Как решаются изобретательские задачи (стр. 5 )

ХОД РЕШЕНИЯ.

Шаг 1.1 ТС для изготовления бетонной колонны по методу скользящей опалубки включает опалубку и бетон.

ТП-1: Если опалубка неподвижна, то она хорошо формирует бетон, но бетон прилипает к опалубке.

ТП-2: Если опалубка подвижна, то бетон не успевает прилипнуть к ней, но бетон не формируется.

Мини-задача: необходимо избавиться от прилипания бетона к опалубке при хорошем формовании.

Шаг 1.2 Инструмент - подвижная и неподвижная опалубка, изделие - бетон.

Шаг 1.З ТП-1: неподвижная опалубка хорошо формует, но бетон к ней прилипает. ТП-2: подвижная опалубка - бетон не прилипает, но опалубка не формует бетон.

ОШИБКИ: не дописываются до конца формулировки ответов по шагам АРИЗ; в данной задаче многие не могут отказаться от "смазки", как плохого решения - методический признак "плохого" следует из понятия веполь: введение в веполь 3-го вещества является признаком "плохого решения", "хорошее" в методическом смысле решение использует видоизменение веществ ТС; в АРИЗ каждый шаг является логическим следствием и развитием предыдущего, отличается от него небольшим добавлением - практически одного-двух слов; если новых слов больше - это признак грубого скачка и нарушения логики АРИЗ.

Шаг 1.4 Главный процесс - формование бетона, его обеспечивает ТП-1. (Хотя кажется, что надо выбрать ТП-2, опирающиеся на использование Пмех для разрушения вредной связи двух веществ В1 и В2: бетона и опалубки).

Шаг 1.5 Усилить ТП: бетон прилипает к опалубке намертво, не оторвать...

Шаг 1.6 Модель задачи: Даны неподвижная опалубка и бетон. Опалубка хорошо формует бетон, но бетон прилипает к ней намертво. Необходим такой Х-элемент, который исключал бы прилипание бетона к опалубке, не мешая формованию бетона.

Шаг 2.1 ОЗ: поверхностные слои бетона и опалубки.

Шаг 2.2 ОВ: Т1 - время затвердевания бетона /часы/, Т2 - время снятия опалубки /минуты/, (Ресурс: в Т1 - можно что-то сделать, чтобы в Т2 не было конфликта).

Шаг 2.3 ВПР: Инструмента - опалубка из металла, Пмех - противодействие бетону (формование бетона, противодействие его давлению), Изделия - бетон (вода, цемент, песок, гравий, вода техническая - это раствор солей кальция), Пхим – кристаллизации при реакции оксидов с водой, возникают П сил сцепления в том числе с опалубкой, Пдавления.

Среда-воздух (азот, кислород, аргон, пары воды), осадки, пыль, Пветра, Пдавления атмосферы, Пт - температура воздуха.

Надсистема - вибратор, сварка и присоединение арматуры - сварочная техника, кран и бадья для бетона, бетоновозы, бетонный завод, вся стройка.

Внесистемы - Поля Земли: гравитации, магнитное поле, кориолисово ускорение, космическое и солнечное излучения и пр.

Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая вредных действий, устраняет прилипание бетона в течение времени затвердевания его в опалубке, не мешая формованию бетона. (Ошибки: формулировки без четкости требуемого действия, действие предпочтительно предохранительное, профилактическое; без указания места и времени действия).

Шаг 3.2 Усиление ИКР-1: воздух сам устраняет прилипание бетона в течении времени его затвердевания к опалубке. Выбрано В из ВПР: что лучше отвечает действию ИКР-1? Обычно выбирают из инструмента - 60% задач, среды и НС -20% и изделия -20% задач). Почему именно воздух? Определенная граница между твердым металлом опалубки и "жидким" раствором бетона (цемента) означает наличие воздушной прослойки.

Шаг 3.3 Макро-ФП: Воздух должен находиться между бетоном и опалубкой в период затвердевания, чтобы устранить их прилипание, и не может там находиться, т. к. выдавливается действием массы бетона.

Шаг 3.4 Микро-ФП: частицы бетона и опалубки не должны быть сцеплены, чтобы там находился воздух, и должны быть сцеплены, т. к. воздух вытесняется давлением массы бетона.

Шаг 3.5 ИКР-2: Частицы воздуха сами появляются между опалубкой и бетоном постоянно, пока бетон не затвердел, не мешая формованию.

Шаг 3.6 Веполь: имеется вредная связь поверхности опалубки и бетона за счет Пхим, по правилам разрушения вредных связей следует ввести не новое вещество В3 (воздух), а такое же вещество за счет преобразования одного из веществ ТС: металла (не ясно?) или бетона (как из бетона получить "воздух"?... из его твердых компонентов не получить, но бетон содержит воду - как-то превратить ее в "воздух"?).

Шаг 4.5 Рекомендует испытать действие ЭП: действительно, действием ЭП из воды можно получить газ - водород или кислород

Решения: по а. с. 308172: если опалубка катод, то происходит электроосмос воды: ЭП откачивает ее от катода, здесь образуется тонкая сухая прослойка, не прилипающая к опалубке; интересно, что эта система саморегулирующаяся: как только образуется сухой слой, ток прекращается, как только продифундирует к опалубке влага, ток сам включается и снова происходит отсос воды от опалубки.

По а. с. 626266: если опалубка анод, на нем непрерывно, пока есть влага, выделяются пузырьки газа, разделяющие обе поверхности и разрушающие возникающие силы сцепления опалубки и бетона. (Рис. 32).

Шаг 7.1 Контроль решения:

Можно ли не вводить новые вещества? Новые вещества ке вводятся...

Можно ли не вводить новые поля? ЭП можно получить за счет, ресурса НС: оказалось достаточно мощности сварочного аппарата.

Можно ли ввести саморегулирование? Да, саморегулирование есть

Шаг 7.2 Обеспечивается ли ИКР? Да, газ получает сам...

Шаг 7.3 Разрешено ли ФП? Газ есть (выделяется) и его нет (вытесняется). Содержится ли хорошо управляемый элемент?. Да, напряжение тока.

Пригодно ли решение для многих циклов? Да, с опалубкой практически ничего не происходит. Дополнительная польза: при снижении показаний амперметра узнаем, что контакта нет, бетон затвердел - воды нет.

Шаг 8.3 Применить решение для других задач: рекомендуется прием - получайте газ /или другое нужное вещество в нужном месте/ электролизом!!

Например, как отделить корабль, застрявший в иле? Электролизом...

Рис. 40 Действие электрического поля на пару опалубка-бетон

Рис. 41 Схема плазмотрона

4.7. УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ РЕЗАКА-ПЛАЗМОТРОНА

При дуговой резке металла очень плохо передается энергия тока разрезаемому листу. Поэтому вокруг плазмы дуги устанавливают сопло и подают сильную струю воздуха: его молекулы в дуге переходят в плазму (ионизируются и распадаются на атомы), затем ионы плазмы при соприкосновении с металлом образуют снова молекулы, отдавая металлу запасенную энергию. Такой плазмотрон разрезает листы по 100 мм толщиной. Для дальнейшего увеличения скорости резания нужно увеличить силу тока плазмотрона. Но при усилении тока резко возрастает скорость разрушения катода (который покрыт тугоплавким металлом и интенсивно охлаждается водой) - образуется ямка, которая очень быстро приводит катод в негодность. Как увеличить мощность плазмотрона? (Рис.33).

Ход решения

Шаг 1.1 ТС для создания плазмы включает катод (точнее проводник) и плазму дуги (огненную струю), а также сопло, воздух, ток. ТП-1: Мощная дуга (струя) обеспечивает высокую скорость резания листа металла, но разрушает катод (проводник). ТП-2: Слабая дуга не разрушает проводник, но плохо режет лист металла. Необходимо при минимальных изменениях в ТС сохранить проводник (катод) и обеспечить большую мощность дуги (высокую скорость резания листа).

Шаг 1.2 Инструмент-дуга (мощная и слабая), изделие-катод.

Шаг 1.3 ТП-1: Мощная дуга хорошо режет лист, но быстро разрушает катод, ТП-2: слабая дуга не разрушает катод, но плохо режет лист.

Шаг 1.4. Выбор ТП: основная функция ТС - быстро резать лист мощной дугой. Выбираем ТП-1.

Шаг 1.5 Усиление ТП: Очень мощная дуга прекрасно режет лист, но мгновенно разрушает катод,

Шаг 1.6 Модель задачи: Даны очень мощная дуга и катод. Дуга быстро режет, но мгновенно разрушает катод. Надо ввести Х-элемент, который предотвращает разрушение катода, не мешая дуге быть очень мощной.

Шаг 1.7 Преобразование веполя:

Имеется мощная дуга и катод, дуга плохо действует на катод (можно учесть и ЭП-источник дуги); для улучшения веполя надо ввести Пх: механическое? Акустическое? Тепловое - есть. Химическое в плазме не действует. Электрическое - есть. Магнитное? Электромагнитное? Не ясно.

Шаг 2.1 ОЗ: поверхность катода и примыкающая часть дуги.

Шаг 2.2 ОВ: Т1 - все время горения дуги (минуты, часы), Т2 - до дуги.

Шаг 2.3 ВПР: инструмент – плазма, Птепл, Пмагн, Псвета дуги; изделия - материал катода: медь и тугоплавкая вставка.

НС – воздух, сопло, вода охлаждения, разрезаемый лист, Пдавл, Пхол. Вне системы - воздух атмосферы, поля Земли

Типичные ошибки: мало пишут ВПР из-за торопливости; (решать надо медленно, быстрое "думание" - решение по шаблонам).

Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая вредных действий, во время горения дуги и проводника (катода) предотвращает разрушение проводника, не мешая дуге быть сильной. (Такое подчеркнутое действие лучше, чем, как иногда пишут, "устраняет" разрушение - профилактика лучше исправления!).

Шаг 3.2 ИКР-1 (усиленный): плазма дуги сама предотвращает разрушение проводника, являясь очень сильной.

Шаг 3.3 Макро-ФП: плазма дуги у проводника должна быть горячей, чтобы дуга была очень сильная, и должна быть холодной, чтобы предотвратить разрушение проводника.

Шаг 3.4 Микро-ФП: Частицы плазмы дуги должны быть соединены с поверхностью проводника, чтобы существовала очень горячая дуга, и не должны быть соединены с поверхностью, чтобы не разрушать эту поверхность проводника.

Шаг 3.5 ИКР-2: Во время горения дуги вблизи поверхности проводника-катода сами появляются и исчезают частицы, соединяющие плазму дуги с проводником.

(Модель ИКР: рука должна держать горячую картошку и не может держать... Горячая картошка перекидывается из руки в руку, контактируя с рукой лишь краткий миг, чтобы не успеть обжечься).

Шаг 3.6 Вепольное преобразование:

Имеются В1 - горячие частицы плазмы и В2 - поверхность проводника, В1 плохо действует на В2, перегревает ее; нужно в ТС ввести Пх, которое будет передвигать из точки в точку В2 горячие В1 по какой-то линии (например, замкнутой, окружности или эллипсу), так чтобы в каждой точке не успела В2 перегреться. Поскольку В1 - заряженные быстродвижущиеся частицы, то движением их можно управлять с помощью движущегося магнитного поля:

В1 ~ В2 => В1 ------- В2 (бегающее МП).

По патенту США заставили плазму дуги бегать с помощью воздуха. По и др. плазму заставили бегать с помощью МП (дополнительной катушки вокруг сопла).

Шаг 4.2 "Шаг назад от ИКР":

Пусть плазма дуги "вытащила" кусочек проводника, как можно починить эту яму в нем?... Вставить кусочек "обратно" невозможно, он уже умчался по току дуги. Пусть эта ямка заполнится окружающим её веществом проводника-катода. Это возможно только тогда, когда оно является жидким - расплавленной медью. В этом, случае ямка быстро залечивается, но ямку с жидким металлом нельзя удержать, если плазмотрон работает по схеме рис. 41;

Рис. 42 Плазмотрон с расплавленным катодом

сверху листа кверху дном - он выльется. По принципу "наоборот" школьники из Кишеневского ДПШ предложили электрод в виде стакана с расплавленной медью подводить снизу разрезаемого листа. Первый дополнительный эффект - разрезаемый металл тут же выливается из разреза, второй дополнительный эффект такого предложения, как оказалось, состоит в том, что работа выхода электронов из жидкой меди в 10 раз меньше, чем из твердой [ИР, 1991, № 2, с.].

Рис. 43 Старый способ фиксации (удерживания) ЭРЭ над ПП при пайке

4.8. УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ

На печатной плате (ПП) необходимо зафиксировать в определенном положении 150-200 электрорадиоэлементов (ЭРЭ), так чтобы нижний обрез каждого ЭРЭ был над платой на высоте 2 мм, а концы ножек ЭРЭ выступали под ПП на 0,5 мм - для групповой пайки волной припоя. Известен способ, по которому на выводы ЭРЭ надевают прокладки из вещества, удаляемого затем растворением. Эта дополнительная операция усложняет процесс. Другой способ - использовать изогнутые концы-выводы ЭРЭ, "зиги". Оба способа плохи: прокладки и зиги задерживают пары кипящего флюса - отсюда непропай, установка прокладок и ЭРЭ с зигами весьма трудоемка. Нужен способ простой, надежный, высокопроизводительный.

Ход решения

Шаг 1.1 ТС для установки ЭРЭ включает ПП с отверстиями и ЭРЭ с выводами. НЭ-1: на прямых ножках ЭРЭ не фиксируются (проваливаются) в отверстиях ПП. СУ: для их фиксации (закрепления) на ножках делают "зиги-замки". НЭ-2: зиги затрудняют установку ЭРЭ в отверстиях ПП (не позволяют автоматизировать сборку).

ТП-1: Если делать ножки ЭРЭ с зигами, то ЭРЭ хорошо закрепляются в отверстиях ПП, но такие ЭРЭ плохо, трудно устанавливать в нужные отверстия ПП, в нужные позиции.

ТП-2: Если оставить ножки ЭРЭ прямыми, то ЭРЭ хорошо устанавливаются в нужные отверстия ПП, но ножки ЭРЭ не закрепляют в нужном положении, на нужной высоте ЭРЭ над ПП.

Необходимо при минимальных изменениях обеспечить хорошую, легко автоматизируемую установку ЭРЭ и их четкое закрепление на нужной высоте.

Шаг 1.2 Инструмент - "изгибатель" ножек (есть, нет), изделие - ножки ЭРЭ.

Шаг 1.3 ТП-1: Если использовать изгибатель, то ножки хорошо закрепляются, но вводится лишняя операция (получения зигов) и плохо устанавливать ножки с зигами.

ТП-2: Если нет изгибателя, то ножки легко вставить, установить (например, с помощью подставки - пластинки под ПП), но ножки не закрепляются.

Шаг 1.4 Выбор ТП: главная функция - возможность автоматизации установки ЭРЭ с прямыми ножками (без зигов), выбираем ТП-2.

Шаг 1.5, МЗ: Даны прямые ножки ЭРЭ и отсутствующая опора. Без опоры легко устанавливать ножки ЭРЭ, но нет их закрепления после удаления подставки. Нужно ввести Х-элемент, который обеспечивает закрепление ножек, не мешая их установке в нужные места ПП.

Шаг 1.7 Преобразование веполя:

Имеются 2 вещества В1 - прямая ножка и В2 - "пустая опора", В2 не закрепляет В1 - вредное взаимодействие; по стандартам в этом случае возможны: введение В3=Вх (неизвестного вещества) или В1:(зиг?), или В2, - какое-то заполнение "пустоты", опоры, или введение Пх (?).

2. ВПР

Шаг 2.1 ОЗ: "пустая опора" - пространство 2 мм от нижнего обреза ЭРЭ до поверхности ПП.

Шаг 2.2 ОВ: от начала установки ЭРЭ в гнезда ПП до конца полного набора ЭРЭ можно удерживать на нужной высоте над ПП подставкой - пластиной; Т1 - после удаления этой пластины до окончания пайки волной припоя и закрепления ЭРЭ затвердевшим припоем.

Шаг 2.3 ВПР: "пустой опоры" – воздух; ножек ЭРЭ - металл ножки, П нет, НС: ПП - пластмасса и медные пленки, временная подставка - Пмех;

ВнеС: воздух, поля Земли (гравитационное, МП и др.).

3. ИКР и ФП

Шаг 3.1 ИКР-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая вредных действий, закрепляет ножки ЭРЭ в нужном положении (ЭРЭ в 2 мм над ПП) после удаления подставки до окончания пайки, не мешая установке ножек на ПП.

Шаг 3.2 Усиление ИКР: заменим Х-элемент на воздух...

Воздух сам закрепляет ножки ЭРЭ, не мешая их установке.

Шаг 3.3 Макро-ФП: Воздух должен быть неплотным, чтобы не мешать установке, и должен быть плотным, чтобы закреплять, удерживать ЭРЭ.

Шаг 3.4 Микро-ФП: Частицы "воздуха" должны быть несвязанными, чтобы воздух на месте опоры был неплотным, и должны быть связанными, чтобы воздух был плотным.

Шаг 3.5 ИКР-2: Частицы "воздуха" сами расступаются при установке ножек ЭРЭ и сами являются плотными, связанными для удержания ЭРЭ над ПП.

Шаг 3.6 Вепольное преобразование:

Имеются В1 - частицы воздуха и В2 - ножки ЭРЭ, частицы сами расступаются, но не удерживают ЭРЭ; для того чтобы частицы удерживали они должны быть плотным, твердыми, а чтобы легко расступались, должны быть шариками, порошком. Итак, после установки ножек ЭРЭ в нужные позиции с помощью пластины под ПП насыпать на поверхность ПП достаточной толщины на 2-4 мм диэлектрических шариков, которые не взаимодействуют с припоем, если теперь пластину - подставку убрать, то слой шариков удержит ЭРЭ на нужной высоте над поверхностью ПП. Для технического решения необходимо выбрать подходящие шарики, установить вокруг ПП бортики, удерживающие шарики на поверхности ПП. В этом сущность решения по а. с. ход решения описан автором [И. Горчаковым "Приключения" /Техника и наука, 1962, № 2, с.18-19].

Шаг 8.3 Обобщение найденного частного принципа: зажимать, закреплять можно любые детали с помощью шариков - вот в а. с. 826000 шарики прочно удерживают металлическую штангу анкерной крепи.. А. с.510350: рабочие части тисков для зажима деталей сложной формы, каждая часть твердая (стальной шарик, втулка), а в целом зажим податливый, меняет форму, Новое методическое обобщение: вся система наделяется свойством С, а ее части - свойством анти-С.

Рис. 44 Засыпка шариков для ЭРЭ над ПП во время последующей пайки (после удаления нижней пластины-подставки)

4.9. ИСПЫТАНИЕ МАКЕТОВ В ПОТОКЕ ВОДЫ

Для изучения вихреобразования макет парашюта (вышки и т. п.) размещают в стеклянной трубе, по которой прокачивают воду. Наблюдения ведут визуально или киносъемкой. Однако, бесцветные вихри плохо видны на фоне бесцветного потока. Если окрасить поток наблюдение вести еще труднее. На макет наносят тонкий слой растворимой краски - получаются цветные вихри на бесцветном фоне. К сожалению, краска быстро расходуется. Если нанести толстый слой краски, размеры макета искажаются - наблюдения лишаются смысла. Как быть?

Ход решения

Шаг 1.1 ТС для наблюдения вихрей включает прозрачную трубу, поток воды, вихри в потоке, макет, слой растворимой краски на макете. ТП-1: Если слой краски тонкий, то он не искажает макет,

но окрашивает вихри кратковременно, ТП-2: Если слой краски толстый, то он окрашивает долго, но искажает макет и вихри.

Необходимо при минимальных изменениях в ТС обеспечить длительные испытания без искажений. (Под словом "краска" надо иметь в виду "другое вещество, отличное от воды по цвету или прозрач­ности, или другим оптическим свойством", которого должно быть много, неисчезающее количество).

Шаг 1.2 Инструмент - слой краски (толстый, тонкий), изделие - вихри.

Шаг.1.3 ТП-1: тонкий слой краски не искажает вихри, но быстро исчезает.

ТП-2: толстый слой краски действует долго, но искажает вихри.

Шаг 1.4. Выбор ТП: главная цель ТС - точные наблюдения вихрей, поэтому выбираем ТП-1.

Шаг 1.5 Усиление ТП: Если краски нет, то абсолютно нет искажения, но вихря не видно.

Шаг 1.6 МЗ: Даны "отсутствующая" краска и вихри. Отсутствующая краска не искажает вихри, но и не окрашивает их. Необходим такой Х-элемент, который обеспечивает длительную окраску вихря, не внося искажений.

2. ВПР

Шаг 2.1 ОЗ: поверхность макета и прилегающий слой воды.

Шаг 2.2 ОВ: все время наблюдения (достаточно, неограниченно долго).

Шаг 2.3 ВПР: инструмента - место "отсутствующей краски"' заняла вода; изделия - вода (вихри воды), поля движения воды, давление воды; НС: насос труба, средства наблюдения вихрей. Вне-С: воздух, давление воздуха, поля Земли.

3. ИКР и ФП

Шаг 3.1 ИКР-1: X - элемент, абсолютно не усложняя ТС и не вызывая вредных явлений, обеспечивает длительную окраску вихрей, сохраняя способность отсутствующей краски не искажать макет и вихри.

Шаг 3.2 Усиление ИКР: заменим X - элемент на "воду у поверхности макета". Вода сама обеспечивает длительную "окраску" вихрей без искажения.

Шаг 3.3 Макро-ФП: у поверхности макета должна быть только вода, чтобы там не было краски, и должна быть "не-вода", чтобы долго окрашивать вихри.

Шаг 3.4 Микро-ФП: В ОЗ у поверхности макета должны быть молекулы воды и должны быть молекулы «не-воды», чтобы отличаться от воды.

Шаг 3.5 ИКР-2: Часть молекул воды у поверхности макета сами превращаются в молекулы «не-воды», чтобы сделать вихри видимыми.

Шаг 3.6 Вепольное преобразование:

Имеются В1 – деталь макета и В2 – вода, между ними нет такого взаимодействия, которое сделало бы вихри воды видимыми, для этого в модель ТС надо ввести Пх. Какое Пх? Имеющиеся Пмех – движения воды не обеспечивает видимости, его вариант – акустическое поле не улучшает взаимодействие; если ввести тепловое поле – нагреть воду до температуры близкой к точке кипения воды, то в вихрях возникает зона слабого разрежения, при пониженном давлении такая вода закипит и выделит пузырьки пара, которые будут сопровождать вихрь некоторое время, пока не сожмутся и не растворятся в окружающей воде – не ясно, достаточная ли продолжительность времени существования паровых пузырьков, «окрашивающих» вихрь? Не велик ли расход энергии?

Рис. 45 Схема наблюдения вихрей в потоке воды с помощью электролиза

Электрическое поле, приложенное к детали макета, произведет электролитическое разложение воды, точнее водного раствора соли (добавленной для электропроводности воды), выделяются долгоживущие пузырьки газов – водорода, если деталь макета является катодом, эти пузырьки будут уносится потоком вихря (если скорость струй достаточна) и «окрашивать» этот поток. Такой ответ рассмотрен в журнале [Юный техник, 1981, №11, с.12].

НЭ: подъем пузырьков в воде искажает вихрь. Электролиз является процессом химического разложения воды – при этом кроме газа в воде остаются «остатки разложившихся молекул воды». В данном случае при выделении водорода остаются анионы ОН-, которые придают раствору щелочные свойства - эти анионы движутся вместе с водой, ее вихрем. В отличие от пузырьков на них не действуют силы по закону Архимеда. Можно далее воспользоваться химическими свойствами этого аниона - он может окрашивать бесцветный индикатор фенолфталеин, добавленный в раствор, или изменять цвет какого-либо другого индикатора. Можно рассчитать по свойствам индикаторов, что концентрация ионов ОН - - должна быть около 10-5 моль/л и должна быть соответствующая сила тока. Испытания в Уфимском авиационном институте подтвердили пользу фенолфталеина. (Рис. 45).

3. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ТРЕНИРОВКИ ПО Т Р И З

5.1. При горячей прокатке надо подавать жидкую смазку в зону соприкосновения металла с валками. Существует много систем подачи смазки: самотеком по валку, с помощью щеток, струйками под напором и пр. Все эти системы плохи, т. к. смазка не попадает непосредственно в зону соприкосновения, разбрызгивается, поступает неравномерно, нерегулируемо и в недостаточном количестве – большая часть смазки теряется, загрязняя окружающий воздух. Нужна идея способа смазки, которая обеспечит поступление нужного количества смазки в нужные зоны – без потерь и существенного усложнения оборудования.

5.2. Крупу с личинками для уничтожения последних надо прогреть заданное время 15 мин. при 65 +_ 0,5°С. Как быть?

5.3. Необходимо очищать отработанные горячие (300-400°С) агрессивные газы от немагнитной пыли - например, дымовые газы цементной печи. Для этого используют фильтры из многослойной металлической ткани, которые хорошо очищают газ. Но когда они забиваются пылью, их приходится менять и длительное время обрабатывать для очистки - очень трудно извлечь пыль из пор ткани. Как быть?

5.4. Нужно нагревать стальные заготовки под обработку давлением до °С. Однако, выше 800°С поверхность заготовок интенсивно окисляется и обезуглероживается. Как предотвратить окисление поверхности, сохранив способ нагрева заготовок контактными или индукционным способами? Применение обмазок и покрытий нежелательно, применение защитной атмосферы усложняет процесс.

5.5. В а. с. 578984 описан способ очистки отработанного масла путем фильтрации масла через пористый магнитный метало-керамический фильтр, хорошо улавливающий стальные частицы. Как улучшить это способ?

5.6. При обработке деталей на установке электро-гидравлического удара раздается очень сильный вой. Это "бочка", заполненная водой, в которую помещают обрабатываемую деталь и производят электрический разряд. Нужно бочку закрывать крышкой, но она тяжела и работа с нею замедляет процесс, снижает производительность установки. Как быть?

5.7. При распиловке драгоценных камней и чистых кристаллов применяют очень тонкие стальные полотна - чем тоньше полотно, тем меньше отходов. Привод полотна может быть любым: ручным, механическим, электромагнитным... Сложность состоит в обеспечении строго постоянной по величине и направлению силы прижатия полотна ко дну пропила. Это постоянство обеспечивает однородность плоскости после резания: без помутнений, температурных напряжений и т. п. Постоянство силы по направлению - гарантия от сколов. Как ее обеспечить?

5.8. Задача о разгоне шарика: металлический шарик, имитирующий метеорит, разгоняют в струе газов до 8 км/с, затем шарик ударяет по испытуемому объекту. Потребовалось увеличить

Рис.46 Шарик-метеорит (задача 5.8)

скорость шарика до 16 км/с - необходимое ускорение не выдерживает никакой самый прочный или пластичный материал, шарик разваливается на куски. Попытались уменьшить ускорение, увеличив время и путь разгона – шарик в плазме испарился от перегрева.

Если добиваться скорости встречи за счет движения объекта, то стоимость установки баснословно вырастает. Как быть? Решить по АРИЗ-85В. (Рис. 46).

5.9. Как передвигать образец под электронным микроскопом? Под оптическим микроскопом его двигают микрометрическим винтом с точностью 1 микрон. Здесь надо в 100 раз точнее, но такой редуктор очень дорого стоит и не дает требуемой точности, требует термостабилизации его деталей. Как быть?

5.10. Для окончательной сверхточной обработки отверстия (хонингования алмазными брусками) в ванадиевых сплавах используют специальный - радиально-раздвижной инструмент - весьма дорогой и сложный. Для новых изделий нужна еще более высокая точность. Попробовали сделать инструмент по такому же принципу действия, но с еще более тонкой регулировкой. Ничего не получилось - инструмент оказался слишком сложным, капризным; быстро выходит из строя. Что делать?

5.11. Широко применяют нанесение металлических покрытий на поверхности изделий химическим путем. Изделие помещают в ванну с горячим раствором соли металла (никеля, золота, меди и др.). В растворе идет реакция восстановления, и на поверхности оседает металл из раствора. Обычно изделие бывает металлическим, но бывает также пластмассовым.

Процесс происходит тем быстрее, чем выше температура. Но при высокой температуре раствор саморазлагается, металл выпадает в виде хлопьев и на стенках ванны, из-за мути ухудшается качество металлизации. Раствор быстро теряет рабочее свойство, до 75 % химикатов идет в отходы. Химические стабилизирующие добавки не эффективны. Как повысить скорость процесса?

5.12. Как быстро перегородить горящий штрек в шахте мешками глиной? Мешки запасены в нише в том месте, где нужно при пожаре делать перегородку. Если кидать мешки быстро, то горноспасатели успеют выстроить стенку, но пожар пройдет сквозь дырки в стенке. Если мешки хорошо укладывать, то пожар сквозь стенку не пройдет, но спасатели не успеют выложить стенку и попадут в огонь. Как быть?

5.13 При вырезании полировальных кругов из толстых войлочных листов слишком много войлока уходит в отходы. Как быть?

5.14 При монтаже печатных плат используют много-компонентный клей типа эпоксидного - длительность приготовления клея 30-40 мин., рабочее время клея 45 мин. Потом клей застывает, фактическое его использование составляет 15%. Как уменьшить расход клея? Эффект 3-5 тыс. руб. в год.

5.15. На полярной станции имеется труба диаметром 60 мм, а нужна труба диаметром 100 мм. Как быть?

5.16. Для предохранения платы с радиодеталями от климатических воздействий ее покрывают лаком. При термосушке лакового покрытия из платы выделяется микропузырьки газа, которые прокалывают еще не просохшую пленку лака. В местах прокола при использовании платы происходит ее разрушение. Для ликвидации таких проколов сушку ведут в вакуумной камере, но такая сушка дорогая и сложная. Предложите более эффективное решение.

5.17 Золотые цепочки изготавливают в две стадия: золотую проволоку превращают в цепь из звеньев с помощью высокопроизводительного автомата, затем остается сварить все стыки в звеньях. Звеньев много, размеры их малы - 1 м цепочки весит 1 г. Сварить вручную неэффективно. Как быть?

5.18 Были разработаны бесследные электрические торпеды, при их испытании нужно следить за их местонахождением и днем, и ночью, и в шторм. Один раз такая торпеда стукнула в борт корабля испытателей. Как быть?

5.19. Савицкая рассказала о тех трудностях, с которыми она столкнулась в открытом космосе: скафандр становится надутым и чтобы пошевелить пальцами в перчатках, нужно прикладывать большие усилия. Завинтить винт и простой перчаткой сложно, а в надутых перчатках такая простая задача становится практически не выполнимой. Как работать в открытом космосе?

5.20 Первоначально были заданы природой условия существования человека. В настоящее время все больше потребностей человек удовлетворяет с помощью техники: в тепле, жилище, пище, воде, дыхании, одежде... Окружающий человека мир вырождается... Человек теряет красоту ландшафта. Как сохранить неутилитарные функции природы? И бесполезно всплескивать руками: «Ах, как все плохо!..» Возможно только обострение противоречия: как жить в мире без природы? - обратного пути нет. Человек уже частично компенсировал потери природы - вместо природного шума он придумал более разнообразный мир музыки. Как быть с другими функциями природы – как жить без них, чем их заменить?

5.21. При производстве ферритов надо железный порошок быстро нагреть до 1000 °С за 0,25 с и резко охладить на 200 °С. Как быть?

5.22 Гермошлем скафандра устроен так, что космонавт не может приложить окуляр киноаппарата непосредственно к глазу. А снимать шлем в космосе не всегда можно. Как быть?

5.23 Для получения пористых полимеров берут жидкий мономер или олигомер и насыщают его углекислым газом под давлением. Затем жидкость нагревают, идет процесс полимеризации и одновременно происходит газификация твердеющей массы пузырьками газа. Получается пенопласт. Недостаток способа: необходимость применять высокое давление - оборудование сложное и дорогое. Как быть?

5.24. Для дозирования агрессивных жидкостей применяют краны из эластичных трубок и прижимных планок. Регулируя расстояние между планками, меняют сечение трубок. Если приходится перекачивать пульпу - взвесь твердых частиц в жидкости, то кран быстро забивается твердыми частицами, легко выпадающими осадок. Как быть?

5.25 После зарядки агрегатов абсорбционных холодильников водно-аммиачным раствором сварные швы проверяют, оклеивая их лакмусовой бумагой. Метод очень трудоемок. Предложите более совершенный метод контроля швов агрегата.

5.26 При производстве изделий из оргстекла накапливается много обрезков. Для утилизации мелких обрезков использовали нагревание в котле - образующийся при этом мономер снова используют для получения оргстекла. Со временем из-за изменения изделий стали накапливаться в основном длинномерные обрезки, которые плохо укладываются на обогреваемых поверхностях котла. Так как оргстекло плохо проводит тепло, тепло стало использоваться с малой эффективностью. Как улучшить эффективность нагрева длинномерных обрезков в том же котле? (рис. 47)

Рис. 47 Котёл-утилизатор оргстекла (задача 5.26)

5.27 Существуют поплавковые сигнализаторы уровня топлива: к поплавку подводят проводник, при заполнении емкости поплавок соприкасается с металлическим потолком, электрическая цепь замыкается и подается сигнал на прибор. Недостаток: при соприкосновении контактов образуются искры - были случаи взрывов. Как быть?

5.28 Сточные воды очищают от масел и смол, вводя в поток крупинки глины. Потом надо как-то выловить эти крупинки. Фильтры, отстойники, центрифуга - все это неэффективно. Как быть?

5.29 В металлоплакирующей смазке может содержаться 10% тонкоизмельченного порошка металла. При работе такой порошок создает на трущихся поверхностях тончайший защитный слой металла. Но такие смазки не годятся, если зазор между трущимися поверхностями меньше гранул порошка - даже частицы коллоидного размера оказываются слишком большими. Еще измельчить? Но это означает перейти к истинному раствору, а металлы не растворяются в масле. Как быть?

5.30 При проведении химико-технологических операций в аппаратах - реакторах возникает необходимость передачи водных растворов в больших объемах из одного аппарата в другой, расположенный в том же уровне (объем до 100 м3). Агрессивные свойства растворов не позволяют осуществить их передачу насосами существующих конструкций. Высокая температура (85-95°С) исключает возможность передачи вакуумированием принимающего аппарата. Поэтому используют сжатый воздух давлением - 3-4 атм (3-4*105 Па), избыток которого после завершения передачи сдувается в атмосферу после очистки. При этом отработанный воздух содержит в виде газов, паров и аэрозолей вредные частицы агрессивного обрабатываемого раствора, которые бывают весьма ядовиты (например, радиоактивны в радиохимической технологии переработки облученных блоков АЭС). Очистка такого воздуха является весьма трудоемкой и дорогой операцией - стоимость газоочистки может превышать стоимость основного процесса переработки растворов. Как уменьшить загрязнение воздуха, выходящего из аппарата? (Рис.48)

5.31 Известен способ осаждения гидроксидов металлов из растворов с помощью водных растворов щелочей. При применении его к растворам соединений металлов в органических растворителях (керосине, бензоле и т. п.) образуются 3 слоя: осадок гидроксида, водный и органические слои. Для быстрого достижения полноты осаждения необходимо интенсивное перемешивание слоев. При этом аморфный осадок захватывает заметное количество обоих фаз. Поэтому некоторая переменная доля осадка всегда собирается на границе раздела фаз, образующейся после перемешивания и отстоя. Такой осадок теряется при сливе жидких фаз. Как уменьшить потерю осадка?

Рис. 48 Фрагмент технологической схемы передачи горячего раствора из одного аппарата в другой (задача 5.30).

5.32 Процесс окисления этилена при участие катализатора сопровождается выделением большого количества тепла. При существующей технологии реакция происходит на весьма ограниченной площади решетки с катализатором, где он контактирует с сырьем. Очень большое выделение тепла может привести к взрыву, поэтому делают крупногабаритные системы сложных конструкций, чтобы рассредоточить и отвести тепло, нельзя ли так изменить способ, чтобы в малогабаритном реакторе получить большие количества окисленного этилена и исключить возможность взрыва?