Гордеев А.В. Основы технического творчества. Часть 1
Подождите немного. Документ загружается.
А.В.Гордеев
Основы
технического
творчества
Часть 1
Учебное пособие для студентов
машиностроительных специальностей
Основы технического творчества 2
Тольятти, 2008
ББК 74.200.585.01
Г-68
УДК 658.512.2(075.8)
Рецензенты:
В.И. Столбов, акад. РАЕН, доктор техн. наук, Засл. деятель науки
и техники РФ, профессор Тольяттинского государственного
университета
З.Ф. Мазур, акад. МАЭП, доктор пед. наук, профессор, директор
Тольяттинского института технического творчества и патентоведения
Гордеев, А.В. Основы технического творчества, часть 1 /
А.В.Гордеев. – Тольятти : Тольяттинский государственный университет,
2008. – 283 с.
ISBN
В книге в доступной, увлекательной форме рассказано о методике
изобретательства. Изложены наиболее эффективные методы решения
изобретательских задач. Приведено большое число задач с решениями,
полученными различными методами.
Книга представляет интерес для рабочих и инженерно-технических
работников, учащихся и студентов машиностроительных
специальностей.
Основы технического творчества 3
© А.В. Гордеев, 2008
ISBN
Содержание
От автора 5
1. Поговорим о творчестве 10
Выводы 20
Вопросы для самоконтроля 21
Упражнения и примеры решений 22
2. В мире противоречий 28
2.1. Модификация метода проб и ошибок 29
2.2. Алгоритм выявления противоречий 31
2.3. Банк противоречий 39
Выводы 44
Вопросы для самоконтроля 45
Упражнения и примеры решений 46
3. Как разрешить противоречие? 55
3.1. Разделение противоречия во времени (РПВ) 56
3.2. Разделение противоречия в пространстве (РПП) 71
Выводы 80
Вопросы для самоконтроля 81
Упражнения и примеры решений 82
4. Что такое веполь? 96
4.1. Достройка веполя (ВАД) 97
4.2. Улучшение элементов (ВАУ) 111
4.3. Надстройка веполя (ВАН) 120
Выводы 131
Вопросы для самоконтроля 133
Упражнения и примеры решений 134
5. Вспомним физику 144
5.1. В мире физэффектов 145
5.2. Путеводитель в мире физэффектов 170
Вывод 182
Упражнения и примеры решений 182
6. Просто и эффективно 189
6.1. Объединение (ЭПО) 190
Основы технического творчества 4
Приём ЭПО1 «Объединение объектов» 190
Приём ЭПО2 «Объединение функций» 195
Приём ЭПО3 «Матрёшка» 197
6.2. Упругость (ЭПУ) 198
Приём ЭПУ1 «Упругий элемент» 199
Приём ЭПУ2 «Надувной элемент» 202
6.3. Наоборот (ЭПН) 205
Приём ЭПН1 «Противоположное положение» 206
Приём ЭПН2 «Противоположное действие» 209
6.4. Криволинейность (ЭПК) 213
Приём ЭПК1 «Криволинейный элемент» 213
Приём ЭПК2 «Вращение» 215
Приём ЭПК3 «Качение» 216
6.5. Динамичность (ЭПД) 219
Приём ЭПД1 «Подвижность» 219
Приём ЭПД2 «Адаптивность» 221
6.6. Подобие (ЭПП) 224
Приём ЭПП1 «Копия объекта» 224
Приём ЭПП2 «Природный аналог» 226
6.7.Вред - в пользу (ЭПВ) 228
Приём ЭПВ1 «Использование» 228
Приём ЭПВ2 «Усиление» 231
Приём ЭПВ3 «Сложение» 232
Приём ЭПВ4 «Дешёвая недолговечность» 233
Приём ЭПВ5 «Отходы» 234
6.8. Состояние (ЭПС) 238
Приём ЭПС1 «Агрегатное состояние» 238
Приём ЭПС2 «Консистенция» 241
Приём ЭПС3 «Пористость» 243
Выводы 246
Вопросы для самоконтроля 249
Упражнения и примеры решений 251
7. Заглянем в ответ 257
7.1. Ответы к задачам разд.3. Разделение противоречий 258
7.2. Ответы к задачам разд.4. Вепольный анализ 266
7.3. Ответы к задачам разд.5. Использование физэф- 272
фектов
Основы технического творчества 5
7.4. Ответы к задачам разд.6. Эмпирические правила 275
Заключение 280
Библиографический список 282
От автора
Будущее нашего народа зависит от состояния
в стране профессии изобретатель.
Безусловно, та страна окажется в будущем самой
сильной в борьбе за существование,
в которой будет наибольшее число
самостоятельно работающих изобретателей
Акад. П.И.Вальден
Для того чтобы человек стал мореплавателем
и открыл новые земли,
нужен не только учебник навигации,
но и «Робинзон Крузо»
И.Я.Маршак
Технический прогресс, определяющий уровень развития
как страны, так и человеческой цивилизации в целом,
обуславливается созданием новых, более прогрессивных, чем
известные, изделий и технологий. Поэтому для молодого
специалиста – рабочего, техника, инженера - мало научиться
решать такие теоретические и практические задачи, для
которых уже имеется готовая постановка (модель) задачи,
даётся способ её решения в виде чёткого алгоритма, имеются
примеры решения задач по этому способу. Важно научиться
решать творческие задачи, то есть такие, для которых зачастую
Основы технического творчества 6
нет чёткой формулировки задачи, нет готового алгоритма её
решения, неизвестна область поиска решения, нет примеров
решения аналогичных или близких задач, ответ может быть
многовариантным.
Ещё совсем недавно у нас бытовало мнение, что процесс
творчества, в том числе и технического, непознаваем, что
изобретения делаются в результате «внезапного озарения»,
что процессом творчества нельзя управлять. И лишь с 60-х
годов прошлого столетия отношение специалистов к процессу
творчества начинает меняться, разрабатывается технология
технического творчества, которая, в конце концов,
формируется в теорию решения изобретательских задач
(ТРИЗ). Основоположником ТРИЗ по праву считается наш
соотечественник, советский писатель-фантаст и инженер-
изобретатель Генрих Саулович Альтшуллер. В основе ТРИЗ
лежит знание основных законов развития техники. Для
изучения этих законов, выработки осмысленного применения
их при совершенствовании объектов техники, освоения
основных методов решения изобретательских задач во многих
вузах, колледжах, технических училищах введена учебная
дисциплина «Основы технического творчества».
Цель данной книги – познакомить читателя с основными
положениями ТРИЗ, помочь ему овладеть интенсивной
технологией создания новых прогрессивных технических
решений.
Конечно, в какой-то мере технологией создания новых
технических решений можно овладеть интуитивно, в
результате производственной деятельности. Нам известны
имена выдающихся изобретателей, в том числе и
отечественных, которые пришли к созданию принципиально
новых изделий и технологий в результате многолетнего
кропотливого, напряженного, самоотверженного труда.
Изобретение в 1717 году Андреем Константиновичем
Нартовым токарного станка с цепным приводом, а затем и
Основы технического творчества 7
токарно-винторезного станка более чем на полвека опередило
изготовление аналогичного станка англичанином Генри Модсли
(1797г.). Изобретение в 1763 году Иваном Ивановичем
Ползуновым паровой машины для откачки воды из шахты
проложило прямую дорогу к созданию англичанином Джеймсом
Уаттом в 1774 году универсального парового двигателя. В 1779
году знаменитый русский изобретатель Иван Петрович Кулибин
создал первый прожектор, свет от которого был виден на 30 км.
В 1832 году Павел Львович Шиллинг изобрёл
электромагнитный телеграф и проложил первую подземную
телеграфную линию в Петербурге. Борис Семёнович Якоби в
1838 году испытал первое в мире судно с электрическим
двигателем, кстати, им же изобретённым. Известный русский
металлург Павел Петрович Аносов сумел в 1841 году раскрыть
секрет получения знаменитой булатной стали. В 1864 году из
Кронштадта в Ораниенбаум прошёл сквозь лёд первый
ледокол «Пилот» («Пайлот») купца Бритнева, построенный им
по идее безвестного капитана, положивший начало
ледокольному флоту. Создание «электрической свечи» Павлом
Николаевичем Яблочковым в 1875 году и лампы накаливания
Александром Николаевичем Лодыгиным в 1873 году дало
толчок разработкам выдающегося американского изобретателя
Томаса Эдисона в этом направлении. В 1880 году Фёдор
Абрамович Блинов создал первый гусеничный трактор,
положив начало новому направлению в развитии наземного
транспорта. В 1881 году приговорённый к смерти народоволец
Николай Иванович Кибальчич составил описание
изобретённого им реактивного летательного аппарата,
усовершенствованного потом Константином Эдуардовичем
Циолковским. В 1882 году русский инженер Николай
Николаевич Бенардос, использовав явление электрической
дуги, открытое Василием Владимировичем Петровым, изобрёл
способ электрической сварки металлов с помощью угольного
электрода. Этот способ в 1887 году. был усовершенствован
Николаем Гавриловичем Славяновым, заменившим угольный
электрод металлическим – так родилась электросварка, самый
распространенный ныне способ неразъёмного соединения
Основы технического творчества 8
металлов. В 1888 году Михаил Осипович Доливо-
Добровольский изобрёл и построил первый трёхфазный
генератор и асинхронный электродвигатель трёхфазного тока,
позднее не раз им же усовершенствованные. В 1891 году.
Сергей Иванович Мосин изобрёл знаменитую трёхлинейную
винтовку, в руках с которой три поколения российских воинов
более полувека защищали Родину. В 1893 году Михаил
Филиппович Фрейденберг создал первую в мире
автоматическую телефонную станцию – АТС. В 1895 году
Александр Степанович Попов изобрёл радио – одно из
наиболее выдающихся достижений технической мысли,
положившее начало новому виду связи. А в 1907 году русский
инженер Борис Львович Розинг создаёт электроннолучевую
трубку, позволившую ему осуществить в 1911 году первую в
мире телевизионную передачу. Владимир Григорьевич Шухов в
1890 году, а затем Николай Дмитриевич Зелинский предложили
новый способ переработки нефти, что позволило в четыре раза
увеличить выход бензина и повысить его качество. Сергей
Васильевич Лебедев в 1908 году впервые получил
синтетический каучук. В 1911 году Глеб Евгеньевич
Котельников разработал ранцевый спасательный парашют. В
1921 году Яков Модестович Гаккель спроектировал один из
первых тепловозов, который был построен в 1924 году. В 1939
году авиаконструктор Сергей Владимирович Ильюшин создал
бронированный самолёт – штурмовик ИЛ-2, положивший
начало новому классу боевой авиации. В 1943 году Борис
Романович и Нина Иосифовна Лазаренко изобрели
принципиально новый способ обработки материалов –
электроискровую обработку. В 1947 году Михаил Тимофеевич
Калашников создал знаменитый автомат АК, который и сегодня
является лучшей базовой моделью стрелкового оружия. В 1950
году Андрей Дмитриевич Сахаров и Игорь Евгеньевич Тамм
разработали управляемый термоядерный реактор. В 1954 году
в Советском Союзе была пущена первая в мире атомная
электростанция. В 1959 году спущен на воду первый в мире
атомный ледокол «Ленин». В 1960 году Николай Геннадиевич
Басов и Александр Михайлович Прохоров создали первый
Основы технического творчества 9
оптический квантовый генератор (лазер). Известны достижения
отечественных изобретателей последних лет – автоматическая
роторная линия, искусственные алмазы, электрошлаковая
сварка, крупнейший в мире синхрофазотрон, атомная
подводная лодка, первый в мире завод-автомат,
противоракетный комплекс «Тополь», координатно-
измерительная машина, самый стойкий инструментальный
материал минералокерамика, крупнейший в мире
транспортный самолёт «Антей», самые мощные прокатные
станы, первый искусственный спутник Земли, запуск человека в
космос. Свыше 2,5 миллионов изобретений зарегистрировано
только за советский и постсоветский периоды истории нашей
страны.
Осмелимся предположить, что изобретений было бы ещё
больше, если бы наши специалисты владели основами ТРИЗ.
Будем надеяться, что овладение основами технического
творчества даст новый толчок изобретательской активности
нашей молодёжи. Ведь по мере технического прогресса число
проблем, требующих решения, отнюдь не уменьшается. Вот,
например, выдержка из сводного прогноза отечественных и
зарубежных специалистов по поводу актуальных проблем
техники, которые необходимо решить до 2000 года,
опубликованного в 1973 году в журнале «Химия и жизнь»:
создание автомобильного топлива, не загрязняющего
атмосферу; создание твердотопливного ядерного двигателя;
электронные источники света; газотурбинные автомобили из
пластмасс; производство пластмасс прочнее металла;
экономичное опреснение воды; голографическое трёхмерное
телевидение; биохимические топливные элементы; атомные
двигатели на железной дороге; наручные телевизоры;
управляемый термоядерный синтез; постоянные
автоматические станции на соседних планетах и многое
другое. Мы видим, что далеко не все прогнозы учёных сбылись.
И перед нынешним поколением стоит нисколько не меньше
проблем, чем перед предыдущими поколениями.
Основы технического творчества 10
Это интересно:
Слуховой аппарат изобрёл американец Миллер Риз
Хатчинсон в 1901 году. Он же является изобретателем
клаксона. Друг изобретателя Марк Твен сказал ему:
- Ты изобрёл клаксон, чтобы люди глохли, а оглохнув,
пользовались твоим аппаратом, чтобы слышать.
1.Поговорим о творчестве
В наше время долгие поиски решения
свидетельствуют не только о настойчивости изобретателя,
но и о плохой организации творческой работы.
Г.С.Альтшуллер
Кто не знает, в какую гавань он плывёт,
для того нет попутного ветра
Сенека
В процессе продвижения человечества по пути прогресса
оно вынуждено решать самые разнообразные задачи –
политические, экономические, нравственные и др. Среди этих
задач важное место принадлежит и техническим задачам.