скачать книгу бесплатно
(Задача 25)
Антенна радиотелескопа расположена в местности, где часто бывают грозы. Для защиты от молний вокруг антенны необходимо поставить молниеотводы (металлические стержни). Но молниеотводы задерживают радиоволны, создавая радиотень. Установить молниеотводы на самой антенне в данном случае невозможно. Как быть?
2.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов. Если по условиям задачи дан только один элемент, перейти к шагу 4.2.
Правило 1. В конфликтующую пару элементов обязательно должно входить изделие.
Правило 2. Вторым элементом пары должен быть элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (инструмент или второе изделие).
Правило 3. Если один элемент (инструмент) по условиям задачи может иметь два состояния, надо взять то состояние, которое обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции всей технической системы, указанной в задаче).
Правило 4. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов (А1, А2… и Б1, Б2…), достаточно взять одну пару (А1 и Б1).
Примеры
Изделие – ложка. Инструмент, непосредственно взаимодействующий с изделием, – шлифовальный круг.
В задаче два «изделия» – молния и радиоволны и один «инструмент» – молниеотвод. Конфликт в данном случае не внутри пар «молниеотвод – молния» и «молниеотвод – радиоволны», а между этими парами.
Чтобы перевести такую задачу в каноническую форму с одной конфликтующей парой, нужно заранее придать инструменту свойство, необходимое для выполнения основного производственного действия данной технической системы, т.е. надо принять, что молниеотвода нет, и радиоволны свободно проходят к антенне.
Итак, конфликтующая пара: отсутствующий молниеотвод и молния (или непроводящий молниеотвод и молния).
2.3. Записать два взаимодействия (действия, свойства) элементов конфликтующей пары: имеющееся и то, которое надо ввести; полезное и вредное.
Примеры
1. Круг обладает способностью шлифовать.
2. Круг не обладает способностью приспосабливаться к криволинейным поверхностям.
1. Отсутствующей молниеотвод не создает радиопомех.
2. Отсутствующий молниеотвод не ловит молнию.
2.4. Записать стандартную формулировку модели задачи, указав конфликтующую пару и техническое противоречие.
Примеры
Даны круг и изделие. Круг обладает способностью шлифовать, но не может приспосабливаться к криволинейной поверхности изделия.
Даны отсутствующий молниеотвод и молния. Такой молниеотвод не создает радиопомех, но и не ловит молнию.
Часть 3. Анализ модели задачи
3.1. Выбрать из элементов, входящих в модель задачи, тот, который можно легко изменять, заменять и т. д.
Правило 5. Технические объекты легче менять, чем природные.
Правило 6. Инструменты легче менять, чем изделия.
Правило 7. Если в системе нет легко изменяемых элементов, следует указать «внешнюю среду».
Примеры
Форму изделия нельзя менять: плоская ложка не будет держать жидкость. Круг можно менять (сохраняя, однако, его способность шлифовать – таковы условия задачи).
Молниеотвод – инструмент, «обрабатывающий» (меняющий направление движения) молнию, которую в данном случае следует считать изделием. Аналогия: дождевая труба и дождь. Молния – природный объект, молниеотвод – технический, поэтому объектом надо взять молниеотвод.
3.2. Записать стандартную формулировку ИКР (идеального конечного результата).
Элемент (указать элемент, выбранный на шаге 3.1) сам (сама, само) устраняет вредное взаимодействие, сохраняя способность выполнять (указать полезное взаимодействие).
Правило 8. В формулировке ИКР всегда должно быть слово «сам» («сама», «само»).
Примеры
Круг сам приспосабливается к криволинейной поверхности изделия, сохраняя способность шлифовать.
Отсутствующий молниеотвод сам обеспечивает «поимку» молнии, сохраняя способность не создавать радиопомех.
3.3. Выделить ту зону элемента (указанного на шаге 3.2), которая не справляется с требуемым по ИКР комплексом двух взаимодействий. Что в этой зоне – вещество, поле? Показать эту зону на схематическом рисунке, обозначив ее цветом, штриховкой и т. п.
Примеры
Наружный слой круга (внешнее кольцо, обод); вещество (абразив, твердое тело).
Та часть пространства, которую занимал отсутствующий молниеотвод. Вещество (столб воздуха), свободно пронизываемое радиоволнами.
3.4. Сформулировать противоречивые физические требования, предъявляемые к состоянию выделенной зоны элемента конфликтующими взаимодействиями (действиями, свойствами).
а. Для обеспечения (указать полезное взаимодействие или то взаимодействие, которое надо сохранить) необходимо (указать физическое состояние: быть нагретой, подвижной, заряженной и т. д.);
б. Для предотвращения (указать вредное взаимодействие или взаимодействие, которое надо ввести) необходимо (указать физическое состояние: быть холодной, неподвижной, незаряженной и т. д.).
Правило 9. Физические состояния, указанные в п.п. а и б, должны быть взаимопротивоположными.
Примеры
а. Чтобы шлифовать, наружный слой круга должен быть твердым (или должен быть жестко связан с центральной частью круга для передачи усилий).
б. Чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия, наружный слой круга не должен быть твердым (или не должен быть жестко связан с центральной частью круга).
а. Чтобы пропускать радиоволны, столб воздуха должен быть не проводником (точнее, не должен иметь свободных зарядов).
б. Чтобы ловить молнию, столб должен быть проводником (точнее, должен иметь свободные заряды).
3.5. Записать стандартные формулировки физического противоречия.
а. Полная формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4 а), чтобы выполнять (указать полезное взаимодействие), и должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4 б), чтобы предотвращать (указать вредное взаимодействие).
б. Краткая формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна быть и не должна быть.
Примеры
а. Наружный слой круга должен быть твердым, чтобы шлифовать изделие, и не должен быть твердым, чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия.
б. Наружный слой круга должен быть и не должен быть.
а. Столб воздуха должен иметь свободные заряды, чтобы «ловить» молнию, и не должен иметь свободных зарядов, чтобы не задерживать радиоволны.
б. Столб воздуха со свободными зарядами должен быть и не должен быть.
Часть 4. Устранение физического противоречия
4.1. Рассмотрим простейшие преобразования выделенной зоны элемента, т. е. разделение противоречивых свойств
а) в пространстве;
б) во времени;
в) путем использования переходных состояний, при которых сосуществуют или попеременно появляются противоположные свойства;
г) путем перестройки структуры: частицы выделенной зоны элемента наделяются имеющимся свойством, а вся выделенная зона в целом наделяется требуемым (конфликтующим) свойством.
Если получен физический ответ (т. е. выявлено необходимое физическое действие), перейти к 4.5. Если физического ответа нет, перейти к 4.2.
Примеры
Стандартные преобразования не дают очевидного решения задачи 24 (хотя, как мы увидим дальше, ответ близок 4.1 в и г).
Задача 25 может быть решена по 4.1 б и в.
Свободные заряды сами появляются в столбе воздуха на начальных этапах возникновения молнии. Молниеотвод на короткое время становится проводником, а затем свободные заряды сами исчезают.
4.2. Использовать таблицу типовых моделей задач и вепольных преобразований. Если получен физический ответ, перейти к 4.4. Если физического ответа нет, перейти к 4.3.
Примеры
Модель задачи 24 относится к классу 4. По типовому решению вещество В
надо развернуть в веполь, введя поле П и добавив В
или разделив В
на две взаимодействующие части. (Идея разделения круга начала формироваться на шаге 3.3. Но если просто разделить круг, наружная часть улетит под действием центробежной силы. Центральная часть круга должна крепко держать наружную часть и в то же время должна давать ей возможность свободно изменяться…). Далее по типовому решению желательно перевести веполь (полученный из В
) в феполь, т. е. использовать магнитное поле и ферромагнитный порошок. (Это дает возможность сделать наружную часть круга подвижной, меняющейся и обеспечивает требуемую связь между частями круга).
Модель задачи 25 относится к классу 16. По типовому решению вещество В
должно раздваиваться, становясь то В
, то В
, т.е. столб воздуха должен становиться проводящим при появлении молнии, а потом возвращаться в непроводящее состояние.
4.3. Использовать таблицу применения физических эффектов и явлений.
Если получен физический ответ, перейти к 4.5. Если физического ответа нет, перейти к 4.4.
Примеры
Задача 24: по таблице подходит п. 17 – замена «вещественных» связей «полевыми» путем использования электромагнитных полей.
Задача 25: по таблице подходит п. 23 – ионизация под действием сильного электромагнитного поля (молния) и рекомбинация после исчезновения этого поля (радиоволны – слабое поле). Другие эффекты относятся к жидкостям и твердым телам, требуют введения добавок или не обеспечивают самоуправления.
4.4. Использовать таблицу основных приемов устранения технических противоречий. Если до этого получен физический ответ, использовать таблицу для его проверки.
Примеры
По условиям задачи 24 надо улучшить способность круга «притираться» к изделиям разной формы. Это адаптация (строка 35 в таблице). Известный путь – использовать набор разных кругов. Проигрыш – потери времени на смену и подбор кругов, снижение производительности: колонки 25 и 39. Приемы по таблице 35, 28, 35, 28, 6, 37. Повторяющиеся и потому более вероятные приемы: 35 – изменение агрегатного состояния (наружная часть круга «псевдожидкая», из подвижных частиц); 28 – прямое указание на переход к феполю, что и выполнено выше.
По условиям задачи 25 надо ликвидировать действие молнии – вредного внешнего фактора (строка 30). Известный путь – установить обычный металлический молниеотвод. Проигрыш – появление радиотени, т. е. возникновение вредного фактора, создаваемого самим молниеотводом (колонка 31). В таблице эта клетка пуста. Возьмем колонку 18 (уменьшение освещенности, появление оптической тени вместо радиотени). Приемы: 1, 19, 32, 13. Прием 19 – одно действие совершается в паузах другого.
Вы ознакомились с фрагментом книги.
Для бесплатного чтения открыта только часть текста.
Приобретайте полный текст книги у нашего партнера:
