ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.01.2026
Просмотров: 1007
Скачиваний: 0
1.6. Практика по формулированию противоречий
Ниже мы приведем еще несколько задач. Попробуйте разобрать их, пользуясь описанной выше последовательностью. Разбор этих задач приведен в параграфе 1.6.2.
1.6.1. Условия задач
Задача 1.18. Шаровая молния
В лаборатории под руководством академика П.Л.Капицы исследовалась искусственная шаровая молния в герметичной кварцевой цилиндрической камере, заполненной гелием под давлением 3 атм. Под действием мощного электромагнитного поля в гелии возникает плазменный шнуровой разряд, стягивающийся в сферический сгусток плазмы – "шаровую молнию". Для удержания "шаровой молнии" в центре камеры используют соленоид, расположенный вокруг камеры. По программе эксперимента нужно было увеличить мощность шаровой молнии, для чего повысить мощность электромагнитного излучения.
Плазма стала более горячей, и, следовательно, менее плотной. Шаровая молния при этом становится легче и всплывает вверх, касаясь стенок камеры и разрушая их. Электромагнитные силы не уравновешивают архимедовы силы. Чтобы удержать молнию в центре камеры, попробовали повысить мощность магнитного поля в соленоиде, но ничего не получилось. Сотрудники предложили строить новую установку с более мощным соленоидом, но П.Л.Капица поступил иначе. Как?
Задача 1.19. Запайка ампул
На фармацевтическом заводе возникла проблема по запайке ампул с лекарством.
65 |
Петров В. АРИЗ |
1.6. Практика по формулированию противоречий
Ампулы с лекарством устанавливают в кассету. В кассете содержится 25 ампул. Кассету подают к коллективной горелке. Против каждого язычка пламени оказывается ампула. Язычки пламени в горелке точно отрегулировать невозможно, поэтому их пламя не равномерно. Одни язычки пламени большие, а другие маленькие.
Большие язычки пламени хорошо запаивают ампулу, но перегревают (портят) лекарство. Маленькие язычки пламени не портят лекарство, но не запаивают ампулу.
Горелки Пламя
Ампула
Лекарство
Рис. 1.17
Как сделать, чтобы все ампулы были запаяны, но ни одна не испорчена?
Задача 1.20. Колеса вагонов
Колесные пары железнодорожных вагонов или локомотивов изнашиваются, и время от времени их надо приводить в порядок - обтачивать в строгом соответствии с железнодорожными требованиями. Это делается по традиционной схеме: колеса выкатывают из-под вагонов или тепловозов, ставят на огромные токарные станки и обрабатывают.
Специального оборудования на ремонтных заводах для этого недостаточно. Поэтому многие вагоны и тепловозы простаивают, дожидаясь "своей очереди". Кроме того, тратится много времени и сил для снятия и установки колес.
66 |
Петров В. АРИЗ |
|
2. СТРУКТУРА АРИЗ
Как более производительно и с меньшей затратой сил обтачивать колеса с имеющимся оборудованием?
Задача 1.21. Утечка нефти
В последние годы участились аварии танкеров, в результате которых происходят большие потери нефти, и огромные поверхности морей загрязняются ею.
Как при аварии избежать утечки жидкого груза из танков?
Задача 1.22. Снятие пружины с оправки
Обычно пружины изготавливают на токарном станке путем навивки на стержне, который называется оправка. Чтобы пружина была качественная (витки одинакового диаметра) ее нужно плотно навивать на оправку, но при этом пружину трудно снять с оправки. Ситуация усложняется если пружины квадратного или шестигранного сечений.
Обычно оправку выбивают, ослабляют пружину или навивают пружину неплотно.
При этом тратится много времени, нужно использовать специальный инструмент, портится оправка или пружина с самого начала сделана не качественно.
Как быть?
Задача 1.23. Маховик
Маховики используется, как аккумуляторы энергии. Чем больше их диаметры и масса, тем больше энергии они аккумулируют, но чем больше диаметр и скорость вращения, тем больше силы разрыва маховика. Как быть?
Copyright ©1976-1999 by Vladimir Petrov |
67 |
1.6. Практика по формулированию противоречий
Задача 1.24. Растяжение арматуры
Для изготовления напряженного (сжатого) железобетона арматуру растягивают, закрепляют в форме и заливают бетоном. После того как бетон "схватился" (застыл), концы арматуры освобождают. Арматура укорачивается и сжимает (напрягает) бетон.
Форма
Арматура
Бетон
Рис. 1.18
Сначала арматуру растягивали с помощью гидродомкратов. Впоследствии с помощью более простого и надежного способа
– электронагрева. Арматура нагревается и удлиняется. Пока напряжения в бетоне требовались не очень большие, использовали арматуру из менее прочной стали. Необходимые удлинения в ней создавались нагревом на 350-400°С. Затем потребовался железобетон с большими напряжениями. Стали применять арматуру из более прочной стали. Для удлинения этой арматуры на расчетную величину ее требовалось нагреть до 700°С. Но нагрев выше 400°С приводит к потере высокопрочных механических свойств арматуры. Даже кратковременный (импульсный) нагрев недопустим. Применять проволоку из жаропрочной стали слишком дорого. Как быть?
Задача 1.25. Торможение танкера
У крупных современных танкеров тормозной путь составляет несколько километров. В связи с этим возрастает вероятность попадания таких судов в аварию.
Что только не предпринимают, чтобы сократить тормозной путь:
68 |
Петров В. АРИЗ |
|
2.СТРУКТУРА АРИЗ
•реверс винта,
•поворот руля на 90°,
•тормозные парашюты – все мало эффективно. Каким способом можно сократить тормозной путь крупных
танкеров?
Задача 1.26. Окраска баллончиков
Завод выпускает большое количество пластмассовых изделий (баллончиков) цилиндрической формы. Их необходимо красить. Внесение краски в полимер невозможно, поэтому изделия покрывают снаружи с помощью краскопульта (распылителя). Для более равномерной окраски цилиндр поворачивают вокруг своей оси.
Струя краски
Баллончик
Сопло
Рис. 1.19
Если распылитель отрегулировать на минимальный режим, то легко уловить момент, когда на баллончик будет нанесен нужный слой, но при этом процесс значительно замедляется, а, следовательно, снижается производительность. Применение электростатического способа в данном случае исключено.
Как сделать процесс окраски качественным и производительным?
Задача 1.27. Разлив металла
Разлив жидкого металла из ковша осуществляется из донного отверстия под действием гравитации (рис. 1.20).
Copyright ©1976-1999 by Vladimir Petrov |
69 |
1.6. Практика по формулированию противоречий
Такой разлив осуществляется неравномерно, так как зависит от высоты столба жидкого металла (от гидростатического напора). Как сделать разлив равномерным?
Ковш
Жидкий металл
Донное
отверстие
Рис. 1.20
Задача 1.28. Абразивная обработка
Аппарат для абразивной обработки деталей сложной формы представляет собой коаксиально расположенные две трубы. По внутренней трубе движется воздух, а по наружной - частицы абразива. На конце наружной трубы расположено сопло, формирующее струю абразива (см. рис. 1.21). Сопло быстро изнашивается, и его приходится менять. Как сделать не изнашиваемое сопло?
70 |
Петров В. АРИЗ |
|
2. СТРУКТУРА АРИЗ
Воздушный
поток
Абразив
Сопло
Струя абразива
Рис. 1.21
Обычно стараются сопло делать из более износостойких материалов, но даже и они изнашиваются, а стоимость таких материалов значительно больше.
1.29. Подводное крыло
При движении судна на подводных крыльях, на крыле, вследствие кавитации43, образуется эрозия (разъедание материала) и крыло теряет свою эффективность (рис.1.22). Как быть?
43 Кавитация – образование капельной жидкости пузырьков, заполненных газом, паром или их смесью. Такие пузырьки при определенных условиях захлопываются (разрываются) происходит своего рода гидравлический удар. Если таких пузырьков много и они находятся на поверхности или вблизи от объекта (например, подводного крыла), то многократно повторяющиеся удары приводят к разрушению (так называемой кавитационной эрозии) поверхности объекта.
Copyright ©1976-1999 by Vladimir Petrov |
71 |
1.6. Практика по формулированию противоречий
Поток воды |
Кавитационные пузыри |
Подводное крыло
Эрозия |
Гидравлический |
поверхности |
удар |
крыла |
|
Рис. 1.22.
1.30. Нить для платья
Моды постоянно меняются, и вот пришла мода делать платья из большого количества кусков материалов различного цвета или из материалов с разноцветными рисунками.
Но как подобрать цвет нитки, чтобы шов не был виден?
1.6.2. Разбор задач по основной линии АРИЗ Задача 1.18. Шаровая молния (продолжение).
1. Поверхностное противоречие (ПП).
ПП: Нужно не допустить порчу камеры. Нежелательный эффект – анти А (порча камеры). Требование А – качество камеры (камера не испорченная).
2. Углубленное противоречие (УП).
2.1. УП1: Если мощность электромагнитного поля большая, то создается нужная (мощная) шаровая молния, но при этом
портится камера.
72 |
Петров В. АРИЗ |
|
2.СТРУКТУРА АРИЗ
Б– анти А. Требование Б – мощная шаровая молния. Требование анти А – порча камеры.
2.2.УП2: Если мощность электромагнитного поля маленькая, то
не портится камера, но шаровая молния не мощная (не
нужная).
А – анти Б. Требование А – камера не испорченная.
Требование - анти Б – слабая шаровая молния.
3. Идеальный конечный результат (ИКР).
Мощная шаровая молния (Б) и камера не испорченная (А).
4.Обостренное противоречие (ОП).
4.1. ОП1:Мощность электромагнитное поле должно быть
большой (свойство С), чтобы обеспечить мощную шаровую молнию (Б), и должно быть малой (анти С), чтобы не испортить камеру (А).
Продолжим дальше анализ для определения первопричин
4.2.ОП2: Большая мощность электромагнитного поля (свойство С) делает более горячую плазму – шаровую молнию
(свойство С1), малая мощность электромагнитного поля (свойство анти С) делает менее горячую плазму (свойство
анти С1).
4.3.ОП3: Более горячая плазма (свойство С1) становиться менее плотной (свойство С2), менее горячая плазма (свойство
анти С1) более плотная (свойство анти С2)
4.4.ОП4: Менее плотная плазма (свойство С2) более легкая (свойство С3), а более плотная (свойство анти С2) менее легкая (свойство анти С3).
4.5.ОП5: Более легкая плазма (свойство С3) всплывает (свойство С4) и портит камеру, а более плотная (свойство анти С3) не всплывает (свойство анти С4)и не портит камеру, но она не нужна по эксперименту.
4.6.Чтобы плазма не всплывала (свойство анти С4) нужно на нее воздействовать (свойство анти С5), и чтобы плазма
всплывала (свойство С4) не нужно на нее воздействовать
(свойство С5)
4.7.Краткая формулировка:
Воздействие на плазму должно быть и не должно быть.
Copyright ©1976-1999 by Vladimir Petrov |
73 |