1. Механические эффекты Силы инерции



страница2/21
Дата22.06.2019
Размер3.17 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

изобретателя (даже, если он не работает в АРИЗ).

Как использовать указатель?
Прежде всего, его надо внимательно прочитать. Точнее про-

работать: прочитать и без спешки просмотреть примеры, каждый

раз обдумывая - почему использован данный эффект, а не ка-

кой-то другой. Эту работу следует сделать вдумчиво, неторопли-

во, потратив на нее месяц-полтора и осваивая разделы указателя

небольшими дозами. По ряду разделов (особенно по магнетизму,

люминесценции, поляризованному свету) необходимо дополнительно

посмотреть учебники и специальную литературу.

Прорабатывая указатель, желательно по каждому разделу за-

давать себе упражнения: как использовать эти эффекты в моей

работе, какие новые применения этих эффектов я мог бы предло-

жить? Допустим на этот эффект наложено "табу", применять эф-

фект нельзя; каким другим эффектом можно воспользоваться? Мож-

но ли построить игрушку применив данный эффект? Можно ли

данный эффект использовать в космосе и что при этом изменить-

ся? и т.д. Особое внимание следует обращать на всякого рода

аномалии,отклонения,странности, а также на различные переход-

ные состояния вещества и условия, при которых эти преходы осу-

ществляются. Если проработав таким образом указатель вы не

пришли ни к одной новой идее, значит что-то неладно; скорее

всего,проработка была поверхностной.

Когда занятия идут на семинарах, курсах, в общественных

школах и т.п. Преподаватель может использовать упражнения та-

кого типа: "придумать новый и интересный физический эффект.

Как его можно использовать в технике? Что изменится в природе,

если такой эффект станет реальностью? Подобные упражнения - на

стыке физики и фантастики - особенно эффективны для развития

творческого мышления. Вообще указатель надо, прежде всего, ис-

пользовать до решения задач, регулярно углубляя знания и тре-

нируя мышление. Желательно, в частности, пополнять указатель,

наращивая сильные примеры и включая новые физэффекты.

При решении задач применение указателя более регламенти-

ровано: таблица применения физэффектов в АРИЗ-77 дает название

эффекта, который надо использовать для устранения физического

противоречия. По указателю можно получить сведения об этом эф-

фекте, а затем обратиться к литературе, рекомендованной указа-

телем.

Мост между изобретательскими задачами и физикой еще не



достроен. работа над указателем продолжается. в первом полуго-

дии 1978 г. Должны быть подготовлены два выпуска сводной кар-

тотеки дополнительно к нынешнему тексту указателю. Подготовка

таких выпусков должны идти регулярно: здесь по-прежнему нужна

помощь всех преподавателей. Предстоит также разработать табли-

цы превращения полей (какие эффекты переводят одно поле в дру-

гое?). Но центральная на ближайшие годы проблема - как замк-

нуть мост между изобретательством и физикой? Здесь наметилось

несколько подходов. Можно перевести физэффекты на вепольный

язык, дать каждому эффекту его вепольную формулу. Для этого

надо развить вепольный язык, зделать его богаче,гибче. Но

принципиальных трудностей здесь пока невидно.

Другая возможность состоит в том, чтобы построить систему

эффектов например, по анологии с системой приемов (прос-

тые,парные,сложные...) По структуре нынешний Указатель все еще

привязан к структуре обычных курсов физики. Система физических

эффектов, видимо, должна выглядеть иначе: эффекты собираются в

группы, каждая из которых будет включать эффект, обратный эф-

фект, би-эффект (пример: интерференция), плюс - минус эффект

(сочетание эффекта и обратного эффекта), эффект сильно сжатый

по времени, эффект сильно растянутый по времени и т.д.

Вероятно, возможны и другие подходы. Так или иначе очн-

видно, что нельзя дальше ограничиваться чисто механическими

наращиваниями в память ЭВМ. А дальше что? Каждый эффект, без-

различно - записан он на бумагу или хранится в памяти ЭВМ -

придется извлекать и пробовать его "вручную"... Положение Ука-

зателя должно идти своим чередом. Но уже нынешний Указатель -

вполне достаточный фундамент для построения теории применения

физэффектов при решении изобретательских задач.

В журнале " " за 1975 г. т.24.н11, стр.512-515 (журнал

ГДР, реферат - см. реферативный журнал "Физика иа. Общие воп-

росы физики", 1976,н4,стр.25) сообщается о создании информаци-

онного каталога физических явлений для разработки технологи-

ческих методов. Это близко к идее Указателя, хотя в Указателе

уклон не в технологию, а в преодоление противоречий при реше-

нии изобретательских задач. Каталог выполнен ввиде папок, ко-

торые могут пополняться. Это примерно то, что у нас было до

составления первой модификации Указателя - папки по эффектам.

Но немцы - да и кто угодно - без особого труда могут нас наг-

нать, достаточно засадить за работу несколько десятков физиков

- и из малой "кучи эффектов" будет сделана "большая куча". На-

ше преимущество - в подходе к проблеме. Мы понимаем, что дело

не в том, чтобы набрать "большую кучу" информации и засунуть

ее в ЭВМ, которая сама разберется - что к чему. Мы понимаем,

что везде, в том числе и в данной проблеме - надо искать обь-

ективные законы. Технические системы развиваются закономерно,

поэтому применение физики в изобретательстве тоже должно под-

чиняться определенным законам.

На выявление этих законов и нужно напрвить основные усилия.
1978, январь Г.Альтшуллер
Механические эффекты
1.1.Силы инерции.

Силы инерции возникают при движении тел с ускорением,

т.е. в случаях, когда они изменяют свое количество движения.
1.1.1. Если на тело действует сила, приложенная к его по-

верхности, возникающая при этом сила инерции слагается из сил

инерции его элементарных частиц как бы последовательно; более

удаленные от места приложения действующей на тело силы частицы

"давят" на более близкие. Во всем обьеме тела возникают напря-

жения приводящие к смещениям частиц тела. Этот эффект исполь-

зуется в различных инерционных выключателях, переключателях и

акселерометрах.

А.с. 483 120: Переключатель для электромеханической иг-

рушки, содержащий корпус с контактами и установленный в нем с

возможностью ограниченного поворота диск с токосьемками и

прикрепленным к нему одним концом поводком, отличающийся тем,

что с целью реверсированияэлектродвигателя при столкновении

игрушки с препятствием,на свободном конце поводка укреплен

груз.
Силу инерции можно также использовать для создания допол-

нительного давления в различных технологических процессах.


А.с. 509 539: Способ получения карбонила вольфрама путем

обработки порошкообразного вольфрама окисью углерода при осу-

ществлении ее циркуляции и выводе конечного продукта из зоны

реакции с последующей его конденсацией, отличающийся тем, что

с целью упрощения процесса и обеспечения его непрерывности,

процесс ведут в измельчительном аппарате с инерционной нагруз-

кой 15-40 при давлении окиси углерода 0,9-10 ата и температуре

20-30 C.
1.1.2. Центробежная сила инерции возникает, когда тело

под действием центростремительной силы - причины изменяет нап-

равление своего движения, при этом сохраняется энергия тела.

Эта сила действует всегда только в одном направлении - от

центра вращения.


А.с. 518 322: Способ шлифования криволинейных поверхнос-

тей движущейся абразивной лентой, при котором ленту поджимает

к обрабатываемой детали контактным копиром, эквидестантным на

толщину ленты обрабатываемой поверхности, отличающийся тем,

что с целью обеспечения возможности обработки выпуклых поверх-

ностей, ленту прижимают к рабочей поверхности контактного ко-

пира центробежными силами.
Фактически, это есть сила взаимодействия между телами -

вращающимся и удерживающим его на окружности. В свою очередь,

вращающееся тело также воздействует на удерживающее. По треть-

ему закону Ньютона эти силы равны по величине ипротивоположны

по направлению в каждый момент времени. Взаимодействие двух

тел осуществляется через какие-либо связи - нитку, стержень,

электрическое и гравитационное поля и т.д. В случае разрыва

связей, соединяющих взаимодействующие тела, оторвавшееся тело

будет двигаться прямолинейно (по инерции).
Патент ФРГ 1 229 253: Способ изготовления листочков или

чешуек из стекла, отличающийся тем, что стекло, размягченное

при нагревании, наносят на стенку в форме круга, имеющего по

окружности закраину. Стенки для образованияпленки из стекла

приводят во вращение. Пленка размягченного стекла выбрасывает-

ся через закраину под действием центробежных сил. Затем пленка

затвердевает на некотором расстоянии от вращающейся стенки и

разбивается на листочки.


1.1.3. Чем больше масса вращающегося тела и чем дальше

она отнесенаот центра вращения, тем большим моментом инерции

обладает тело.
А.с. 538 800: Способ регулирования энергии ударов в куз-

нечно-прессовых машинах ударного действия, заключающийся в из-

менении момента инерции маховых масс, отличающийся тем, что с

целью повышения качества обрабатываемых изделий и долговечнос-

ти машин, момент инерции изменяют путем подачи или отвода жид-

кости во внутренние полости маховых масс.


А.с. 523 213: Способ уравновешивания сил инерции подвиж-

ных элементов машин, заключающийся в том, что уравношиваемый

элемент машины, соединяют с аккумулирующим телом и приводит их

во вращение, отличающийся тем, что с целью повышения эффектив-

ности уравновешивания, в качестве аккумулирующего тела исполь-

зуют маховик с изменяемым радиусом центра масс, например,

центробежный регулятор.
Силы, возникающие в процессе вращательного движения, мож-

но использовать для ускорения некоторых технологических про-

цессов.
А.с. 283 885: Способ деарации порошкообразных веществ пу-

тем уплотнения, отличающийся тем, что с целью интенсификации,

деарацию производят под воздействием центробежных сил.
А.с. 415 036: Способ приготовления сорбена для акстракци-

онной хромофотографии путем смещения жидкой фазы и твердого

носителя, отличающийся тем, что с целью повышения равномернос-

ти распределения жидкой фазы на твердом носителе и интенсифи-

кации процесса, удаления избытка жидкой фазы, смещение произ-

водят в центробежном поле.


а также для деформации:
А.с. 517 501: Способ отбортовки труб из термопластичного

материала, включающий опреации нагревания ее конца до размяг-

чения и последующей его деформации, отличающийся тем, что с

целью упрощения изготовления изделия и повышения его качества,

деформацию размяченного конца трубы осуществляют ее вращением.
Подвергая нагретую жидкость действию центробежного поля

можно значительно увеличить производительность парогенераторов

т.к., если нагретую жидкость под давлением подавать по каса-

тельной к вращающемуся цилиндру, то жидкость закрутится. При

этом жидкост будет закручиваться с большего на меньший радиус,

а это в силу закона сохранения момента количества движения,

вазовет рост линейной скорости. Согласно закону Бернулли уве-

личение скорости приведет к падению давления в движущейся жид-

кости. Поэтому жидкость, недогретая до кипения, попав в зону

пониженного давления, закипит и сухой пар будет скапливаться в

центре цилиндра.

На каждый элемент обьема вращающейся вязкой жидкости

действуют две силы: центробежная, пропорциональная ее плотнос-

ти и сила тяжести, также пропорциональная той же плотности.

Поэтому на форму параболического мениска плотность не влияет,

т.е. любые жидкости будут иметь одинаковые формы.


А.с. 232 450: Способ изготовления изделий с параболличес-

кой поверхностью, основанный на использовании вращения резер-

вуара с жидкостью, отличающийся тем, что с целью снижения сто-

имости и повышения точности параболической поверхности, в

качестве формовочного элемента используют жидкость с большим

удельным весом, на которую наносят жидкость с меньшим удельным

весом, затвердевающую при вращении резервуара.
1.1.4. Отметим еще одну особенность вращающихся систем.

Вращающееся тело обладает гироскопическим эффектом - способ-

ностью сохранять в пространстве неизменное направление оси

вращения. При силовом воздействии с уелью изменить направление

оси вращения возникает процессия гироскопических систем. Ги-

роскопы широко применяются в технике: они являются одним из

основных элементов современных систем управления судами, само-

летами, планетоходами, космическими кораблями.


А.с. 474 444: Локомотив с электропередачей, содержащий

аккумулятор энергии ввиде вращающегося маховика, связанный с

преобразователем энергии, представляющий собой обратимую

электрическую машину, отличающийся тем, что с целью устранения

сил гироскопического эффекта маховика на устойчивость локомо-

тива, маховик с преобразователем энергии смонтированы в обо-

лочке и помещены в гироскопический механизм с двумя степенями

свободы.
Измеряя процессию гироскопа, можно определить величину

внешних сил, воздейставующих на гироскоп.
А.с. 487 336: Устройство для определения силы трения, со-

держащее корпус, карданный подвес, ротор с приводом, установ-

ленные в карданном подвесе, держатели образца и контрообразца,

нагружающий механизм, взаимодействующий с держателем контроб-

разца, датчик угловой скорости процессии, связанный с рамками

карданного повеса, отличающийся тем, что с целью определения

силы трения при высоких, порядка сотен м/с скоростях вращения,

держатель образца установлен на роторе, нагружающий механизм с

держателем контробразца установлены на внутренней рамке кар-

данного подвеса, а датчик угловой скорости процессии связан с

внешней рамкой процессии.
Посколько при вращательном движении само тело остается на

одном месте, а только участки тела совершают круговые движе-

ния, то во вращающемся теле можно аккумулировать кинетическую

энергию, которую затем можно преобразовывать в кинетическую

энергию поступательного движения. На этом принципе работают

инерционные аккумуляторы, используемые, например, в гиробусах.


А.с. 518 302: Машины для инерционной сварки, трением, со-

держащая привод вращения и шпиндель с массой для накопления

энергии, отличающийся тем, что с целью уменьшения энергоемкос-

ти процесса, масса для накопления энергии выполнена ввиде

инерционного пульсатора.
А.с. 518 381: Привод кузнечно-прессовой машины, содержа-

щий электродвигатель и насос, соединенный трубопроводом через

распределительную систему с аккумулятором и рабочим цилиндром

машины, отличающийся тем, что с целью повышения КПД он снабжен

дополнительным аккумулятором энергии - маховиком, установлен-

ным в кинематической цепи, связывающей электродвигатель с на-

сосом.
Силы инерции проявляются при изменении скорости движуще-

гося тела или при появлении центростремительной силы; в этих

случаях всегда появляется реальная сила, которую можно исполь-

зовать в различных процессах и при этом совершенно "бесплат-

но".
1.2. Гравитация.

Кроме того, масса является мерой инертности тела, любая

масса является источником гравитационного поля. Через гравита-

ционные поля осуществляется взаимодействие масс. Гравитацион-

ные силы самые слабые из всех сил, известных науке; тем не ме-

нее, при наличии больших масс (например, Земля) эти силы во

многом предопределяют поведение физических систем. Количест-

венно гравитационные взаимодействия описываются законом все-

мирного тяготения. Сила тяготения пропорциональна массе. Такая

пропорциональность приводит к тому, что ускорение, приобретае-

мое в данной точке гравитационного поля различными телами, для

всех тел одинаково (конечно, если на эти тела не действуют ни-

какие другие силы - сопротивление воздуха и т.д.). Если расс-

матривать движение тел под действием силы тяжести Земли, то

это движение будет равноускоренным - ускорение будет постоянно

по величине и по направлению. Все отклонения от постоянства

ускорения имеют те или иные конкретные причины - вращение Зем-

ли, ее несферичность, несимметричное распределение масс внутри

Земли, сопротивление воздуха или иной среды, наличие электри-

ческих или магнитных полей и т.д. Постоянство ускорения - это

возможность измерять массы посредством измерения веса, это ча-

сы, датчики времени,- это бесплатные силы гравитации - точно

калиброванные.
Патент США 3 552 283: Устройство отмечающее положение

плоскости Земли при помощи устройства, отмечающего поожение

плоскости Земли, образуется изображение на экспонируемой фо-

тографической пленке, позволяющее определить на проявленном

негативе или на позитивном отпечатке положение плоскости Земли

независимо от положения камеры во время киносьемки. Устройство

содержит прозрачное тело с грузиком, смещаюшимся под действием

силы тяжести в самый нижний угол этого тела. Прозрачное тело

может располагаться внутри корпуса камеры или внутри кассеты

для роликовой пленки, причем единственным требованием к проз-

рачному телу является то, чтобы оно находилось на пути свето-

вых лучей, идущих от фотографируемого обьекта на пленку, уста-

новленную в камере. На краю кадра проявленного негатива или

позитивной пленки образуется метка ввиде стрелки, направленной

в сторону плоскости Земли. Метка ввиде стрелки может использо-

ваться для правильной ориентации пленки или диапозитива.


А.с. 189 597: Устройство для установления заданных проме-

жутков времени, отличающееся тем, что с целью повышения точ-

ности измерения при записи сейсмограмм, оно выполнено ввиде

стержня, с расположенным на нем грузом, замыкающим во время

свободного падения контакты, соединенные с электродетонатора-

ми.
1.3. Трение.

Трение представляет собой силу, возникающую при относи-

тельном перемещении двух соприкасающихся тел в плоскости их

касания. Ввиду зависимости сил трения от многих, порой очень

трудно учитываемых факторов, предпочитают пользоваться феноме-

нологической теорией трения, описывающей в основном факты, а

не их обьяснения.

Различают трения качения и трения скольжения. Феноменологи-

ческая теория трения базируется, в основном на представлении о

том, что касание твердых тел имеет место лишь в отдельных пят-

нах, на которых действуют силы диффузии, химической связи, ад-

гезии и т.п.; при скольжении каждое пятно касания (так называ-

емая фрикционная связь) существует ограниченное время. Сумма

всех сил, действующих на пятна касания, усредненая по времени

и по поверхности носит название силы трения. Продолжительность

существования фрикционной связи определяет такие важные вели-

чины, как износостойкость, температуру пограничного слоя, ра-

боту по преодолению сил трения. Характерно,что при трении наб-

людаются значительные деформации пограничного слоя,

сопровождающиеся структурными превращениями, избирательной

диффузией: учет всех этих процессов затруднен из-за сильной

зависимости от температуры. Температура на пятнах касания воз-

растает очень быстро и может достигать несколько сот градусов.

Обычно трение качения, при котором основная работа затрачи-

вается на передеформирование материала при формировании валика

перед катящимся телом, много меньше трения скольжения. Но как

только скорость качения достигает скорости распространения де-

формаций, трение качения резко возрастает; поэтому при больших

скоростях качения лучше использовать трение скольжения.

Трение покоя больше трения движения, и этот факт снижает

чувствительность точных приборов. Заменить трение покоя трени-

ем движения - это значить уменьшить силу трения и как-то ста-

билизировать ее. Задачу можно решить, заставив трущиеся эле-

менты совершать колебания.
В патенте США 3 239 283: задача решается выполнением втулки

подшипника из пьезоэлектрического материала и покрытием ее

электропроводящей фольгой. Пропуская переменный ток, под дейс-

твием которого пьезоэлектрик вибрирует, ликвидируют трение по-

коя.
1.3.1. Явление аномального низкого трения. Установлено, что

при достаточно сильном облучении одной из трущихся поверхнос-

тей ускоренными частицами (например, атомами гелия) коэффици-

ент трения падает в десятки и даже сотни раз, достигая сотых и

тысячных долей единицы (открытие-121). Для возникновения эф-

фекта сверхнизкого трения необходимо, чтобы процесс трения

осуществлялся в вакууме. Переход в состояние сверхнизкого тре-

ния может осуществляться далеко не всеми телами. Этой способ-

ностью обладают вещества со слоистой кристаллической структу-

рой. Исследования показали, что очень тонкий поверхностный

слой вещества при совместном действии трения и облучения испы-

тывает сильную ориентацию, благодаря чему его структурные эле-

менты располагаются параллельно плоскости контакта, за счет

чего сильно уменьшается способность вещества образовывать

сильные адгезионные связи. Роль облучения сводится к очень ин-

тенсивной очистке поверхности контакта от премисей и от моле-

кул воды, препяствующих ориентации. К тому же водная пленка

сама является источником довольно сильных адгезионных связей.

Явление аномально низкого трения можно использовать к примеру

в подшипниках:


А.с. 290 131: Подшипник скольжения, содержащий корпус, в

котором смонтирован вал посредством сегментов с металлической

рабочей поверхностью, расположенных равномерно по окружности,

отличающееся тем, что с целью уменьшения коэффициента трения

при работе в вакууме, он снабжен источником быстрых и нейт-

ральных молекул газа, например, инертного, встроенного в кор-

пус между сегментами и направляющим поток молекул на рабочую

поверхность вала, покрытую полимером, например, полиэтиленом.


1.3.2. Эффект безызиосности.

Всегда и везде ранее принималось, что трение и износ два

неразрывно связанных явления. Однако в результате открытия (нр

-41) Крагельского И.В. и Гаркунова Д.Н. удалось разьединить

это, хотя и традиционное, но невыгодное содружество. В их под-

шипнике трение осталось - износ исчез; за это исчезновение от-

ветственен процесс атомарного переноса. Самый опасный вид из-

носа - схватывание. В соответствии с принципом "обратить вред

в пользу" - схватывание входит как составная часть в атомарный

перенос; далее оно компенсируется противоположным процессом.

Рассмотрим пару сталь - бронза с глицериновой смазкой. Глице-

рин, протравливая поверхность бронзы способствует покрытию ее


Каталог: upload -> iblock -> 194
iblock -> Перечень работ и услуг по содержанию и ремонту общего имущества в многоквартирном доме
iblock -> Часы-смартфон
iblock -> Руководство пользователя для телефона Apple iPhone 6
iblock -> Руководство по эксплуатации Методика калибровки Технические характеристики. Минимальный радиус кривизны поверхностей контролируемых изделий, 6мм
iblock -> Технические требования
iblock -> Технологические карты
iblock -> Оптимизация процесса восстановления измененных и уничтоженных маркировочных обозначений на блоках двигателей транспортных средств
iblock -> Инструкция по эксплуатации Температурный gsm извещатель Grinson T7 Благодарим Вас за выбор температурного gsm извещателя Grinson T7
194 -> Гимназия №76 г. Челябинск. «Кока-кола»: новые вопросы старой проблемы


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница