Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Динамизация системыприводит к реализации принципа перехода в другое измерение: после того, как все-таки«сработаются» поверхностные слои металла на рабочих поверхностях, они приобретаюттакой взаимный контакт, который невозможно получить сейчас никакими механическимиспособами обработки. Интенсивность износа падает до минимального значения.До сих пор мы рассматривали макропустоту. Но пустота может быть ресурсом и намикроуровне. Например, для кристаллической решетки это пространство между узлами, вкоторых находятся атомы вещества. В этот промежуток могут быть внедрены атомы другоговещества. На этом основаны многие виды технологий, такие как легирование металлов исплавов другими металлами или упрочнение отдельных, например, поверхностных слоевдеталей и конструкций (борирование, нитрирование, науглероживание сталей и т. д.).
Такимспособом можно в широких пределах менять свойства материалов.Комбинируясь с другими веществами, пустота может образовывать комплексные вещества,приобретающие при этом новые свойства и возможности применения. Остановимся поэтомуна некоторых из них.С пеной связано множество легенд. В мифах древних греков рассказывается, как из морскойпены родилась богиня любви и красоты Афродита. Вряд ли такой способ рождения богинибыл случаен. Древние греки предвосхитили много современных научных гипотез, научныхистин.
Так, в наше время бытует точка зрения, что пена сыграла определенную роль ввозникновении жизни на Земле (Джон Бернал, академик А. И. Опарин).В соответствии с ней, на поверхности мирового океана, под действием солнечных лучей впене возникли и накопились органические соединения, давшие начало простейшим формамживого вещества, живой материи.И в современной жизни практически нет такой сферы человеческой деятельности, в которойне нашлось бы применение пены: от космической техники до очистки отходов производства источных вод; а есть целые отрасли промышленности, в основе которых имеют месторазличного рода процессы, связанные с пенообразованием.
Этим и объясняетсяисключительный интерес к теории и практике создания и использования пены.Рассмотрим примеры ее применения.В декабре 1968 г. в гавани города Эль-Кувейта затопило судно с большим числом овец наборту. Для подъема судна, с учетом сложившихся условий, необходимо было полгода. За этовремя трупы овец вызвали бы заражение воды в гавани и в городе, могла возникнутьPage 37/111эпидемия.Выход из положения предложил датчанин К. Кройер. По его совету изготовили срочно изакачали внутрь судна 200 т полистирольных крупинок, состоящих на 98 % из воздуха.
Пенавытеснила воду, закупорила мелкие отверстия, судно благополучно всплыло на поверхность.Что интересно в этом решении?Идеально, чтобы судно само всплыло. Для этого есть практически только один ресурс — еговнутренний объем. Но он заполнен водой. Нужно вещество, которое создало бы подъемнуюсилу, причем вещество легкое. Конечно, лучшими могут быть вакуум или воздух. Созданиевакуума в земных условиях всегда требует затрат энергии, а воздух — это неограниченныйресурс. Тем не менее, воздух сам по себе невозможно применить: закачиваемый, он тут жебудет уходить через отверстия.
Таким образом, должен быть воздух, т. к. он по всему намподходит лучшим образом, и должен быть не воздух, т. к. он не удерживается внутри корпусасудна. Нужен видоизмененный воздух, нужна пена.С давних времен человеком замечено, что для теплоизоляции хороша пустота в видепрослойки воздуха. В наших квартирах, кстати, этот принцип реализован в виде двойного идаже тройного остекления окон. Но всегда ли воздушная прослойка является наилучшимрешением? Если немного поразмыслить о природе теплопередачи, то окажется, что этотпринцип можно улучшить. Дело же здесь в том, что часть тепла переносится за счетконвекции, то есть всплывания теплого воздуха как более легкого, отсюда вывод: надо этовсплывание прервать.
Вот пена как раз это и делает, оказываясь лучшим исполнителем ролитеплоизолятора.Похожая ситуация и в случае со звукоизоляцией. Каждая стеночка вещества, образующегооболочку пены, многократно отражает звуковую волну, поглощает и превращает в тепло ееэнергию, не позволяя вырваться наружу звуку. До сих пор мы рассматриваликомбинированное вещество в виде пены. Чем оно было характерно? А тем, что пустота в нейобразует замкнутые полости. Рассмотрим твердые пены и зададимся вопросом: а что будет,если вместо замкнутых полостей возникнут сквозные каналы; не будет ли такое веществообладать какими-либо интересными свойствами? И действительно, такое вещество не тольковозможно, но и окружает нас повсюду.
Это так называемые капиллярно-пористые материалы(КПМ). Простейшими примерами такого вещества является промокательная бумага,резиновая губка.Но чтобы КПМ выполняла свое назначение, а в данных примерах речь идет о способностиинтенсивно впитывать жидкости, она должна иметь как можно более тонкиеканалы-капилляры, только в этом случае поверхностное натяжение жидкости позволит ейсамопроизвольно втягиваться в эти каналы.Способность КПМ «захватывать» вещества может быть использована для соединенияобъектов.
Предположим, к слитку надо прикрепить пластину с маркировкой. Для этогопластину, одна сторона которой пористая, кладут на дно платформы. После затвердеванияметалла пластина надежно скрепится со слитком.Возникает вопрос, где и в какой последовательности следует вести поиск, а затем ирассмотрение ресурсов? В ТРИЗ принят следующий порядок, позволяющий получитьрезультат при минимальном расходе ВПР:•ВПР инструмента;•ВПР внешней среды;•побочные ВПР;Page 38/111•ВПР изделия, если нет запрета на его изменение.В этом последнем случае надо иметь в виду, что, как правило, изделие — неизменяемыйэлемент.
Исключения возникают тогда, когда изделие может:•изменяться само;•допускать расходование какой-то части, когда его в целом неограниченно много;•допускать переход в надсистему;•допускать использование микроуровневых структур;•допускать соединение с «ничем», т. е. c пустотой;•допускать изменение на время.Внутри каждой из перечисленных выше групп источников ВПР наиболее целесообразнопользоваться и следующими достаточно очевидными рекомендациями: сначала надорассмотреть возможность использования простых ресурсов, а если же это невозможно, топерейти к производным от простых ресурсов и, наконец, к комплексным.С другой стороны эффективнее всего использовать ресурсы, имеющиеся в неограниченномколичестве.
Как правило, это ресурсы внешней среды. К ним можно отнести воздух, воду, ихтемпературу, фоновые поля Земли (гравитационное, магнитное и т. д.). Если таковыхресурсов нет, то рассматриваются ресурсы, имеющиеся в достаточном, либо ограниченномколичестве.Важнейшим принципом ТРИЗ становится использование в качестве ВПР природныхисточников энергии и отходов производства других технических систем (энергетических ивещественных). В настоящее время среди проблем, порожденных научно-техническойреволюцией, есть одна особо тревожная — это возможность существенного повреждения идаже гибели биосферы Земли в результате все возрастающих техногенных воздействий. И,во-вторых, не менее важная проблема — истощение не возобновляемых природныхресурсов.
Обе проблемы между собой чрезвычайно тесно связаны. Использование топлива,изымаемого из глубин Земли, в силу законов термодинамики таково, что на каждыйкиловатт-час полезной энергии, полученной при его сжигании в любой стационарной итранспортной энергоустановке, в окружающей среде бесполезно рассеиваетсяприблизительно 2,5 квт. ч. Сжигается энергия, накопленная Солнцем в недрах Земли замиллиарды лет биологической жизни. Суммируясь с солнечной радиацией она как раз иприводит к повышению температуры атмосферы, к чему природные структуры биосферыЗемли не приспособлены. Опасность нарушения их стабильности становится все болеереальной.
В этих условиях основные надежды связываются с так называемымибезотходными и малоотходными технологиями. Однако, хотя успехи здесь, казалось бы,немалые (водооборотные системы, газоочистные устройства, утилизация отходов и пр.),полностью безотходные технологии — это лишь идеал, к которому следует стремиться. Ноидеалы, как правило, недостижимы. По-видимому, создание такого идеала само потребуетогромных энергетических затрат, и нет гарантии, что на пути к нему человечество недостигнет грани, за которой — пропасть.Скажем, автомобили на водородном топливе не загрязняют атмосферу там, где онииспользуются. Однако производство водорода требует расходов энергии в количествах, прикоторых общее отрицательное воздействие на среду может быть даже большим, чем приобычных двигателях.Page 39/111Таким образом, малоотходные технологии нельзя считать панацеей от антропогенногозагрязнения биосферы, т. к., к сожалению, далеко не все достижения научно-техническойреволюции удовлетворяют требованиям экологии.
Нужно что-то иное. Нужно сформироватьновый, экологический образ жизни и мышления, когда общественные процессы, и в первуюочередь, научно-технический прогресс должны осуществляться только с учетомэкологического правила, согласно которому повреждение природной среды за счеттехногенных воздействий недопустимо, какой бы высокой ни была техническая иэкологическая эффективность объектов, породивших эти воздействия. Надо обеспечитьрождение новых товаров и продуктов, менее ресурсоемких и более безвредных дляокружающей среды, но в то же время удовлетворяющих возрастающие духовныепотребности развивающегося человечества.Наиболее рациональным в этой части является пример самой природы, кругооборотвеществ, в котором миллионы лет обеспечивалась стабильность биосферы. Человек, либодолжен вписаться с созданной им техносферой в этот круговорот, что вряд ли реально, либосоздать свою собственную систему циркуляции веществ и энергии, не только хорошопритертую к природной, но и имеющую механизмы утилизации или сброса излишков энергии.Поэтому, для начала нужна специальная система учета, мобилизации, переработки отходовпроизводства.
Уже на стадии проектирования технологических процессов необходимопроектировать не нейтрализацию отходов, на что требуются и дополнительные вещества, иэнергия, а получение из них дополнительных потребительских продуктов. Именно такойподход делает использование отходов производства одним из важнейших ресурсов.Приведем несколько примеров.Можно улучшить качество бетона, если (а.
с. 1047864) добавить в него отходы виноделия,или (а. с. 897744) несколько тысячных процента кормовой патоки. Вообще для улучшениякачества бетона стали достаточно широко применяться отходы разных производств.Например, в НИИ бетона и железобетона предложено использовать отходы алюминиевогопроизводства в качестве добавки к бетонной смеси из портландцемента. Повышаетсяморозостойкость смеси (а.с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
