Рис. 11. Принцип объединения: раньше приходилось останавливать роторный экскаватор, чтобы разогреть мерзлый грунт; теперь форсунки установлены непосредственно на роторе.
 
      Авторское свидетельство № 242325. Дуговая электропечь для плавки чугуна с боковой загрузкой твердой шихты, отдичающаяся тем, что с целью создания непрерывности процесса плавления ее подина выполнена асимметрично вогнутой, расширенной к загрузочному окну (рис. 10).
      5. Принцип объединения
      а) Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты,
      б) Объединить во времени однородные или смежные операции.
      Примеры. Авторское свидетельство № 235547. Рабочее оборудование роторного экскаватора, включающее ротор и стрелу, отличающееся тем, что с целью уменьшения усилия резания оно выполнено с устройством для разогрева мерзлого грунта, имеющим форсунки, смонтированные, например, на секторах по обоим торцам ротора (рис. 11).
      Авторское свидетельство № 134155. Спасательное водолазное устройство для вывода на поверхность людей, оказавшихся в воздушных мешках отсеков затонувших судов, с применением шлем-масок, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности спасательных операций, производимых водолазом, оно выполнено в виде одной или двух шлем-масок, снабженных шлангами и арматурой для присоединения к штуцерному крану, вмонтированному в водолазный скафандр, от которого производится регулирование подачи воздуха в шлем-маски (рис. 12).
      Рис. 12. Еще одно применение принципа объединения.
 
      6. Принцип универсальности
      Объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.
      Примеры. В Японии рассматривается возможность постройки танкера, оборудованного нефтеперегонной установкой. Смысл проекта - совмещение во времени процессов транспортировки и переработки нефти.
      Авторское свидетельство № 160100. Способ траспор-тирования материала, например табачных листьев, к сушильным установкам с помощью водяного потока в гидротранспортере, отличающийся тем, что с целью одновременного осуществления промывки табачных листьев и фиксации их цвета используют воду, нагретую до 80-85°С.
      Авторское свидетельство № 264466. Элемент памяти на тонкой цилиндрической пленке, нанесенной на диэлектрическую подложку, отличающийся тем, что с целью упрощения элемента сама пленка служит шиной записи-считывания.
       7. Принцип«матрешки»
      а) Один объект размещен внутри другого объекта, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.
      б) Один объект проходит сквозь полость в другом объекте.
      Примеры. Авторское свидетельство № 186781. Ультразвуковой концентратор упругих колебаний, состоящий из скрепленных между собой полуволновых отрезков, отличающийся тем, что с целью уменьшения длины концентратора и увеличения его устойчивости полуволновые отрезки выполнены в виде полых конусов, вставленных один в другой (рис. 13).
      Авторское свидетельство № 110596. Способ хранения и транспортировки разнородных по вязкости нефтепродуктов в корпусе плавучей емкости, отличающийся тем, что хранение их с целью уменьшения потерь тепла высоковязких нефтепродуктов производят в отсеках емкости, расположенных внутри отсеков, заполненных невязкими сортами нефтепродуктов.
      Авторское свидетельство № 272705. Устройство для внесения удобрений в почву, включающее бункер и право- илевосторонние дозирующие шнеки, отличающееся тем, что с целью регулирования рабочей ширины захвата каждый дозирующий шнек выполнен из двух ввинченных одна в другую секций (рис. 14).
       8. Принцип антивеса
      а) Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой.
      Рис. 13. Принцип «матрешки»: компактный ультразвуковой концентратор; / и 2 - полые конусы.
      1 Пусть читателя не смущают «несерьезные» названия некоторых приемов. Принцип «матрешки» можно назвать вполне серьезно принципом интегрирующей концентрации. Однако простые и образные названия значительно быстрее и лучше запоминаются.
      б) Компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро-, гидродинамических н других сил). Примеры. Авторское свидетельство № 187700. Способ спуска в скважину и извлечения из нее стреляющей и взрывной аппа-Рис. 14. Еще одна «матрешка»: РаТуры, отличающий-ширину дозирующего шиека регу- с я тем, что с целью уде-лируют, ввинчивая одну секцию в шевления И упрощения другую. «прострелочных и взрывных работ спуск стреляющей и взрывной аппаратуры, производят свободно под действием собственного веса, а подъем к устью скважины -с помощью встроенного в корпус реактивного двигателя.
      При создании сверхмощных турбогенераторов возникла сложная задача: как уменьшить давление ротора на подшипники. Решение нашли в том, что над турбогенератором установили сильный электромагнит, компенсирующий давление ротора на подшипники.
      Иногда приходится решать обратную задачу: компенсировать недостаток веса. При создании и эксплуатации шахтных электровозов возникает явное техническое противоречие: для увеличения тяги нужно утяжелять электровоз, а для уменьшения его мертвого веса следует делать электровоз возможно более легким. Группа сотрудников Ленинградского горного института разработала и успешно применила простое устройство, позволяющее снять это техническое противоречие и в полтора раза увеличить производительность рудничных электровозов: в ведущих колесах монтируется мощный электромагнит; создается магнитное поле, охватывающее колеса и рельсы; сила сцепления резко возрастает, а вес электровоза может быть снижен.
      9. Принцип предварительного напряжения Заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям.
      Примеры. Авторское свидетельство № 84355. Заготовку турбинного диска устанавливают на вращающийся поддон. Нагретая заготовка по мере охлаждения сжимается. Но центробежные силы (пока заготовка не потеряла пластичности) как бы отштамповывают заготовку. Когда же деталь остынет, в ней появятся сжимающие усилия.
      На этом принципе основана вся технология предварительного напряжения железобетона: чтобы бетон лучше работал на растяжение, его предварительно укорачивают. Это едва ли не единственный случай, когда строительная техника использует более передовые методы, нежели машиностроение. Предварительно напряженные конструкции применяются в машиностроении еще очень редко, между тем использование этого приема могло бы дать колоссальные результаты.
      Как, например, сделать вал прочнее, не увеличивая его наружный диаметр? Решение этой задачи показано на рис. 15. Вал составлен из вставленных одна в другую труб, предварительно закрученных на определенные расчетом углы. Иными словами, вал предварительно получает деформацию, противоположную по знаку той деформации, какую он получает во время работы. Крутящий момент должен сначала снять эту предварительную деформацию, только после этого начнется деформация вала в «нормальном» направлении. Составной вал весит вдвое меньше равного ему по прочности обычного монолитного.
       10. Принциппредварительного исполнения
      а) Заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или хотя бы частично).
      б) Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в Действие с наиболее удобного места и без затрат времени на их доставку.
      Примеры. Авторское свидетельство № 61056. Черенки многих плодово-ягодных и других культур, посаженные в почву, не укореняются вследствие недостатка питательных веществ в черенке. По данному изобретению предлагается создавать запас питательных веществ заранее, насыщая перед посадкой черенки в ванне с питательной смесью
      Авторское свидетельство № 162919. Способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы, отличающийся тем, что с целью предубеждения травм и облегчения снятия повязки пилу помещают в предварительно смазанную подходящей смазкой трубку, выполненную, например, из полиэтилена, и заранее загипсовывают под повязку при ее наложении. Благодаря этому распиливать повязку можно от тела наружу - - без опасения задеть тело древесины до того, как дерево  срубили: красители поступают под кору дерева и разносятся соками по всему стволу.
      Рис. 15. Принцип предварительного напряжения: Любопытный случай использо- трубы составного вала ванияЭТОГО же ПОИНЦИПа - ОКра-заранее скручены в направлении, противоположном рабочей деформации.
      11. Принцип «заранее подложенной подушки» Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.
      Примеры. Авторское свидетельство № 264626. Способ снижения токсического действия химических соединений с помощью присадок, отличающийся тем, что с целью уменьшения опасности отравления химическими веществами, а также продуктами их превращений в организме присадки добавляют непосредственно в исходные токсичные химические соединения при их изготовлении.
      Авторское свидетельство № 297361. Способ предотвращения распространения лесного пожара посредством создания заградительных полос из растений, отличающийся тем, что с целью придания огнестойкости растениям, образующим заградительную полосу, в почву вносят биологические усваиваемые или химические элементы, тормозящие процесс их воспламенения.
      Патент США № 2879821: жесткий металлический диск, заранее расположенный внутри автомобильной шипы и позволяющий продолжать движение на спущенной шине без повреждения покрышки.
      Принцип «заранее подложенной подушки» можно использовать не только для повышения надежности. Вот характерный пример. В связи с тем что в американских библиотеках часто пропадают книги, изобретатель Эмануэль Трикилис предложил прятать в переплеты кусо чек намагниченного металла. При выдаче книги библиотекарь размагничивает этот металлический вкладыш, проталкивая книгу под специальной электрической спиралью. Если посетитель попытается уйти, взяв незарегистрированную книгу, то спрятанный в двери прибор среагирует на магнитный вкладыш в переплете.
      Горноальпийская спасательная станция в Швейцарии применила аналогичный метод для быстрого обнаружения людей, попавших в снежную лавину. Теперь лыжник или житель местности, в которой часты лавины, носит небольшой магнит. При несчастном случае этот магнит помогает легко обнаружить пострадавшего с помощью искателя даже под трехметровым покровом снега.
      12. Принцип эквипотенциальности
      Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект. Примеры. Авторское свидетельство № 264679. Предложено устройство для перемещения пресс-форм в зоне пресса. Устройство выполнено в виде прикрепленной к столу пресса приставки с рольгангом.
      Авторское свидетельство № 110661. Контейнеровоз, в котором груз не поднимается в кузов, а только приподнимается гидроприводом и устанавливается на опорную скобу. Такая машина работает без крана и перевозит значительно более высокие контейнеры.
       13. Принцип «наоборот»
      а) Вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие (например, не охлаждать объект, а нагревать).
      б) Сделать движущуюся часть объекта (или внешней среды) неподвижной, а неподвижную - движущейся.
      в) Перевернуть объект «вверх ногами». Примеры. Авторское свидетельство № 184649. Способ вибрационной очистки металлоизделий в абразивной среде, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса очистки движения вибрации сообщают обрабатываемой детали.
 
 
      Рис. 1С Принцип «наоборот»: в отличие от обычного способа заливки, движется форма, а поступающий в нее металл остается неподвижным.
      Авторское свидетельство № 109942. Это изобретение решает важную проблему отливки крупногабаритных тонкостенных деталей. При отливке таких деталей желательно, чтобы металл поступал в форму сверху и затвердение шло снизу вверх. Но лить металл в форму («дождевой» способ) допустимо с высоты не более пятнадцати сантиметров, иначе металл сгорит или пропитается газами. А как быть, если форма имеет высоту два-три метра? Если подавать металл снизу, то первые порции его затвердеют, не успев подняться к верхней части формы. Изобретатель решил эту задачу просто и изящно: металл идет по трубкам, опущенным ко дну литейной формы. По мере заполнения форма движется вниз, и, таким образом, каждая порция металла подается именно туда, где она должна застыть (рис. 16). Литье всегда осуществлялось так, что двигался металл, а форма была неподвижной. Здесь все наоборот: движется форма, а залитый в нее металл остается неподвижным. Это позволило «совместить несовместимое»: плавность заполнения формы и затвердевание металла снизу вверх, как при литье «дождевым» способом. 14. Принцип сфероидальности
      а) Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда, к шаровым конструкциям.
      б) Использовать ролики, шарики, спирали.
      в) Перейти к вращательному движению, использовать центробежную силу.
      Примеры. Патент ФРГ № 1085073. Устройство для вварки труб в трубную решетку, в котором электродами служат катящиеся шарики.
      Авторское свидетельство № 262045. Исполнительный орган проходческого комбайна, включающий породораз-рушающие электроды, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности разрушения крепких горных пород породоразрушающие электроды выполнены в виде свободно вращающихся клиновых роликов, установленных на изолирующей оси.
      Авторское свидетельство № 260874. Способ отделения нитей корда от резины, например, в каркасе изношенных покрышек, включающий выдержку покрышки в углеводородах, обработку ее высоконапорными струями жидкости, механическое расчесывание нитей и их обрезку, отличающийся тем, что с целью повышения производительности труда обработку полупокрышки ведут в процессе ее вращения со скоростью, ослабляющей связь между частицами резины.
       15. Принцип динамичности
       а)Характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы.
      б) Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга.
      Примеры. Авторское свидетельство № 317390. Ласта плавательная резиновая, отличающаяся тем, что с целью обеспечения регулирования жесткости ее рабочей лопасти для различных по скорости и длительности плавания режимов она имеет внутренние продольные полости, весь объем которых заполнен инертной несжимаемой жидкостью, статическое давление которой, по необходимости, изменяется на берегу или под водой.
      Авторское свидетельство № 161247. Транспортное судно, корпус которого имеет цилиндрическую форму, отличающееся тем, что с целью уменьшения осадки судна при полной загрузке его корпус выполнен из двух раскрывающихся, шарнирно сочлененных полуцилиндров.
      Патент СССР № 174748. Автомобиль с шарнирно соединенными секциями рамы, которые могуг поворачиваться при помощи гидроцилиндров. Такой автомобиль обладает повышенной проходимостью.
      Авторское свидетельство № 162580. Способ изготовления полых кабелей с каналами, образованными трубками, скрученными с токоведущими жилами, с предварительным заполнением трубок веществом, удаляемым из них после изготовления кабеля. Чтобы упростить технологию, в качестве заполняющего вещества применяют парафин, который после изготовления кабеля расплавляют и выливают из трубок.
      Рис. 17. Принцип избыточного решения: чтобы подавать порошок по трубке 1равномерно, его насыпают в воронку 2с избытком; лишний порошок высыпается в бункер 3,а воронка всегда заполнена до краев. 16.
      Принцип частичного или избыточного решения
      Если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить «чуть меньше» или «чуть больше». Задача при этом может существенно упроститься.
      Примеры. Авторское свидетельство № 181897. Способ борьбы с градом, основанный на кристаллизации с помощью реагента (например, йодистого серебра) градового облака, отличающийся тем, что с целью резкого сокращения расхода реагента и средств его доставки осуществляют кристаллизацию не всего облака, а крупнокапельной (локальной) его части.
      Авторское свидетельство № 262333. Устройство для дозирования металлических порошков, содержащее бункер с дозатором, отличающееся тем, что с целью обеспечения равномерной подачи порошка к дозатору бункер снабжен внутренней приемной воронкой и каналом с электромагнитным насосом для подачи (с избытком) порошка к воронке (рис. 17).
      17. Принцип перехода в другое измерение а) Трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (то есть на плоскости). Соответственно, задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству трех измерений.
      б) Многоэтажная компоновка объектов вместо одноэтажной.
      в) Наклонить объект или положить его «набок».
      г) Использовать обратную сторону данной площади.
      д) Использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или на обратную сторону имеющейся площади.
      Примеры. Авторское свидетельство № 150938. Полупроводниковый диод отличающийся тем, что с целью увеличения мощности диода в нем применен профилированный электронно-дырочный переход и профилированный омический контакт без увеличения периметра полупроводниковой пластины. Переход от плоского контакта к объемному позволяет при прежних габаритах диода получить большую площадь пластины полупроводника и, следовательно, большую мощность, снимаемую с электронно-дырочного перехода..
      Известный советский изобретатель Д. Киселев, долгое время работавший над совершенствованием долота для бурения нефтяных скважин, рассказывает в своей книге «Поиски конструктора»: s
      «В долоте также каждый подшипник обладает определенной грузоподъемностью, и если увеличить их число, дать меньшую нагрузку каждому, можно улучшить условия их работы, предотвратить износ. Именно по этому пути шла все время моя мысль в поисках различных схем размещения подшипников. Но мешали габариты долота, малое пространство, на котором я имел возможность располагать необходимое мне количество шариков и роликов. Теперь же я вдруг увидел решение, вот оно, рядом. На одном и том же участке поверхности можно разместить большее количество «элементов» подшипников в два яруса, как размещаются люди и вещи в купе пассажирских вагонов. Я даже рассмеялся: так просто было это решение, тщетно разыскиваемое много месяцев».
      Авторское свидетельство № 180555. Способ механизации обмена вагонеток в горизонтальном проходческом забое, отличающийся тем, что с целью устранения подрыва кровли и устройства разъездов обмен груженых вагонеток на порожние производят посредством перенесения порожней вагонетки с возможным поворотом ее на угол в 90° над составом под погрузку.
      Авторское свидетельство № 259449. Устройство для магнитографической дефектоскопии, отличающееся тем, что с целью повышения срока службы кольцевая магнитная лента выполнена с двусторонним магниточув-ствительным покрытием и изогнута в виде листа Мёбиуса.
      Авторское свидетельство № 244783. Теплица для круглогодового выращивания овощных культур, отличающаяся тем, что с целью улучшения светового режима растений за счет использования солнечных лучей она снабжена вогнутым отражательным экраном, установленным поворотно с северной стороны теплицы.
      18. Использование механических колебаний
      а) Привести объект в колебательное движение.
      б) Если такое движение уже совершается-увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой).
      в) Использовать резонансную частоту.
      г) Применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы.
      д) Использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.
      Примеры. Авторское свидетельство № 220380. Способ вибродуговой наплавки и сварки деталей под слоем флюса с низкочастотными колебаниями электрода, отличающийся тем, что с целью повышения качества наплавленного металла на низкочастотные колебания электрода накладывают высокочастотные ультразвуковые колебания порядка, например, 20 кгц
      Авторское свидетельство № 307896. Способ безопилоч-ного резания древесины при помощи изменяющего свои геометрические размеры режущего инструмента, отличающийся тем, что с целью снижения усилия внедрения инструмента в древесину резание осуществляют инструментом, частота пульсации которого близка к собственной частоте колебаний перерезаемой древесины.
      Патент США № 3239283. Трение покоя резко снижает чувствительность тонких приборов, мешает стрелкам, маятникам и другим подвижным частям легко поворачиваться в подшипниках. Чтобы избежать этого, подшипники заставляют вибрировать, и элементы прибора все время совершают осциллирующие движения относительно друг друга. В качестве источника вибрации обычно используют электромотор. При этом кинематика прибора существенно усложняется', а вес увеличивается. Амери-
      канские изобретатели Джон Броз и Вильям Лаубендор-фер разработали конструкцию подшипника, в котором втулки выполняются из пьезоэлектрического материала, и с обеих сторон покрываются тонкой электропроводной фольгой. К фольге припаиваются электроды, по которым подводится переменный ток, создающий вибрацию.
      Авторское свидетельство № 244272. Способ осаждения пыли с использованием магнитного поля, отличающийся тем, что… воздух подвергают одновременному воздействию акустического и магнитного полей.
      19. Принцип периодического действия
      а) Перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному).
      б) Если действие уже осуществляется периодически- изменить периодичность.
      в) Использовать паузы между импульсами для осуществления другого действия.
      Примеры. Авторское свидетельство № 267772. Известен способ исследования процесса дуговой сварки с использованием дополнительного осветителя. Однако при дополнительном освещении наряду с улучшением видимости твердого и жидкого материала, находящегося в области дуги, ухудшается видимость плазменно-газовой фазы столба дуги (явное техническое противоречие!). Предложенный способ отличается тем, что яркость дополнительного осветителя периодически изменяют от нуля до величины, превышающей яркость дуги. Это позволяет совместить наблюдение как за самой дугой, так и за процессом плавления электрода и переноса металла.
      Авторское свидетельство № 302622. Способ контроля исправности термопары путем подогрева ее и проверки наличия в цепи э. д. с, отличающийся тем, что с целью уменьшения времени контроля нагревают термопару периодическими импульсами тока, а в промежутки времени между импульсами проверяют наличие термо э д.с.
      20. Принцип непрерывности полезного действия
      а) Вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой).
      б) Устранить холостые и промежуточные ходы Примеры. Авторское свидетельство № 126440. Способ многоствольного бурения скважин двумя комплектами труб. При одновременном бурении двух-трех скважин