Публікації по ТРИЗ
6.2. Технологічні ефекти.
Під технологічним ефектом будемо розуміти перетворювач одного дії (впливу) або поля в інше, з використанням знань фізики, хімії, біології та математики.
У загальному випадку технологічний ефект можна представити у вигляді "чорного ящика" з вхідним впливом X, вихідним впливом Y, керуючим впливом Z. і носієм U. Схема технологічного ефекту зображена на рис. 6.2.
В якості вхідних X, вихідних Y і керуючих Z впливів використовуються поля (ПВХ. Пвих і Пупр) різної природи, а носія U - речовини В. Тоді рис. 6.2. можна представити у вигляді рис. 6.3.
Кожен технологічний ефект характеризується відповідними полями ПВХ. Пвих і Пупр і видом речовини В, що перетворює вхідний вплив в вихідний. Носієм можуть бути: фізичні об'єкти, хімічні речовини та біологічні об'єкти.
В даний час розроблені таблиці застосування технологічних ефектів. У таких таблицях вид технологічного ефекту визначається по вихідній дії або функції (Пвих), які необхідно виконати.
Застосування технологічних ефектів дозволяє отримати більш ідеальне рішення, так як при цьому дозволяється загострене протиріччя.
6.2.1. фізичні ефекти
Відомо близько п'яти тисяч фізичних ефектів і явищ. У різних областях техніки можуть застосовуватися різні групи фізичних ефектів, але є і загальновживані. Їх приблизно 300-500.
Наприклад, ефект Пельтьє полягає в тому, що виділення або поглинання теплоти відбувається при пропущенні електричного струму через контакт (спай) двох різних провідників (див. Рис. 6.4). Виділення теплоти змінюється поглинанням при зміні напрямку струму.
При цьому кількість теплоти пропорційно току, що проходить через спай. Існує багато винаходів, які реалізують застосування цього ефекту.
Приклад 6.10. Пропонується використовувати ефект Пельтьє для охолодження фотокатодов за допомогою термоелектричними елементами 4.
Як приклад розглянемо фізичні явища, пов'язані з тепловим полем. Вони отримали назву теполі [10]. До них відносяться теплове розширення. теплове розширення із застосуванням матеріалів, у яких різні коефіцієнти температурного розширення - бі-ефект, фазові переходи першого і другого роду. За допомогою цих ефектів можна, наприклад, створювати зусилля, вимірювати розміри, здійснювати переміщення і регулювання. Причому величина зусилля, зміни розмірів, переміщення і ступінь керованості можуть бути збільшені переходом від звичайного теплового розширення до бі-ефекту, наприклад, використанням біметалевих пластин, до фазового переходу першого роду - зміна агрегатного стану, і, нарешті, до фазового переходу другого роду - ефекту пам'яті форми.
Ефектами пам'яті форми має багато матеріалів, сплави металів, наприклад, сплав титану і нікелю, і навіть пластмаси. Суть цього ефекту проявляється в наступному. Матеріалу надають необхідну форму при певній температурі. Потім форму можна довільно змінити, але при підвищенні температури до значення, при якому матеріалу була додана первісна форма, вона "згадується". Є матеріали, які можуть повертатися до первісної форми багато разів. Такі матеріали мають ефект оборотної пам'яті форми.
Приклад 6.11. Продемонструємо цю послідовність на операції зняття пружини з оправлення, на якій вона навивати. Пружина дуже щільно прилягає до оправці.
Звичайне теплове розширення може полегшити зняття пружини з оправлення. Пружину потрібно намотувати на гарячу оправлення, коли вона охолоне, пружина знімається сама. Можна і, навпаки, нагрівати вже намотану пружину, наприклад, електрикою.
Бі-ефект дозволяє описану операцію виконати легше і ефективніше. Оправлення виготовляють з матеріалу з коефіцієнтом температурного розширення меншим, ніж у матеріалу пружини.
Ще легше знімати пружину з оправлення, виконаної з легкоплавкого матеріалу. Тут використовувався фазовий перехід першого роду.
Найзручніше проводити навивку і зняття пружини на оправці, виконаній з матеріалу, що володіє ефектом оборотної пам'яті форми. В цьому випадку під час намотування оправлення повинна мати діаметр, рівний внутрішньому діаметру пружини, а при знятті оправлення доводять до температури, при якій вона згадує форму - циліндр із значно меншим діаметром.