Владимир Петров - АРИЗ-85-В

Задача 4. Золотая цепочка

Как запаивать звенья тонких и тончайших золотых цепочек? Вес 1 метра такой цепочки всего 1 грамм. Нужен способ, позволяющий запаивать за день десятки и сотни метров цепочки.

Задача разбивается на ряд подзадач:

а) как ввести микродозы припоя в зазоры звеньев?

б) как обеспечить нагрев внесенных микродоз припоя без вреда для всей цепочки?

в) как убрать излишки припоя, если они есть?

Главная задача — внесение микродоз припоя в зазоры.

Если после шага 6.2 нет решения, то на шаге 6.3 осуществляем переход к шагу 1.4 (показано на рис. 1 стрелкой обратной связи), где необходимо сформулировать другое техническое противоречие (ТП).

Задача 5. Перекачка нефти

Трубопровод не всегда удается загрузить одним нефтепродуктом. Поэтому использовали последовательную транспортировку по одному трубопроводу разных нефтепродуктов (один за другим). Способ имеет большое преимущество: вместо нескольких параллельных трубопроводов можно построить один. Но имеется и недостаток. При перекачке одного нефтепродукта за другим в зоне их соприкосновения неизбежно происходит смешивание. В связи с этим возникают сложные технические задачи. Например, как точно установить, когда кончается чистый бензин и начинается смесь его с дизельным топливом? А где кончается эта смесь и начинается последующий чистый продукт? Как своевременно отделить смесь от чистых продуктов и избежать загрязнения топлива, ранее поступившего в резервуары конечного продукта перекачки? Задача описана по материалам, изложенным в [6,. — С. 207—209, 270—271].

Проводили измерения смеси, первоначально в лабораториях, а в дальнейшем автоматизировали этот процесс. В брак уходило большое количество чистых продуктов.

В дальнейшем перешли от задачи на измерение к задаче на изменение. Стали использовать разделители. Первоначально механические — диски с манжетами и щеточными уплотнителями, но и через зазоры между стенками трубы и уплотнителями просачивались нефтепродукты. Кроме того, они застревают в трубопроводах и не проходят через насосы, которые через определенное расстояние расположены на трассе. Приходилось разбирать трубы и вынимать разделители.

В дальнейшем это противоречие разрешили — стали использовать жидкие разделители (вода, лигроин). На первый взгляд, это удачное решение: такой разделитель не застревает, легко проходит через насосные станции, дешев. Но и такой разделитель в процессе транспортировки смешивается с нефтепродуктами. Не жалко выбросить отработанную воду, но как отделить ее от нефтепродуктов? Мы снова вернулись к задаче на измерение.

При применении жидкого разделителя или прямой (без разделителя) транспортировке, задача состоит в возможно более точном контроле за составом «стыковых» участков перекачиваемых нефтепродуктов.

Эта измерительная задача была превращена в «изменительную»: как вообще избежать смешивания нефтепродуктов с разделительной жидкостью?

Итак, твердые и жидкие разделители имеют серьезные недостатки. Газообразные вообще не подходят: газ поднимается в верхнюю часть трубопровода и перестает играть роль разделителя.

Возникает физическое противоречие: разделитель должен быть жидким, чтобы разделять нефтепродукты, и он должен быть газообразным, чтобы не осуществлять операции измерения и чтобы не выбрасывать смешанные нефтепродукты, которые смешались с разделительной жидкостью. Разделение этого противоречия должно проходить во времени.

Решение: пусть жидкости бесконтрольно смешиваются, но в конечном пункте жидкость-разделитель должна сама превращаться в газ и уходить из резервуара.

Идея решения есть. Теперь надо сформулировать требования к веществу разделителя. Это вещество должно:

1. Не растворяться в нефтепродуктах;

2. Быть химически инертным по отношению к углеводам;

3. Иметь (в жидком состоянии) плотность, примерно равную плотности перекачиваемых нефтепродуктов;

4. Не замерзать при температуре по крайней мере до — 50° C;

5 Быть безопасным и дешевым.

Этим требованиям удовлетворяет аммиак: он не растворяется в нефтепродуктах и не взаимодействует с ними, имеет требуемую плотность, легко сжижается, не замерзает до — 77° C. Жидкий аммиак достаточно дешев, его, например, применяют в сельском хозяйстве для удобрения почвы.

Если после шага 6.3 нет решения, то на шаге 6.4 осуществляем переход к шагу 1.1 (показано на рис.1 стрелкой обратной связи), где заново формулируем мини-задачу , отнеся ее к надсистеме .

Задача 6. Холодильный костюм

Первоначально была поставлена задача на создание холодильного костюма.

Холодильный костюм для горноспасателей должен мало весить (не более 28 кг), чтобы спасатель смог работать. Кислородный аппарат весит более 12 кг, инструменты — 7 кг, и остается 9 кг на сам костюм и холодильный агрегат (хладовещество и оборудование).

В качестве хладовещества применяют: сухой лед, фреон, сжиженные газы. Этого веса не достаточно, чтобы обеспечить холодильную мощность для работы не менее двух часов (это условие, поставленное заказчиком). Необходим запас не менее 15‒20 кг.

Обеспечить требуемую холодильную мощность при заданном весе системы оказалось физически невозможно.

Задача была решена переходом к надсистеме. Создан газотеплозащитный скафандр, одновременно выполняющий функции холодильного костюма и дыхательного защитного прибора. Скафандр работает на жидком кислороде, который сначала испаряется и нагревается, обеспечивая теплоотвод, а потом идет на дыхание. Отпадает необходимость в тяжелом дыхательном аппарате, что позволяет во много раз увеличить запас холодильного вещества [6. — С. 110‒111].

Переход к надсистеме позволил в 2‒3 раза увеличить допустимый весовой предел.

На рис. 30 показано устройство газотеплозащитного костюма. Жидкий кислород размещен в ранцевом резервуаре 1. Испаряясь, кислород поступает в инжектор 2, расположенный по оси сквозного канала 3. Вытекая из инжектора, кислород смешивается с теплым воздухом подкостюмного пространства и охлаждает его.

Рис. 30. Газотеплозащитный костюм для горноспасателей.

Изобретение Г. С. Альтшуллера. А. с. 111 144.

Перейдем к рассмотрению задачи о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

6.1. Решение есть — разработать техническое решение.

Решения получены и описаны выше.

Остальные шаги этой части не нужны.

Цель седьмой части АРИЗ-85-В — оценка качества полученного решения. Физическое противоречие должно быть устранено почти идеально, «без ничего». Лучше потратить 2‒3 часа на получение нового — более сильного решения, чем потом устранять недостатки слабого решения. Схема 8-й части показана на рис. 31.