Разбор задач с использованием законов развития технических систем.

Задача 1.1. Современные промышленные дымовые трубы достигают в высоту многих десятков и даже сотен метров. При этом не всегда возможно установить непосредственно на трубе датчики, определяющие загрязненность выпускаемого потока газа. И практически невозможно измерять загрязненность на той же высоте, но на расстоянии нескольких десятков метров от трубы. Как быть?

 

Решение. Рассмотрим условия жизнеспособности заданной системы. Уже первое условие не выполняется - в системе присутствует только изделие (частицы вредных выбросов). Нет инструмента, который должен непосредственно взаимодействовать с частицами, измеряя их количество, нет источника энергии, органа управления. Вводя эти недостающие части, следует учитывать действие других законов развития технических систем и, прежде всего, - увеличение степени идеальности. Если нет возможности вообще избавиться от введения новых частей - следует стремиться совместить их функции в меньшем количестве элементов.

 

Из ситуации вытекает, что инструмент-измеритель должен подняться на высоту сотни метров, некоторым образом измениться и вернуться назад. Желательно также, чтобы инструмент сам для себя был источником энергии. Этим

требованиям хорошо отвечает электромагнитное излучение, Известно, что световые лучи, например, при отражении от загрязненных участков атмосферы испытывают смещение частоты отраженных сигналов (эффект Рамана), причем величина этого смещения зависит от степени загрязненности.

 

Теперь несложно представить себе техническую реализацию способа измерения загрязненности. Лазерный луч направляется на исследуемую область атмосферы, отраженное излучение сравнивается с эталонным и по смещению частоты судят о загрязнении. Такое устройство разработано управлением защиты окружающей среды США совместно с НАСА.

 

Зная законы развития технических систем, можно представить дальнейшее развитие этого прибора (и самого способа). Очевидно, следует стремиться к идеальности инструмента-измерителя. Он должен быть, чтобы измерение все же проводилось, и его не должно быть, чтобы конструкция упростилась. Инструмент нам нужен только тогда, когда он коснулся загрязненного облака и пошел к земле. Нам вовсе необязательно самим направлять его вверх. Следовательно, инструмент должен появиться «из ничего»

- из другой технической или природной системы. Например, в качестве источника электромагнитного излучения можно взять Солнце и сравнивать прошедший или отразившийся от загрязненной области луч с эталонным (его можно записать заранее в зоне, заведомо свободной от загрязнений).

 

 

Задача 1.2. Стальные изделия закаляют в ваннах, заполненных специальным закалочным маслом. При этом качество закаливания зависит от чистоты масла. Наличие примесей выше определенной величины недопустимо. Необходим сравнительно простой способ определения наличия примесей.

 

Решение. Все части системы налицо: изделие (примеси), инструмент (масло), тепловое поле, несущее энергию в систему. Этим полем можно легко управлять. Теперь все эти части нужно связать таким образом, чтобы изменение содержания примесей в масле немедленно сказывалось бы на всей системе. Здесь проще всего учесть неравномерность развития частей системы, конкретнее, - различную степень восприимчивости инструмента и изделия к действию теплового поля. Так, при нагревании пробы масла выше температуры 100 - 120°С его давление изменяется неодинаково при различных степенях загрязнения. Примеси вносят свою ленту в объем и вес пробы, но практически не

влияют на давление, которое определяется только количеством чистого масла.

 

Прибор для контроля загрязненности закалочного масла, построенный на этом принципе, выпускает фирма «Дж. У. Борланд» (Бирмингем). Он обнаруживает наличие в масле 0,02%, воды, которая в данном случае является загрязняющей примесью.

 

 

Задача 1.3. Многие машины и механизмы в процессе работы интенсивно вибрируют. Вибрация передается на соседнее оборудование, приводя к его преждевременному износу. Для гашения вибрации применяются, например, войлочные прокладки, но они недостаточно эффективны. Как быть?

 

Решение. Казалось бы, все уже сделано - амортизаторы поставлены. Но они неэффективны... Система оказалась излишне жизнеспособной: вибрация в любой ее части хорошо передается другим частям. По законам необходимо нарушить жизнеспособность системы. Поскольку удалять из нее части и прерывать энергопоток нельзя - остается нарушить ритмику частей системы.

 

Именно на этом принципе работает звукопоглощающее покрытие, разработанное в университете Легай (Бетлен, штат Пенсильвания, США). На лист пластика наносят тонкий (менее 0,5 мм) слой латекса или каучука, а сверху покрывают алюминиевой фольгой. Резонансная частота такого «пирога» близка к естественной максимальной частоте колебаний звука. В то же время собственно лист пластика и дополнительный лист фольги имеют различные резонансные частоты и колеблются несинхронно. Благодаря этому, промежуточный слой поглощает до двух третей шума устройств, расположенных на нем.

 

Вообще, согласование и рассогласование ритмики частей системы - очень сильное средство повлиять на функционирование системы. Его используют также в стандартах на решение изобретательских задач, применяют как отдельный физический эффект.

Задача 1.4. До сих пор сложной проблемой остается перемещение космонавтов в невесомости вне космического корабля. Необходимо предложить новый способ или приемлемое

устройство по старому способу для свободного перемещения космонавтов.

 

Решение. Данная задача - типичный пример на закон неравномерности развития частей системы. До сих пор все внимание конструкторов было обращено на другую проблему: двигатель (средство передвижения) для космических кораблей. Двигатели для космонавтов попросту находились вне поля зрения разработчиков. Сейчас вдруг выяснилось, что достаточно удачных конструкций нет вообще. Американские астронавты еще на станции «Скайлэб» испытывали портативную систему из заплечного ранца и комплекта, реактивных сопел, вмонтированных в перчатки, но дальше испытаний единичных образцов работа не продвинулась. На кораблях многоразового использования таких двигателей для космонавтов тоже еще нет. Делается попытки «подтянуть» отставшую часть системы путем механического переноса туда средств, давших хорошие результаты в других частях (реактивные двигатели - для одного человека), но такой путь редко дает ощутимые положительные результаты. Поэтому в открытом космосе пока предпочитают использовать обыкновенный фал - слегка усовершенствованную веревку. Понятно, что вскоре (когда в открытом космосе будут проводиться, например, монтажные работы с участием многих людей) ни фал, ни реактивные микродвигатели космонавтов устраивать не будут.

 

Поскольку для решения задачи нужно предложить нетривиальный (и патентно-чистый) способ передвижения, то с помощью законов развития технических систем нужно только спрогнозировать направление развития системы. Переход функций системы на более высокий уровень, например, подсказывает, что функцию передвижения космонавта вне корабля частично или полностью должны взять на себя другие технические системы (не связанные непосредственно с космонавтом), некие космические «тротуары»… Переход частей системы на микроуровень заставляет трансформировать фал в поток частиц ионного, а затем и более мелкого размеров. Это может быть и полевое взаимодействие, и солнечный парус. Стоит вспомнить, что в период расцвета парусников научились ходить и против ветра...

 

Эта задача пока не имеет хорошего контрольного ответа. Тем более не было оснований надеяться на ее решение «в лоб» с помощью применения одних только законов развития технических систем. Но теперь можно взять за основу одну из

полученных идей и разобрать ее с помощью несколько более конкретных способов решения. Задачу можно сформулировать, например, так: «Солнечный парус не требует (в космосе) источника энергии, всегда готов к работе, однако его мощность слишком мала, а размеры велики. Как устранить указанные недостатки для того, чтобы солнечный парус можно было использовать для перемещения космонавтов в открытом космосе?»

 

 

Задача 1.5. Для откорма крупного рогатого скота наряду с обычными используются так называемые грубые корма - своеобразная жевательная резинка для коров. Стимулирование жевательной активности (за счет введения грубых кормов) положительно влияет на рост животных, на их состояние. Однако грубые корма недостаточно хорошо усваивается животными, что приводит к потерям в весе. Причина недостаточной усваиваемости - излишне крупные и далеко не одинаковые размеры частичек грубого корма...

 

Решение. В отличие от предыдущей задачи, решение здесь становится очевидным сразу после применения законов развития технических систем. Нужно уменьшить размеры частичек грубого корма (закон 2.2) и согласовать «ритмику размеров» (закон 1.3).

 

Так я поступают на практике: грубые корма дробят, затем изготавливают из них гранулы и скармливают животным. Качество жевания при этом не ухудшается, зато улучшается усваиваемость, поскольку суммарная площадь поверхности гранул во много раз больше площади поверхности цельного куска корма.

 

Следует отметить, что идея грануляции грубого корма, несмотря на всю ее очевидность, была получена не так давно. Поэтому при первом знакомстве с технической системой желательно проверять ее на соответствие законам развития ТС. Иногда уже в первом приближении удается обнаружить хорошие возможности для ее качественного улучшения.

 

 

Задача 1.6. Новые лекарства, пищевые продукты, несмотря на тщательные испытания перед выпуском на рынок, могут дать совершенно неожиданный отрицательный эффект. Требуется

разработать способ быстрого выявления потенциально опасных товаров.

 

Решение. Легко заметить, что попытки создать такой метод на уровне исходной системы малоэффективны. При огромном количестве выпускаемых лекарств и пищевых продуктов практически невозможно проследить путь каждого товара. Закон

2.3 подсказывает - функции требуемой системы должна взять на себя система более высокого уровня. Другими словами, под контроль следует брать не одну ампулу с лекарствами, не один пакет с продуктами, а все лекарства, все продукты... Такой подход не усложняет (как это кажется на первый взгляд), а намного упрощает решение поставленной задачи.

 

В полном соответствии с законом 2.3 управление по вопросам качества продовольствия и медикаментов США ввело в действие электронную систему, которая объединяет около 120 отделений в

30 штатах. Система ежедневно регистрирует пищевые и лекарственные отравления. Совпадение причин отравления с большой степенью достоверности свидетельствует о недоброкачественности того иди иного товара. Информация об этом немедленно передается фирме-изготовителю лекарств или продуктов питания с требованием видоизменить продукцию или вообще снять ее с продажи.

 

 

Задача 1.7. Во многих случаях присутствие человека на летательном аппарате небезопасно, однако весьма целесообразно. Например, автоматика не может предусмотреть всех возможных ситуаций при полете в атмосфере другой планеты. В то же время полет человека вызывает дополнительные усложнения в конструкции исследовательского зонда. К тому же, космонавт не может быть специалистом одновременно во многих областях. Как быть?

 

Решение. Напрашивается применение закона 2.5 - увеличение степени идеальности. Необходимо иметь на борту целый коллектив исследователей-специалистов - и в то же время желательно вообще не иметь на борту людей.

 

Исторически задача впервые возникла в военной технике при подготовке разведывательных самолетов, однако примечательно, что первое по-настоящему качественное ее решение было связано с мирными исследованиями космоса. Такими идеальными зондами стали советские «Луноходы». У них на борту не было ни

одного человека - и в то же время десятки специалистов одновременно получали информацию по своей теме непосредственно с поверхности Луны и могли через дежурного оператора в любой момент вмешаться в работу зонда для уточнения, перепроверки данных.

 

На этом примере также хорошо прослеживается выполнение закона неравномерности развития частей системы. Самолеты- разведчики первоначально были обыкновенными самолетами, выполнявшими «по совместительству» разведывательные функции. Конструкторы увеличивали скорость самолетов, потолок, дальность полета. Все это со временем позволило использовать самолеты для особо важных заданий, но помехой стала недостаточная квалификация пилота. К тому же, пилот занят управлением и не всегда в состоянии даже просто наблюдать за чем-то вне самолета...

 

Интересно проследить дальнейшее развитие этой технической системы на примере космических зондов. Так, радиоимпульс от Луны на Землю и обратно идет примерно две секунды и эта задержка существенно не влияет на управление зондом. Но уже расстояние до ближайших планет - Марса и Венеры - составляет многие миллионы километров. Задержку радио-импульса в этом случае нужно как-то компенсировать... Либо предложить принципиально новый способ управления зондом.

 

 

Задача 1.8. Семена одуванчиков имеют хромосомы, качественно подобные хромосомам человека. Как использовать это, например, при контроле за работой атомной электростанции?

 

Решение. Качественное подобие хромосом одуванчика и человека дает возможность ставить целый ряд экспериментов на одуванчиках, перенося затем полученные результаты (с большой степенью достоверности) на человека. Однако при контроле за работой АЭС важно действие закона 1.3, взятого с обратным знаком. У человека и одуванчика рассогласованы ритмики жизненных процессов. Смена поколений у человека занимает 25 -

30 лет, у одуванчика - один год. Таким образом, любые хромосомные изменения даже внешне проявятся у одуванчика в десятки раз быстрее, чем у человека. (К тому же, у одуванчика всего три пары хромосом, поэтому хромосомные изменения у него заметны еще быстрее).

Поэтому, исследуя одуванчики, растущие возле АЭС (или другого объекта с вредными условиями труда), и не обнаружив в них вредных изменений в течении, например, пяти лет, можно уверенно сказать - в ближайшие сто лет этот объект ничем не грозит человеку.

 

 

Задача 1.9. Бериллий обладает наиболее высоким модулем Юнга среди других известных металлов, поэтому из него выгодно изготавливать особо жесткие (и легкие) конструкте. Однако бериллий очень токсичен, он вызывает тяжелые легочные заболевания, нередко заканчивающиеся смертью больного. Поэтому бериллий не находит широкого распространения в технике. Как быть?

 

Решение. Компромиссный выход - соединения бериллия. Но при этом неизбежно нарушается кристаллическая структура металла, которая, собственно, и создает те качества, которые нужно использовать. Поэтому желательно рассмотреть ситуацию с точки зрения законов развития технических систем. Закон 2.5 - увеличение степени идеальности: бериллия нет, а его лучшие качества сохранены. Тот же закон, но со стороны человека: бериллий есть, но он перестал быть вредным для человека...

 

Путь к реализации первого направления - создание кристаллических структур, аналогичных структуре бериллия, но из других элементов, безопасных для человека. Более странным кажется второй путь, он как бы исключает из рассмотрения человека. Но именно этот путь уже реализован: специалисты фирмы «Бритиш эйркрафт» провели исследования, которые показали, что применение бериллия в несущих конструкциях искусственных спутников Земли позволяет снизить вес этих конструкций на 35%. Что же касается вредных для человека свойств бериллия, то они для спутников, работающих в автоматическом режиме и в безвоздушном пространстве несущественны.

 

 

Задача 1.10. При работе с доильными аппаратами необходимо внимательно следить за поступлением молока. Если молоко перестает поступать и аппарат не выключить - корова может получить травму вымени. Как быть?

 

Решение. Задача возникла из-за неравномерности развития частей системы. Но систему следует проверить на первое условие

жизнеспособности - закон 1.1. И сразу становится очевидным ее существенный недостаток: система очень плохо управляема. Оператор (человек) фактически может только включить или выключить аппарат (т.е. выполняет работу обычного реле) и должен внимательно следить за поступлением молока. Но система должна управлять сама собой (саморегулироваться) а значит - прекращение поступления молока должно автоматически отключать доильный аппарат.

 

Именно так работает аппарат «Дуовак», разработанный фирмой

«Альфа-Лаваль». В этом аппарате реализован также закон 2.3: при начальном включении аппарата и при уменьшении потока молока аппарат самостоятельно переключается на режим массирования вымени. Это способствует повышению надоев молока и эффект от длительного использования аппарата

«сдвоенного действия» при длительном использовании намного превышает несколько возросшие (по сравнению с его предшественниками) затраты на изготовление.

 

 

Задача 1.11. Предложите принципиальную схему устройства, исключающего перерасход топлива в автомобилях.

 

Решение. Требуется создать новую работоспособную техническую систему. Следовательно, она должна отвечать всем законам жизнеспособности ТС, а также развиваться в соответствии с другими законами. Сразу отметим: присутствие в системе человека резко ухудшает ее качество. Хороша та техническая система, которая (в идеале) не зависит от человека. В свое время был предложен способ защиты водителя автомобиля от ослепления светом фар встречных автомобилей. Он заключался в том, что, увидев приближающийся автомобиль, водитель должен был закрыть свой левый глаз, а после прохождения встречного автомобиля - открыть его, одновременно закрыв правый. Естественно, способ не был признан техническим решением. Тем не менее, его аналоги продолжают появляться. В последнее время они маскируются применением для реализации способа различных компьютерных устройств, что также далеко не всегда оправданно...

 

Фирма «Тойота» разработала автоматическую систему регулирования подачи топлива в двигатель. Эта система с помощью микро-компьютера исключает работу двигателя на холостых оборотах. Сам повторный запуск производится при нажатии на педаль сцепления.

Такая модернизация стала возможной из-за неравномерности развития частей ТС: резко возросли цены на жидкое топливо и одновременно снизилась стоимость микро-компьютеров. Другая сторона неравномерности - применение системы уменьшает срок службы аккумуляторов, возрастает токсичность выхлопа, поскольку именно при запуске, когда двигатель работает в нестационарном режиме топливо сгорает недостаточно полно. Таким образом - налицо противоречие: чтобы сократить потери топлива прибегают... к новым затратам топлива!

 

Закон 2.3 - переход функций система на более высокий уровень - подсказывает, что выход из создавшейся ситуации в объединении двигателя внутреннего сгорания (допустим, что еще лет сто нам придется им пользоваться) с некоторой принципиально отличной системой снабжения автомобиля энергией. Это может быть, например, механический рекуператор, поглощающий энергию при торможении автомобиля и позволяющий трогаться с места без включения основного двигателя.

 

Следует иметь в виду, что с помощью одних законов развития технических систем очень трудно получить конкретное решение такой общей задачи. В данном случае можно лишь указать направление развития системы, а затем, с помощью специальных средств (как это показано в других разделах) конкретизировать решение.

 

 

Задача 1.12. Быстродействие матричных печатающих устройств для первых компьютеров было ограничено механическими характеристиками. Они несколько улучшаются с применением многолепестковых и сферических печатающих головок, однако этого явно недостаточно... Как (с позиции законов развития) объяснить дальнейшее совершенствование быстропечатающих устройств?

 

Решение. Почему эта система была нежизнеспособной? Не было согласования ритмики ее частей. Быстродействие решающей части компьютера наталкивалось на во много раз более медленный процесс вывода - печатанья результата. Программисты шли на всяческие ухищрения: отказывались, например, от вывода некоторых промежуточных результатов, жертвуя ценной информацией, а нередко даже рискуя пропустить ошибку, которую можно было бы легко выявить по промежуточным результатам. Дисплей также не решал всех

проблем: во многих случаях оператор-человек предпочитает иметь дело с листком бумаги, на котором «все написано».

 

Итак - нужно согласовывать ритмику и бороться с неравномерностью развития частей этой системы. Традиционно эффективный способ - перевод части системы (инструмента) на микроуровень. На первый взгляд, это мало реально: знаки печатались шрифтовыми литерами (это и был инструмент). Как перевести их на микроуровень?

 

Проблему решили матричные печатающие устройства. Шрифтовая литера в них формируется иглообразными печатающими элементами матрицы, что дает возможность не только выбирать шрифт по своему усмотрению, но и сократить значительную часть механических передач. Дальнейшим развитием могло стать формирование матричным способом целая строка и даже несколько строк. Поскольку выдвижение «игл» производится электрическими силами, а также ввиду того, что одна печатающая литера не должна уступать место другой, - быстродействие подобного устройства многократно возрастает.

 

Перевод литер на микроуровень в свою очередь стимулировал повышенные требования к качеству красящей ленты. В конечном счете (в силу выполнения закона 2.5), пришлось вообще отказаться от ленты как основного средства поставки красящего компонента к литере и к бумаге. Это стало еще одним резервом повышения быстродействия печатающих устройств – появились струйные, а затем и лазерные принтеры.

 

Следующий шаг – спрогнозировать их развитие, основываясь на законах.

 

 

Задача 1.13. В магнитном печатающем аппарате используется пленочная печатающая головка, включающая пьезоэлектрический датчик, которая создает строку механических напряжений на бумаге. Магнитная головка создает сильное магнитное поле и в точках совпадения максимумов напряжений механического и магнитного полей формируются знаки. Способ высокопроизводительный, но требующий специальной бумаги для печати. Предложите улучшение этого способа.

 

Решение. Пример задачи, очень сложной для решения. Взята хорошо выполненная техническая система. Соблюдены законы жизнеспособности, сдвоенный инструмент максимально

переведен на микроуровень (работает магнитное и механическое поля). Показан только один (основной) недостаток, менее значительные недостатки в условии задачи отсутствуют. В таком случае возможен только самый общий прогноз. Как действовали дальше разработчики французской фирмы «НВ», предложившие и выполнившие этот аппарат?

 

Рассмотрим наиболее вероятный путь, который проходят практически все технические системы. В ближайшие несколько лет после появления новой системы будут улучшаться отдельные детали аппарата. Когда завершится этап «подгонки» всех частей друг к другу - аппарат (и способ) начнут «подгонять» к другим, родственным аппаратам и способам. Так наверняка обнаружится, что способ незаменим для выпуска книг для слепых (написанных тактильной азбукой Брайля). Со временем, когда более широкое распространение получит микрокапсулирование, отпадет затруднение со специальной бумагой. Долгое время не будет попыток увеличивать быстродействие аппарата (спервоначально знаки формировались со скоростью 57 тысяч метров в секунду). Затем (когда система уже получит массовое распространение) наступит период ее моральной старости. Он будет отмечен вторым всплеском усовершенствований, «продлевающих жизнь» отмирающей системе. Нечто подобное происходит сейчас с механическими рычажными пишущими машинками: уже появились принципиально новые способы принтерной печати, а конструкторы попрежнему совершенствуют старые образцы.

 

 

Задача 1.14. Авиакомпания «Юнайтед эрлайнс» предложила метод посадки пассажирских реактивных самолетов, значительно снижающий уровень шума в зоне аэродрома. Суть метода - в оригинальной траектории подхода самолета в посадочной полосе, которая выполняется по командам компьютера. На первом этапе самолет снижается под значительно более крутым углом, чем при обычной посадке. Примерно за 2,5 км до полосы самолет выходит на нормальную глиссаду пологого планирования и совершает посадку обычным образом. Какие законы развития технических систем проявились при реализации этого метода?

 

Решение. Прежде всего нужно определить составные части и функцию нашей технической системы. В наличии самолет, летящий по определенной траектория, шум, который он производит, и район аэродрома, который вынужден этот шум воспринимать. Приходится мириться с шумом на взлетно- посадочной полосе, когда самолет практически уже находится на

земле. Другое дело - шум вне полосы. Но он возникает неминуемо при приближении самолета к земле, а для нормальной посадки нужна, к тому же, определенная траектория. Итак,

«инструмент шумообразования» - траектория. Законы развития технических систем (исходя их своих общих соображений) рекомендуют переводить инструмент на микроуровень. Другими словами, траектория должна быть разбита на участки, причем для нормальной посадки достаточно иметь строго определенную траекторию лишь непосредственно перед посадкой... Теперь стала выявляться и другая функция траектории самолета - шумо- устраняющая. Естественно, эти части развиваются неравномерно. В идеале (закон 2.5) нужно вообще устранить часть шумящей траектории посадки, расположенную вне взлетно-посадочной полосы. Частично это и сделано в описанном методе.

 

 

Задача 1.15. Обычная свеча зажигания в двигателях внутреннего сгорания хорошо выполняет свои функции. Но если рассмотреть ее работу с точки зрения законов развития технических систем, легко обнаружить недостаток, устранив который можно добиться значительного улучшения работы двигателя. Что можно предложить?

 

Решение. Условия жизнеспособности системы соблюдены (включая жестко согласованую ритмику частей). Но свеча должна еще и развиваться. И хотя закон 2.5 - увеличение степени идеальности – почти замыкает перечень тенденций развития ТС, - по важности он один из первых. Отсюда вывод - свеча должна стремиться стать идеальной. Идеальная свеча должна отсутствовать, в то время как ее основная функция - зажигание топлива - выполняется. Однако такой идеальный конечный результат уже реализован в дизельных двигателях, а для них необходим специальное топливо, сильное сжатие горючей смеси.

 

Придется отступить на шаг от идеала - и здесь обнаружится другая возможность развития. Идеальная (в этом случае) свеча должна одновременно воспламенять смесь во всем объеме камеры сгорания. Этот идеал также реализован в дизелях, но там каждая капля топлива сама себя воспламеняет. В двигателе внутреннего сгорания воспламенять топливо должна всё же свеча

- инструмент…

 

Фирма «У.Рейнард» (Лидс) выпускает свечу особой конструкции, которая дает искру одновременно в двух точках камеры сгорания.

Наверное, это только начало линии совершенствования свечи зажигания.

 

 

1.3. Задачи для самостоятельного решения.

Задача 1.16. Установлено (Национальный институт питания, Токио), что ядовитые тяжелые металлы лучше выводятся организмом через потовые железы, чем посредством почек. Для ядовитых легких металлов зависимость обратная. Используя законы развития ТС предложите применение этого эффекта для диагностики и лечения.

 

Задача 1.17. В последнее время опять распространяются специализированные счетные линейки, например, для расчета прогибов несущих элементов из стали, бетона, дерева (фирма

«Индустра»). На основании каких законов развития ТС возможно их использование и дальнейшее совершенствование?

 

Задача 1.13. В свое время обычные двигатели внутреннего сгорания устояли под натиском роторных двигателей Ванкеля. Однако конструкторы этих машин ищут новые, более совершенные модификации. Так был создан двигатель, ротор которого смонтирован на наклонном относительно оси вращения диске (он может вращаться и прецессировать). Новый двигатель, в отличие от предшественников, хорошо уравновешен и может развивать высокие обороты. Однако при этом возникают значительные осевые нагрузки. Как быть?

 

Задача 1.19. В одной из статей журнала «Флайт» указывается на большое значение электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры для самолетостроения. Можно ли указать основные проблемы, связанные с этим явлением, зная только школьную (университетскую) физику и - законы развития технических систем?

 

Задача 1.20. Электрические измерительные приборы, как правило, имеют очень незначительную инерционность. Это хорошо - можно измерять краткосрочные изменения параметров. Но есть существенный недостаток - оператор часто не успевает заметить пиковый показатель, из-за чего не только падает точность измерений, но и возникают аварийные ситуации. Как быть?

Задача 1.21. На автозаправочных станциях фирмы «Эвери- Хавдол» используются абонентные контрольные карточки, которые необходимо вставить в считывающее устройство, а затем выполнить ряд технологических операций (например, заземление), предусмотренных правилами. После чего следует собственно заправка. Если правила нарушаются - считывающее устройство запоминает карточку и при повторном её использовании срабатывает аварийная сигнализация. Предложите дальнейшее усовершенствование этой системы.

 

Задача 1.22. Благодаря улучшенному медицинскому обслуживанию уменьшается срок пребывания в больницах. Соответственно, больничная одежда на протяжении одного и того же срока стирается сейчас чаще, чем раньше. В связи с этим предлагается использовать более дорогие, но долговечные синтетические материалы. Однако против синтетики активно возражают врачи... Какие законы развития технических систем проявились в этой ситуации? Проследите эволюцию дальше.

 

Задача 1.23. Лесные пожары, вызванные ударами молний, - достаточно распространенное явление. Предположим, найден абсолютно надежный способ защиты леса от молний (например, на каждом дереве установлен молниеотвод). Обоснуйте целесообразность (или нецелесообразность) его применения.

 

Задача 1.24. Предложен такой метод охлаждения электронных схем: между двумя платами с печатными схемами располагается лист гофрированного алюминия, который выполняет одновременно функции несущей конструкции и радиатора. На основе законов развития технических систем предложите дальнейшее усовершенствование этого способа.

 

Задача 1.25. Ежегодно в американских городах сжигают или закапывают в землю более 200 миллионов тонн мусора, а вместе с ним и энергию, которой (по подсчетам журнала «Бизнес Уик») хватило бы для удовлетворения 10% потребности США в электроэнергии. Не случайно в последнее время утилизации технического мусора уделяют повышенное внимание. Но есть мусор природный - и его по-прежнему продолжают сжигать. Предложите направления утилизации природного мусора - опавших листьев, применив для этого законы развития технических систем. Какие задачи при этом возникают?

Указания к решению задач.

Развитие технических систем происходит через преодоление противоречий. Это в особенности нужно иметь в виду, применяя законы развития ТС. Разрешение противоречия осуществляется не путем компромисса между противоположными свойствами или действиями ТС, а посредством их диалектической взаимосвязи. Наиболее четко разрешение противоречий прослеживается в АРИЗ-85В (см. раздел 5 «АРИЗ»).

 

Следует подчеркнуть, что применение законов развития технических систем к анализу той или иной ситуации дает, как правило, только знание общего направления развития конкретной ТС, ее перспектив. В дальнейшем должна следовать детальная проработка технической системы с помощью АРИЗ и стандартов, затем - конструкторская и технологическая доводка (также с применением ТРИЗ).

 

Рассмотрим в качестве примера развитие системы «магнитная звукозапись». Необходимо преобразовать акустическое поле в магнитное и зафиксировать это поле для дальнейшего воспроизведения. Две главные функции предполагают две технические системы для их реализации, либо - одну систему с универсальными, совмещенными функциями. Второй путь ближе к идеальному, больше соответствует законам развития ТС. Переход к идеальной системе предполагает, в частности, замену большого агрегата одним устройством, замену устройства одним веществом, выполняющим те же функции. Если в результате рассмотрения получено два вещества, выполняющих различные функции, желательно заменить их одним, совмещающим обе функции. Все эти выводы прямо вытекают из законов развития технических систем. Следовательно, для осуществления практически идеальной звукозаписи нужно получить вещество, преобразующее акустическое поле в магнитное и одновременно сохраняющее это поле в себе. Порознь такие вещества хорошо известны. Что же касается одного вещества, объединяющего оба свойства - сказать о нем что-либо определенное можно только после дальнейшей проработки полученной задачи с помощью ТРИЗ.

 

(Разбор этого примера будет продолжен в последующих главах.)