Решение задач с использованием физических эффектов.

Задача 3.1. Для заделки оптических волокон в металлические и пластмассовые разъемы применяют эпоксидный компаунд. Для лучшего контроля затекания компаунда во втулки разъема, компаунд выполняют цветным. На основе физических эффектов спрогнозируйте развитие способа.

 

Решение. При разборе задач с использованием физических эффектов и явлений нельзя, безусловно, забывать о законах развития технических систем, вепольном анализе, а также об АРИЗ, стандартах и приемах преодоления психологической инерции. Хорошие результаты дает именно комплексное использование ТРИЗ. В данном случае желательно контролировать не только пространственное движение компаунда (затекание), но и движение во времени (затвердевание). Соответствующий раздел таблицы А - 22 (контроль состояния и свойств в объеме). Из предлагаемых разделом эффектов, в данном случае, выбирать нужно тот, который не требует для выявления специальных приборов, устройств. Усложнение первоначальной системы оправдывается только в том случае, если есть возможность вынести усложняющие части в надсистему.

 

Фирма «Эпокси текнолоджи» (штат Массачусетс, США) предлагает в качестве решения поставленной задачи компаунд, который при затвердевании превращается из якро-красного в темно-красный. Принцип действия материала не сообщается, но, по всей вероятности, срабатывает пункт «Поляризованный свет». Как известно, при деформации и затвердевании некоторые эпоксидные смолы изменяют угол поляризации света. Это, в частности, можно наблюдать как потемнение или посветление материала.

 

Задача 3.2. Для автоматической установки фокусного расстояния в фото и кинокамерах делались многочисленные попытки использовать те же оптические принципы, что и при ручной наводке на резкость. Однако автоматизация этого способа весьма затруднительна. Предложите способ, основанный на другом физическом принципе.

Решение. Как правило, в реальных задачах в очень редких случаях вопрос ставится именно так: преложить новый принцип действия. Обычно есть указание усовершенствовать существующий, при этом его анализ с позиций ТРИЗ не производится. Отсюда - многочисленные и безрезультатные попытки «что-то предложить». Оптический способ наводки на резкость при всей его простоте и очевидности рассчитан на человека, как на важную часть этой системы. Проблема распознавания раздвоенного или нераздвоенного изображения настолько сложна, что ее недостаточно хорошо решают самые современные компьютеры. Учитывая этот широкоизвестный факт, легко придти к выводу о необходимости построения новой технической система, основная функция которой - определение расстояния от камеры до объекта съемки. В такой постановке задача сразу упрощается, тем более, что подобные системы хорошо известны в технике (и в природе). Проблема, повидимому, состоит в отыскании наиболее подходящего принципа действия для локатора, который будет установлен на фото или кинокамере.

 

Фирма «Поляроид» (Кембридж, США), например, оснащает некоторые свои камеры встроенными звуковыми локаторами: при наводке видоискателя на объект съемки локатор автоматически осуществляет фокусировку.

 

Задача 3.3. Экран кинескопа для цветных телевизоров - весьма сложное устройство. В некоторых системах на нем нужно разместить в строго определенном порядке много тысяч точек люминофоров трех основных цветов. Предложите принцип работы кинескопа, существенно упрощающий его изготовление.

 

Решение. От кинескопа отказываться нельзя - это основное условие задачи. Допустим, задача возникла на заводе по производству кинескопов - естественно, что предложение изменить сам принцип воспроизведения телеизображения будет здесь немедленно отвергнут. Такого рода ограничения нередки в практике решения изобретательских задач. И к ним (до известных пределов) нужно относится с пониманием. Действительно, нет смысла сразу отказываться от надежно работающей, крупносерийной, достаточно технологичной системы только потому, что некоторое время спустя принцип ее работы устареет. Новый принцип нужно, безусловно, разрабатывать, развивать, но пока он не найдет столь же широкого применения, как и прежний, следует заниматься также доводкой старой системы.

В данном случае, существуют достаточна эффективные средства, позволяющие усовершенствовать прежний способ, затратив не так много на переналадку аппаратуры. Экран кинескопа должен засветиться в том месте, где на него упал электронный луч. Так происходит в обычном черно-белом телевизоре. Для получения цветного изображения цвет светящегося пятна должен меняться. Экран «должен знать» как ему светиться. В обычных цветных телевизорах такое узнавание определяется попаданием луча на определенную точку экрана. Отсюда - сложности с фокусировкой и - с технологией изготовлении экрана. Но почему информацию должно нести только пространственное перемещение? Носителем информации может быть любой параметр электронного луча, который связывает экран со всеми остальными частями телевизора. Например, напряжение.

 

Так, фирма «Дженерал электрик компани» (Кливленд, штат Огайо, США) разработала однородный многоцветный состав для кинескопов, который наносится одним тонким слоем (это повышает яркость изображения). Состав дает красное свечение при ускоряющем напряжении 5 киловольт, а при изменении напряжения до 10 киловольт постепенно меняет цвет на оранжевый, желтый, зеленый...

 

Задача 3.4. При изготовлении полупроводниковых материалов часто требуется ввести в них точно дозированные добавки. Обычно это делается термическим путем. Однако, многие полезные свойства полупроводников исчезают (говорят, что полупроводники резко ухудшают свои характеристики) после термообработки. Нужен новый принцип введения добавок - эффективный и надежный.

 

Решение. Требуется новый физический принцип, но с точки зрения ТРИЗ необходимо просто заменить плохую вепольную систему другой, с более высокой степенью управляемости. Другими словами, нужна более эффективная вепольная система. По таблице А находим раздел 6 (управление перемещением объектов). Прежде, чем анализировать ее рекомендации, запишем отдельно объект, который необходимо управляемо перемещать. Это - примесь, точнее - ионы некоторых элементов. Теперь легко выбрать по таблице действие электрическим полем на заряженный объект или действие магнитным полем на объект. В данном случае это наиболее подходящее решение, поскольку ионы всегда «отзывчивы» на электрическое: и магнитное поля. С другой стороны, именно эти поля позволяют выполнять, например, очень точные перемещения объектов.

Английский журнал «Электроникс Уикли» № 642 сообщил о методе введения примесей в полупроводниковые материалы путем фокусировки ионного потока примеси с помощью магнитной призмы. Здесь одновременно работают два вида полей, хорошо дополняя друг друга.

 

Задача 3.5. Для защиты от акул применяется пневматическое ружье, стреляющее разрывными пулями. Такие пули практически наверняка убивают акулу, однако выделяющаяся в большом, количестве кровь привлекает новых хищниц. Что делать?

 

Решение. Идеальное решение - пуля должна наверняка поражать акулу, но при этом не позволять крови течь из раны. Задача, поставленная таким образом, уже наполовину решена. Теперь нужно только учесть, что оба действия должны реализовываться одним физическим эффектом. В таблице применения физэффектов не предусмотрено раздела «Поражающие факторы», нет также раздела «Остановка кровотечения». Впрочем, нетрудно вспомнить, что кровь хорошо застывает при охлаждении. Таким образом, пуля, попадая в акулу, должна ее хорошо охлаждать, чтобы из раны не выделялась кровь. Одновременно пуля должна лишать акулу подвижности (более конкретное требование). Таблица А рекомендует для понижения температуры использовать фазовые переходы. Очевидно» речь может идти о фазовом переходе вещества пули. Теперь ответ ясен: нужна пуля, которая при попадании в акулу совершит фазовый переход из твердого состояния в жидкое или газообразное, охладив при этом рану и лишив акулу подвижности. Предпочтительнее переход в газообразное состояние: при этом поглощается больше энергии (лучше охлаждение) и газ будет занимать больший обьем...

 

Аквалангисты ВМС США используют для защиты от акул пневматическое ружье, стреляющее пулями из твердой двуокиси углерода. При попадании такой пули, акула раздувается, как воздушный шар, всплывает, становится абсолютно безопасной для человека и - не привлекает других акул. Такие ружья, в частности (по данным журнала «Сайенс Дайджест» том 72, № 6), использовались аквалангистами во время посадок космических кораблей «Аполлон».

 

Задача 3.6. Биоразлагающий препарат «Шелл Хердер» при распылении его над пленкой нефти, уменьшает размеры пятна более чем вдвое. На этом основано его применение в качестве

добавки при сборе нефтепродуктов с поверхности воды. Где еще можно использовать такой препарат?

 

Решение. Эта задача - на использование таблицы Б, причем на использование ее пока отсутствующей части. Дан препарат, указано его действие в некоторых условиях, требуется некоторым образом расширить сферу применения препарата... Типичный случай в химической промышленности, например. Ход решения здесь, как правило, такой: по таблице А в разделе, соответствующем действию, которое производит вещество, находим ряд других веществ или эффектов. Затем по таблице Б для этих веществ и эффектов выявляем сферу их применения. Как правило, новое вещество в той или иной мере способно работать в каждой из выявленных сфер, естественно, в ограниченной степени.

 

Так, препарат «Шелл Хердер» изменяет размеры объекта. В этом же разделе таблицы А находим пьезоэффект. На первый взгляд, поиск совпадений здесь бесперспективен. Однако, если исключить те проявления пьезоэффекта, которые присущи только электрическому полю, остаются, например (см. таблицу Б), измерение механических усилий, давления, ускорения. Как с помощью препарата измерять давление? Определенное количество препарата вызывает определенное по величине изменение нефтянного поля. Если же величина изменения другая

- это свидетельствует, например, о наличии некоторого усилия, изменяющего размеры пятна.

 

Задача 3.7. Процесс фотографии при всей своей привычности достаточно сложен. Необходимость готовить и обрабатывать в темноте пленки и фотобумагу не всегда нас устраивает. В то же время, широкое распространение ламп-вспышек позволяет коренным образом решить эту проблему… Как именно? Что еще упрощается в результате применения нового способа?

 

Решение. Задача учебная, поэтому в ней, как в хорошем вопросе, заложен почти весь ответ. В идеале (вспомните законы развития технических систем) пленку можно просто на свету зарядить в аппарат, произвести съемку (с лампой-вспышкой!) и опять же на свету заменить другой пленкой. Если представить все это в вепольной формой, то из этого сразу будет следовать, что свет, излучаемый лампой вспышкой, должен отличаться от обычного света и именно это отличие будет вызывать засветку фотопленки.

Такой способ разработан и внедрен фирмой «У.Г.Брэди компани» (Милуоки, штат Индиана, США). Ультрафиолетовая лампа- вспышка заставляет «срабатывать» специальную пленку, расчитанную только на ультрафиолетовое излучение. При этом появляется дополнительное преимущество способа: изображение на такой пленке (негатив) можно немедленно - без долгого проявления и фиксирования - использовать для получения позитивов.

 

Задача 3.8. Обычная лампа накаливания много света расходует (направляет) туда, где этот свет практически не используется. Такое излучение не только бесполезно, но и вредно, так как разрушает саму лампу. Как быть?

 

Решение. Снова ограничение: нельзя предлагать качественное улучшение, например, люминесцентную лампу. Нужно усовершенствовать устаревающую, но всё еще выгодную лампу накаливания. Поскольку эта техническая система - на стадии широкого применения, то даже незначительное усовершенствование может дать значительный экономический эффект.

 

Миллионную экономию дала, например, замена пайки выводов лампы накаливания точечной сваркой, предложенная украинским Институтом электросварки имени Е.О.Патона. Капля олова, сохраняемая при изготовлении каждой лампы, при огромном выпуске ламп в стране превращается в тонны металла.

 

Вернемся к лампе накаливания. Она излучает свет во все стороны практически равномерно. Немалая его часть попадает в область цоколя, где приводит к перегреву лампы. Как устранить перегрев? Прежде, чем обращаться к таблице применения физэффектов, необходимо рассмотреть вепольную модель технической системы. Она сразу покажет причину перегрева лампы. В данном случае их две: прямой нагрев от лампы (световой) и нагрев из-за теплообмена между корпусом лампы ж газом-наполнителем. Для устранения перегрева необходимо разорвать одну из связей в веполе.

 

Так, уже выпускаются лампы накаливания с небольшим рефлектором из полированного алюминия, расположенного возле цоколя. Рефлектор охраняет цоколь ламам от перегрева - и направляет в нужном направлении часть светового потока, которая раньше тратилась зря.

Эта система, однако, не спасает корпус лампы от перегрева газом-наполнителем. Причина - в неудачной форме корпуса лампы. Близкий к сфере, он обладает практически минимальной поверхностью при заданном объеме. Поэтому здесь хорошо срабатывает «геометрический эффект»: увеличение площади поверхности тела при заданном объеме. Такие лампы - с корпусом необычной формы уже выпускаются и срок службы у них (при прочих равных параметрах) на много больше, чем у других ламп.

 

Задача 3.9. Для лучшего сгорания нефтепродуктов, например, в двигателях внутреннего сгорания, в топливо добавляют... воду. Почему при этом работа двигателя улучшается?

 

Решение. Если показатель технической системы улучшился - значит сработал один из принципов вепольных преобразований, возможно - в сочетании с физическим эффектом. Что происходит с водой, когда она попадает в камеру сгорания? Осуществляется фазовый переход - вода вскипает. Поскольку вода равномерно распределена в топливе - топливо превращается в пену. Происходит явление, подсказанное таблицей Б для пены: интенсификация процесса в жидкой среде. Сгорание (окисление) топлива происходит только по поверхности его контакта с воздухом. Пена многократно увеличивает эту поверхность, увеличивая скорость и полноту сгорания топлива. За счет этого уменьшается также токсичность продуктов сгорания.

 

Метод пригоден не только для использования в двигателях внутреннего сгорания. Английская фирма «Эссо», например, повышает таким образом коэффициент полезного действия доменных печей, применяя для их разогрева нефте-водяную эмульсию.

 

Задача 3.10. Шведская фирма «Уддехолм» разработала новую систему выплавки нержавеющей стали: плавление вначале производят в электропечи, а затем расплавленный металл направляют в очистной резервуар, куда подается смесь кислорода и водяного пара. Объясните, почему (по каким физическим причинам) такой метод выгоднее традиционных?

 

Решение. Не нужно быть специалистом в области металлургии, чтобы знать: выплавка стали производится для удаления из нее примесей. Выгодность, эффективность того или иного металлургического процесса во многом определяется именно скоростью и качеством процесса удаления примесей. Теперь

посмотрим как ведет себя водяной пар во время этого процесса. От высокой температуры вода разлагается на кислород и водород. Функции кислорода обычны и потому вполне ясны: он окисляет примеси, переводит их в шлак. Здесь есть и недостаток - избыток кислорода окисляет также легирующие добавки (например, хром). Поэтому при выплавке стали растворенную в ней окись углерода обычно разбавляют инертными газами (аргоном), имеющими немалую стоимость. Рассмотрев вепольную модель процесса, логично предположить, что техническая система, развиваясь, становится веё более идеальной: ограничивается число используемых веществ и полей, зато расширяются функции имеющихся компонетов. Водяной пар уже выполняет одну полезную функцию: поставляет окислитель. Проверим, может ли он поставлять также и разбавитель для окиси углерода? Достаточно обратиться к обыкновенному химическому справочнику, чтобы установить: водород в данном случае вполне может заменить аргон. Таким образом, водяной пар выполняет одновременно две полезные функции, значительно упрощая вепольную схему процесса, приближая техническую систему к идеальной.

 

В данное пособие не вошли таблицы использования химических, геометрических и некоторых других эффектов, разработанные специалистами по ТРИЗ. Они построены по принципу таблицы использования физических эффектов и явлений и в последнее время широко применяются при решении технических изобретательских задач. Данная и некоторые другие задачи илюстрируют работу этих эффектов.

 

Задача 3.11. Пучок релятивистских (разогнанных до околосветовой скорости) электронов представляет собой чрезвычайно мощный электрический ток. При этом даже возникает явление самофокусировки пучка. Как можно использовать возможность получения таких электронных пучков?

 

Решение. Имеется физический эффект: самофокусировка мощного релятивистского электронного пучка. Электроны в нем практически не рассеиваются, т.е. коэффициент передачи очень близок к единице. До сих пор такое свойство было обнаружено только у мощного оптического пучка (получаемого с помощью лазера). Построим вепольную модель происходящего явления. Здесь сразу возникает полезная трудность: считать электроны веществом или полем? В данном случае допустимо (хотя с точки зрения физики и не совсем точно) признать электроны веществом, транспортирующим электрическое поле. Такое представление

(хорошо согласующееся с вепольной моделью) позволяет сделать прогноз на использование мощного электронного пучка: это перспективное средство для передачи электрического поля на расстояние фактически без потерь.

 

В связи с решением этой задачи возникает ряд дополнительных проблем, в частности, - серийное создание ускорителей электронов и, в особенности, приемников-накопителей. Последнюю проблему интересно рассмотреть в качестве отдельной задачи. Полезно так же рассмотреть надсистему процесса с точки зрения ТРИЗ.

 

Эта задача неоднократно использовалась в качестве учебной - и практически всегда после построения вепольной модели следовало обоснованное предложение: использовать пучок для передачи на расстояние электрического поля. Во многих случаях предложение сопровождалось постановкой и разбором задачи на создание приемника электронов. Реальная разработка способа передачи электроэнергии с помощью пучка ускоренных электронов появилась позже. И, таким образом, вчерашнее качественное, прикидочное решение стало обычным контрольным ответом на задачу.

 

Задача 3.12. Электрохимические люминесцентные элементы очень удобны в самых разнообразных случаях, однако у них есть существенный недостаток: их действие непрерывно. На каких физических принципах можно построить техническую систему, содержащую люминесцентный элемент прерывистого действия.

 

Решение. Аналогичная задача рассматривалась в разделе 2

«Вепольный анализ». Там решение было получено с помощью построения простой вепольной модели. В данном случае нужно использовать эту модель (или построить ее самостоятельно) и таблицу А. Раздел 23 (изменение объемных свойств объекта) рекомендует целый ряд физических эффектов, с помощью которых можно получить прерывистость в стационарной, как правило, реакции.

 

Такие же принципы использованы, например, в разработках исследовательского центра фирмы «Баттель» (Женева, Швейцария). Предложен, в частности, элемент, в котором флюоресцирующий состав разлагается электролизным путем, при этом на аноде и катоде элемента образуются положительные и отрицательные ионы состава. При взаимодействии последних в растворе происходит восстановительная реакция с

высвобождением энергии, причем энергия испускается в виде люминесцентного излучения. Восстановленные молекулы вновь попадают на электроды ж распадаются при электролизе.

 

Интересен случай использования для создания свечения кавитации. Таблица А подсказывает, что с помощью этого явления можно регулировать течение химических реакций, а в идеале - получать световое излучение. Недавно этот легко предсказуемый эффект - свечение схлопывающихся кавитационных пузырьков - был обнаружен экспериментально...

 

Задача 3.13. Замечено, что электризация облака происходит при одновременном возрастании в нем трех компонент: ледяных крупинок, переохлажденных водяных капель и кристалликов льда. На основе этих данных и таблиц применения физических эффектов предложите способ борьбы с грозовыми облаками.

 

Решение. Есть вредный веполь: кристаллики льда, трущиеся о капельки переохлажденной воды. При этом возникает электризация и - нарастание электрического потенциала грозового облака. Мелкие ледяные крупинки и переохлажденная вода также образуют вредный веполь... Следовательно, разрушать нужно сразу две вепольные системы. Поскольку они обе содержат одинаковый компонент - переохлажденную воду - закон стремления к идеальности требует начинать именно с этого компонента-вещества. Требуется видоизменить его таким образом, чтобы веполь разрушился (чтобы прекратилась электризация/). Таблица А подсказывает для данного случая использование фазовых переходов.

 

Переохлажденная вода легко превращается в крупинки льда под действием некоторой добавки (например, кристалликов иодистого серебра). Отсутствие жидкой воды нарушает процесс электризации (данные журнала «Сайенс Ньюс», том 102, № 20). Здесь, однако, возникает еще одна, чисто исследовательская задача: почему капли переохлажденной воды замерзают (осуществляется фазовый переход когда инициатором кристаллизации становится йодистое серебро, и не замерзают (фазового перехода нет) в присутствии естественных инициаторов кристаллизации воды - кристалликов льда?

 

Задача 3.14. Для закручивания гаек с необходимым усилием часто используются калибровочные ключи. Однако калибровочная шкала может случайно деформироваться и тогда ошибка при работе неизбежна. Как быть?

Решение. Контрольный ответ (рекомендуемый английским журналом «Файненшл Таймс» № 25967) является простым развитием существующей вепольной модели: поскольку калибровочный ключ может оказаться ненадежным, калибровочной должна быть также и гайка (т.е. согласовывается структура веществ, входящих в веполь). Однако при таком способе (нанесение калибровочных рисок на гайку) физические эффекты не работают, следовательно - не рассматриваются потенциально более качественные решения.

 

Поэтому следует обратиться к таблице А (раздел 22 - контроль состояния и свойств в объеме). Из рекомендованных в разделе физических эффектов следует отобрать те, которые обеспечивают наибольшую точность - при введении минимального количества новых веществ и полей. В предыдущих задачах рассматриваюсь, например, использование поляризованного света. Однако можно успешно использовать также другие эффекты: магнитоупругий, магнитооптический... Причем, физические эффекты желательно использовать не только для контроля, но и для регулирования свойств объекта.

 

Так, в рассматриваемой задаче магннтоупругий эффект, например, должен служить своеобразным предохранителем от перенагрузки гайки. Закручивание должно само прекращаться, как только усилие нагрузки достигнет критической величины. Понятно, что для этого в ключе (инструмент) должна быть некоторая магнитная связь, прерывающаяся (из-за срабатывания магнитоупругого эффекта) при достижении критического усилия.

 

Задача 3.15. Одна из главных причин автомобильных аварий в ночное время - ослепление водителей фарами встречных машин. Предложите эффективный способ защиты от этого вредного фактора.

 

Решение. Задача долгое время относилась к числу неразрешимых в силу, как ни странно, своей повсеместности. Подавляющее большинство технических решений этой проблемы (были и нетехнические) сводились к переходу в надсистему: автоматическое уменьшение света собственных фар при появлении встречного автомобиля, менее яркий свет левой фары по сравнению с правой... Такие предложения были бы вполне удовлетворительны, если бы появились в начале разработки системы «автомобиль». Однако сейчас, когда повсеместно распространены машины самых разных марок и систем,

практически невозможно рассчитывать на быстрое и полное оснащение новой системой включения фар всех автомобилей. А ведь подобное предложение практически полезно только в том случае, когда нет ни одной машины, работающей в другом режиме.

 

Вторая причина неудачи - несоблюдение законов развития технических систем: при переводе системы на более высокий уровень не был осуществлен одновременный перевод инструмента на микроуровень.

 

Решение задачи по ТРИЗ требует ужесточения условий: трудную задачу легче решать, в ней четче выявляется противоречие в системе. Подробнее о формулировании и преодолении противоречий в системах будет рассказано в разделе 5 «АРИЗ», а пока сформулируем задачу в усложненном виде: требуется защитить водителя автомобиля от ослепления излишне ярким источником света. Вепольный анализ в данном случае требует разрушить вредный веполь, прервать поток энергии от некоторого источника на пути к глазу водителя. Здесь одновременно могут дать эффект сразу несколько разделов таблицы А (разберитесь – какие). Практически во всех случаях в качестве вещества-инструмента выступает лобовое отекло автомобиля. Оно может, например, менять свою прозрачность под действием наружного света. Хорошие результаты дает применение ультрафиолетовой лампы, освещающей лобовое стекло: создается надежный световой барьер против наружного света.

 

3.3. Задачи для самостоятельного решения.

Задача 3.16. При поражения самолета молнией часто наблюдается «двойной удар» - практически одновременный прямой (облако-земля) и обратный разряды. Почему так происходит и как использовать это явление?

 

Задача 3.17. Атомы гелия-3 отличаются от атомов обычного гелия-4 отсутствием в ядре одного нейтрона. В результате этого при низкой (2,7 миллиградуса Кельвина) температуре гелий-3 переходит в фазовое состояние со странными термодинамическими и магнитными свойствами, которые отсутствуют у гелия-4. С другой стороны, в гелий-3 не наблюдается сверхпроводимости и сверхтекучести...

Проанализируйте ситуацию и предложите ее возможные применения.

 

Задача 3.18. Условия радиоприема в дневное и ночное время резко отличаются. Чем это можно объяснить? Как использовать это отличие в других областях?

 

Задача 3.19. Предложен водопаровой ракетный ускоритель. При вспышке смеси в камере сгорания образуется волна давления, а за ней - волна разрежения, которая всасывает с камеру новую порцию холодного воздуха ж топлива. Зажигание (кроме первого) происходит от соприкосновения смеси с горячими газами. Почему этот ускоритель (эффективный и дешевый) нельзя использовать как основной двигатель?

 

Задача 3.20. Акустические и электромагнитные способы связи не всегда работают в экстремальных условиях. Предложите и обоснуйте новые способы связи.

 

Задача 3.21. Иногда возникает необходимость размагнитить образец материала. Для этого образец помещают в поле, компенсирующее магнитное поле Земли и постепенно размагничивали. Замечено, однако, что при вращении образца во время процесса возникают паразитные магнитные моменты... Необходимо обратить вред в пользу.

 

Задача 3.22. Смеси фтористых соединений металлов аккумулируют в 2-3 раза больше тепла, чем другие материалы и в 30 раз больше энергии, чем обычные аккумуляторы. В чем (с физической точки зрения) сложность применения таких эффективных соединений? Как ее можно устранить?

 

Задача 3.23. Клинические исследования показывают, что склеротические поражения стенок сосудов возникает в местах турбулентности потока крови (и наоборот - наличие турбулентности почти всегда свидетельствует о болезни сосудов). Предложите способ профилактики и лечения артеросклероза, основанный на этом явлении.

 

Задача 3.24. Для электросистем космических кораблей многоразового использования сложной проблемой является изготовление легких трансформаторов. Жидкое масло, которое в них используется, плохо переносит перегрев, возникающий при спуске, нередко портится при перегрузках. Как быть?

Задача 3.25. Для освещения внутренних помещений нефтехранилищ применяется химический светильник: эластичная пластмассовая трубка, заполненная некоторым реагентом, а внутри трубки - стеклянная ампула. При легком изгибании трубки ампула разламывается, внутрь трубки поступает новый химический компонент, что вызывает реакцию, сопровождающуюся испусканием желто-зеленого света.

Светильник работает около трех часов, но нужен он иногда всего час в день. Предложите способ «включать» и «выключать» такой светильник.

 

 

Указания к решению задач.

Одно из правил вепольного анализа помогает определить конкретный физический эффект, необходимый для дальнейшего развития технической системы. Иногда применение этого правила дает неожиданные результаты: требуется эффект, которого нет ни в указателе, ни в специальной литературе. Нет, например, кавитационно-магнитного эффекта, а его применение напрашивалось при решении одной из учебных задач. Что делать в таких случаях? Прежде всего - применить другой эффект (или комбинацию эффектов) в соответствии с таблицами. С другой стороны - необходимо проверить полученный эффект на соответствие законам природы (теоретически и экспериментально). Если же такой возможности нет - остается только запомнить для себя необычное сочетание, оно вполне может пригодиться в дальнейшем. Не следует считать, что поскольку такая комбинация является сочетанием хорошо известных компонентов, то в ней не может быть ничего нового. Достаточно вспомнить сравнительно недавно вошедший в науку магнито-гидро-динамический эффект.

 

Иногда анализ по ТРИЗ некоторой физической ситуации (часто такой анализ проводят стихийно и называют «свежим, непредвзятым взглядом») приводит к выявлению совершенно неожиданных следствий. Так, существует мнение, что объект, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, неподвижный наблюдатель будет видеть сжатым по направлению своего движения. Только через 50 лет после опубликования специальной теории относительности было обнаружено, что, хотя сжатие объекта имеет место, - наблюдатель увидит его неискаженным, но повернутым на некоторый угол («Физикал Ревю», том 116). До сих пор считается, что скорость объекта может неограниченно приближаться к скорости света, однако,

поскольку масса его постоянно возрастает, рано или поздно наступает момент, когда неподвижный наблюдатель обнаружит, что плотность объекта стала равной плотности коллапсара соответствующей массы. Дальнейшее увеличение скорости по современным физическим представлениям невозможно. Эти результаты прямо получаются из анализа соответствующих ситуаций с помощью ТРИЗ. Однако следует предостеречь от чрезмерно оптимистического, некритического применения аппарата ТРИЗ в областях, не относящихся непосредственно к технике (например, в искусстве). Там действуют другие специфические законы.