Можно подойти к задаче иначе. Скажем, мы хотим уменьшить потери вещества (23-я строка) — и проигрываем в степени насыщения, т. е. в количестве вещества (26-я колонка). Приемы: 6, 3, 10, 24. Или так: снижая потери вещества обычными путями (т. е. замедляя подачу сжатого воздуха), мы проигрываем в производительности (39-я колонка). Приемы: 28, 35, 10, 23.
Таким образом, таблица настойчиво рекомендует принцип местного качества (3) и принцип предварительного исполнения (10). Отсюда не трудно прийти к решению: возьмем заранее часть воды и создадим для нее условия, благоприятствующие растворению кислорода. Это совпадает с контрольным ответом (авторское свидетельство № 168073): кислород распыляют под давлением в небольшом объеме воды, а потом насыщенную кислородом воду вводят в придонные слои озера. Раньше кислород «выскакивал», не успевая раствориться, теперь у него для этого достаточно времени.
Решение задачи 10
Требуется увеличить скорость обработки, а расплачиваемся мы за это недопустимым увеличением температуры. Приемы: 28, 30, 36, 2. Прием 36 прямо относится к рассматриваемой ситуации: фазовые переходы могут сопровождаться значительным поглощением тепла. Полировальник должен плавиться или испаряться в том месте, где выделяется тепло.
Можно рассуждать и так: надо уменьшить вредный фактор, генерируемый объектом, а сделать это можно поступившись скоростью или производительностью. Приемы соответственно: 35, 28, 3, 23 и 22, 35, 18, 39. Используя идею изменения агрегатного состояния (прием 35), тоже легко прийти к правильному решению.
Контрольный ответ (авторское свидетельство № 192658): полировальник выполнен из льда, в котором находятся частицы абразива. При полировании лед постепенно плавится, поглощая выделяющееся тепло.
Решение задачи 11
2—3. Дана система: коробка — образец (проволока, стержень) — груз — агрессивная среда. Трудно определить момент разрыва образца (или падения груза).
2—4. а) Коробка, груз.
б) Образец и агрессивная среда.
(Образец и среда заданы условиями испытания — их нельзя менять; груз мы можем менять, сохраняя, однако, требуемую нагрузку на образец; коробку можно менять как угодно, лишь бы она оставалась герметичной.)
2—5. Коробка.
(Она снаружи — ее легче менять, чем груз. К тому же коробка неподвижна — см. примечание «а» к шагу 2—5 АРИЗ.)
3—1. Коробка без сквозных отверстий в стенках сама сообщает о моменте разрыва образца (или падения груза).
Рис. 37. Решение правильно, совпадает с ИКР; коробка сама сообщает о падении груза.
3—2. Сделать рисунок установки.
3—3. Не могут выполнить требуемого действия стенки коробки, (Можно сформулировать ответ на 3—3 еще точнее, указав на наружную поверхность стенок.)
3—4. При разрыве образца или падении груза стенки коробки (или их наружная поверхность) должны каким-то образом сами изменяться (ощутимо, сильно).
Можно более точно ответить на вопросы шага 3—4:
а) Стенка (дно) коробки должна быть подвижной — чтобы передавать наружу движение груза.
б) Стенка должна быть неподвижной — чтобы держать давление агрессивной среды, находящейся внутри коробки.
в) Стенка должна быть одновременно подвижной и неподвижной.
3—5. Чтобы совместить подвижность и неподвижность, стенка должна перемещаться целиком — вместе со всеми другими стенками. Тогда она будет одновременно неподвижной относительно других стенок и подвижной относительно опоры.
(Падение груза не видно из-за того, что его скрывают стенки. Значит, нужной чтобы стенки не «гасили» падения: пусть груз, упав на дно, продолжает двигаться вместе с коробкой.)
3—6. Падение (перемещение) груза должно вызывать падение (перемещение) всей коробки. Сейчас вес груза уравновешивается реакцией опоры. Значит, падение груза должно нарушать это равновесие.
3—7. Падение груза означает перемещение центра масс. Это перемещение может нарушить равновесие коробки и вызвать ее перемещение.
3—8. Мы приходим к конструкции (рис. 37), совпадающей с контрольным ответом (авторское свидетельство № 260249). Груз висит над расположенной внутри камеры наклонной плоскостью. Наружная поверхность дна камеры выполнена в виде двух плоскостей. При разрушении образца груз падает на наклонную плоскость, смещается к стенке камеры, равновесие нарушается и камера меняет положение, замыкая контакт сигнального устройства.
4—1. Такое решение совпадает с ИКР: камера сама дает сигнал о падении груза, конструкция при этом практически не усложняется. Правда, устройство будет работать лишь в том случае, если перемещение груза создаст достаточный опрокидывающий момент. А как быть, если вес груза очень мал по сравнению с весом всей камеры? Можно уменьшить площадь опорной поверхности: пусть камера находится в состоянии, близком к неустойчивому равновесию. Но это плохой путь: камера будет опрокидываться от случайных толчков, сотрясений и т. п.
4—2. Нам надо, чтобы на образец действовал небольшой груз, а после разрыва образца на камеру действовал большой груз. Снова к одному объекту предъявляются противоречивые требования. Можно, конечно, сделать, чтобы падение маленького грузика вызывало обвал большого груза. Но это заставит усложнить исходную схему... Лучше, если один и тот же груз будет легким для образца и тяжелым для камеры. Пока груз подвешен, часть его веса должна как-то исчезать. Для этого надо положить груз на наклонную плоскость, выбрав угол наклона так, чтобы на образец передавалась только требуемая по расчету часть веса груза. После разрушения образца груз сместится по плоскости к стенке и вызовет всем своим весом опрокидывание камеры. Наклонную плоскость можно сделать переставляемой.
4—3. Мы получили требуемый эффект — расширили область применения устройства, практически ничем не расплатившись. Устройство сохранило присущую ему простоту, но стало универсальным: теперь его можно применить для испытания тонких проволок, нитей и т. п.
4—4. Решение можно считать законченным; требования задачи выполнены полностью.
Решение задачи 12
2—3. Дана система из трубы, воздушного потека и помидоров. Воздушный поток при транспортировке сталкивает помидоры друг с другом.
2—4. а) Труба, воздушный поток,
б) Помидоры.
2—5. Труба.
(Выбор сделан на основании примечания «а» к шагу 2—5.)
3—1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры и подгоняет слишком медленные помидоры.
Здесь два действия: труба тормозит и подгоняет. А в формулировке ИКР всегда должно быть только одно действие. Разные действия в принципе могут осуществляться разными путями. Поэтому надо разделить нашу задачу на две задачи или переформулировать ИКР. Мы оставим одно действие: «Труба тормозит». Если бы она умела «подгонять», не нужен был бы воздушный поток: труба вообще двигала бы помидоры. А по условиям задачи надо сохранить пневматическую систему движения (то есть обходный путь в данном случае исключен условиями задачи).
3—1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры.
3—2. См. рис. 38.
3—3. Не может тормозить слишком быстрые помидоры нижняя стенка трубы, по которой они катятся.
3—4. а) Нам надо, чтобы помидор, подошедший к какому-то месту трубы слишком рано, не мог пройти дальше.
б) Стенка трубы в этом месте не имеет препятствий и пропускает любые помидоры.
в) Одно и то же место в стенке трубы должно быть то «пропускающим», то «непропускающим».
3—5. На стенке трубы должны в нужный момент возникать и исчезать препятствия.
3—6. Помидор движется под действием воздушного потока. Чтобы помидор остановился, нужно в районе остановки уменьшить давление воздуха за помидором (или повысить давление воздуха перед помидором). В нужный момент в стенке должно образоваться отверстие — воздух уйдет в это отверстие. Таким образом, нижняя стенка трубы должна иметь периодически открываемые и закрываемые отверстия.
