Закон перехода с макроуровня на микроуровень

Развитие рабочих органов ТС идёт сначала на макро-, а затем на микроуровне.

Макроуровень соответствует большинству предметов и систем, которые нас окружают и которыми мы привычно пользуемся. Образно говоря, это то, что видно невооруженным глазом, что можно потрогать. Станки, корабли и самолёты, автомобили и бытовая техника, карандаши и скрепки — всё это макрообъекты.

Переход на микроуровень — важнейшая тенденция развития техники. Вместо каких-то «железок» и «штучек» главную функцию начинают выполнять молекулы, атомы, фотоны.

Смысл этого перехода в том, что рабочий орган на микроуровне становится более управляемым, регулируемым, появляются новые возможности, например возможность обрабатывать изделие сразу во всём объёме или избавиться от движущихся деталей, которые делают конструкцию ненадёжной.

Грубый механический способ разделения объекта на части с помощью топора (ножа, пилы) заменяется на разделение лучом лазера. Основной выигрыш — возможность выполнить очень тонкий и чистый разрез сложной формы, в том числе в твёрдом материале.

Механический движитель самолёта — пропеллер — заменяется реактивным движителем. Управление рабочим телом осуществляется теперь на микроуровне — нагреванием газа.

В современной ТРИЗ законы развития ТС претерпели существенные изменения и дополнения. Это неудивительно — ведь классическая ТРИЗ сформировалась в основном 30–20 лет назад. Сегодня на базе ЗРТС построены инструментальные методы, позволяющие вести практическую работу.

Могут ли нарушаться законы развития ТС?

— Существуют общие законы природы, например закон сохранения энергии. Такие законы невозможно нарушить. Но есть и другой класс законов — законы, установленные обществом: государственные законы, уголовный кодекс, правила дорожного движения и многие другие. В отличие от законов природы эти законы могут нарушаться, но за нарушением следует наказание.

Законы развития ТС тоже могут нарушаться. Никто не обязывает фирму, выпускающую некую продукцию, следовать этим законам. Однако нарушение законов приведёт к тому, что характеристики выпускаемой продукции будут хуже, чем в случае их соблюдения. Легко представить себе, например, нарушение закона энергетической проводимости. В этом случае часть энергии будет теряться, в результате понизится производительность, повысится себестоимость и т. д.

Упражнение 11

К закону увеличения идеальности.

Первые океанские нефтеналивные суда (танкеры), построенные ещё в конце XIX века, имели водоизмещение от 3 тыс. тонн. С тех пор водоизмещение танкеров неуклонно растёт: 1939 г. — «Эмиль Минье» — 30 тыс. т; 1956 г. — «Юнигерс Аполло» — 109 тыс. т; 1973 г. — «Глобтик Токио» — 550 тыс. т; 1980 г. — «Сиуайз Джаэнт» — 640 тыс. т.

Докажите, что эти данные не противоречат закону возрастания идеальности[17].

К закону полноты частей системы.

• Определите полноту частей кондиционера. Какие элементы выполняют функцию трансмиссии?

• Рассмотрите телевизор как систему, состоящую из двигателя, трансмиссии, рабочего органа и системы управления. Определите, какие подсистемы выполняют функцию каждого из функциональных блоков.

К закону энергетической проводимости.

• Рассмотрите систему «продовольственный магазин» и проследите в ней потоки следующих объектов: а) деньги, б) покупатели, в) молоко, г) живая рыба, д) вода, е) электричество.

• Определите основные потоки в системе «пассажирский вагон».

• Определите в системе «электродрель ручная» все энергетические и информационные потоки.

К закону согласования ритмики.

Как проявляется закон согласования ритмики в таких системах, как бритва, железнодорожное полотно, кинотеатр, велосипед, контрольная работа по математике?

Приложения

Приложение 1

Ответы к упражнениям

Упражнение 1

• Оставляет след на поверхности бумаги путём доставки к ней красящего вещества с помощью пишущего узла — вращающегося в трубке шарика.

• Уменьшает затраты энергии на перемещение путём вращения колеса на оси с малым трением.

• Защищает внутренние устройства и экипаж от попадания пуль/снарядов путём изменения их траектории и скорости движения.

• Размягчает мясо путём нанесения ударов по его поверхности.

Упражнение 11

1. Закон возрастания идеальности выполняется:

• снижается отношение массы корпуса к тонне перевозимого груза;

• увеличение размеров современного танкера на 25 % обеспечивает прирост грузоподъёмности почти на 95 %;

• грузоподъёмность растёт быстрее, чем стоимость постройки;

• не нужно увеличивать мощность силовой установки пропорционально полной массе судна для достижения той же скорости;

• оборудование почти одинаково как для большого, так и для малого судна;

• размер команды практически такой же.

Приложение 2

Сборник изобретательских ситуаций для самостоятельной работы

№ 1. Городские сады

Современные города — это бетон и асфальт. Земля (площадь) в городах очень дорога, поэтому места для необходимых человеку зелёных насаждений всегда меньше, чем хотелось бы.

Сделайте предложения для архитекторов, как решить эту проблему.

№ 2. Антиантирадар

Любители превышать скорость избегают столкновения с законом с помощью антирадаров. Если машина попадает в «поле зрения» полицейского радара, антирадар подаёт сигнал и нарушитель резко притормаживает.

Как, не запрещая антирадаров законом, повысить эффективность действий против лихачей?

№ 3. Светофоры для дальтоников

Около 8 процентов мужчин — дальтоники, то есть не различают или плохо различают цвета. В большинстве стран таким людям не дают водительских прав. Причина в том, что эти люди не могут различать сигналов светофора.

Предложите конструкцию светофора, которая решила бы эту проблему.

Проанализируйте достоинства и недостатки вашей конструкции.

Постройте дерево целей по внедрению вашей конструкции в жизнь.

№ 4. Фура под мостом

На автостраде грузовая фура застряла под мостом. Скорость машины была большой, и она оказалась «вбита» под мост почти до середины. Своим ходом выбраться невозможно. Да и тросом вытянуть не получается. А груз — живые кони. Ситуация сложная: фура загородила проезд, образовалась «пробка», кони нервно бьют копытами.

Найдите выход в этой ситуации.

№ 5. Старинные часы

В одном из музеев установлены старинные часы, которые ходят без подзаводки уже почти два столетия.

Как это удалось? Предложите максимум вариантов решения задачи.

№ 6. Испытание давлением [18]

В лаборатории испытывают надувные камеры, которые должны выдерживать высокое давление. Некоторые камеры на пике давления лопаются, при этом происходит перепад давлений, характерный для взрыва, что небезопасно. Необходимо оставить испытания, но сделать их безопасными.

Как?

№ 7.Мини-плотины [19]

Геологи, которые ставили свои временные палаточные лагеря высоко в горах, далеко от дорог и жилья, брали с собой небольшие переносные турбины. Такие турбины умещаются в рюкзаках и легко устанавливаются в любом месте, на любой реке и дают электроэнергию для освещения. Но для эффективной работы даже такой маленькой турбины одного течения реки недостаточно — лучше, если вода падает на лопатки турбины сверху, то есть нужна плотина. Однако времени для её возведения у геологов нет, да и плотина нужна временная.

Как быть?

№ 8. Как спрятать озеро? [20]

Птицы являются источником постоянных хлопот для персонала аэропортов — их необходимо отгонять от зон, в которых проходит посадка или взлёт самолётов. В частности, мешают водоплавающие птицы, которые могут селиться на небольших озерцах и болотцах вокруг аэропортов. Осушать эти водоёмы дорого. Добавлять в воду ядохимикаты неприемлемо — это удар по окружающей среде. Как же «объяснить» уткам и гусям, что в некоторых водоёмах селиться не надо?

Постойте причинно-следственную цепочку НЭ для этой ИС.

Какое можно найти решение?

№ 9. Ледовая хватка

Российские учёные, изучающие Арктику, организовывают палаточные городки на дрейфующих льдинах. Однажды возникла необходимость срочно эвакуировать учёных. Для этого решили послать специальный самолёт, который садится не на колёса, а на лыжи. Но опытный полярный пилот сообщил о довольно неприятной ситуации — во время посадки лыжа сильно нагревается из-за трения и после остановки самолёта может примёрзнуть к поверхности. Если под лыжей снег, это не так страшно. Но в этот раз посадка будет на чистый лёд, а значит, пока самолёт будет загружаться, лыжи примёрзнут, и самолёт не сможет взлететь. Обычно через некоторое время после посадки лыжу освобождают от ледового плена, но в данном случае на такую операцию времени не будет.

Как же быть?

№ 10. Испытания в агрессивной жидкости

В лаборатории возникла необходимость испытать подшипники в агрессивной жидкости. Чтобы они были в контакте со «свежей», то есть ещё не прореагировавшей, жидкостью, их решили вращать полностью погружёнными. При этом ёмкость для испытаний должна быть герметично закрыта. Сделали установку, чтобы передавать вращение валом, проведённым через отверстие с уплотнением в стенке. Но оказалось, уплотнение быстро теряет герметичность. Можно, конечно, сделать уплотнение из специальных материалов, — но это дорого, да и не быстро.

Как усовершенствовать установку для испытания подшипников?

Рис. 18

Рис. 19. Модель устройства для испытания подшипника в агрессивной среде с вращением подшипника через вал: 1 — корпус ячейки; 2 — агрессивная жидкость; 3 — уплотнитель, стойкий к агрессивной среде; 4 — вал; 5 — внутреннее кольцо подшипника; 6 — внешнее кольцо подшипника; 7 — «фиксатор» внешнего кольца подшипника

№ 11. Суд над знаменитостью

Телевизионный канал приготовился к трансляции заседаний суда над широко известным человеком. Но власти запретили доступ видео— и телекамер в зал заседаний. Тем не менее ТВ-канал нашёл способ, как показывать народу суд, не нарушая запрета.

Найдите такой способ и вы.

№ 12. Золото Юкона

Старый Билл с трудом тянул по апрельскому рыхлому снегу свои санки с солидным грузом золотых слитков прямо к берегу Юкона. Река оказалась значительно шире, чем это можно было представить, глядя на карту, — противоположный берег с трудом угадывался на фоне серого неба. Лёд уже не был таким надежным, как зимой. Он стал рыхлым, как бы состоящим из слабо спрессованных стеклянных иголок. Самого Билла с небольшой частью груза этот лёд выдерживал только на лыжах. Но чтобы не проваливались санки, из них пришлось выгрузить почти половину содержимого. Билл не знал, успеет ли он совершить два рейса. И его приводила в отчаяние мысль о том, что придётся оставить здесь целое состояние, добытое таким тяжёлым трудом, а самому уйти к далёкому противоположному берегу. Кстати, а что делать потом? Оставлять перенесённую часть золота на том берегу и идти обратно? Но здесь уже может ничего не оказаться, ведь следом идёт Верзила Джо, а на снегу следы от тайника не спрячешь… Билл подумал ещё и о том, что самое смешное будет, когда он несолоно хлебавши вернётся к первой части, оставленной на том берегу, и не найдет её тоже. Ведь никому, буквально никому нельзя доверять. Да, здесь можно было сойти с ума от отчаяния…

№ 13. Потерянный топор

После того как палатка была сложена и надёжно упакована, старина Билл по доброй ковбойской традиции присел перед дорожкой на нарты и принялся осматривать своё хозяйство. Важно было понять, не осталось ли что-нибудь на месте привала. Вроде бы всё было в порядке, но Билл всё же принялся привычно проборматывать названия наиболее важных предметов, составляющих его нехитрое хозяйство, вспоминая, куда он их уложил. И очень скоро понял, что не может найти топор. Ещё вчера вечером топор был, с его помощью были нарублены еловый лапник для ночлега, сучья для костра. Но сейчас топора уже нигде не было. Билл с тоской оглядел место своей стоянки. Глубокий снег в радиусе двадцати метров был словно перепахан — постарались лайки, которых он прикупил у владельца фактории. И где-то на дне этого снежного океана лежал такой нужный в дальних путешествиях предмет — топор. На поиски мог уйти целый день. Но терять его было никак нельзя — ровно через неделю Билл должен быть на пристани, а ходу туда на упряжке — ровно семь дней. Но и ночевать семь раз в тайге, не имея возможности срубить дерево для ночного костра — это безумие. Билл тяжело задумался…

№ 14. Билл и оловянная чума

Ближе к зиме, когда ручьи на Клондайке замёрзли, Билл засобирался на охоту. Он двинулся на северо-восток, переправился через широко разлившееся устье Маккенли и наконец добрался до берега Большого Медвежьего озера. Так далеко на север он не забирался ещё никогда. Места были самые подходящие. Представьте себе заснеженную равнину без конца и без края, глазу зацепиться не за что. Под снежным покровом, в слое ягеля, жили мириады леммингов. На них охотились тысячи песцов в прекрасных белых шубах. А на песцов охотился Билл. Выше Билла в этих местах уже никого не было. Кроме погоды.

Целыми днями Билл перемещался от ловушки к ловушке, ставил и снаряжал капканы, забирал из них свою добычу. Ближе к вечеру возвращался к своей палатке. Там у него был запас дров и продуктов. Конечно, увидеть на бескрайней равнине небольшой холмик, засыпанный снегом, было невозможно, но над складом торчала шестиметровая мачта с красным флажком наверху. Мачта состояла из нескольких прямых и толстых прутьев орешника, которые соединялись между собой оловянными муфтами. Каждый вечер Билл разбирал свою мачту, отсоединяя муфты, чтобы сделать из прутьев каркас для палатки. Белые блестящие муфты были предметом тайной гордости Билла — он сам их придумал и сам отлил прошлым летом, расплавив для этого имевшуюся у него оловянную миску и даже пожертвовав для этого оловянные пуговицы со своих брюк и рабочих штанов. Пуговицы потом пришлось заменить на костяные, самодельные.

С такой мачтой поиск места ночёвки значительно упрощался. Но так продолжалось недолго. Однажды ночью ударил сильный мороз, термометр опустился до минус тридцати градусов по Фаренгейту, а утром, когда Билл после утреннего завтрака и чая, который он отхлёбывал прямо из котелка, приступил к сборке мачты, оказалось, что муфты исчезли. Ещё вечером они лежали, все четыре, в небольшом холщовом мешочке, но утром муфт в них не оказалось — мешочек оказался заполнен странным серым порошком. «Оловянная чума», — подумал Билл. Он что-то слышал про это явление — бывалые охотники говорили, что оловянные предметы рассыпаются в порошок при сильных морозах[21].

Теперь предстояло решить сложную проблему — как собрать мачту. Билл задумался. Привязывать один шест к другому кожаными шнурками, которые у него были, Билл не хотел. На морозе кожа затвердеет, и вечером шнурки придётся резать, а их запас не беспределен. Больше соединять шесты было нечем. А без мачты место стоянки не найти.

Нужно что-то придумать…

Приложение 3

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 91011 12 Следующая ⇒