ИНСТРУМЕНТЫ ИЗОБРЕТАТЕЛЯ 5 глава

, 3-5. Зна­чит, ша­рик дол­жен од­нов­ре­мен­но дви­гать­ся и не дви­гать­ся.

Раньше бы­ло «тре­ние без тре­ния», те­перь «дви­же­ние без дви­же­ния»… По­доб­но то­му как пе­ред рас­све­том уси­ли­ва­ет­ся тем­но­та, так и пе­ред вы­хо­дом к но­вой идее мысль на­тал­ки­ва­ет­ся на пре­пят­с­т­вия, ка­жу­щи­еся осо­бен­но труд­ны­ми. Мы бу­дем на­зы­вать это яв­ле­ние пред­рас­свет­ным эф­фек­том. Пом­ни­те, Мак­су­тов по­до­шел к мыс­ли, что при­хо­дит­ся ус­лож­нять кон­с­т­рук­цию. Рань­ше он ос­та­нав­ли­вал­ся на этом мес­те (тем­но­та сгу­ща­лась, даль­ше не хо­те­лось ду­мать!). Но в по­ез­де Мак­су­тов ре­шил «по­фан­та­зи­ро­вать»: до­пус­тил воз­мож­ность ус­лож­не­ния кон­с­т­рук­ции и про­дол­жал раз­мыш­ле­ние. И вот ока­за­лось, что ус­лож­не­ние - ка­жу­ще­еся.

3-6. При­дет­ся раз­де­лить ша­рик. Пусть од­на часть, а имен­но ан­ти­та­лия, дой­дя до кон­так­та, ос­та­нав­ли­ва­ет­ся, а дру­гая часть ша­ри­ка (все ос­таль­ное) -про­дол­жа­ет сво­бод­ное па­де­ние.

3-7, 3-8. Сде­ла­ем «за­мы­кал­ку» сос­тав­ной (рис. 28). Вер­х­нее коль­цо, дой­дя до пер­вой па­ры кон­так­тов, ос­та­но­вит­ся и зам­к­нет пер­вую цепь. Ос­таль­ная часть «за­мы­кал­ки» бу­дет при этом про­дол­жать сво­бод­ное па­де­ние: ос­та­нов­ка вер­х­не­го коль­ца не от­ра­зит­ся на ниж­них коль­цах, гак как при сво­бод­ном па­де­нии вер­х­нее коль­цо не да­вит на ниж­ние коль­ца Ис­к­лю­че­но и сдви­же­ние ко­лец в сто­ро­ну- нет сил, спо­соб­ных выз­вать это сдви­же­ние.

Вторая па­ра кон­так­тов выд­ви­ну­та к оси труб­ки боль­ше, чем пер­вая па­ра. На вто­рой па­ре кон­так­тов за­дер­жи­ва­ет­ся вто­рое коль­цо, а ос­тав­ша­яся часть «за­мы­кал­ки» сно­ва про­дол­жа­ет па­де­ние и т. д.

Рис. 28. Каж­дая па­ра кон­так­тов за­дер­жит толь­ко «Свое» коль­цо.

Прикинем те­перь, как бу­дет ус­т­ро­ена труб­ка. Пред­по­ло­жим, дли­на труб­ки - 3 м (это впол­не до­пус­ти­мо по ана­ло­гии с про­то­ти­пом). Пер­вый метр ос­та­вим не­ра­бо­чим: «за­мы­кал­ка» там толь­ко раз­го­ня­ет­ся. Сле­ду­ющие два мет­ра «за­мы­кал­ка» в сво­бод­ном па­де­нии прой­дет за 0,2 сек. Сред­нее рас­сто­яние меж­ду кон­так­та­ми на этом учас­т­ке: 200 см: 40 = 5 см. Яс­но, что чис­ло кон­так­тов мож­но су­щес­т­вен­но уве­ли­чить. Под­к­лю­чая це­пи к тем или иным кон­так­там, мы смо­жем ре­али­зо­вать раз­ные гра­фи­ки вклю­че­ния. Сред­няя ско­рость дви­же­ния «за­мы­кал­ки» 1 м за 0,1 сек. Зна­чит, 0,001 сек. со­от­вет­с­т­ву­ет точ­ность ус­та­нов­ки кон­так­тов в 1 см. А кон­так­ты мож­но лег­ко ус­та­но­вить с точ­нос­тью, в де­сять раз боль­шей. При ди­амет­ре труб­ки в 80 мм сред­нее сдви­же­ние кон­так­тов к оси труб­ки-2 мм. «Пе­ре­за­ряд­ка» при­бо­ра дос­ти­га­ет­ся его пе­ре­во­ра­чи­ва­ни­ем. Од­нов­ре­мен­ное сбра­сы­ва­ние всех ко­лец - ос­во­бож­де­ни­ем ниж­не­го коль­ца, на ко­то­ром сво­бод­но ле­жат все ос­таль­ные коль­ца.

Итак, мы все-та­ки по­лу­чи­ли тре­ние без тре­ния! Най­ден­ный прин­цип зна­чи­тель­но ши­ре кон­к­рет­ной за­да­чи. В сущ­нос­ти, мы наш­ли спо­соб опор­но­го дви­же­ния без тре­ния об опо­ры… Ре­шить за­да­чу на та­ком уров­не без АРИЗ - пу­тем пе­ре­бо­ра ва­ри­ан­тов - очень не­лег­ко. Вы мо­же­те убе­дить­ся в этом, пред­ло­жив за­да­чу 7 сво­им друзь­ям. Пом­ни­те, что при этом нель­зя ме­нять за­да­чу: дол­ж­на быть усо­вер­шен­с­т­во­ва­на ис­ход­ная схе­ма (с па­да­ющим гру­зом, за­мы­ка­ющим кон­так­ты). И еще: ус­ло­вия за­да­чи на­до не пе­рес­ка­зы­вать, а да­вать в пись­мен­ном ви­де. Пусть ре­ша­ющий оз­на­ко­мит­ся с кон­т­роль­ным от­ве­том по за­да­че 6, а за­тем про­чи­та­ет ус­ло­вия за­да­чи 7,

Разобрав нес­коль­ко за­дач, ко­то­рые мы при­ве­ли, чи­та­тель мо­жет сде­лать вы­вод, что для АРИЗ ха­рак­тер­но стрем­ле­ние по­лу­чить тре­бу­емый эф­фект при ми­ни­маль­ных зат­ра­тах. В за­да­че 5 мы стре­ми­лись к то­му, что­бы как мож­но мень­ше раз­ру­шать лед: раз­ру­шен­ный лед сам по се­бе ни­ко­му не ну­жен, это толь­ко «пла­та» за гру­бый, не­со­вер­шен­ный спо­соб дви­же­ния. В за­да­че 2 крылья дож­де­ва­те­ля дер­жа­лись «са­ми по се­бе». В за­да­че 7 тре­ние бы­ло сня­то прос­тым раз­де­ле­ни­ем «за­мы­кал­ки».

Для обыч­но­го ин­же­нер­но­го мыш­ле­ния ти­пич­но дру­гoe: го­тов­ность «пла­тить» за по­лу­чен­ный эф­фект. «Нуж­но опус­тить эту тя­же­лую тру­бу на от­кос,-думает ин­же­нер.Прек­рас­но. Смон­ти­ру­ем кран, он опус­тит тру­бу». Кран - это и есть пла­та за ре­али­за­цию дей­с­т­вия, тре­бу­емо­го за­да­чей.

Изобретатель ду­ма­ет ина­че: «Нуж­но опус­тить эту тру­бу. Ну, что же, на­до де­лать так, что­бы тру­ба как-то са­ма лег­ла на от­кос».

Мы при­вык­ли рас­п­ла­чи­вать­ся за ре­ше­ние тех­ни­чес­ких за­дач ме­тал­лом ма­шин, слож­нос­тью элек­т­ро­ни­ки и щед­рым рас­хо­дом энер­гии. АРИЗ вы­ра­ба­ты­ва­ет при­выч­ку пла­тить иной ва­лю­той - твор­чес­кой мыс­лью. За­да­ча мо­жет кри­чать: «Я сов­сем прос­тая, ме­ня лег­ко ре­шить, ис­поль­зуя из­вес­т­ные ме­ха­низ­мы!» Но изоб­ре­та­тель все рав­но дол­жен стре­мить­ся най­ти ре­ше­ние, не тре­бу­ющее ма­шин, ме­ха­низ­мов, ус­т­ройств. Ко­неч­но, что-то, в кон­це кон­цов, при­дет­ся ис­поль­зо­вать. Но это «что-то» дол­ж­но быть обя­за­тель­но но­вым и бо­лее эф­фек­тив­ным.

Посмотрим на кон­к­рет­ной за­да­че, как это про­ис­хо­дит.

Задача 8

В ла­бо­ра­то­рии на­ме­че­но про­вес­ти се­рию ис­пы­та­ний сис­те­мы филь­т­ров (нап­ри­мер, для дви­га­те­лей внут­рен­не­го сго­ра­ния). В хо­де ис­пы­та­ний в филь­т­ры вмес­те с пос­ту­па­ющим ту­да воз­ду­хом на­до по­да­вать пе­сок, пыль, час­ти­цы гли­ны и про­чие сы­пу­чие до­бав­ки. Для каж­до­го ис­пы­та­ния име­ет­ся гра­фик по­да­чи до­ба­вок. Иног­да на­до по­да­вать толь­ко од­ну ка­кую-ни­будь до­бав­ку, нап­ри­мер, толь­ко пе­сок, а не­ред­ко тре­бу­ет­ся од­нов­ре­мен­но по­да­вать до 24 ви­дов до­ба­вок. Каж­дая до­бав­ка по­да­ет­ся в свое вре­мя по за­ра­нее сос­тав­лен­но­му гра­фи­ку, по­это­му сме­ши­вать до­бав­ки и по­да­вать ус­ред­нен­ную смесь нель­зя. Вес каж­дой до­бав­ки от 0,01 кг до 0,03 кг. Вре­мя по­да­чи 10 сек. По­том ус­та­нов­ку раз­би­ра­ют и ис­сле­ду­ют.

Нужно пред­ло­жить спо­соб по­да­чи сы­пу­чих до­ба­вок. Ос­нов­ные тре­бо­ва­ния: прос­то­та, точ­ность, лег­кость пе­ре­на­лад­ки (пред­по­ла­га­ет­ся про­ве­рить сот­ни раз­ных со­че­та­ний до­ба­вок).

* * *

Эта за­да­ча бы­ла пред­ло­же­на слу­ша­те­лям, толь­ко что при­ня­тым в Азер­бай­д­жан­с­кий об­щес­т­вен­ный ин­с­ти­тут изоб­ре­та­тель­с­ко­го твор­чес­т­ва. Вре­мя на ре­ше­ние не ог­ра­ни­чи­ва­лось, боль­шин­с­т­во спра­ви­лось с за­да­чей за

i/2 -2 ча­са. Все слу­ша­те­ли - 90 че­ло­век - по­дош­ли к за­да­че с по­зи­ций обыч­но­го кон­с­т­ру­иро­ва­ния; по­да­ча по­рош­ков осу­щес­т­в­ля­лась раз­лич­ны­ми до­за­то­ра­ми. В нес­коль­ких пред­ло­же­ни­ях ав­то­ма­ти­за­ция до­зи­ров­ки дос­ти­га­лась ис­поль­зо­ва­ни­ем ЭВМ!

Вот од­но из ре­ше­ний: «К аг­ре­га­ту под­ве­де­ны 24 тру­бы. Пе­ред каж­дой тру­бой вра­ща­ет­ся прис­по­соб­ле­ние в ви­де си­та. Чис­ло ды­рок в си­те со­от­вет­с­т­ву­ет чис­лу то­чек кри­вой для дан­но­го по­рош­ка. Ди­амет­ры ды­рок по­доб­ра­ны так, что­бы в аг­ре­гат в од­ну се­кун­ду мог­ло про­хо­дить оп­ре­де­лен­ное ко­ли­чес­т­во по­рош­ка. Ско­рость вра­ще­ния сит та­ко­ва, что каж­дую се­кун­ду к тру­бам по­да­ет­ся но­вое от­вер­с­тие нуж­но­го ди­амет­ра». Итак, 24 до­за­то­ра - каж­дый с на­бо­ром еже­се­кун­д­но ме­ня­ющих­ся ди­аф­рагм! Ма­ши­на гро­моз­д­кая, не очень на­деж­ная (отвер­с­тия в ди­аф­раг­мах и труб­ки мо­гут за­бить­ся) и труд­но под­да­юща­яся пе­ре­на­лад­ке.

Через пол­то­ра ме­ся­ца та же за­да­ча бы­ла вновь пред­ло­же­на слу­ша­те­лям. На этот раз вре­ме­ни на ре­ше­ние пот­ре­бо­ва­лось вдвое мень­ше - и по­ло­ви­на слу­ша­те­лей выш­ла на уро­вень кон­т­роль­но­го от­ве­та.

Решение за­да­чи 8

Применим опе­ра­тор РВС.

2-2а. Уве­ли­чим ко­ли­чес­т­во до­ба­вок в 100 раз. Те­перь пот­ре­бу­ют­ся 2400 до­за­то­ров. По­лу­ча­ет­ся слиш­ком гро-* моз­д­кая ус­та­нов­ка. До­за­тор дол­жен быть один и при­том са­мый прос­той. Но из это­го прос­то­го до­за­то­ра дол­ж­ны не­за­ви­си­мо ид­ти 2400 по­рош­ков…

2-26. Ес­ли до­бав­ка од­на, мож­но пос­та­вить обыч­ный до­за­тор.

2-2в. Чем мень­ше вре­мя по­да­чи, тем ху­же бу­дет ра­бо­тать до­за­тор. Ес­ли вмес­то 30 сек. в на­шем рас­по­ря­же­нии все­го 0,03 сек., мы прос­то не ус­пе­ем от­до­зи­ро­вать по­рош­ки. Вы­вод: до­зи­ров­ку на­до осу­щес­т­в­лять за­ра­нее. Глав­ный вы­иг­рыш в том, что за­ра­нее мы мо­жем до­зи­ро­вать по­рош­ки лю­бым спо­со­бом и без спеш­ки, сле­до­ва­тель­но, очень точ­но. Ес­ли у нас есть за­ра­нее от­до­зи­ро­ван­ные по­рош­ки (нап­ри­мер, раз­ло­жен­ные по се­кун­д­ным пор­ци­ям), то до­за­то­ры не нуж­ны: из двух тре­бу­емых дей­с­т­вий - от­до­зи­ро­вать по­рош­ки и по­дать - ос­та­ет­ся толь­ко вто­рое дей­с­т­вие.

2-2г. До­пус­тим, вре­мя по­да­чи по­рош­ков рас­тя­ну­то

до го­да. По­рош­ки по­да­ют­ся мед­лен­но - кру­пин­ка за кру­пин­кой. В этом слу­чае то­же есть смысл от­до­зи­ро­вать их за­ра­нее, ска­жем, по не­дель­ным пор­ци­ям.

2-2д. Ес­ли до­пус­ти­мая сто­имость ус­т­рой­с­т­ва близ­ка к ну­лю, ус­т­рой­с­т­ва нет или поч­ти нет. Соб­с­т­вен­но, до­за­тор нам не ну­жен: мы мо­жем лю­бым - са­мым де­ше­вым спо­со­бом от­до­зи­ро­вать по­рош­ки за­ра­нее. Зна­чит, на­до как-то из­ба­вить­ся и от по­да­юще­го ус­т­рой­с­т­ва.

2-2е. Ес­ли рас­хо­ды на ус­т­рой­с­т­во мо­гут быть вы­со­ки­ми, поп­ро­бу­ем из­ме­нить при­род­ный эле­мент сис­те­мы - по­рош­ки. Со­еди­ним - хо­тя бы с по­мощью клея - каж­дую кру­пин­ку по­рош­ка с кру­пин­кой фер­ро­маг­нит­но­го ма­те­ри­ала. Те­перь по­да­чей по­рош­ков очень лег­ко уп­рав­лять. Прав­да, не­яс­но, как в нуж­ный мо­мент от­де­лять кру­пин­ки по­рош­ка от кру­пи­нок ме­тал­ла.

Что же нам дал опе­ра­тор РВС? Од­ну бе­зус­лов­но под­хо­дя­щую идею - до­зи­ро­вать по­рош­ки за­ра­нее. И од­ну ди­кую, но за­ман­чи­вую идею: кру­пин­ки ме­тал­ла не­сут и сбра­сы­ва­ют час­ти­цы по­рош­ка.

Продолжим ре­ше­ние.

2-3. Да­на сис­те­ма из филь­т­ров и 24 до­ба­вок. До­бав­ки труд­но по­да­вать в филь­т­ры по гра­фи­кам.

2-4. а) -

б) Филь­т­ры, по­рош­ки.

Менять филь­т­ры нель­зя-мы их ис­сле­ду­ем. По­рош­ки то­же нель­зя ме­нять - на­ру­шат­ся ус­ло­вия эк­с­пе­ри­мен­та.

2-5. Внеш­няя сре­да.

3-1. Внеш­няя сре­да са­ма по­да­ет по­рош­ки по за­дан­ным гра­фи­кам прос­то и точ­но.

В этой фор­му­ли­ров­ке, в сущ­нос­ти, ука­за­ны два дей­с­т­вия- до­зи­ро­вать («по за­дан­ным гра­фи­кам») и по­да­вать. Но шаг 2-2 уже дал идею пред­ва­ри­тель­ной до­зи­ров­ки. По­это­му мы мо­жем уточ­нить ИКР:

3-1. Внеш­няя сре­да са­ма по­да­ет за­ра­нее от­до­зи­ро-ван­ные по­рош­ки прос­то и точ­но.

3-2. Бу­дем для прос­то­ты рас­смат­ри­вать один по­ро­шок, пом­ня, что по­том ре­ше­ние на­до рас­п­рос­т­ра­нить на 24 по­рош­ка. Итак, мы име­ем за­ра­нее от­до­зи­ро­ван­ный по­ро­шок (рис. 29); сей­час внеш­няя сре­да не по­да­ет по­ро­шок, а нам на­до, что­бы она са­ма по­да­ва­ла его в во­рон­ку.

3-3. Не мо­жет вы­пол­нить тре­бу­емо­го дей­с­т­вия часть внеш­ней сре­ды от то­го мес­та, где ле­жат от­до­зи­ро­ван­ные по­рош­ки, до во­рон­ки.

Рис. 29. К за­да­че 8, шаг 3-2: за­ра­нее от­до­зи­ро­ван­ный по­ро­шок по­да­ет­ся при по­мо­щи лен­ты.

3-4. а) Нам на­до, что­бы эта часть внеш­ней сре­ды са­ма нес­ла по­ро­шок.

б) Нет­руд­но сде­лать эту часть сре­ды нз лен­ты. На лен­ту мож­но по­ло­жить пред­ва­ри­тель­но от­до­зи­ро­ван­ный по­ро­шок. Но ку­да де­нет­ся лен­та над во­рон­кой?

в) Не­сов­мес­ти­мость (при­том не очень страш­ная - это уже вид­но) сос­то­ит в том, что лен­та дол­ж­на быть и лен­ты не дол­ж­но быть. Прав­да, тре­бо­ва­ния эти от­но­сят­ся к раз­ным мо­мен­там вре­ме­ни: по­ка лен­та не­сет по­ро­шок, она дол­ж­на быть; ког­да по­ро­шок до­не­сен, дол­ж­на ис­чез­нуть. Неч­то по­доб­ное (с час­ти­ца­ми фер­ро­маг­нит­но­го ма­те­ри­ала) у нас по­лу­чи­лось и на ша­ге 2-2е.

3-5. Итак, лен­та дол­ж­на ис­чез­нуть над во­рон­кой.

3-6. Ли­бо на­до унич­то­жить лен­ту, ли­бо от­вес­ти ее в сто­ро­ну.

3-7. Мож­но заг­нуть лен­ту: пусть воз­в­ра­ща­ет­ся на­зад. По­лу­чит­ся что-то вро­де лен­точ­но­го тран­с­пор­те­ра. 24 тран­с­пор­те­ра? А ес­ли их 240? Пло­хо! Тран­с­пор­тер хо­рош, ког­да на­до дол­го по­да­вать ма­те­ри­алы. А мы весь по­ро­шок рас­по­ло­жи­ли за­ра­нее - нам не нуж­на выс­во­бо­див­ша­яся лен­та тран­с­пор­те­ра.

Остается пер­вый ва­ри­ант - унич­то­жить лен­ту над во­рон­кой. Это бли­же к иде­аль­ной ма­ши­не: часть ма­ши­ны, вы­пол­нив­шая свою ра­бо­ту, дол­ж­на ис­чез­нуть.

3-8. Ку­да и как бу­дет ис­че­зать лен­та? Мож­но от­б­ра­сы­вать лен­ту, но это, ви­ди­мо, пот­ре­бу­ет при­ме­не­ния ка­ко­го-то ме­ха­низ­ма. Иде­аль­нее, что­бы лен­та ис­че­за­ла са­ма: та­яла, ис­па­ря­лась и т. д.

4-1. Мы вы­иг­ра­ли в точ­нос­ти (за­ра­нее тща­тель­но до­зи­ру­ем), в прос­то­те кон­с­т­рук­ции (на­бор ис­че­за­ющих лент). Но вво­дит­ся опе­ра­ция пред­ва­ри­тель­ной рас­к­лад­ку по­рош­ка на лен­ту.

4-2. Нет­руд­но на­нес­ти по­ро­шок на лен­ту рав­но­мер­но: пок­ро­ем лен­ту кле­ем, по­сып­лем по­рош­ком, прик­ле­им один слой. Од­на­ко нам нуж­на лен­та, не­су­щая по­ро­шок в ви­де гра­фи­ка. По­ло­жить клей в те мес­та, где по гра­фи­ку дол­жен быть по­ро­шок? Про­ще вы­ре­зать гра­фик из лен­ты, име­ющей оди­на­ко­вую ши­ри­ну. Ве­щес­т­во лен­ты дол­ж­но лег­ко ре­зать­ся, лег­ко пок­ры­вать­ся кле­ем, лег­ко ис­че­зать. Обык­но­вен­ная бу­ма­га. А луч­ше - без­золь­ная бу­ма­га.

4-3. Те­перь труд­но най­ти не­дос­тат­ки. Из­го­то­вить за­пас рав­но­мер­но пок­ры­тых по­рош­ка­ми лис­тов нес­лож­но. Вы­ре­зать из этих лис­тов нуж­ные гра­фи­ки - сов­сем прос­то. Рав­но­мер­но по­да­вать один или нес­коль­ко (сло­жен­ных в пач­ку) лис­тов мож­но с по­мощью са­мых прос­тых ус­т­ройств. Сжи­га­ние без­золь­ной бу­ма­ги над во­рон­кой то­же не вы­зы­ва­ет зат­руд­не­ний.

4-4. Мы наш­ли нас­толь­ко прос­той спо­соб, что его лег­ко ре­али­зо­вать и ис­пы­тать. Вы­иг­рыш от­чет­ли­во ви­ден.

Контрольный от­вет: «Спо­соб неп­ре­рыв­но­го до­зи­ро­ва­ния сы­пу­чих ма­те­ри­алов по ве­су в еди­ни­це объ­ема, нап­ри­мер аб­ра­зи­ва, при ус­ко­рен­ных из­нос­ных ис­пы­та­ни­ях дви­га­те­ля внут­рен­не­го сго­ра­ния, от­ли­ча­ющий­ся тем, что с целью по­вы­ше­ния точ­нос­ти, аб­ра­зив пред­ва­ри­тель­но на­но­сят рав­но­мер­ным сло­ем на по­вер­х­ность гиб­кой лен­ты из лег­ко­вос­п­ла­ме­ня­юще­го­ся ве­щес­т­ва, по­да­ют ее с за­дан­ной ско­рос­тью в зо­ну наг­ре­ва и сжи­га­ют, а аб­ра­зив от­во­дят к ис­пы­ту­емо­му объ­ек­ту» (автор­с­кое сви­де­тель­с­т­во №305363).

* * *

Разумеется, прак­ти­чес­ки за­пи­си ре­ше­ний нес­коль­ко ко­ро­че. Вот, нап­ри­мер, ре­ше­ние В. Мит­ро­фа­но­ва, сту­ден­та 5-го кур­са Азер­бай­д­жан­с­ко­го ин­с­ти­ту­та неф­ти и хи­мии:

«2-3. Да­на сис­те­ма: аг­ре­гат и до­бав­ки.

2-4. а) -

б) Аг­ре­гат, до­бав­ки.

2-5. Внеш­няя сре­да.

3-1. Внеш­няя сре­да вво­дит до­бав­ки вов­ре­мя и как нам нра­вит­ся.

3-2. (На ри­сун­ке «Бы­ло» по­ка­за­ны ха­оти­чес­кие по­то­ки до­ба­вок, на ри­сун­ке «Ста­ло» - упо­ря­до­чен­ные.)

3-3. (Вы­де­ле­ны учас­т­ки - там, где на­сы­па­ют­ся до­бав­ки.)

3-4. Внеш­няя сре­да не взве­ши­ва­ет, не зна­ет вре­ме­ни и т. д.

3-5. Ес­ли бы ей не на­до бы­ло знать ни­че­го. Ес­ли за­ра­нее как-то все сде­лать».

Отсюда В. Мит­ро­фа­нов сра­зу при­шел к от­ве­ту, сов­па­да­юще­му с кон­т­роль­ным. На ре­ше­ние бы­ло зат­ра­че­но все­го 20 ми­нут.

Инженер Р. Сул­та­нов по­лу­чил тот же от­вет, но нес­коль­ко иным пу­тем:

«3-4. Внеш­няя сре­да не мо­жет зах­ва­тить нуж­ные ко­ли­чес­т­ва по­рош­ков и по­да­вать в стро­го оп­ре­де­лен­ное вре­мя.

3-5. Ес­ли внеш­няя сре­да об­ла­да­ла бы ка­ким-то сред­с­т­вом тран­с­пор­ти­ров­ки (нап­ри­мер, по­да­ва­ла бы 1 кон­тей­нер в се­кун­ду), в ко­то­рое за­ра­нее на­сы­па­но нуж­ное ко­ли­чес­т­во по­рош­ков. Кон­тей­нер - наз­ва­ние ус­лов­ное. До­пус­тим, обо­лоч­ка, лен­та. Пос­ле дос­тав­ки лен­та ис­че­за­ет».

Формулировки от­ве­тов на воп­ро­сы АРИЗ сох­ра­ня­ют ин­ди­ви­ду­аль­ность. Но для всех силь­ных ре­ше­ний (на уров­не или вы­ше кон­т­роль­но­го от­ве­та) ха­рак­те­рен об­щий стиль мыш­ле­ния:

направленность мыс­ли, от­сут­с­твие бес­по­ря­доч­ных скач­ков, су­ет­ли­вых ме­та­ний;

постоянная ори­ен­ти­ров­ка на ИКР, стрем­ле­ние по­лу­чить ре­зуль­тат, рас­п­ла­тив­шись пре­дель­но-ми­ни­маль­ным ус­т­рой­с­т­вом;

умение лег­ко пре­одо­ле­вать пси­хо­ло­ги­ческие барь­еры (тер­мин «кон­тей­нер» тя­нул к идее ис­поль­зо­ва­ния па­ке­ти­ков, но Р. Сул­та­нов тут же от­ме­тил: кон­тей­нер - наз­ва­ние ус­лов­ное. По­то­му что обо­лоч­ка нли лен­та - то­же кон­тей­не­ры…);

хорошее вла­де­ние ос­нов­ными при­ема­ми ус­т­ра­не­ния тех­ни­чес­ких про­ти­во­ре­чий, ког­да ма­лей­шая под­с­каз­ка ана­ли­за вос­п­ри­ни­ма­ет­ся как яс­ное ука­за­ние при­ме­нить тот или иной при­ем (бы­ли ис­поль­зо­ва­ны при­емы пред­ва-

рительного ис­пол­не­ния, от­б­ро­са не­нуж­ных час­тей, ди­на­ми­за­ции объ­ек­та).

рительного ис­пол­не­ния, от­б­ро­са не­нуж­ных час­тей, ди­на­ми­за­ции объ­ек­та).

* * *

Теперь я при­ве­ду нес­коль­ко за­дач для са­мос­то­ятель­но­го ре­ше­ния. Это учеб­ные за­да­чи: в их ус­ло­ви­ях со­дер­жат­ся все све­де­ния, не­об­хо­ди­мые для ре­ше­ния. Ка­ких-ли­бо от­рас­ле­вых зна­ний не тре­бу­ет­ся. Кро­ме то­го, пос­коль­ку за­да­чи учеб­ные, дос­та­точ­но лишь в са­мом об­щем ви­де най­ти прин­цип ре­ше­ния.

Не ищи­те ре­ше­ние пе­ре­бо­ром ва­ри­ан­тов. Пы­та­ясь от­га­ды­вать (по зна­ко­мо­му ме­то­ду «а ес­ли сде­лать так…»), вы лишь бес­по­лез­но зат­ра­ти­те вре­мя. Ес­ли удас­т­ся пра­виль­но уга­дать от­вет, ва­ше твор­чес­кое мас­тер­с­т­во от это­го не по­вы­сит­ся. Да­же са­мые прос­тые за­да­чи на­до ре­шать по сис­те­ме, это нуж­но для тре­ни­ров­ки изоб­ре­та­тель­с­ких на­вы­ков.

Решайте за­да­чу так, как буд­то оцен­ка ста­вит­ся не за по­лу­чен­ный от­вет, а толь­ко за ход ре­ше­ния. Счи­тай­те, что са­мое важ­ное - чет­ко выс­т­ро­ить ле­сен­ку от­ве­тов на воп­ро­сы. Эта ле­сен­ка дол­ж­на об­ла­дать дву­мя свой­с­т­ва­ми: пер­вое - цель­ность, от­сут­с­т­вие ло­ги­чес­ких раз­ры­вов; вто­рое - на­ли­чие ка­ко­го-то не­ожи­дан­но­го по­во­ро­та. Вспом­ни­те ре­ше­ние за­да­чи 7: уже в ИКР мы приш­ли к вы­во­ду, что нуж­но по­лу­чить тре­ние без тре­ния. Здра­вый смысл уво­дил в сто­ро­ну, но мы ста­ли пос­ле­до­ва­тель­но ис­кать тре­ние без тре­ния и дви­же­ние без дви­же­ния…

Задача 9

Воздух, по­да­ва­емый в ак­ва­ри­ум, поз­во­ля­ет в срав­ни­тель­но не­боль­шом объ­еме во­ды со­дер­жать мно­го ры­бе­шек. По­это­му дав­но воз­ник­ла мысль ис­поль­зо­вать ана­ло­гич­ный при­ем для ин­тен­си­фи­ка­ции ры­бо­вод­с­т­ва в озе­рах, пру­дах и т. п. Бе­да, од­на­ко, в том, что спо­соб этот не­эко­но­ми­чен: лишь не­боль­шая часть воз­ду­ха ус­пе­ва­ет рас­т­во­рить­ся в во­де, ос­нов­ная же его мас­са воз­в­ра­ща­ет­ся в ат­мос­фе­ру. Для ком­нат­но­го ак­ва­ри­ума это не так страш­но- ма­лень­кий мо­тор­чик справ­ля­ет­ся с де­лом. Но в озе­рах иные мас­ш­та­бы; пот­ре­бо­ва­лось бы воз­ле каж­до­го озе­ра стро­ить мощ­ную ком­п­рес­сор­ную ус­та­нов­ку, прок­ла­ды­вать раз­вет­в­лен­ную сис­те­му труб и т. д.

Нужен иной спо­соб - нес­лож­ный, эко­но­мич­ный и, ко­неч­но, без­в­ред­ный для рыб. По­это­му, в час­т­нос­ти, не на­до ис­поль­зо­вать ре­ак­ти­вы, вы­де­ля­ющие кис­ло­род.

Задача сов­сем прос­тая. Поп­ро­буй­те ее ре­шить сра­зу (без ана­ли­за) по таб­ли­це ти­по­вых при­емов.

Задач а 10

При по­ли­ров­ке оп­ти­чес­ких сте­кол ис­поль­зу­ют де­ре­во и тка­ни, а в пос­лед­ние го­ды - смо­лы и плас­т­мас­сы. В зо­ну соп­ри­кос­но­ве­ния стек­ла и ин­с­т­ру­мен­та по­да­ет­ся вод­ная взвесь по­ли­ро­валь­но­го по­рош­ка.

Однако этот тра­ди­ци­он­ный спо­соб да­лек от со­вер­шен­с­т­ва. По­ли­ров­ку при­хо­дит­ся вес­ти на низ­ких ско­рос­тях, так как смо­лы, тка­ни, де­ре­во и плас­т­мас­сы с уве­ли­че­ни­ем чис­ла обо­ро­тов силь­но ра­зог­ре­ва­ют­ся и те­ря­ют не­об­хо­ди­мые ка­чес­т­ва.

Как по­вы­сить ско­рость об­ра­бот­ки?

Вероятно, вы сра­зу по­ду­ма­ете о по­да­че ох­лаж­да­ющей жид­кос­ти: пусть вмес­то вод­ной взве­си бу­дет взвесь по­ли­ро­валь­но­го по­рош­ка в ка­кой-ни­будь ох­лаж­да­ющей жид­кос­ти. Та­кой спо­соб из­вес­тен, он да­ет не очень хо­ро­шие ре­зуль­та­ты. Пред­с­тавь­те се­бе по­ли­ро­валь­ник в ви­де не­боль­шой по­душ­ки, ко­то­рая быс­т­ро вра­ща­ет­ся, плот­но при­жи­ма­ясь к стек­лу. Как по­да­вать ох­лаж­да­ющую жид­кость? Сбо­ку? Но ведь теп­ло вы­де­ля­ет­ся под по­душ­кой - там, где в дан­ный мо­мент при­жат по­ли­ро­валь­ник. Ус­т­ро­ить сквоз­ные ка­на­лы в по­ли­ро­валь­ни­ке? Тут мы на­тал­ки­ва­ем­ся на про­ти­во­ре­чие: чем боль­ше в по­ли­ро­валь­ни­ке ка­на­лов, тем рав­но­мер­нее бу­дет по­да­ча жид­кос­ти, но тем ху­же бу­дет ра­бо­тать сам по­ли­ро­валь­ник, ибо он бу­дет сос­то­ять в ос­нов­ном из ды­рок… Сло­вом, дыр­ча­тый по­ли­ро­валь­ник - не са­мая удач­ная идея.

Это то­же очень прос­тая за­да­ча. Ре­ши­те ее, ис­поль­зуя таб­ли­цу ти­по­вых при­емов.

Задач а 11

Для ис­пы­та­ния ма­те­ри­алов на дли­тель­ную проч­ность в ус­ло­ви­ях вы­со­ких тем­пе­ра­тур и аг­рес­сив­ных сред ис­поль­зу­ют проч­ные ка­ме­ры - сей­фы. К об­раз­цу ма­те­ри­ала прик­реп­ля­ют груз, пос­ле че­го за­пол­ня­ют ка­ме­ру аг­рес­сив­ным ве­щес­т­вом, гер­ме­тич­но зак­ры­ва­ют и вклю­ча­ют сис­те­му обог­ре­ва (теп­ло­вые эле­мен­ты раз­ме­ще­ны в стен­ках ка­ме­ры). Вес гру­за - от 0,02 кг до 2 кг.

Основная труд­ность при та­ких ис­пы­та­ни­ях свя­за­на с оп­ре­де­ле­ни­ем мо­мен­та раз­ры­ва об­раз­ца. Прав­да, здесь

не тре­бу­ет­ся осо­бой точ­нос­ти. Дос­та­точ­но, ес­ли мо­мент об­ры­ва бу­дет за­фик­си­ро­ван с точ­нос­тью до нес­коль­ких се­кунд, так как ис­пы­та­ния ве­дут­ся иног­да в те­че­ние мно­гих дней. Слож­ность в дру­гом: труд­но обес­пе­чить на­деж­ность сиг­наль­ных ус­т­ройств, раз­ме­щен­ных внут­ри ка­ме­ры в силь­но аг­рес­сив­ной сре­де. Нуж­но, что­бы мо­мент об­ры­ва оп­ре­де­лял­ся сна­ру­жи. Ап­па­ра­ту­ра, улав­ли­ва­ющая шум па­де­ния гру­за, не го­дит­ся - она слиш­ком слож­на и не­на­деж­на.

Примем для оп­ре­де­лен­нос­ти, что ка­ме­ра име­ет раз­ме­ры 0,4 X 0,3 м X 0»3 м, а тол­щи­на сталь­ных сте­нок - око­ло 10 мм. Итак, ну­жен пре­дель­но прос­той и на­деж­ный спо­соб ре­гис­т­ра­ции мо­мен­та раз­ры­ва об­раз­ца. Пом­ни­те: не дол­ж­но быть ни од­но­го сквоз­но­го от­вер­с­тия в стен­ках ка­ме­ры!

Начните ана­лиз за­да­чи с ша­га 2-3.

Задача 12

Имеется пнев­ма­ти­чес­кий кон­ве­йер. Он пред­с­тав­ля­ет со­бой нак­лон­ную труб­ку, по дну ко­то­рой сни­зу вверх - под дей­с­т­ви­ем по­то­ка воз­ду­ха - пе­ре­ме­ща­ют­ся (ка­тят­ся) мел­кие штуч­ные гру­зы. В на­шем слу­чае - по­ми­до­ры. Труб­ка идет с эта­жа на этаж, в нес­коль­ких мес­тах ме­ня­ет нап­рав­ле­ние (для наг­ляд­нос­ти мож­но счи­тать, что тру­ба рас­по­ло­же­на вдоль обыч­ной лес­т­ни­цы). Не­дос­та­ток сис­те­мы: по­ми­до­ры на­ле­та­ют друг на дру­га, уда­ря­ют­ся, пор­тят­ся.

Нужен спо­соб пнев­ма­ти­чес­кой тран­с­пор­ти­ров­ки, при ко­то­ром гру­зы бу­дут дви­гать­ся по за­дан­ной прог­рам­ме с аб­со­лют­ной на­деж­нос­тью: на оп­ре­де­лен­ном рас­сто­янии друг от дру­га и в оп­ре­де­лен­ном тем­пе. От­ка­зы­вать­ся от пнев­ма­ти­чес­кой сис­те­мы тран­с­пор­ти­ров­ки край­не не­же­ла­тель­но: пот­ре­бу­ете» но­вое обо­ру­до­ва­ние, а его у нас нет.

Начните ре­ше­ние за­да­чи с ша­га 2-3.

Задача 13

В элек­т­рон­ных схе­мах вы­со­кой час­то­ты при­ме­ня­ют так на­зы­ва­емые ли­нии за­дер­ж­ки. Они слу­жат для сдви­га вы­ход­но­го сиг­на­ла по вре­ме­ни. Ли­нии за­дер­ж­ки пред­с­тав­ля­ют со­бой сло­ис­тую кон­с­т­рук­цию - слои ма­те­ри­ала с низ­ким и вы­со­ким оми­чес­ки­ми соп­ро­тив­ле­ни­ями че­ре-

дуются. Та­ки­ми па­ра­ми мо­гут быть, нап­ри­мер, стек­ло и сталь, сплав Ву­да и медь. Тол­щи­на сло­ев сос­тав­ля­ет 0,1 - 0,01 мм, точ­ность из­го­тов­ле­ния тре­бу­ет­ся вы­со­кая.

Известные спо­со­бы из­го­тов­ле­ния (прес­со­ва­ние, про­кат­ка) ма­лоп­ро­из­во­ди­тель­ны, до­ро­ги, да­ют мно­го бра­ка. Из не­ко­то­рых пар во­об­ще не уда­ет­ся по­лу­чить сло­ис­тую кон­с­т­рук­цию: ма­те­ри­алы, сос­тав­ля­ющие па­ру, обыч­но рез­ко от­ли­ча­ют­ся по тем­пе­ра­ту­ре плав­ле­ния (стек­ло - до 800°, сталь-1500°, сплав Ву­да -70°, медь-1083°); на тон­кую плас­ти­ну из спла­ва Ву­да на­ло­жить рас­ка­лен­ную мед­ную плас­ти­ну, сплав Ву­да прос­то рас­та­ет.

Нужен прин­ци­пи­аль­но но­вый спо­соб из­го­тов­ле­ния сло­ис­тых кон­с­т­рук­ций.

Эта за­да­ча слож­нее двух пре­ды­ду­щих: барь­еры на пу­ти к ее ре­ше­нию весь­ма вы­со­кие. Нач­ни­те ре­ше­ние с ша­га 2- 2.

Задача 1 4

Трубопровод да­ле­ко не всег­да уда­ет­ся заг­ру­зить ка­ким-ли­бо од­ним неф­теп­ро­дук­том.-По­это­му бы­ла пред­ло­же­на пос­ле­до­ва­тель­ная тран­с­пор­ти­ров­ка, при ко­то­рой раз­ные неф­теп­ро­дук­ты пе­ре­да­ют­ся по од­но­му тру­боп­ро­во­ду друг за дру­гом, так ска­зать, встык. Спо­соб этот в прин­ци­пе име­ет боль­шое пре­иму­щес­т­во: вмес­то нес­коль­ких па­рал­лель­ных тру­боп­ро­во­дов мож­но пос­т­ро­ить один. Но ши­ро­ко­го рас­п­рос­т­ра­не­ния пос­ле­до­ва­тель­ная пе­ре­кач­ка по­ка не по­лу­чи­ла.

Причина в том, что при пе­ре­кач­ке од­но­го го­рю­че­го вслед за дру­гим в зо­не их соп­ри­кос­но­ве­ния не­из­беж­но про­ис­хо­дит сме­ши­ва­ние. В свя­зи с этим воз­ни­ка­ют слож­ные тех­ни­чес­кие проб­ле­мы. Как, нап­ри­мер, точ­но ус­та­но­вить, ког­да кон­ча­ет­ся чис­тый бен­зин и на­чи­на­ет­ся смесь его с ди­зель­ным топ­ли­вом? А где кон­ча­ет­ся эта смесь и на­чи­на­ет­ся пос­ле­ду­ющий чис­тый про­дукт? Как сво­ев­ре­мен­но от­де­лить смесь от чис­тых про­дук­тов и из­бе­жать заг­ряз­не­ния топ­ли­ва, ра­нее пос­ту­пив­ше­го в ра­зер­ву­ары ко­неч­но­го пун­к­та пе­ре­кач­ки?

До 1960 го­да поч­ти на всех ма­гис­т­раль­ных неф­теп­ро­во­дах при­ме­нял­ся руч­ной спо­соб кон­т­ро­ля: во вре­мя оче­ред­но­го цик­ла пе­ре­кач­ки ла­бо­ран­ты кон­т­роль­ных пун­к­тов в лю­бую по­го­ду, днем и ночью ча­са­ми про­си­жи­ва­ли в сы­рых ко­лод­цах тру­боп­ро­во­да, про­из­во­дя мно­го­чис­лен­ные ана­ли­зы.

Рис. 30. Как умень­шить по­те­ри неф­теп­ро­дук­тов, пе­ре­да­ва­емых по од­но­му тру­боп­ро­во­ду?

Делалось это кус­тар­но: пря­мо из тру­боп­ро­во­да бра­ли про­бу, на­ли­ва­ли ее в кол­бу и по уров­ню пла­ва­юще­го в ней поп­лав­ка оп­ре­де­ля­ли плот­ность неф­теп­ро­дук­та. Но раз­ность плот­нос­ти свет­лых го­рю­чих весь­ма нез­на­чи­тель­на, и «ло­вить» та­ким пу­тем гра­ни­цы сме­ше­ния бы­ло поч­ти не­воз­мож­но. В ре­зуль­та­те за каж­дый цикл пе­ре­кач­ки толь­ко по од­но­му тру­боп­ро­во­ду сред­не­го ди­амет­ра (500 мм) вмес­те со смесью ухо­ди­ло в брак от 800 до 1200 тонн чис­тых про­дук­тов.

Было вне­се­но нес­коль­ко пред­ло­же­ний. Нап­ри­мер, пред­ло­жи­ли при­бор «неф­те­ден­си­метр», ко­то­рый оп­ре­де­лял сор­т­ность неф­теп­ро­дук­тов по их плот­но­ети то­же на ос­но­ве поп­лав­ка, но ус­та­нов­лен­но­го в гор­ло­ви­не тру­боп­ро­во­да. Пред­ла­га­лось так­же осу­щес­т­в­лять кон­т­роль гам­ма-плот­но­ме­ром. Этот при­бор дей­с­т­ву­ет при по­мо­щи гам­ма-из­лу­че­ний ра­ди­о­ак­тив­ных изо­то­пов, ус­та­нав­ли­вая ка­чес­т­во го­рю­че­го опять-та­ки по его плот­нос­ти. Есть уль­т­раз­ву­ко­вые ус­та­нов­ки, из­ме­ря­ющие ско­рость рас­п­рос­т­ра­не­ния зву­ка в жид­кос­ти.

Посмотрите на рис. 30. По тру­боп­ро­во­ду встык дви­жут­ся два раз­ных неф­теп­ро­дук­та Л и Б. На сты­ке об­ра­зу­ет­ся смесь А + Б. Ес­ли бы уда­лось точ­но фик­си­ро­вать гра­ни­цы I и II, то по­те­ри не пре­вы­ша­ли бы объ­ема сме­си. Но из-за не­точ­нос­ти кон­т­ро­ля при­хо­дит­ся на­чи­нать от­де­ле­ние сме­си рань­ше (ли­нии III), а за­кан­чи­вать поз­же (ли­ния IV), чем это те­оре­ти­чес­ки воз­мож­но. Со­вер­шен­с­т­вуя ме­то­ды кон­т­ро­ля, приб­ли­жа­ют ли­нию III к I и ли­нию IV к II. По­те­ри при этом умень­ша­ют­ся, но смесь А + Б об­ра­зу­ется по-преж­не­му. Це­ле­со­об­раз­нее об­ход­ной путь: во­об­ще из­бе­жать об­ра­зо­ва­ние сме­си А + Б, ис­поль­зо­вав ка­кой-то раз­де­ли­тель меж­ду А и Б.

Рис. 31. Раз­де­ли­те­ли с ман­жет­ны­ми и дис­ко­вы­ми уп­лот­ни­те­ля­ми.

Известны раз­де­ли­те­ли (рис. 31) с ман­жет­ны­ми, дис­ко­вы­ми и ще­точ­ны­ми уп­лот­ни­те­ля­ми. Од­на­ко эти «ерши­ки» име­ют прин­ци­пи­аль­ные не­дос­тат­ки: сме­се­об­ра­зо­ва­ние не пре­дот­в­ра­ща­ет­ся - неф­теп­ро­дук­ты про­са­чи­ва­ют­ся че­рез за­зо­ры меж­ду стен­ка­ми тру­бы и уп­лот­ни­те­ля­ми; «ерши­ки» зас­т­ре­ва­ют в тру­боп­ро­во­дах, а кое-где во­об­ще не мо­гут прой­ти. На трас­се (че­рез оп­ре­де­лен­ные рас­сто­яния) сто­ят про­ме­жу­точ­ные на­сос­ные пун­к­ты. По­нят­но, что прой­ти че­рез на­со­сы твер­дый раз­де­ли­тель не мо­жет.