прилипание таких частиц к наружной поверхности первого слоя ткани. Это вынуждает проведение более частой регенерации ткани, время осуществления которой, в связи с необходимостью извлечения магнитных частиц из внутренних слоев, также вырастет. Что, в совокупном итоге, снижает эффективность очистки запыленного воздуха.

Это обусловило выбор одной из сторон ТП (а именно в качестве того, "что нужно изменить по условиям задачи") цели изобретения, обобщение которой позволило найти в Таблице наиболее близкий по смыслу показатель. Второй стороной ТП выступил нежелательный эффект (далее - НЭ), предположительно состоящий в прикреплении магнитных частичек преимущественно на наружной поверхности первого слоя фильтрующей металлической ткани, из-за чего фильтр быстро забивается.

Но именно ли этот НЭ был устранен автором изобретения?

Очевидно, что выполнение фильтра зерновым не устраняет указанный НЭ, поскольку его элементы (частицы порошка) также магнитны, как и металлическая ткань. Однако в отличие от ткани, элементы которой (металлические нити) связаны между собой жесткой механической связью в виде переплетения, магнитная связь ферромагнитных зерен дает возможность перейти от принудительной очистки (всей) фильтрующей ткани к очистке ее элементов (по крайней мере, от немагнитных частиц пыли) за счет сил гравитации, т.е. снизить затраты энергии на регенерацию. Но поскольку последняя - лишь часть всего процесса очистки, то экономия энергии - не самостоятельная цель изобретения, а дополнительный первичный ТЭ, также обуславливающий повышение эффективности очистки. Т.е. цель изобретения (более эффективная очистка запыленного воздуха при его высокой температуре и влажности) достигается не только путем ускорения процесса регенерации фильтрующего материала, но и благодаря снижению энергии, необходимой для этого процесса. Связаны ли эти технические задачи (далее - ТЗ) противоречиво?

Из диалектики известно, что для выявления противоречия надо разделить единое на взаимосвязанные противоположности. Поэтому для установления противоречивой взаимосвязи между обеими ТЗ надо сначала установить, что их связывает воедино.

Если вспомнить разъяснения к таблице 3 из главы "3. Патентоведческие изюминки (1)", то совокупность технических средств, составляющих содержание решения какой-либо ТЗ, решает именно ее (одну) и никакую другую. Из этих соображений обе ТЗ, совокупность решения которых, согласно ФИ, общая, должны чем-то отличаться между собой. ФИ рассматриваемого изобретения (вместе с выявленными выше ТЭ) имеет вид, показанный в таблице 12.

Таблица 12

Задача (общественная потребность) Магнитный фильтр
Цель изобретения
(производственная необходимость)
более эффективная очистка запыленного воздуха при его высокой температуре и влажности
Техническая задача ТЗ-1 (путем ускорения процесса регенерации фильтрующего материала)
Техническая задача ТЗ-2 (путем снижения затрат энергии на регенерацию фильтрующего материала)
Технические средства ее решения используется ферромагнитный порошок, помещаемый между полюсами магнита и создающий структуру слоевого зернистого фильтра.

Как видно из таблицы 12, для обеих ТЗ в качестве объединяющего фактора выступает их отнесенность к одной и той же составной части процесса очистки запыленного воздуха - регенерации фильтрующего материала.

А что же будет их разъединяющим фактором?

Пойдем от противного, а именно предположим (как это мы уже делали выше при анализе изобретения из а. с. № 167784), что противоречивая связь будет иметь место, если в клеточке Таблицы для сравниваемых показателей "39. Производительность" и "22. Потери энергии" будет присутствовать прием № 28.

Ответ - положительный:

28. Замена механической схемы.

10. Принцип предварительного исполнения.

29. Использование пневмоконструкций и гидроконструкций.

35. Изменение физико-химических параметров объекта.

Как же соотносятся совокупности технических средств решения обеих ТЗ?

Для выяснения этого рассмотрим, как работает изобретенный магнитный фильтр.

Процесс очистки запыленного воздуха состоит из двух подпроцессов: собственно очистки от магнитных и немагнитных частиц путем подачи этого воздуха в фильтр и регенерации фильтра после того, как тот забьется указанными частицами. Для осуществления последнего подпроцесса выключают магнитное поле, и ферромагнитный порошок под действием своего веса и веса накопившейся в нем пыли падает вниз, где завершается процесс разрушения коагулированных сгустков порошка. Известным способом повышения эффективности процесса есть использование двух порций ферромагнитного порошка, что позволяет максимально быстро возобновлять процесс очистки запыленного воздуха. Однако сведений об этом в описании нет. В таком случае ускорение процесса регенерации (решение ТЗ-1) достигается лишь за счет уменьшения периода времени, необходимого для восстановления фильтрующей возможности магнитной ткани. Это обеспечивается путем изменения структуры фильтра из рабочего состояния в состояние, наиболее способствующее очистки массы ферромагнитного порошка от частиц пыли. Однако процесс этот не является автоматизированным, - по крайней мере, об этом ничего не говорится в описании. Тогда как более весомым этот технический эффект мог быть в случае установления взаимозависимости периодов осуществления указанных выше подпроцессов. Для чего магнитный фильтр надо, например, всего лишь установить на чаше весов, под которой расположить выключатель магнитного поля, или соединить с ним же манометр измерения гидравлического сопротивления на входе в камеру 2 и т.д.

Суть ТЗ-2 - в ином. Время ее решения - от момента выключения магнитного поля до "приземления" совокупной массы ферромагнитного порошка и частиц пыли на опорную поверхность под фильтром. Очевидно, чем длиннее путь падения, тем с большей силой произойдет разрушение зернистой структуры фильтра при ударе, однако дополнительной энергии для этого не понадобится, т.к. указанную работу выполняет сила гравитации.

В этой связи представляется, что общим противоречивым элементом для ТЗ-1 и ТЗ-2 из числа отличительных существенных признаков ФИ есть (коагулировавший под действием магнитного поля в единую фильтрующую магнитную ткань) ферромагнитный порошок. Очевидно, эффективность решения ТЗ-2, а затем и решения ТЗ-1, будет тем выше, чем сильнее произойдет разрушение коагулированного сгустка, сохраняющего (до момента удара в опорную поверхность) свою сплошность из-за остаточного магнетизма и, возможно, сил смачивания. Для чего, например, можно выполнить опорную поверхность с острыми немагнитными штырями.

Пожалуй, здесь пора остановиться, поскольку мы уже вышли за пределы изобретения из а. с. № 156133 и фактически решаем новые ТЗ. К слову сказать, ТП, сформулированное выше, - не единственное, т.к. ферромагнитный порошок не однороден, а содержит в себе разные частицы пыли. Кроме того, значимость ТЗ-2 для ТЗ-1 будет намного выше, если рассматривать их не отдельно, а в общей совокупности, т.е. решить новую ТЗ, направленную на снижение энергозатрат при отделении от ферромагнитного порошка частиц пыли. Например, путем смены очередности отделения частиц, т.е. в первую очередь отделять магнитные частицы. Потому что, если мы сможем раздробить ферромагнитный сгусток на отдельные порошинки, например, взрывом изнутри, то немагнитные частички отделятся автоматически.

Итак, в результате подробного анализа изобретения из а. с. № 156133 "Магнитный фильтр" мы установили, что наличие в ФИ (одного) вторичного утилитарного ПЭ не есть основание для вывода об отсутствии в изобретении ТП. Но выделить его на основании только ФИ затруднительно. А если и попытаться это сделать, то вполне вероятна ошибка. Так, первоначально из цели изобретения мы в качестве противоречивых показателей выделили "17. Температура" и "23. Потери вещества" (см. таблицу 10), что дало бы нам такие приемы:

21. Принцип проскока.

36. Применение фазовых переходов.

29. Использование пневмоконструкций и гидроконструкций.

31. Применение пористых материалов.

Конечно, это вовсе не значит, что мы бы в процессе решения не вышли на "контрольный прием", но напрямую этого не произошло. Тогда как использование сведений из описания изобретения дало нам возможность выделить два первичных ТЭ и на этой основе - целую гроздь устраненных и вновь возникших ТП. По крайней мере, - для устройства. Что же имеет место для изобретения - способа?

Рассмотрим изобретение из а. с. № 192658 "Способ изготовления полировальника для стекла". Как уже указывалось выше, обобщение компонентов цели изобретения (многократное использование суспензии и охлаждение обрабатываемой поверхности) не представило затруднений, поскольку в Таблицы нашлись соответствующие по смыслу показатели "23. Потери вещества" и "17. Температура". Это дало возможность сразу выйти на "контрольный" прием № 36 "Применение фазовых переходов" (другие приемы этой клеточки: 21. Принцип проскока; 31. Применение пористых материалов; 39. Применение инертной среды).

Описание этого изобретения, в отличие от предыдущего, содержит ясное указание на аналоги, принятые в качестве обобщенного прототипа (приложение 2). Отличие нового ТР состоит в ином действии (замораживание вместо затвердевания) по приданию твердости формовому полировальнику из суспензии полировального порошка в иной жидкости (вода вместо смолы). Это создает возможность в последующем (процессе применения) в месте контакта движущегося (может быть, вращающегося) "ледяного" полировальника с оптической деталью за счет тепла, выделяющегося при абразивном износе (обработке) инструмента и детали, "гарантировано" вводить в действие новые абразивные зерна. В принципе, аналогичная ситуация имеет место и при использовании аналогов, но в них температура расплавления среды полировальника явно выше, что обуславливает необходимость использования дополнительных средств охлаждения рабочей зоны. Тогда как при новом решении полировальника это не требуется - накопленный при охлаждении "запас холода" достаточен для нейтрализации всего тепла, выделяющегося при полировании до полного перехода инструмента в жидкое состояние.

Вместе с тем, думается, новое решение полировальника - менее долговечное, чем прототип. Ведь изменился только вид связующего в полировальнике, тогда как условия работы остались без изменения - прижим полировальника, содержащего в себе (закрепленный посредством связующего) абразивный порошок, к обрабатываемой поверхности с одновременным перемещением относительно нее. И, значит, функции связующего остались без изменения - оно должно, во-первых, передавать усилие прижима на абразивный порошок, а во-вторых, удерживать его зерна на своих местах в процессе перемещения относительно стекла. Очевидно, что полирование будет тем эффективнее, чем с большей поверхностью стекла соприкоснутся зерна порошка. При использовании прототипа, в котором зерна абразива закреплены гораздо прочнее, это можно обеспечить лишь перемещением инструмента по отличной от окружности траектории. Тогда как у нового полировальника смена траектории перемещения зерен происходит автоматически, поскольку в момент расплавления связующего исчезает удерживающая их (на одном месте) сила, чему также способствует и сила трения о стекло. Однако возможность полирования при этом не пропадает, поскольку освободившиеся зерна как цепляются за еще закрепленные, так и вдавливаются в достаточно мягкий поверхностный слой полировальника в произвольном месте и перемещаются вместе с ним до момента потери удерживающей силы и здесь.

Именно вышеуказанное, а также имеющийся нейтрализатор выделяющегося при полировании тепла делает ледяной полировальник более эффективным. А более быстрый способ изготовления новых полировальников, утилизирующий, к тому же, образованную от выработанного полировальника водную суспензию абразива компенсирует явно пониженную долговечность инструмента. На повышение эффективности процесса полирования "работает" и новое свойство связующего - охлаждать обрабатываемую поверхность непосредственно в зоне контакта стекла и абразивного зерна.

Автор изобретения считал, что оба компоненты в достаточной мере отражают сущность технического решения способа изготовления полировальника для стекла. И поскольку оба они обуславливаются отличительными признаками, то это, безусловно, так. Вместе с тем, думается, эти компоненты цели изобретения не противоречивы между собой, поскольку достигаются на разных этапах жизненного цикла даже не одного, а группы полировальников: охлаждение обрабатываемой поверхности имеет место в процессе работы какого-то одного полировальника, многократное использование суспензии - в процессе формования других (полировальников). Вместе с тем - и очевидно, что не материал связующего (вода) играет главенствующую роль, а именно понижение температуры, вызывающее переход суспензии из жидкого состояния в твердое. Ведь если не будет заморозки (а также последующего сохранения созданного "запаса холода" в холодильнике), то не будет и твердого состояния полировальника.

Вместе с тем, как это было показано выше, имеющее место нарушение закрепления зерна в связующем материале происходит не только в силу расплавления нижней поверхности полировальника, но и в силу механической нагрузки на выступающий конец зерна. В итоге уже само (отдельное) зерно начинает работать неэффективно, поскольку проворачивается под действием силы трения без снятия материала, т.е. происходит качение зерна по стеклу, а не его обработка. Факторов же противодействия этому нет - тогда как ресурсов, обуславливающих создания противодействующих средств - предостаточно: это и применение какой-либо искусственной жидкости с более высокой, чем у воду, температурой плавления, и использование сил электризации зерен, дополнительное внешнее охлаждение рабочей зоны и т.п.

Итак, в процессе анализа сущности изобретения было выявлено, что предложенное автором изменение способа закрепления абразивных зерен обеспечило не только достижение двух указанных компонентов цели изобретения, но и (одновременно с охлаждением рабочей зоны) повышение эффективности полирования. И лишь последние компоненты (охлаждение рабочей зоны и эффективность полирования), а не указанные в ФИ, действительно противоречивы между собой: чем выше степень охлаждения рабочей зоны (благодаря более высокой температуре охлаждения связующего материала полировальника), тем ниже эффективность полирования (из-за перемещения зерна по одной и той же траектории относительно обрабатываемой поверхности). Т.е. фактически в Таблице надо сравнивать показатели "39. Производительность" и "17. Температура", что дает нам приемы: 35. Изменение физико-химических параметров объекта; 21. Принцип проскока; 28. Замена механической схемы; 10. Принцип предварительного исполнения.

И вот здесь - явная нестыковка: если, приравняв указанные в ФИ компоненты цели, мы сразу вышли на искомый прием № 36 "Применение фазовых переходов", то сейчас мы на него не вышли. Почему так?

Для сравнения рассмотрим разбор учебной задачи, приведенной в (/33/, с. 86). Хотя контрольный ответ у нее - также изобретение из а. с. № 192658, однако в ее условии описывается иная конструкция прототипа полировальника: "При полировке оптических стекол используют полировальник, сделанный из смолы или пластмассы (иногда из дерева, реже из ткани). На стекло подают воду с тонкой взвесью абразивного порошка, а полировальник, растирая эту взвесь, постепенно полирует стекло. Если полировать быстро, стекло под полировальником портится от нагрева (и точность обработки падает тоже). Если полировать медленно, низка производительность. Сразу возникает мысль: а если подавать воду или другую охлаждающую жидкость сквозь полировальник? Но и здесь противоречие: если в полировальнике мало дырок для подачи воды, охлаждение будет плохое. А если дырок очень много, охлаждение будет хорошее, но полировальник будет состоять из одних дырок.… Нужно иное решение"

Почему же Г.С. Альтшуллер изменил прототип изобретенного полировальника, а именно исключил из его состава абразивные зерна, "перенеся" их в охлаждающую воду? В принципе, ничего в этом "крамольного", конечно нет - ведь принцип полирования (посредством притира) от этого не изменился. Возможно, так ему удобнее было излагать логику формулирования ФП. Да только непонятно, почему "сразу возникает мысль", т.е. делается "перескок" через возможность решения задачи посредством Таблицы, ведь ТП в ее условии сформулировано. Равно как - и непонятно, почему у задачедателя "вдруг" возникла именно эта мысль, а не какая-либо иная.

Отчего же портится стекло при увеличении производительности?

Полирование (притиром) обычно осуществляют на специальном станке, "вращающимся притиром, укрепленным на шпинделе и перемещающимся вместе с ним по поверхности" обработки /38/. "Если полировать быстро" (а сделать это можно лишь путем увеличения скорости вращения притира), то стекло портится - да, но повышение температуры в рабочей зоне обусловлено также и тем, что увеличивается центробежное воздействие, передаваемое притиром взвеси абразивного порошка в воде, обуславливающее необходимость (из-за "вылетания" воды из-под притира) гораздо чаще пополнять количество воды (да и порошка, может быть) в рабочей зоне. А приподниманием вращающегося полировальника это сделать нельзя в силу тех же причин, разве что закрыть его кожухом. Однако это (из-за необходимости выполнения кожуха из абразивостойкого материала) создает возможность повреждения полируемой поверхности. Налицо противоречие: если применить кожух, то можно полировать быстрее, но растет вероятность повреждения обрабатываемой поверхности. В случае применения Таблицы - это ТП между показателями "39. Производительность" и "31. Вредные факторы самого объекта", что дает нам приемы № 35, 22, 18, 39. Не требуется большой фантазии, чтобы при помощи приема № 35 "Изменение физико-химических параметров объекта" прийти к мысли выполнения кожуха из чего-то такового, чтобы с одной стороны, - полностью ограждало рабочую зону, а с другой - содержало бы в себе запас воды для ее охлаждения, "выдаваемого" в случае повышения температуры, т.е. к выполнению кожуха изо льда. Сам же кожух при этом может быть значительно выше рабочей зоны - с тем, чтобы опускаться (под действием собственного веса) по мере расплавления его нижней части. К слову сказать, аналогичное движение должно быть предусмотрено и в случае модернизации ледяного полировальника из а. с. № 192658 -разве что прижим также происходит не механически, а под действием какого-либо груза.

Вместе с тем (по крайней мере, на первый взгляд), роста производительности можно было бы ожидать и в случае увеличения силы прижима притира к обрабатываемой поверхности. Что произойдет в рабочей зоне в этом случае? Во-первых, - некоторое увеличение степени растирания абразивного порошка, что, очевидно, потребует более быстрого добавления его новой порции. А во-вторых - рост температуры обрабатываемой поверхности, провоцирующий (в условиях более сильно истирающего действия порошка) появление новых микротрещин, с одной стороны, ускоряющих процесс полирования, а с другой - усугубляющих его, например, из-за их большей глубины, чем предыдущие. Кроме того, следует ожидать и внедрение абразивного порошка в поверхность притира. Другими словами, возможности этого фактора больше чреваты минусами, чем плюсами. Тем не менее - попробуем составить ТП. В любом из них в качестве того, "что нужно изменить по условию задачи" фигурирует показатель "39. Производительность". А вот в качестве того, "что ухудшается при изменении" - могут выступать показатели "31. Вредные факторы самого объекта", "17. Температура", а также "23. Потери вещества". В итоге получаем следующие приемы:

39-31: №№ 35, 22, 18, 39;

39-17: №№ 35, 21, 28, 10;

39-23: №№ 28, 10, 35, 23.

Т.е. опять нет выхода на прием № "36. Применение фазовых переходов", тогда как везде присутствует прием № "35. Изменение физико-химических параметров объекта". Почему так? Ответом есть разъяснение, сделанное самим автором ТРИЗ в книге "Алгоритм изобретения": "Может возникнуть вопрос: чем прием № 36 отличается от приемов № 35-а (именение агрегатного состояния) …? Прием № 35-а заключается в том, что вместо агрегатного состояния А объект используют в агрегатном состоянии Б и именно за счет особенностей состояния Б получают нужный результат" (/3/, с. 173).

И лишь теперь становится понятным, что причина в том, что изобретение из а. с. № 192658 "Способ изготовления полировальника для стекла" - есть пример не к приему № 36, как это показано в /39/, поскольку свойства фазового перехода воды в лед (и назад) никак не использованы в этом изобретении, а в большей мере характеризует прием № 35. Т.е. налицо - ошибка классификации изобретения в качестве примера. Но тогда получается, что в цели этого изобретения нет и прямого выхода на ТП, поскольку не понятно, какому другому показателю Таблицы может отвечать "многократное использование суспензии", кроме как "23. Потери вещества".

С другой стороны, если присмотреться к компонентам цели, то они, в принципе, и не могут быть сторонами одного ТП, поскольку касаются разных объектов (суспензии и стекла), к тому же (как это уже было показано выше) не конфликтующих между собой. Вместе с тем эти же объекты - и объединяют указанные компоненты, поскольку связаны между собой отношением "инструмент - изделие" в едином процессе полирования, т.е. относятся к одной общей ситуации. Другими словами, компоненты - не отдельные (противоречивые) задачи, а просто расположенные последовательно друг за другом и соединенные союзом "и" две подзадачи единой технической задачи. Но более значима не первая из них, а вторая - потому что именно таков общепринятый порядок расположения в ФИ чего-нибудь по значимости. Т.е. в качестве того, "что нужно изменить по условию задачи", в ТП, составленному на основе цели изобретения, может быть только показатель "17. Температура". Итак, одна сторона ТП у нас есть, и она связана со стеклом.

Что же может составить вторую сторону ТП? И с чем она связана?

Если следовать условию учебной задачи, то при перегреве стекла следует ожидать падения точности его обработки (по Таблице - это ТП вида 17-29, что уже устранялось приемом № 24 "Принцип "посредника"). Тогда полная формулировка ТП будет выглядеть так: если с целью повышения производительности обработки увеличить скорость вращения притира, то из-за повышения температуры стекла ухудшится точность обработки. Т.е. вторая сторона ТП касается тоже стекла. Но тогда между показателями 17 и 29 - и нет противоречия: устраним повышение температуры - отпадет возможность снижения точности обработки стекла. Т.е. ухудшение точности обработки - это просто вторичный НЭ, обусловленный повышением температуры.

Итак, в условии учебной задачи ТП сформулировано не было, хотя внешне оно очень его напоминает: "Если полировать быстро, стекло под полировальником портится от нагрева (и точность обработки падает тоже). Если полировать медленно, низка производительность". В этой связи - логично предположить, что и любой недостаток, связанный со стеклом, также не будет второй стороной ТП.

Равно как - и предположить, что вторая сторона ТП может касаться лишь того участника единой ситуации полирования, состояние которого взаимозависимо от состояния стекла. Таковых в ситуации полирования, описанной в учебной задаче, три: полировальник, абразивный порошок и вода и каждый из них выполняет свою функцию. Так, полировальник, собственно, - это притир, прижимающий абразивный порошок к стеклу и растирающий его (посредством своего вращения и, возможно, перемещения) на стекле. Т.е. инструмент по отношению к стеклу (изделию) - это абразивный порошок, И он же - инструмент по отношению к полировальнику. С другой стороны, поскольку происходит измельчение абразивного порошка, и прижим, и стекло - тоже инструменты по отношению к порошку. Т.е. в зоне полирования между элементами пар "абразивный порошок - стекло" и "притир - абразивный порошок" - налицо взаимодействие.

Другая ситуация - в паре "притир - стекло". Очевидно, прямой контакт (т.е. минуя абразивный порошок) притира и стекла ничего не даст самому процессу полирования, а лишь вызовет нагрев стекла из-за трения. Поэтому что-то должно разъединять эти элементы, одновременно не мешая притиру прижимать и растирать абразивный порошок на стекле, одновременно охлаждая стекло.

Что-то у нас - это вода. Охлаждать она может лишь заменой нагревшей порции другой, более холодной. Например, если будет проточной.

Может ли вода разъединять притир и стекло? Очевидно, - лишь в случае, если она будет представлять собой какой-либо замкнутый объем (например, ограниченный кожухом), по отношению к которому притир будет действовать как поршень. С одной стороны, это было бы неплохо, особенно если вспомнить, что суспензия при увеличении скорости вращения притира может под действием центробежной силы "вылетать" из-под притира. С другой - возникнут трудности с обеспечением проточности воды, т.е. опять с охлаждением стекла. Есть ли здесь противоречие? По отношению к кожуху можно сформулировать даже ФП: кожух должен быть сплошной, чтобы не было прямого контакта притира и стекла, и кожух должен быть несплошной, чтобы обеспечить проточность воды. Но при этом из внимания выпадает сама вода, а именно она, а не кожух, есть охладитель стекла. Т.е. противоречие, связанное с кожухом, - вторичное и возникло оно из идеи замены нагревшей порции более холодной откуда-то из-за пределов зоны полирования, т.е. из внешних ее запасов. Но возможно ли это практически? Ведь полирование осуществляется достаточно мелким порошком. Один из путей введения воды под притир - это (временное) увеличение зазора между притиром и стеклом, но он, очевидно, уменьшает производительность, к тому же вода, введенная таким образом под притир, после уменьшения зазора вновь "вылетит из-под притира.

Т.о, внешнее охлаждение зоны полирования затруднительно, т.к. охлаждать надо именно в зазоре между притиром и стеклом. (К слову сказать, не получится это и в случае подачи суспензии через притир - но вовсе не из-за многих дырок в полировальнике, а ввиду быстрого "выброса" суспензии из-под полировальника). А что может представлять собой "внутреннее" охлаждение? И где внутри рабочей зоны могут разместиться такие запасы? В этой связи - идея ограниченного столбика воды выглядит привлекательно, поскольку вплотную подводит нас не только к отличительным признакам изобретения, но и к пониманию, что может являться второй стороной ТП, и что с ней связано.

Итак, для охлаждения рабочей зоны в зазоре между притиром и стеклом надо расположить запас более холодной воды, но там мало место для него. Если увеличить зазор между притиром и стеклом, то притир перестает управлять движением абразивного порошка относительно обрабатываемой поверхности из-за разрыва жесткой связи между ним и стеклом. Отсюда вполне очевидна мысль: в зазоре должно находиться некоторое вещество, которое должно быть одновременно и твердым (для передачи усилия прижима от притира к стеклу), и холодным (чтобы быть запасом "более низкой температуры"), и огражденным от внешней среды (чтобы не давать воде "вылетать" из-под притира), и содержать во всем своем объеме запас воды, точнее, суспензии с новыми абразивными зернами. И чем же еще это вещество (из воды) может быть, как не льдом или замороженной суспензией, прижимаемой притиром к стеклу? Лучше всего - силой его собственного веса, т.к. это обеспечит самоперемещение ледяного столбика вниз по мере расплавления его рабочего торца. (К слову сказать, притир не может быть полностью ледяным - ведь он еще должен как-то соединяться со шпинделем полировального станка).

Таким образом, в искомом ТП другой стороной является "толщина рабочей зоны" или (как эквивалент) "зазор между притиром или стеклом", чему в большей мере в Таблице отвечает показатель "4. Длина неподвижного объекта". Это дает нам приемы:

3. Принцип местного качества.

35. Изменение физико-химических параметров объекта.

39. Применение инертной среды.

18. Использование механических колебаний.

А технической задачей или путем достижения компонента "охлаждение обрабатываемой поверхности" (из цели изобретения) есть "исключение влияния величины зазора между притиром и стеклом на управляемость перемещением абразивного порошка относительно стекла".

Таковы итоги анализа трех изобретений из группы "Неясности" - двух устройств и одного способа. И они показывают, что не только из формул изобретения, но и из текстов описаний зачастую затруднительно выявить стороны ТП (особенно, если (их) авторы при поиске аналогов и критике прототипа на ТП не ориентировались). Да и сами описания различны - не только по содержанию, но и по структуре их разделов. И хотя форма описания не зависит от вида объектов изобретений, но смысловая разница характеристик разных ОИ (в том числе и по причинам, указанным в главе 3) не дает возможности сформировать какой-либо общий путь выделения истинных сторон ТП из ФИ и описаний способов и устройств. Каковы же причины этих препятствий и как их устранить?

Ссылки

3. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. - М.: Моск. Рабочий. - 1973. - 296 с.

7. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. - М: Советское радио, 1979. - 175 с.

18. Инструкция по государственной научно-технической экспертизе изобретений (ЭЗ-2-74). - М.: ВНИИПИ. - 1985. - 75 с.

26. Альтшуллер Г.С., Шапиро Р.Б. О психологии изобретательского творчества //Вопросы психологии. - 1956. - № 6. - С. 38-49.

27. Викентьев И.Л. Перечень стандартных целей, указанных в формуле изобретения. - Л., 1982 - 1990. - 8 с. - Рукопись деп. в ЧОУНБ 12.06.1990 № 928.

28. Классификатор свойств веществ и материалов (около 7000 понятий) /Гейвандов Э.А., Колосова И.И. Коматова Л.В. и др. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 132 с.

29. Краткий политехнический словарь. - М.; Гос. изд-во техн-теорет. л-ры., 1956. - 1136 с.

30. Энергия ветра. - http://www.ecolog.info/stati/wind_energy.html.

31. Технические основы "Формулы - 1". Часть 4. - http://formula-one.narod.ru/part4.htm.

32. Соколов А.В. О понятиях, составляющих содержание критерия "техническое решение задачи" /Вопросы изобретательства. -1988. - № 10. - С. 25-30.

33. Теория и практика решения изобретательских задач / Г. Альтшуллер, Е. Шахматов, И. Фликштейн, Ю. Горин; Под ред. Г. Альтшуллера. - Горький, 1976. - 198 с.

34. Охрана воздушной среды на деревообрабатывающих предприятиях/ Русак О.Н., Милохов В.В. и др. - М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 240 с.

35. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: "Советская Энциклопедия", 1976. - 608 с.

36. Новые вещества, материалы и изделия из них как объекты изобретений: Справ. изд./Блинников В.И., Джермакян В.Ю., Ерофеева С.Б. и др. - М.: Металлургия, 19991. - 262 с.

37. Кудрявцев А.В. Практика применения приемов устранения противоречий / Учебник по ТРИЗ. - http://www.metodolog.ru/ 00091/00091.html.

38. Полировальный станок. - http://encycl.yandex.ru/.

39. Альбом основных приемов устранения технических противоречий.- М.: Школа технического творчества ММЗ "Опыт", 1976. - 44 с.

г. Коломыя, 11.10.2003 г.

(Продолжение следует)

Приложение 1

Описание изобретения к авторскому свидетельству № 156133

Класс E 21f; 5d , 916

Ю.А. Измоденов

МАГНИТНЫЙ ФИЛЬТР

Заявлено 9 августа 1961 г. за № 741236/22-3

в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в "Бюллетене изобретений и товарных знаков! № 15 за 1963 г.

-------------

Магнитные фильтры, состоящие из электромагнита или из двух постоянных магнитов, известны.

Отличие магнитного фильтра, выполненного согласно изобретению, заключается в том, что в нем в качестве фильтрующей ткани используется ферромагнитный порошок, помещенный между полюсами магнита и создающий структуру слоеного магнитного фильтра.

Использование ферромагнитного порошка в магнитном фильтре позволяет повысить эффективность очистки запыленного воздуха при его высокой температуре и влажности.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема магнитного фильтра с камерой и приемником пыли; на фиг. 2 - схема расположения ферромагнитного порошка между полюсами магнита.

Магнитный фильтр состоит из магнита или из электромагнита 1, между полюсами N и S которого помещается камера 2 с перегородками 3 и приемником 4 пыли. Пространство между перегородками заполнено ферромагнитным порошком 5.

Под действием магнитного поля происходит коагуляция ферромагнитного порошка и образуется структура слоевого зернистого фильтра (фильтрующая магнитная ткань), способного очищать загрязненный воздух повышенной температуры и влажности, как от магнитных, так и от немагнитных компонентов пыли. Конденсация влаги на фильтрующей ткани устраняется внутренним подогревом ее, осуществляемым за счет потерь на гистерезис в переменных магнитных полях. Ферромагнитный порошок очищают снятием магнитного поля с последующей магнитной сепарацией или же просто классификацией.

Предмет изобретения

Магнитный фильтр, состоящий из двух постоянных магнитов или из электромагнита, отличающийся тем, что с целью более эффективной очистки запыленного воздуха при его высокой температуре и влажности, в нем используется ферромагнитный порошок,

помещаемый между полюсами магнита и создающий структуру слоевого зернистого фильтра.

Приложение 2

Описание изобретения к авторскому свидетельству № 192658

Класс 67с, 1; B24d

(новая классификация - B24d, 3/04; B24b, 07/24)

Заявлено 26.11.1964 г. (№ 923011/25-8)

Опубликовано 06.11.1967 г. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 11.04.1967.

Автор изобретения Д.В. Белышкин

Заявитель

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИРОВАЛЬНИКА ДЛЯ СТЕКЛА

Известны способы изготовления полировальника для оптических деталей, по которым сосуд, выполненный по форме полировальника, наполняют суспензией полировального порошка в жидкости (в расплавленной смоле), и суспензия, затвердевая, принимает форму сосуда.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что в качестве жидкости используют воду, а для затвердевания суспензии ее замораживают.

Это отличие способа обеспечивает возможность многократного использования суспензии.

Для изготовления ледяного полировальника берут водную суспензию, например, полирит определенной концентрации, тщательно ее размешивают и выливают в соответствующую форму в зависимости от поверхности (плоской или сферической) обрабатываемой детали. Чтобы предотвратить оседание частиц абразива в суспензии, замораживание проводят быстро в предварительно охлажденной форме жидким воздухом или твердой углекислотой. Затем полировальник извлекают из формы и хранят в обычном холодильнике.

Благодаря выделению тепла и механическому процессу износа абразивная зона непрерывно питается абразивной суспензией.

Образованная от сработанного полировальника водная суспензия абразива может быть полностью вновь заморожена в желаемую форму.

Предмет изобретения

Способ изготовления полировальника для стекла, в соответствии с которым суспензией полировального порошка в жидкости наполняют сосуд, выполненный по форме полировальника, и суспензия, затвердевая, принимает форму сосуда, отличающийся тем, что с целью многократного использования суспензии и охлаждения обрабатываемой поверхности, в качестве жидкости используют воду, а для затвердевания суспензии ее замораживают.


Главная    ТРИЗАЛ    К вопросу о практике использования изобретений в качестве подтверждающих примеров