8.3. Примеры решений, в основе которых лежит один принцип. Выявление этого принципа

8.3. Примеры решений, в основе которых лежит один принцип. Выявление этого принципа

Ситуация А. На месторождении «Нефтяные Камни» в Каспийском море широко применялась добыча нефти с отдельно стоящих платформ. Платформы устанавливались на сваях — стальных трубах, вбитых в морское дно. В зоне, в которую попадали вода и воздух, сваи покрывались как коркой слоем полипов. Первоначально считалось, что полипы ничему не мешают, ведь свая — не корабль. Но оказалось, что под коркой образовывалась кислотная среда, которая разъедала трубу. Несущая способность свай при этом уменьшалась.

Для борьбы с вредным явлением был придуман кольцевой поплавок, охватывающий трубу (рис. 8.2). Внутри поплавка размещалась щетка из мягкого металла. Колебания уровня моря обеспечивали постоянную работу поплавка. Эта конструкция монтировалась на свае сразу же после ее установки, пока полипы не успели прижиться на ее поверхности.

^Рис. 8.2

Проблема полипов была решена, ведь корка полипов теперь попросту не могла образоваться.

Ситуация Б. В одном среднерусском городе постоянно зарастала водорослями решетка водозабора. Два раза в год, во время сезонного снижения уровня воды в водохранилище, сотрудники водозабора проводили ее очистку. Радикальное решение задачи было найдено в тот момент, когда догадались установить на решетке специальные ножи, соединенные с поплавком. При изменении уровня воды в водохранилище ножи очищали водоросли с решетки (рис. 8.3).

^Рис. 8.3

Эти два решения были найдены различными людьми при различных обстоятельствах, в разное время. В обоих случаях были выданы авторские свидетельства, свидетельствующие в числе прочего и об уникальности, неповторимости этих решений. Но при всем этом они очень похожи. Эта похожесть основывается на сходстве заложенных в решениях принципов действия. Используя эти два частных решения, сформулируем обобщенный принцип решения задачи или, иначе говоря, прием.

Можно сделать вывод, что в обоих случаях выполнялась работа, а энергия для этой работы бралась из окружающей среды. В систему вводился специальный элемент (поплавок), взаимодействующий с этой средой и меняющий свое состояние (у нас это было вертикальное перемещение) при изменении состояния окружающей среды. В обоих случаях к поплавку были присоединены рабочие органы, очищающие поверхность от загрязнений.

Рассмотрим еще одну похожую изобретательскую ситуацию и попытаемся решить ее с помощью только что найденного нами принципа.

На нефтеперерабатывающем заводе поступающую сырую нефть хранят в специальных резервуарах — нефтяных танках. Эти сооружения имеют высоту пятиэтажного дома, диаметр может составлять от 12 до 24 м. Для определения уровня жидкости в таких резервуарах используют поплавковые уровнемеры. В центре резервуара вертикально установлена труба с размещенными внутри датчиками магнитного поля (например, герконами — герметизированными контактами). Снаружи укреплен кольцевой поплавок со спрятанными в нем магнитами. Перемещение поплавка вызывает срабатывание конкретного датчика, передающего информацию на пульт. Система проста и достаточно надежна. Но в связи с тем, что на комбинат начала поступать нефть с большим количеством парафинов и иных тяжелых составляющих, система стала давать сбои. Труба и поплавок начали загрязняться настолько, что это стало мешать перемещению поплавка. Теперь он мог просто зависнуть на трубе и даже после того, как нефть в резервуаре кончалась, продолжал показывать какой — то уровень (рис. 8.4).

Резервуар приходилось выводить из технологической схемы, опоражнивать, запускать внутрь него бригаду рабочих в изолирующих противогазах и чистить трубу с соблюдением всех требований техники безопасности. Попытки увеличить зазор между трубой и поплавком не привели ни к чему хорошему. Поплавок стал зависать значительно реже,

^Рис. 8.4

но датчики стали частенько давать сбои, ведь интенсивность магнитного поля быстро падает при увеличении расстояния… Нужно придумать, как чистить трубу и внутреннее пространство поплавка, не прекращая работу системы.

Можем ли мы использовать в данном случае найденный ранее прием? Понятно, что совершить требуемую работу с помощью поплавка можно. Поплавок должен при перемещении по трубе очищать ее от налипшего слоя, следовательно, он должен стремиться как вверх, так и вниз с большой силой. Для этого требуется его изменить, в частности сделать его значительно более массивным, сохранив при этом его плавучесть и установив на нем кольцевой нож для срезания нарастающего слоя парафинов. То есть мы задействовали в нашем решении такой ресурс, как силу тяжести и архимедову силу.

С учетом полученного при решении опыта построим новый вариант формулировки найденного ранее принципа:

Энергию для выполнения требуемой работы можно получать из изменения состояния окружающей среды. Это относится к различным средам (жидкость, сыпучие тела, воздух или газы).

Рассмотрим возможные области применения найденного нами принципа. Они значительно более широки, чем рассмотренные первоначально решения. Известны часы, работающие за счет энергии изменения атмосферного давления, либо подзаводящиеся при встряхивании руки их владельца. Спроектированы и используются насосы, накачивающие на приусадебных участках воду в бак за счет разряжения воздуха, полученного в свою очередь при использовании разницы дневной и ночной температур.

Этот принцип можно продолжать развивать и обобщать. Подключая к рассмотрению вопроса все новые решения, найденные новаторами, мы сможем создать действительно полезную и обобщенную рекомендацию.