2.1.4. Вещество и пустота в интересах ТС

Любое вещество имеет разные фазовые состояния и в этих состояниях обладает различными свойствами, которые могут оказаться полезными для системы.

Таким образом, изменяя фазовое состояние веществ, мы можем получить большое количество полезных ресурсов.

Другим важным ресурсом является «пустота», то есть полости в веществе ⁵.

С учетом сказанного, можно рекомендовать следующие приемы использования вещественных ресурсов:

«Защити себя сам»

Если в системе есть вещество, вредно действующее на техническую систему, проверьте – возможно ли, изменив это вещество, создать защитный слой из него же. Этот слой защитит элементы системы от вредного действия.

Типовые приемы модификации: разложение и синтез веществ; выпаривание жидкой фазы; использование фазовых переходов.

Пример

На Новосибирском оловянном комбинате возникла проблема. Олово, нагреваемое факелом сверху, плавилось

______________________________________

^{5 В ТРИЗ под пустотой понимаются любые полости, в сплошном элементе или материале (при это они могут быть, например воздухом).}

в ванне, становилось в жидком состоянии агрессивным. Оно быстро разъедало стенки ванны, изготавливаемые из дорогого коррозионностойкого металла.

Предложено решение: охлаждать стенки ванны для формирования на них постоянно существующего слоя твердого олова.

(Пример мастера ТРИЗ Виссариона Сибирякова)

– Прием «Модификация поверхности элемента»

Если поверхность какого-либо элемента подвергается износу, то следует проверить возможность изготовления этого элемента с модифицированной поверхностью. Такая поверхность часто бывает более устойчивой по отношению к износу.

Замечание: Как сверхэффект, модифицированная поверхность часто улучшает товарный вид продукта или придает ему новые свойства.

Модификация может быть геометрической, химической, структурной.

Пример

Прокатные валки должны быть твердыми и прочными, чтобы прокатывать металл и не изнашиваться. Это можно достичь с помощью закалки. Но при закалке металл становится хрупким и возникает опасность, что при ударах во время прокатки валок может треснуть и сломаться.

Предложено решение: осуществлять поверхностную закалку валков. Токами высокой частоты нагревается лишь несколько миллиметров поверхности валка и проводится его закалка.

Поверхностные слои при этом получаются прочными и твердыми – это обеспечивает износостойкость валка. В то же время, его сердцевина остается мягкой и пластичной, а значит, при ударах валок не треснет и не разрушится.

Рис. 35. Валок прокатного стана

Пример

Для повышения прочности поверхности валков существуют и другие способы, например, накатка валков – когда поверхность валка обжимают твердосплавным роликом, упрочняя поверхностные слои валка.

– Прием «Защита пустотой»

При сильном негативном воздействии поля на среду системы, введение «пустоты» может существенно ослабить негативное воздействие.

Пример

Долгое время считалось, что гидроэлектростанции – экологически чистое производство электроэнергии. Но это не так. Исследования показали, что при прохождении воды через винт гидрогенератора в ней возникает кавитационный эффект. Из-за этого в воде, при прохождении через ГЭС, гибнет до 98% планктона. По существу, после прохождения ГЭС вниз сбрасывается «мертвая вода», в которой начинает гнить эта погибшая органика.

Каскад из нескольких ГЭС – и река становится мертвой на всем протяжении, а в море сбрасывается вода, отравляющая все живое на многие километры.

Рис.36. Схема гидроэлектростанции

Предложено решение: в воду добавлять пузырьки воздуха. На них и будут высаживаться кавитационные пузырьки, становясь намного безопаснее для планктона.

При использовании такого метода выживает около половины планктона, а значит, он сумеет быстро восстановиться [9].

Пример

Чтобы защититься от ударной волны при взрывах в ограниченном пространстве используется… пена. Место установки взрывчатого вещества покрывается монтажной пеной, которая гасит ударную волну.

– Прием «Пустота – защита от трещин»

Иногда, в процессе работы в элементе системы появляется трещина, которая развивается неуправляемо в произвольном направлении. Чтобы избежать нежелательного неконтролируемого разрушения, рекомендуется сделать надрезы так, чтобы при возникновении трещин они достигали надрезов. После этого трещины идут по наиболее слабому направлению, то есть по надрезу, и уходят в безопасном направлении или останавливаются, попав в пустотную ловушку.

Пример

Инженеры из Германии разработали новый керамический материал на основе окиси циркония и окиси алюминия. Изготовленные из него турбинные лопатки обладают уникальными прочностными свойствами. Хитрость в технологии изготовления лопаток. Их прессуют из порошка, после чего выдерживают при температуре 1500 °С, при этом частички порошка спекаются. После быстрого охлаждения в материале образуются микротрещины размером в тысячные доли микрона. При такой технологии трещины располагаются в шахматном порядке, что обеспечивает торможение одних трещин другими. Этим предотвращается образование и развитие трещин [10].

Рис.37. Турбинная лопатка

– Прием «Вес из внешней среды»

Если по условиям работы техническая система должна быть в одно время тяжелой, а в другое легкой, то решение состоит в использовании сразу двух ресурсов – пространственного ресурса системы и вещества из внешней среды.

Для этого в системе создаются специальные емкости, которые пустые в одно время, и заполнены, например водой, в другое время.

Отметим, что использование такого доступного внешнесистемного ресурса, как вода, резко повышает реализуемость предлагаемых решений.

Пример

У асфальтового катка передняя бочка – полая. При транспортировке катка с одного места на другое полость пустая, то есть легкая. А перед трамбовкой в полость заливается вода, и тяжелый каток хорошо уплотняет асфальт или землю.

Рис. 38. Асфальтовый каток

.

Пример

Рис. 39. Подставка для пляжного зонта

Подставка для зонта от Солнца в виде емкости из полипропилена. Она в базовом состоянии (когда пустая) очень легкая, и это удобно при транспортировке. При этом подставка становится достаточно устойчивой (тяжелой) после заполнения ее водой или песком.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.