Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Можно найти место отверстия,постукивая легким предметом по стенке. Там, где пустота, — будет другой звук. Но это всесложно.Поэтому нужно подумать, какие вещества и поля можно ввести в имеющуюся систему.Возможные решенияВ отверстие установить маленький магнит или намагнитить шуруп и завернуть его до конца,вровень со стенкой. Для поиска этого магнита использовать железные опилки.
Как?Например, перемещать полиэтиленовый пакетик с опилками и смотреть, как они будут себявести.Можно в отверстие поместить железосодержащую деталь (гайку, гвоздь) и использоватьнамагниченные опилки.Page 62/111Рис. 7.2А если известно, что этот поиск нужно будет сделать в ближайшие дни, то заложить вотверстие ватку, смоченную валерианкой и использовать кошку?Задача 7.4. На одной из метеостанций требовалось зимой, в лютые морозы четыре раза всутки опускать в прорубь приборы для замеров параметров воды и взятия пробы.
Работаосложнялась тем, что прорубь через 2? 4 ч полностью замерзала и ее приходилось ломомпробивать заново. Никаких сложных механизмов на метеостанции нет. Как освободитьработника метеостанции от ручной работы по пробиванию проруби?Следует обратить внимание на то, что в условии задачи присутствует ВПИ. В задаче даетсяориентировка на создание устройства по пробиванию проруби.Поэтому целесообразно дать эту задачу для самостоятельного решения. Посмотреть, в какомнаправлении будут сделаны попытки ее решения.
Затем провести анализ сделанныхпопыток, выяснить причины неудач. Чаще всего это связано с тем, что задачу пытаютсярешать методом проб и ошибок, не применяя предлагаемый подход, через формулировкупротиворечия и определения приемов его разрешения.Часто учащиеся начинают решать задачу, не вникнув полностью в условия, не поняв до концафизические процессы, происходящие в описываемом явлении.
А это весьма важно дляпоиска ресурсов при решении задачи. Поэтому целесообразно выяснить, насколько глубокоучащиеся вникли в существо происходящих явлений, и эту часть задачи разобрать болееподробно.Охлаждение воды происходит за счет конвективного теплообмена с холодным воздухом и засчет испарения.Усиливают охлаждение воды низкая температура воздуха и ветер.Препятствует охлаждению воды конвективный теплообмен в толще воды. Известно, что водамаксимальную плотность имеет при температуре около 4 °C.
Поэтому вода, охладившись доэтой температуры, как имеющая бoльшую плотность, опускается вниз. Снизу поднимаетсяболее теплая вода.Система: вода, лед, лом. Надсистема (НС) — холодный воздух, глубинные слои воды.В этой задаче под функциональными свойствами, которые приводят к возникновению ТП,понимаются потребности (см. рис. 7.1). С одной стороны, прорубь нужна для выполнениянекоторых работ. С другой стороны, очень не хочется систематически заниматься работой попробиванию проруби.Таким образом, ТП: Прорубь пробивать нужно для взятия проб воды. И этого делать ненужно, потому что это тяжелая работа.Следует отметить, что после такой формулировки задача начинает получать несколько инуюнаправленность, чем была в исходной постановке.
И это особенно становится заметнымпосле формулировки ИКР.ИКР: ТС обладает таким свойством, что сама не дает воде замерзать.Достижению ИКР препятствуют природные процессы. Это и обуславливает физическоепротиворечие.ФП: вода в проруби должна замерзать, так как взаимодействует с холодным воздухом, но онане должна замерзать, чтобы не пробивать ломом каждый раз прорубь (не ломать лед).Page 63/111Следует подчеркнуть, что формулировка ИКР и ФП определяет направление поиска решения— не разрабатывать устройство для прорубания, а не допускать замерзания воды.Изменение системных свойств рассматриваемого объекта можно сделать введениемдополнительных компонентов (веществ или полей).Какие вещества и поля можно ввести в систему, чтобы вода не замерзала?Какими свойствами должны обладать эти вещества?Какие ресурсы можно почерпнуть из НС?Возможные решенияВ лед вмораживают металлическую трубу (рис.
7.2.) Нижние слои воды более теплые.Металл хорошо проводит тепло.Рис. 7.3На поверхность воды, в трубу наливают жидкость с низкой температурой замерзания, котораяне смешивается с ней и легче воды (например, бензин, керосин, масло).Труба дает еще один эффект — при наличии течения не вымывает эту жидкость.Для уменьшения конвективного теплообмена с воздухом прорубь можно накрыть крышкой изтеплоизоляционного материала (например, из пенопласта) или палаткой.Задача 7.5.
Из замкнутого резервуара с непрозрачными стенками в химический реакторпоступает агрессивная и ядовитая жидкость. Требуется измерять скорость истечения этойжидкости, однако никаких измерительных устройств на пути этой жидкости ставить нельзя(рис. 7.3).Состав системы: резервуар, расходный трубопровод, агрессивная и ядовитая жидкость.Задача на измерение, обнаружение.ТП: Измеряющее устройство должно быть для осуществления контроля расхода жидкости, ноего нельзя установить внутри расходного трубопровода.Переход от ТП к ФП в этой задаче встречает определенные трудности.
Это связано с тем, чтов условии задачи не объясняются причиныРис. 7.4запрета устанавливать его в потоке жидкости. Вероятно, что детали измерительногоустройства не могут вступать в контакт с жидкостью.Следовательно, нужно поискать обходные пути.Здесь можно наметить два пути решения проблемы.Измерительное устройство (ИУ) поставить снаружи расходной трубы.Вместо прямого измерения попытаться применить косвенное измерение.
То есть измерять нерасход жидкости, а какой-то другой параметр, по которому можно было бы определятьрасход.Можно ли ИУ поставить не на расходную трубу, а в другое место?Page 64/111Рассмотрим первый путь.Если измерительное устройство поставить снаружи расходной трубы, то пока непонятно, какизмерять расход, на каком физическом принципе действия может работать такое устройство.В трубопроводе имеется жидкость. Надо измерять некоторые свойства этой жидкости, вчастности, ее скорость. Измерительное устройство и жидкость разделены стенкой трубы.Если измерять свойство вещества нельзя прямым контактом, значит, нужно использоватьполя, которые могут проникать сквозь стенку трубы. Такими полями могут быть звуковые иультразвуковые, электромагнитные волны.Из физики известен эффект Доплера — изменение частоты колебаний, воспринимаемойнаблюдателем при движении источника колебаний.
Применяется для измерения скоростипотока гетерогенных (неоднородных по составу) тел.ФП: Для применения эффекта Доплера в трубе должна быть гетерогенная среда, но изрезервуара течет однородная жидкость.Как сделать поток гетерогенным? Очевидно, нужно ввести в систему еще одно вещество.Возможные решенияУльтразвуковыми колебаниями создать явление кавитации или вдувать в расходную трубугаз, например, воздух, чтобы по трубе перемещались пузырьки. Использовать эффектДоплера.Устройство сложное.Рассмотрим второй путь — косвенное измерение.Для решения задачи нужно понять, как изменяются связи между компонентами системы,когда происходит истечение жидкости (рис. 7.4).Рис. 7.5Из задачи понятно, что при истечении жидкости взаимодействия между резервуаром ирасходным трубопроводом 1, а также между жидкостью и расходным трубопроводом 2 неизменяются.
А взаимодействия между жидкостью и резервуаром 3 изменяются —уменьшается уровень жидкости. Каким образом можно использовать это обстоятельство?Очевидно, измеряя скорость изменения уровня жидкости, можно получить скорость жидкостив расходной трубе. Для этого достаточно знать, как меняется площадь поперечного сечениярезервуара по высоте.Если вводить вещества в контакт с агрессивной жидкостью нельзя, значит, нужноиспользовать поля, например, ультразвуковое для измерения положения границы разделамежду жидкостью и воздушной прослойкой в резервуаре.
Можно использовать оптическиеметоды.Кроме того, нужно посмотреть, какие еще свойства изменяются при уменьшении уровняжидкости.Изменяются вес резервуара, объем воздуха над жидкостью. Значит, можно производитьизмерение этих параметров.Возможное решениеPage 65/111Вместо скорости истечения агрессивной жидкости измерять скорость поступления воздуха врезервуар. Для повышения точности измерения, возможно, придется контролировать ещедавление воздуха внутри резервуара, атмосферное давление, а также температуру воздуха.Задача 7.6. При приземлении самолета можно наблюдать, что в момент касания колес сбетонным покрытием аэродрома появляется легкий дымок.
Это результат динамическоговзаимодействия резины колес с аэродромным покрытием, который приводит к интенсивномуизносу покрышек. Как устранить это явление?В этой задаче формулировка противоречий не столько помогает выйти на тот или иной приемего разрешения, сколько помогает глубже вникнуть в суть явления и осуществитьцеленаправленный поиск решения.Состав системы: шасси, колесо самолета. Надсистема — воздух, бетонное покрытие.Конфликтующая пара: колесо самолета и бетонное покрытие.Анализ явления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
