АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ЕСЛИ НУЖНО ВЕЩЕСТВО - ВОЗЬМЕМ ПУСТОТУ

Напомним: любой объект имеет бесконечное число функций и свойств, а его главную функцию может выполнить бесконечное число других объектов.
Умение видеть хотя бы часть этих свойств и функций (чем больше, тем лучше) - очень важное качество сильного мышления. А раз так, в теории должны быть конкретные рекомендации, отвечающие на вопрос: как не выпустить из поля зрения полезные свойства и функции и где искать их? Прием этот называется анализом вещественно-полевых ресурсов. Ресурсы - это все, что есть пока незадействованного внутри технической системы, и в ближайшем ее окружении. Отсутствие видения ресурсов - яркий признак инерции мышления.

Психологической инерции присущи несколько особенностей:

1. Большая часть истории техники складывалась так, что новые функции в технической системе обеспечивались введением новых веществ и полей. Это можно объяснить ограниченностью выбора материалов, причем их свойства были трудно изменяемыми (дерево, камень и т.п.). И только в последнее десятилетие ТС формируются из самых разнообразных веществ, способных работать не только, например, механически, но имеющих также физические, химические и биологические свойства (традиционные материалы также имели множество свойств, но они или не были познаны, или не были нужны). Конструктор же привык видеть одно, главное, свойство применяемого материала - только его он и использует.
2. Все методы конструирования содержат подробные рекомендации по выводу отходов (излишков) энергии из системы. Отходы надо скорее "выкинуть" из ТС, чтобы они не нарушали работу частей системы. Но ярлык вредного фактора прочно закрепляется в сознании. Поэтому конструктор, например, электронной аппаратуры при необходимости подогрева какой-либо детали блока вводит специальную нагревательную подсистему, не видя огромных излишков тепла, с которыми он боролся на предыдущем этапе.
3. Бурное развитие техники создало убеждение, что все можно сделать техническими средствами. Можно, но не нужно. Иллюзия обязательности технического воплощения новой функции является причиной расточительного для общества появления технических систем там, где их функции могут выполнить природные объекты. Когда-то использовали только природные силы (ветер, воду). Но сегодня часто забывают об этих бесплатных ресурсах. Правило "чем меньше техники, тем лучше" (т.е. стремление к идеальным системам) должно быть основным при развитии техники.

Задача 72. Стальные тросы, на которых спускается в море трал называются ваерами. Они должны сходить с лебедок синхронно или, как говорят моряки, стравливаться на одинаковую длину. Опережение любого из ваеров вызывает перекос трала, а это чревато серьезными неприятностями. Способ замера длины вытравленных ваеров можно назвать "метод бульбы" у лебедок стоят дежурные и, ориентируясь на пеньковые утолщения в стальном тросе - "бульбы", выкрикивают сколько метров ваера ушло в воду. Хорошо, если погода спокойная, нет качки, а "бульбы" новые. Но и тогда ошибка не исключена: стальные ваера, работая в режиме больших нагрузок, вытягиваются. Как быть?

Лишь недавно задача была решена: на тросах ставят магнитные метки через равные промежутки, блок считывает их и на индикаторе появляются цифры вытравленной или выбранной длины ваера. Прибор этот проще магнитофона и имеет примерно такие же магнитные головки. А до этого несколько десятилетий психологическая инерция не давала возможность увидеть (столь очевидное!) свойства стального троса.

Задача 73. Турбореактивные двигатели плохо переносят путешествие на железнодорожных платформах. Толчки на рельсовых стыках могут привести к непоправимому повреждению подшипников качения, на которые опирается ротор. Чтобы этог избежать, ротор необходимо все время вращать, хотя бы чуть-чуть. Как быть?

Что из ресурсов можно использовать для создания вращения? Да что угодно - ветер, солнце, вращение колес платформы и т.д. По а.с. 299 700 использовали энергию... самих толчков. К двигателю подвешивается маятник с инерционным механизмом; толчки и покачивание платформы преобразуются во вращательное движение и медленно поворачивают ротор.
Во время войны советские инженеры придумали, как использовать малую толику водорода из аэростатов заграждения в автомобильных двигателях для привода лебедок, опускающих аэростаты.
А вот тот же принцип решения современной серьезной проблемы. Как защитить от коррозии 200 тыс. км стальных газопроводов страны? Лучший метод - катодная защита: достаточно подать на трубу 1,5-2 вольта (труба - минус, земля - плюс), и коррозия снизится почти до нуля. Но где взять огромное количество дешевых, абсолютно надежных и не требующих ухода источников тока? Дизельные электростанции, аккумуляторы, батареи и пр. ненадежны и не подходят для сибирских морозов и среднеазиатской жары. Надо использовать единственный надежный ресурс - сам газ (его механическую или химическую энергию). Создан простейший источник тока на термоэлементе - спае двух полупроводниковых сплавов (висмута с теллуром и сурьмы с теллуром). Нагревая место спая, на свободных неспаянных концах проволочек получают ЭДС постоянного тока. Такой источник тока размещают рядом с трубопроводом, подключают к нему микрогорелку - дальше все работает само, а осматривать их требуется не чаще, чем раз в 10 лет.
Термопары (спаи разнородных металлов) широко используются как датчики температуры. Зная это свойство, можно получить слабый электрический ток везде, где есть бросовое тепло.
На одном из заводов инженеры подшутили над практикантом, поручив ему проверить до обеда 1000 гальванометров (срочно надо!). Каждый гальванометр нужно было подтащить к стенду, подключить к источнику тока... - работы минимум на неделю. Но практикант подшутил над инженерами. Он взял термопару (от тепла руки на концах проволочек появилась разность потенциалов), обошел стеллажи, поочередно воткнул концы в клеммы приборов, отбраковал их и через 1,5 часа доложил, что все готово...
Техносфера насыщена энергией, правда чаще всего рассеянной, но и этого бывает достаточно. Например, в Японии созданы ручные часы, энергией для которых служат... радиоволны.
Очень выгодно использовать природные (возобновляющиеся) ресурсы.
При строительстве на Севере необходимо тщательно следить за состоянием грунта вокруг опор сооружений - он не должен оттаивать ниже допустимой глубины (фундаменты стоят на мощной, как скала, вечной мерзлоте, если она растает, то превращается в "кисель"). Для этого проводят дополнительную аккумуляцию холода зимой (бесплатный ресурс). В грунте устраивают скважину-колодец со съемной крышкой, зимой крышка открыта (накопление холода), летом закрыта (верхний теплый слой воздуха почти не перемешивается с холодным нижним).
Для лучшей аккумуляции холода зимой предложили принудительную вентиляцию в скважине: крыльчатка в верхней части трубы гонит воздух вниз. Вращает крыльчатку простейший ветродвигатель. Ветер еще один бесплатный и неограниченный ресурс. Но как быть летом? Надо отключать ветродвигатель, поэтому потребовался обслуживающий персонал - плохо. Необходимо обеспечить самообслуживание: с наступлением холодов ветродвигатель сам включается, а при повышении температуры воздуха, допустим до 0<SUP<0< SUP>С, он сам отключается. Как быть? Нужен автоматический тормоз, защемляющий ось двигателя летом и отпускающий ее на зиму. И работать он должен от изменения температуры, т.е. опять же от бесплатного ресурса. Здесь явно нужен теполь (веполь на тепловом поле). Можно применить биметалл или нитинол. А вот еще одно эффективное решение: автоматический сильфон. Сильфон - это гофрированный герметичный цилиндр из упругого материала с легкокипящей жидкостью внутри (например, фреоном).

Там, где холода много, лед - самый выгодный строительный материал. Предлагается делать из него: трубопроводы, укладывая надувной легкий шланг (рукав) в траншею и заливая его слоем воды (а.с. 1 146 360, 1 780 848), различные сооружения (а.с. 861 164), в том числе морские суда (Изобретатель и рационализатор. - 1984. - N 3. - С.12-13).

Типичные задачи на использование вещества внешней среды.

Задача 74. Судовые краны отличаются от наземных тем, что они не имеют твердой опоры и при выносе тяжелого груза за борт могут опрокинуться вместе с судном. Поэтому нужна какая-то хитрая система противовеса: вот стрела крана поворачивается и тяжелый груз все дальше отходит от центра тяжести судна; в это же время должна возрастать масса противовеса на противоположном борту; при обратном движении груза противовес должен уменьшаться, т.е. противовес не может

быть постоянным, он должен то увеличиваться, то... исчезать. Как быть?
Задача простая: естественно, противовес должен быть из воды (а.с. 1 202 960). С противоположного борта подвешена емкость (понтон) с водой; если она полностью погружена в воду, противовеса почти нет, а если ее поднимать из воды, вес возрастет до требуемой величины.

Задача 75. В действующей химической установке есть две трубы - одна в другой. По кольцевому пространству между трубами, вращаясь, движется неэлектропроводная и немагнитная жидкость. Нужно определить скорость ее спирального движения. Нагревать и охлаждать жидкость нельзя. Вскрывать трубу нельзя. Прерывать работу установки нежелательно. Трубы стеклянные, толщина кольцевого промежутка 20 мм.

Это трудная задача. Чтобы ее решить нужен подробный анализ, выявление противоречия, формулирование ФП, и его разрешение.
А чтобы разрешить ФП, нужно знать один очень важный вид ресурса.
ФП, например, звучит так: в кольцевом пространстве должно быть вещество-индикатор, чтобы замерить скорость, и такого вещества не должно быть, так как его невозможно туда ввести. Значит, это должно быть "невещество", т.е. пустота. Это типовой прием разрешения подобных ФП: пустоту легко получить, например, с помощью кавитации - пузырьки появятся в фокусе ультразвукового луча, сделают несколько оборотов вместе с жидкостью и исчезнут.

Задача 76. При испытании моделей парашюта их помещают в трубу и прогоняют по ней воду. Чтобы сфотографировать образующиеся при обтекании вихри, стропы покрывают слоем краски. Но чем больше слой краски, тем больше толстые стропы искажают картину обтекания, хотя и дольше служат. Кроме того, толщина постоянно меняется (краска тает), и это вносит дополнительные искажения. Сделать нити строп в виде трубочек невозможно. Как быть?

Опять сильное ФП (краска должна быть, и ее не должно быть), и снова нужно использовать самый "хитрый" ресурс - пустоту. Здесь подходит второй способ получения пузырьков - электролиз (стропы-проволочки подключают к одному полюсу источника тока, воду - к другому).

Задача 77. Однако в дальнейших экспериментах выяснилось, что при малых скоростях потока пузырьки всплывают вверх, опыт не получается. Как быть?

Здесь требуется простое изменение ТС - поставить трубу вертикально и подавать воду снизу вверх, пусть пузырьки всплывают.
Задача 78. При испытании моделей новых спортивных парашютов (изменяемая геометрия купола сложной формы, открывающиеся клапаны в куполе, двойной купол и т.п.) пузырьки стали сильно искажать картину обтекания. При отрыве и столкновении вихрей пузырьки соединялись, образуя газовые полости, купол схлопывался. Требуется краска еще более идеальная, нельзя вводить даже пустоту. Как быть?

Если ничего нельзя вводить, то сигнал должна давать сама среда, т.е. вода - единственный оставшийся ресурс. Можно и его использовать. Как говорят специалисты-оптики "тень не отбрасывают только приведения". У чуть подогретой воды другой коэффициент преломления. Если выполнить стропы из тонкой нихромовой проволоки и пропустить слабый ток, мы создадим идеальную краску из той же воды. В проходящем свете на экран будет проецироваться причудливая картина скоростных потоков, струй и вихрей. Таким способом можно увидеть удивительные картины. (Социалистическая индустрия. - 1986. - 10 июля): как тонет капля холодной воды в теплой воде, заглянуть внутрь пламени, увидеть излучаемое телом тепло...

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 690 | Нарушение авторских прав