КейсыСегодня кейсов в Базе - 66

Дата публикации:  04.06.2013

Изобретательская ситуация

 

В постперестроечное время у нас в университете я познакомился с заведующим опытовым бассейном и его научным руководителем. Работали они на кафедре кораблестроения и занимались разработкой темы, касающейся разрушения льда ледоколами. А именно, перед ними была поставлена задача – увеличить в несколько раз скорость разрушения льда. Необходимость увеличения скорости была вызвана повышением требований безопасности речных (и морских) государственных границ в зимнее время. Кроме того, скорость имеет существенное значение при разрушении ледяных заторов и ледяных полей во время весенних ледоходов. Для решения поставленной задачи ими была предложена идея использования в качестве ледоколов судов на воздушной подушке (СВП) /1/.

Ледокольные свойства СВП зависят от режима движения, величины давления воздуха в подушке, толщины и прочности льда. Взламывание льда может осуществ-ляться воздушной подушкой статическим и динамическим способами.

Статический способ применяется при движении с малыми скоростями (до 4 – 5 уз). Под действием давления подушки уровень воды в полынье опускается ниже по-верхности ледяного покрова, подо льдом образуется воздушная полость, которая вы-ходит за габариты судна, и ледяной пласт консольно зависает над водой. После того как длина консоли достигнет критической величины, ледяное поле начинает разла-мываться под действием собственного веса.

Разрушение льда СВП динамическим способом осуществляется при движении судна с большой скоростью (10 – 15 уз). Разрушение происходит в результате воз-никновения во льду изгибающих волн от перемещающегося источника давления, вы-зывающего деформацию льда. Амплитуда критической волны, при которой разруша-ется лед, зависит от его толщины, прочности и протяженности ледяного покрова, а также от глубины водоёма и размеров судна на воздушной подушке. Наиболее эф-фективное разрушение льда СВП происходит при использовании резонансного мето-да. Двигаясь по поверхности льда, за счет искусственного и естественного колебаний корпуса, СВП создает резонансные изгибно-гравитационные волны, под воздействи-ем которых во льду образуются трещины. Такой способ ледокольных работ отличает-ся от традиционных возможностью разрушать ледяной покров на обширных площа-дях, а также проводить суда на небольших глубинах.

triz_csae_model_1

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Разрушение сплошного ледового покрова СВП

 

 

 

 

Итак, резонансно-динамический способ взламывания льда отличается от стати-ческого большей эффективностью, так как позволяет разрушать лёд с более высокой скоростью. 2

Для доказательства эффективности использования СВП в качестве ледоколов необходимо было провести модельные испытания в опытовом бассейне. Проблема заключалась в том, что университетский опытовый бассейн не был предназначен для испытания ледоколов, то есть в нём не была предусмотрена морозильная установка для создания льда, а испытания необходимо было провести. Более того, в мире суще-ствует единственный ледовый опытовый бассейн, который находится в Санкт-Петербурге.

Таким образом, изобретательская ситуация заключалась в следующем: необхо-димо срочно провести испытания на эффективность использования СВП в качестве ледоколов, что связано с безопасностью государственных границ (в частности реч-ных); есть опытовый бассейн, но он не предназначен для испытания ледоколов.

 

Краткая справка о моделировании ледовых полей (способы и назначе-ние)

 

Для решения сформулированной выше задачи необходимо иметь представление:

– о характеристиках льда;

– процессах, происходящих при разрушении льда ледоколом;

– ледовом опытовом бассейне;

– существующих, к моменту начала работы, способах моделирования ледяных полей.

 

Следует отметить, что приведённые ниже материалы будут касаться более ши-роких вопросов, чем это необходимо (или кажется, что необходимо) для решения конкретной задачи. Во-первых, нам ещё точно не известно, что пригодится, а что нет. Во-вторых, если будут предложены модели ледяных полей, с помощью которых можно будет испытывать не только СВП-ледоколы, но и ледоколы классических ти-пов, то будет решена сверхзадача.

 

Характеристики льда

 

Начнём с классификации льда (морского и речного) /2/. Льды различают по возрас-ту, подвижности (динамичности), строению, состоянию поверхности и стадиям таяния.

По возрасту различают следующие виды льда:

– начальные льды (ледяные иглы, сало, шуга и т. п.);

– ниласовые льды (блинчатый лед, склянка, нилас и т. д.) толщиной до 10 см;

– серые льды толщиной от 10 до 30 см;

– белый лед толщиной от 30 до 70 см;

– однолетние – годовалые льды, прошедшие годовой цикл нарастания в минув-шую зиму и сохранившиеся до начала нового осеннего ледообразования;

– двухлетние льды, находящиеся во втором годичном цикле нарастания;

– многолетние льды (пак) толщиной 2,5 м и более, просуществовавшие более двух лет.

 

 

Для нашей конкретной задачи интерес представляет белый и серый лёд с макси-мальной толщиной 1 м.

 

По динамическому признаку льды разделяются на две категории:

1) неподвижный лед, основной формой которого является припай, – сплошной ледяной покров, связанный с берегом; протяженность припая может дости-гать нескольких сотен миль;

2) дрейфующий лед – лёд, не связанный с берегом и находящийся в движении под влиянием ветра и течения.

 

По горизонтальным размерам (протяженности) дрейфующий лед подразделяется на две основные группы: ледяные поля и битый лед, образующиеся в результате разрушения припая и последующего дробления более крупных форм дрейфующего льда, развития и 3

нарастания ледяного покрова, смерзания мелких льдин любого возраста. По своим очер-таниям поля и отдельные льдины бывают остроугольными и округлыми.

Ледяные поля – наиболее крупные образования дрейфующего льда – делятся на:

– обширные – протяженностью свыше 10 км;

– большие – протяженностью от 2 до 10 км;

– малые – протяженностью от 0,5 до 2 км;

– обломки полей – льдины протяженностью 100…500 м.

 

Битый лед состоит из льдин различных размеров, но меньших, чем обломки полей. Различают следующие формы битого льда:

– крупнобитый – льдины, имеющие в поперечнике 20…100 м,

– мелкобитый – льдины протяженностью от 2 до 20 м;

– куски льда – льдины размером от 0,5 до 2 м.

 

 

Для нашей конкретной задачи интерес представляет неподвижный лёд, ледяные поля и битый лёд.

 

Состояние дрейфующего льда характеризуется сплоченностью и сжатием. Сплочен-ность льда на наблюдаемом участке водной акватории определяется отношением площади льдин к площади этого участка и оценивается по 10-балльной шкале. Например, при спло-ченности льда 6 баллов 60 % площади участка покрыто льдом. Различают редкий лед, раз-реженный лед, сплоченный лед и очень сплоченный лед.

Сжатие льда оценивается по трехбалльной шкале: 1 балл соответствует слабому сжа-тию, 3 балла – сильному.

Вышеперечисленная классификация позволяет выбрать тот тип льда, который в первую очередь необходимо моделировать для решения поставленной задачи, а именно, оценка эффективности использования СВП в качестве ледокола, а также оп-ределение ледокольных характеристик СВП при разных тактиках движения по льду.

 

Для нашей конкретной задачи следует моделировать не менее двух состояний льда: одно состояние НЕПОДВИЖНЫЙ лед и второе – БИТЫЙ лёд (от обломков полей до кусков льда).

 

Физико-механические свойства льда

 

Лед представляет собой вещество, наделенное свойствами, присущими твердому кри-сталлическому телу /2/.

Образование льда происходит в результате процессов теплообмена между водной сре-дой и атмосферой. Основными факторами, влияющими на интенсивность роста ледяного по-крова, являются метеорологическая обстановка и гидрологический режим водоема (скорость течения, глубина, условия перемешивания водных масс и так далее).

Структура льда определяется условиями возникновения и формирования кристаллов, которые первоначально образуются в тонком переохлажденном поверхностном слое воды. В процессе роста лед приобретает неоднородное блочное строение. По границам блоков кри-сталлов концентрируются посторонние примеси и соляной раствор (в морском льду).

Отметим этот очень важный момент, что лёд имеет БЛОЧНОЕ строение.

С точки зрения механических качеств, лед естественного образования можно принять за поликристаллическое тело. При этом, если в направлении, параллельном плоскости намер-зания, ледяной покров можно рассматривать как изотропное тело, то в направлении, перпен-дикулярном плоскости намерзания, наблюдаются анизотропные свойства, обусловленные в основном температурным перепадом между верхними и нижними слоями льда, как тела, на-ходящегося на границе двух сред с различными температурами.

К числу наиболее важных физико-механических свойств ледяного покрова, влияющих на движение судна во льдах, относятся: прочность льда, его упруго-пластические и фрикци-онные характеристики.

Движение судна в сплошных и крупнобитых льдах сопровождается разрушением ле-дяного покрова, происходящим в основном за счет изгиба (хотя имеют место также дефор-4

мации среза и смятия в случае применения классических ледоколов). Поэтому при определе-нии сопротивления ледяного покрова движению судна, наибольшее значение имеют его прочностные характеристики: пределы прочности на изгиб, срез и смятие.

Известно, что в естественных условиях при отсутствии снега температура верхних сло-ев льда близка к температуре окружающего воздуха, а температура нижних – к температу-ре воды. Вследствие такого температурного перепада во льду образуются слои неодинако-вой прочности. Наличие снега на ледяном покрове уменьшает температурный градиент внутри льда, поэтому разница в свойствах слоев заснеженного льда оказывается не такой значительной, как у бесснежного. Хотя слои имеют различные физико-механические свойства ледяной покров под нагрузкой работает как единое целое.

Отметим этот очень важный момент, ледяной покров под нагрузкой работа-ет как единое целое.

В качестве расчетных значений предела прочности на изгиб σр могут быть при-няты следующие величины:

– для пресноводного льда σр = 12,5 кГ/см2;

– для морского (соленого) льда σр = 8 кГ/см2.

 

Что касается пределов прочности льда на смятие и срез, которые играют менее важ-ную роль при разрушении ледяного покрова судном, то можно принять следующие зна-чения для пресноводного льда: предел прочности на смятие – 12,5…30 кГ/см2; предел прочности на срез – 1,5…6,0 кГ/см2.

Известно, что материалы при температуре, близкой к их точкам плавления, в той или иной мере обладают пластичностью. Натурный лед как твердое тело в этом отношении не является исключением. Опыты показывают, что характер деформирования льда в значи-тельной степени зависит от времени действия нагрузки. При длительном воздействии на-грузки появляется пластичность, которая может выражаться как в виде ползучести (увели-чение деформации во времени при постоянной нагрузке), так и в виде релаксации (уменьшение прочности во времени при постоянной деформации).

Упругие свойства льда обычно характеризуются модулем упругости E, который для материалов, подчиняющихся закону Гука, является коэффициентом пропорциональности между деформацией и напряжениями. Опытные данные показывают, что значение этой ха-рактеристики, зависящей от структурного строения льда и температуры, изменяется в до-вольно широких пределах. Тем не менее, для практических целей, связанных с движени-ем судна во льдах, рекомендуется использовать следующие значения модуля упругости:

– для пресного льда от 35 000 до 62 000 кГ/см2;

– для зимнего, соленого льда – 30 000 кГ/см2.

 

Внешнее трение льда является одним из важнейших факторов, обусловливающих про-цесс движения судна во льдах. В особенности это относится к плаванию судна в битых льдах, так как в этих условиях роль сил трения особенно велика. По современным пред-ставлениям трение льда – это трение с самосмазкой, возникающей в результате плавле-ния льда. Причиной плавления является тепло, мгновенно возникающее в местах истинно-го (фактического) контакта, имеющего дискретный характер. Знание закономерностей тре-ния льда имеет большое значение для моделирования движения судна во льдах. Реко-мендуемое среднее расчетное значение коэффициента динамического трения льда о су-довую сталь и льда по льду может быть принято равным fT – 0,08…0,13.

Для нашей конкретной задачи интерес представляют: факт блочного строения льда; то, что ледяной покров под нагрузкой работает как единое целое, а также значения предела прочности на изгиб σр , значения модуля упругости E и значе-ния коэффициента динамического трения льда по льду fT .

 

Разрушение льда ледоколом

Ледокол классического типа разрушает лёд форштевнем, носовой частью и бор-тами. При встрече ледокола с полем форштевень ударяется о лед и носовая часть судна налезает на ледяной покров, который не разрушается изгибом, а «прорезается» фор-штевнем. По мере продвижения судна вперед, во время которого его дифферент увеличи-вается на корму, в контакт со льдом вступают борта ледокола, разрушающие лед изги-бом на отдельные секторы, располагающиеся в один, два и более рядов вдоль каждого борта. Неодновременность ломки льда различными участками бортов, а также отсутствие разрушения льда впереди форштевня приводит к тому, что в процессе движения носовая часть судна не опускается до первоначального положения. Таким образом, ледокол, пре-одолевая ровный сплошной лед, движется с практически постоянным дифферентом на корму, приобретенным в начальный период при налезании форштевня на лед. Величина этого дифферента, как показывают наблюдения, зависит от толщины и прочности льда, формы обводов корпуса и скорости. Имеют место лишь сравнительно небольшие изме-нения посадки, обусловленные разрушением ледяного покрова отдельными участками бортов, а также небольшое рыскание и изменение крена, связанные с неодновременно-стью ломки льда и левым и правым бортами.

Форштевень судна в процессе движения образует во льду прорезь. Снеговой покров и частично верхний слой льда оказываются выдавленными из этой прорези на ледяной по-кров и образуют снежный валок. Изгибные трещины впереди форштевня отсутствуют. На-блюдения показывают, что величина зоны прорезания льда форштевнем зависит от физико-механических качеств льда, скорости движения ледокола и формы носовой оконечности корпуса. Иной характер носит разрушение льда бортами ледокола (рисунок 2). Первоначаль-но в районе контакта борта со льдом происходит местное смятие верхней кромки льда, ко-торое продолжается вплоть до момента разрушения льда изгибом. Размеры указанных зон смятия кромки зависят от толщины, прочности льда, формы обводов корпуса и скорости движения судна.

 

triz_csae_model_1

 

Рисунок 2. Разрушение льда бортом ледокола: а – образование трещин; б – начало притапливания льдины; в – поворачивание льдины на ребро

 

 

Момент разрушения льда изгибом характеризуется появлением одной, двух и более концентрических трещин, образующихся в результате растяжения верхних слоев льда. Обычно окончательный облом льда происходит по ближайшей к борту трещине, в то время как трещины II и III закрываются. Прилегающая к корпусу льдина притапливается. Если ширина зоны разрушенного льда в этом месте недостаточна для прохождения корпуса ледо-кола, то происходит притапливание льдины, расположенной между трещинами I и II, и так далее. Число рядов секторов, выламываемых каждым бортом от форштевня до кромки неразрушенного ледяного покрова, а также абсолютные размеры этих секторов в ос-новном зависят от толщины льда, скорости движения ледокола и его ширины. Отноше-ние длины сектора к его ширине во всех случаях довольно стабильно и равно 3 – 5. При сравнительно небольших скоростях движения и предельных толщинах льда обычно на-блюдается «однорядная» (рисунок 3), редко «двухрядная» ломка бортами. Длина секторов, выламываемых бортами ледокола при однорядной ломке, может достигать 50 – 80 м, при ширине 20 м.

 

triz_csae_model_1

 

 

 

 

Рисунок 3. Схема однорядной ломки льда

 

 

 

 

При применении СВП-ледоколов реализуется другой механизм разрушения льда. Нач-нём рассматривать этот механизм немного издалека. Очевидно, что если на лёд действует не-которая нагрузка (автомашина, вертолёт, СВП и так далее), то он прогнётся. Если же эта на-грузка будет двигаться, то по льду будут расходиться волны. Естественно, что эти волны мо-гут вызывать разрушение льда. Причём чем «острее» профиль этих волн (больше амплитуда или меньше длина волны), тем вероятность разрушения льда выше. Оказалось, что «острота» профиля максимальна при достижении скорости перемещения нагрузки (ν) некоторого кри-тического значения (νр) – резонансной скорости (рисунок 4) /1/. а)

 

 

triz_csae_model_3-1

 

Рисунок 4. Прогибы ледяного покрова в зависимости от скорости: а – ν < νр; б – ν > νр

Кроме того, если во льду есть полыньи (майны), то начинает проявляться эффект «щел-кающего хлыста» и лёд разрушается ещё легче.

 

Ледовые опытовые бассейны (краткая характеристика)

Первый и единственный опытовый бассейн для испытаний моделей судов во льдах был построен в 1955 г. в научно-исследовательском институте Арктики и Антарктики /2/. Этот бассейн (точнее лаборатория для испытаний моделей судов во льдах) состоит из охлаж-даемого помещения, в котором расположена чаша бассейна; машинного зала с аммиачной холодильной установкой и двух вспомогательных помещений для приборов, устройств и приспособлений, обеспечивающих проведение модельных испытаний.

Чаша бассейна выполнена в виде канала прямоугольного сечения со следующими размерами (в метрах):

длина по зеркалу воды 13,4;

ширина 1,85;

высота от днища до уровня борта 1,95;

возвышение борта над уровнем пола 1,1;

объем при наибольшем уровне наполнения 1,7 м.. 42 м3.

Чаша бассейна представляла собой двухслойную железобетонную конструкцию. Водо-непроницаемость обеспечивалась специальной гидроизоляцией. Бассейн наполнялся водой через донный кингстон.

Помещение, в котором расположена чаша бассейна, охлаждалось с помощью рас-сольных батарей с поверхностью охлаждения 340 м2. Холодильная установка позволяла довести температуру воздуха в помещении бассейна до –17 °С и поддерживать ее дли-тельное время. Суммарная холодопроизводительность установки 140 000 ккал/ч.

 

triz_csae_model_3-1

 

 

 

 

Рисунок 5. Общий вид ледового опытового бассейна

 

Общий вид бассейна показан на рисунке 5. В диаметральной плоскости чаши бассейна расположено устройство для буксировки модели (рисунок 5). На колеса 1 и 13, установлен-ные на противоположных концах бассейна, надет бесконечный трос. В его нижнюю ветвь включена запряжка модели. С ведущим колесом жестко связан барабан, на котором уло-жен трос рабочего груза. Рабочий груз, приводящий в движение модель, подвешивается к подвижному ролику полиспаста. К бесконечному тросу, в целях исключения его про-скальзывания по ободу колеса, приложено усилие, создаваемое натяжным устройством. Ко-лесо 13 подвешено шарнирно, и к его оси прикреплены пружинные динамометры и талрепы. Талрепы позволяют создать заданное постоянное натяжение, поскольку в процессе эксплуа-тации буксировочный трос вытягивался. Колеса 1 и 13 крепятся в специальных каретках, конструкция которых позволяет поднимать и опускать их на некоторое расстояние по отно-шению к уровню воды в бассейне. Это необходимо для того, чтобы при испытании моделей различных размеров не менять уровень воды в бассейне.

 

 

Рисунок 6. Схема устройства для буксировки модели:

1, 13 — колеса: 2 — рабочий груз; 3 — полиспаст; 4, 6 — направ-ляющие ролики; 5 — подвижный ролик полиспаста; 7 — бара-бан; 8 — бесконечный трос; 9 — запряжка модели; 10 — модель; 11 — шарнир подвески колеса; 12 — натяжное устройство и ди-намометр

Модель ледяного поля

Согласно теории моделирования, лабораторный лед, в котором проводятся испытания моделей судов, должен удовлетворять следующим условиям /1/:

– равенство коэффициентов трения натуры и модели;

– равенство отношений hн/hм= wн/wм= Eн/Eм= (σр)н/(σр)м= Hн/Hм= λ, где индексы «н» и «м» указывают к чему относится соответствующий параметр к натурному льду или модели; h – толщина льда, w – прогиб льда, E – модуль Юнга, σр – предел прочности на изгиб, H – глубина водоёма; λ – масштаб моделирования.

 

Методика приготовления лабораторного льда в условиях ледового бассейна, помимо соблюдения указанных требований, должна обеспечить возможность многократного воспро-изведения льда заданной толщины и физико-механических характеристик.

В ледовом бассейне применяется натуральный поликристаллический ослабленный лед. Ослабление прочности льда достигается внедрением в его кристаллическую решетку приме-сей и созданием значительных межкристаллических прослоек. Практически это достигается растворением в воде поваренной соли. Однородность льда и его поликристаллическое строе-ние достигается внесением в верхний переохлажденный слой воды большого количества мел-ких частиц льда, которые являются центрами кристаллизации, поэтому рост льда начинает-ся во всех точках ледяного покрова одновременно.

Перед приготовлением моделированного льда температуру воздуха в бассейне пони-жают до –10 °С, а поверхность воды тщательно очищают от остатков битого льда и «са-ла», измеряют температуру воды в бассейне и при наличии температурных перепадов во-ду перемешивают. Затем над спокойным зеркалом воды распыляется 0,15…0,20 л воды. Час-тицы воды, переохлаждаясь в воздухе, превращаются в кристаллы льда и, попадая на водную поверхность, производят «зарядку ледяного поля» – дают начало кристаллообразованию.

Существуют и другие модели ледовых полей, для реализации которых не требуются низкие температуры.

Например, сплошной ледяной покров моделируют с помощью устройства, со-держащего упругую пленку, располагающуюся на поверхности воды /1/. В другой модели пластины положительной плавучести (например, из полиэти-лена), размещаются в опытовом бассейне, причём эти пластины взаимодействуют между собой боковыми поверхностями, но не образуют сплошного «ледяного поля».

Все вышеперечисленные модели ледовых полей имеют существенные недостат-ки:

– изготовление лабораторного льда в ледовом бассейне требует чрезмерно боль-ших затрат времени и ресурсов, в первую очередь энергетических;

– модель льда в виде упругой плёнки не позволяет промоделировать влияние полыней и трещин на работу СВП-ледоколов;

– модель льда в виде несплочённых пластин положительной плавучести не по-зволяет промоделировать основной механизм действия СВП-ледокола, то есть не позволяет промоделировать разрушения сплошного ледяного покрова.

 

Подводя итог, можно сказать, что целью изобретения является обеспечение моделирования разрушения сплошного ледяного покрова в неледовом опытовом бассейне.

Желаемое системное свойство модели ледяного поля:

– не разрушаться (не разделяться на фрагменты), если воздействия на модель не превышают критическую величину (докритическое воздействие);

– разрушаться (разделяться на фрагменты), если воздействия на модель превы-шают критическую величину (сверхкритическое воздействие);

– не сплачиваться (не соединяться) самопроизвольно после снятия сверхкрити-ческого воздействия;

– сплачиваться (соединяться) после поступления внешнего командного воздействия.

 

Решение задачи по АРИЗ.

При решении задачи использовалось описание методики АРИЗ-85В, взятое из /3/.

1. Анализ задачи.

Шаг 1.1. Формулировка мини-задачи.

Техническая система для испытания моделей судов ледового плавания включа-ет: взаимодействующие между собой боковыми поверхностями пластины положи-тельной плавучести, модель судна, заполненный водой опытовый бассейн с системой буксировки модели судна, устройство сплачивания пластин положительной плавуче-сти.

Комментарий.

1. В описании изобретательской ситуации были представлены три воз-можных варианта моделирования ледяного поля; имитация льда на уров-не физического эффекта «жидкое-твердое вещество»; имитация ледяно-го поля гибкой плёнкой и имитация ледяного поля взаимодействующими между собой боковыми поверхностями пластины положительной плаву-чести. При формулировке мини-задачи выбор был сделан в пользу послед-ней модели из трёх, представленных в описании изобретательской си-туации, по следующим причинам. Идеальность последней модели, на пер-вый взгляд, выше, чем первой и второй, так как первая модель требует значительных энергетических ресурсов, а также тщательной очистки зеркала воды от остатков разрушенного ледяного поля; вторая модель не позволяет моделировать разрушение ледяного поля. Кроме того, в описании характеристик льда отмечалось его блочное строение, кото-рое прекрасно моделируется в последней модели.

 

ТП-1. Если сплочённые пластины положительной плавучести хорошо (с доста-точным усилием) сопротивляются воздействию, вызванному моделью судна, суще-ственно повышается сложность устройства сплачивания пластин положительной пла-вучести.

Комментарий.

2. При формулировке этого противоречия слова, выделенные курсивом, мог-ли быть представлены и в следующей редакции «… воздействию модели судна…», но в этом случае речь могла идти только об испытании моде-лей классических ледоколов, которые непосредственно воздействуют на лёд. При испытании же СВП-ледоколов на лёд (его отдельные фрагмен-ты) воздействует как сам ледокол, так и волны, распространяющиеся в воде и во льду (это разные волны), вызванные движением модели СВП-ледокола.

 

ТП-2. Если сплочённые пластины положительной плавучести плохо (с недоста-точным усилием) сопротивляются воздействию, вызванному моделью судна, устрой-ство сплачивания пластин положительной плавучести реализуется просто.

Комментарий.

3. В ситуации, описанной вторым противоречием, пластины вообще не сплачиваются, поэтому-то они и плохо сопротивляются. Соответст-венно по этой же причине и просто реализуется устройство сплачива-ния, оно просто-напросто вообще отсутствует.

4. В формулировки технического противоречия поясняется, что понимает-ся в данном случае под «хорошо» (с достаточным усилием) и «плохо» (с недостаточным усилием).

5. При описании изобретательской ситуации описывались все известные на то время модели ледового поля, предназначенные для испытания ледоко-лов. Среди этих моделей не было моделей, состоящих из пластин с маг-нитными элементами по периметру, поэтому при разборе задачи они не рассматривались.

6. Второе противоречие имеет место в «…модели льда с пластинами по-ложительной плавучести (например, из полиэтилена), размещаются в опытовом бассейне, причём эти пластины взаимодействуют между со-бой боковыми поверхностями, но не образуют сплошного «ледяного по-ля»...» (цитата из описания изобретательской ситуации). То есть в этой модели пластины просто плавают в воде, поэтому-то они и плохо со-противляются воздействию модели судна, но их никак не сплачивают, поэтому и простое (отсутствующее) устройство сплачивания. Именно эта модель используется как прототип.

 

Шаг 1.2. Выявление конфликтующей пары.

Изделия: модель судна (МС), устройство сплачивания пластин положительной плавучести (УС).

Инструмент: пластины положительной плавучести (Пл), в дальнейшем просто пластины.

Комментарий.

7. Реально, если рассматривать известные на момент изобретения модели ледяного поля, устройство сплачивания это некоторый абстрактный элемент. Для первой модели ледяного поля (ледяное поле из натурального льда) устройством сплачивания выступает холодильная установка. Для второй (гибкая плёнка) моделей устройство сплачивания отсутствует, так как во второй модели ничего не разрушается. Для третьей (поли-этиленовые пластины) моделей устройство сплачивания тоже отсут-ствует. Но так как именно третья модель взята за прототип, то мы добавляем устройство сплачивания, которое должно осуществлять со-единение полиэтиленовых пластин боковыми поверхностями. Реализация устройства зависит от того, как будут изменены боковые поверхности пластин. Например, если на боковые поверхности прикрепить ленты «липучки» (крючки и петли), устройство сплачивания должно будет раз-вернуть пластины так, чтобы они соприкасались разнородными элемен-тами (крючки с петлями, а не крючки с крючками или петли с петлями), затем сдавить пластины между собой, чтобы ленты «липучки» вошли в зацепление.

8. В этой задаче есть определённые сложности в выявлении инструмента и изделия.

С одной стороны, модель судна и устройство сплачивания действуют на пластины положительной плавучести. Модель судна (МС) действует, чтобы разъединить пластины, а устройство сплачивания (УС), чтобы, наоборот, их соединить. То есть можно предположить, что МС и УС – это инструменты, но тогда по логике АРИЗ-85В их и следует менять для решения задачи (инструменты легче меняются, чем изделия). Но нам-то по условию задачи нужно создать модель ледяного поля, то есть измене-ниям должны подвергаться именно пластины положительной плавуче-сти. С другой стороны, пластины положительной плавучести сопротив-ляются действию модели судна к разъединению пластин и подчиняются действию устройства сплачивания, то есть являются инструментом, обрабатывающим МС и УС.

 

Взаимодействие конфликтующей пары. Пластины положительной плавучести (Пл) должны сильно сопротивляться воздействиям, вызванным моделью судна (МС) и должны слабо сопротивляться воздействиям, вызванным моделью судна (МС).

Комментарий.

9. В этом пункте мы практически вышли уже к физическому противоре-чию: пластины должны и сильно и слабо сопротивляться воздействиям, вызванным моделью судна.

10. В АРИЗ-85В нет явных указаний, что необходимо описывать взаимодей-ствия в конфликтующей паре, нужно только выявить конфликтующую пару, хотя в некоторых материалах такое и встречается /4/. В данном случае выявление взаимодействий в конфликтующей паре позволило вый-ти на физическое противоречие на несколько шагов раньше.

 

Шаг 1.3. Графическая схема ТП-1 и ТП-2.

Графическая схема ТП-1.

Графическая схема ТП-2.

ПлМСУС

где – полезное взаимодействие;

– вредное взаимодействие.

Шаг 1.4. Выбор технического противоречия.

В качестве основного выбираем ТП-1 (если сплочённые пластины положитель-ной плавучести хорошо (с достаточным усилием) сопротивляются воздействию, вы-званному моделью судна, существенно повышается сложность устройства сплачива-ния пластин положительной плавучести.)

Критерием выбора является соответствие действий, представленных в ТП-1, ос-новному производственному процессу.

Комментарий.

11. Основной производственный процесс заключается в исследовании воз-можности модели судна разрушать (разъединять) сплочённые пластины положительной плавучести, то есть на моделировании упругого сопро-тивления и разрушения сплочённых пластин под воздействием модели судна.

 

Шаг 1.5. Усиление конфликта.

Пластины САМИ соединяются (сплачиваются), чтобы сопротивляться воз-действию, вызванному моделью судна, и САМИ не соединяются (не сплачива-ются) друг с другом после разъединения, без использования устройства сплачи-вания.

Комментарий. 13

 

12. В качестве основы для такой формулировки были использована формули-ровка пункта 1.5 на 330 страницы книги Альтшуллер Г.С. и др. Поиск но-вых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобре-тательских задач), Кишинёв: Картя Молдовеняска, 1989, 383 с. и статьи Г.Северинец «Незаметные нюансы – заметной задачи», http://www.trizland.ru /nezamet _o_shalke.pdf . В статье Г.Северинец, в ча-стности приводится такая последовательность формулировок (стр.4).

«Шаг 1.4. Выбор ТП

Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции технической системы, указанной в усло-виях задачи).

Главная цель системы ШЛАКОВОЗ - перевезти жидкий шлак быстро и без потерь.

Выбираем ТП-1:

ТП 1:если слой (горячего) воздуха возле поверхности расплав-ленного шлака неподвижен (воздух хороший теплоизолятор), то не образуется твердой, толстой корки застывшего шлака, но удержать (горячий) воздух неподвижным у поверхности очень трудно, нужно специальное устройство.

Шаг 1.5. Усиление ТП

САМ Воздух (выделено мною ВБ) у поверхности остается все время неподвижным с момента заливания шлака в ковш, до момента слива шлака из ковша, без применения дополнительных устройств. При этом шлак не образует твердой, толстой корки».

 

Шаг 1.6. Модель задачи.

Даны отсутствующее сплачивающее устройство и пластины положительной плавучести.

Пластины САМИ соединяются (сплачиваются), чтобы сопротивляться воздейст-вию, вызванному моделью судна, и САМИ не соединяются (не сплачиваются) друг с другом после разъединения.

Комментарий.

13. Здесь также за основу бралась статью Г.Северинец стр.5.

Шаг 1.6. Модель задачи

Записать формулировку модели задачи, указав:

1. конфликтующую пару;

2. усиленную формулировку конфликта;

3. что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что должен устранить, улучшить, обеспе-чить и т.д.)

Даны расплавленный шлак и неподвижный воздух.

САМ Воздух у поверхности остается все время неподвижным с момента заливания шлака в ковш, до момента слива шлака из ковша, без применения дополнительных устройств. На шлаке не образует твердой, толстой корки.

Необходимо найти такой икс-элемент, который, сохраняя способ-ность «воздуха быть неподвижным» не замедляя при этом слив шла-ка, и предотвращая образование твердой, толстой корки на поверх-ности шлака.

Для кого:  Инженер

Тип решаемой задачи:  Техника

Приобретаемые навыки:  решение задачи,постановка задачи,поиск задач

Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
(Голосов: 1, Рейтинг: 5.00)



Добавить комментарий:

Комментарии:
  • DfmtorgigeMN|2015-03-18|Качественные текстуры для MinecraftСкачать моды для MinecraftРеалистичные текстуры для Minecraft

    Сайт minecraftdat.ru , посвященный популярнейшей в мире онлайн игре – Minecraft, предлагает огромный выбор всего необходимого, чтобы сделать Вашу игру самой классной. На сайте minecraftdat.ru Вы можете скачать моды, текстуры, карты, скины, клиенты, плагины для игры Minecraft бесплатно. Сделать внутреннюю графику игры помогут ресурс-паки . Скачать ресурс-паки для Minecraft бесплатно можно на сайте minecraftdat.ru. От­личнымс­редс­твом улучшить Вашу игру являются моды для Minecraft. Бесплатные моды для Minecraft непременно сделают игру еще более захватывающей. А чтобы упростить механизм установки модов мы предлагаем Вам скачать клиенты для Minecraft. На сайте minecraftdat.ru Вы можете скачать бесплатно карты майнкрафт. на этом сайте представлен очень большой выбор карт для Minecraft различных жанров. Плагины для Minecraft на Bukkit сервере сущесвенно расширят Ваши возможности в игре. У нас на сайте можно скачать самые разнообразные плагины Minecraft: плагины для редактирования карт, плагины создающие интерактивные механизмы, плагины для создания инвентаря и просматривания инвентаря других игроков, а также многие другие. Одно из основных средств показать свою индивидуальность – это скины для Minecraft, то есть внешний вид Вашего персонажа. На сайте minecraftdat.ru предоставлены самые разные скины для Minecraft. Вы найдете скины мальчиков и девочек, скины героев фильмов, мультсериалов и гры для Minecraft. MinecraftDat.ru: Текстуры Minecraft

  • DatEledsicPK|2015-03-24|Всё для пандария

    Наш сайт предлагает любителям игр онлайн окунуться в мир игры WoW! Яркие сценарии warlords of Draenor просто обескуражат Вас красками и стратегиями онлайн. На нашем сайте в полном объёме можете получить доступ к такой информации игры, как аддоны, классы, новости игры. Ждём Вас в WOW! Wowdat.Ru - гайды

  • SSTEnagiveZG|2015-11-12|Тренировка интимных мышц для женщин

    Женский клуб организовывает занятия для женщин, психологические тренинги, секстренинги тренинги по развитию женской энергии, а также тренинги на отношения в паре. Наш центр тренингов для женщин имеет три основных направления деятельности: психологическое, практическое и творческое. У нас на сайте Вы найдете описания тренингов по женским сексуальным практикам, по развитию интимных мышц, по секс-игрушкам, практики по сохранению женской энергии, описание тренажерной методики Вагитон, а также творческие мастер-классы и сексуальные практики. Специализацией центра является имбилдинг и вумбилдинг. В тренинговом центре «Стану супер» Вы можете пройти тренинг по имбилдингу, тренинг по вумбилдингу, тренинг «Идеальная любовница», тренинг по отношениям в паре, а также изучить массаж лингама. С нами Вы познаете что являет собой тренировка интимных мышц и вумбилдинг, а также сможете применять все полученные знания и умения на практике. Тренировка интимных мышц Clubss.ru - эротический массаж

  • LesImitoEG|2015-12-23|Эстетические услуги в Минске

    Желание иметь безупречную, идеальную гладкую кожу – это то, что обычно приводит посетителей в центр медицинской эстетики Лесанте. И, стоит отметить, что здесь эти ожидания еще ни разу не были обмануты. Основные услуги, которые предоставляет центр медицинской косметологии Лесанте, это лазерная эпиляция, омоложение кожи, пилинги, удаление новообразований, уход за лицом. Если Вас интересует услуга лазерной эпиляции Palomar , и при этом для Вас важны высокое качество и невысокая стоимость – приходите в центр медицинской эстетики Лесанте! Вы­соко­качест­вен­ные услуги лазерной эпиляции Palomar Vectus по низким ценам Вам гарантированны. Отметим, что лазерное удаление волос это не единственный вектор нашей работы. Би­оре­вита­лиза­ция, мезотерапия, контурная пластика, диспорт, пилинги, удаление новообразований, удаление татуировок, лифтинг, омоложение – все эти эстетические услуги Вы сможете получить в нашем центре. В центре Лесанте работают только профессионалы, которые используют, как проверенные временем так и новейшие техники и методики. В частности, для коррекции и омоложения кожи используется гиалуроновая кислота и диспорт. Вы­соко­качест­вен­ная косметология в Минске, лазерная эпиляция, цены на которую приятно удивляют, эстетические услуги, которые воодушевляют своим результатом – все это центр Лесанте! Lesante.by - Удаление папиллом

  • AsmgrajopeOP|2016-02-16|Бронхиальная астма у детей Лечение астмы по методу цубоастма лечение Лечение бронхиальной астмы новейшими методами

    Бронхиальная астма является хроническим воспалительным заболеванием дыхательных путей. Заболевание бронхиальная астма преимущественно возникает в детском возрасте. Бронхиальная астма у детей может проявляться неодинаково. Заболевание может дать о себе знать затрудненным или свистящим дыханием, приступами удушья, одышкой, кашлем, стеснением в груди. Когда поставлен диагноз бронхиальная астма лечение лучше начинать незамедлительно. Существует множество методик как лечить бронхиальную астму. При этом особого подхода требует лечение астмы у детей. Особенно продуктивным показывает себя лечение астмы современными методами. Новейшие методы лечения астмы помогут Вам забыть об этом заболевании. В частности, прекрасно зарекомендовало себя лечение астмы по методу цубо, который пришел к нам из Японии, где помогает людям уже сотни лет. Бронхиальная астма у детей Asthma.in.ua - лечение астмы по методу цубо

  • SerGrelveRG|2016-02-28|Решение задач online Заработок денег на решении задач

    Решебник задач online – это хороший сервис по решению задач студентам и заработку денег в интернете своим собственным умом. Мы поможем Вам решить задачи, решить контрольную или написать диплом. Решаем задачи любой cложности и в короткие сроки. У нас Вы можете заказать решение задач по математике, решение задач по физике, решение задач по теормеханике, решение задач по электротехнике, а также задач по биологии. Решебник задач – это решение задач онлайн правивильно и быстро. Также мы приглашаем старшекурсников, аспирантов и преподавателей принять участие в решении задач онлайн. Здесь Вам гарантированы самые крупные процентные ставки. Reshebnik Biz - сервис по решению задач

Для кого:  Инженер

Тип решаемой задачи:  Техника

Приобретаемые навыки:  решение задачи,постановка задачи,поиск задач

Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
(Голосов: 1, Рейтинг: 5.00)



Добавить комментарий:

Комментарии:
  • DfmtorgigeMN|2015-03-18|Качественные текстуры для MinecraftСкачать моды для MinecraftРеалистичные текстуры для Minecraft

    Сайт minecraftdat.ru , посвященный популярнейшей в мире онлайн игре – Minecraft, предлагает огромный выбор всего необходимого, чтобы сделать Вашу игру самой классной. На сайте minecraftdat.ru Вы можете скачать моды, текстуры, карты, скины, клиенты, плагины для игры Minecraft бесплатно. Сделать внутреннюю графику игры помогут ресурс-паки . Скачать ресурс-паки для Minecraft бесплатно можно на сайте minecraftdat.ru. От­личнымс­редс­твом улучшить Вашу игру являются моды для Minecraft. Бесплатные моды для Minecraft непременно сделают игру еще более захватывающей. А чтобы упростить механизм установки модов мы предлагаем Вам скачать клиенты для Minecraft. На сайте minecraftdat.ru Вы можете скачать бесплатно карты майнкрафт. на этом сайте представлен очень большой выбор карт для Minecraft различных жанров. Плагины для Minecraft на Bukkit сервере сущесвенно расширят Ваши возможности в игре. У нас на сайте можно скачать самые разнообразные плагины Minecraft: плагины для редактирования карт, плагины создающие интерактивные механизмы, плагины для создания инвентаря и просматривания инвентаря других игроков, а также многие другие. Одно из основных средств показать свою индивидуальность – это скины для Minecraft, то есть внешний вид Вашего персонажа. На сайте minecraftdat.ru предоставлены самые разные скины для Minecraft. Вы найдете скины мальчиков и девочек, скины героев фильмов, мультсериалов и гры для Minecraft. MinecraftDat.ru: Текстуры Minecraft

  • DatEledsicPK|2015-03-24|Всё для пандария

    Наш сайт предлагает любителям игр онлайн окунуться в мир игры WoW! Яркие сценарии warlords of Draenor просто обескуражат Вас красками и стратегиями онлайн. На нашем сайте в полном объёме можете получить доступ к такой информации игры, как аддоны, классы, новости игры. Ждём Вас в WOW! Wowdat.Ru - гайды

  • SSTEnagiveZG|2015-11-12|Тренировка интимных мышц для женщин

    Женский клуб организовывает занятия для женщин, психологические тренинги, секстренинги тренинги по развитию женской энергии, а также тренинги на отношения в паре. Наш центр тренингов для женщин имеет три основных направления деятельности: психологическое, практическое и творческое. У нас на сайте Вы найдете описания тренингов по женским сексуальным практикам, по развитию интимных мышц, по секс-игрушкам, практики по сохранению женской энергии, описание тренажерной методики Вагитон, а также творческие мастер-классы и сексуальные практики. Специализацией центра является имбилдинг и вумбилдинг. В тренинговом центре «Стану супер» Вы можете пройти тренинг по имбилдингу, тренинг по вумбилдингу, тренинг «Идеальная любовница», тренинг по отношениям в паре, а также изучить массаж лингама. С нами Вы познаете что являет собой тренировка интимных мышц и вумбилдинг, а также сможете применять все полученные знания и умения на практике. Тренировка интимных мышц Clubss.ru - эротический массаж

  • LesImitoEG|2015-12-23|Эстетические услуги в Минске

    Желание иметь безупречную, идеальную гладкую кожу – это то, что обычно приводит посетителей в центр медицинской эстетики Лесанте. И, стоит отметить, что здесь эти ожидания еще ни разу не были обмануты. Основные услуги, которые предоставляет центр медицинской косметологии Лесанте, это лазерная эпиляция, омоложение кожи, пилинги, удаление новообразований, уход за лицом. Если Вас интересует услуга лазерной эпиляции Palomar , и при этом для Вас важны высокое качество и невысокая стоимость – приходите в центр медицинской эстетики Лесанте! Вы­соко­качест­вен­ные услуги лазерной эпиляции Palomar Vectus по низким ценам Вам гарантированны. Отметим, что лазерное удаление волос это не единственный вектор нашей работы. Би­оре­вита­лиза­ция, мезотерапия, контурная пластика, диспорт, пилинги, удаление новообразований, удаление татуировок, лифтинг, омоложение – все эти эстетические услуги Вы сможете получить в нашем центре. В центре Лесанте работают только профессионалы, которые используют, как проверенные временем так и новейшие техники и методики. В частности, для коррекции и омоложения кожи используется гиалуроновая кислота и диспорт. Вы­соко­качест­вен­ная косметология в Минске, лазерная эпиляция, цены на которую приятно удивляют, эстетические услуги, которые воодушевляют своим результатом – все это центр Лесанте! Lesante.by - Удаление папиллом

  • AsmgrajopeOP|2016-02-16|Бронхиальная астма у детей Лечение астмы по методу цубоастма лечение Лечение бронхиальной астмы новейшими методами

    Бронхиальная астма является хроническим воспалительным заболеванием дыхательных путей. Заболевание бронхиальная астма преимущественно возникает в детском возрасте. Бронхиальная астма у детей может проявляться неодинаково. Заболевание может дать о себе знать затрудненным или свистящим дыханием, приступами удушья, одышкой, кашлем, стеснением в груди. Когда поставлен диагноз бронхиальная астма лечение лучше начинать незамедлительно. Существует множество методик как лечить бронхиальную астму. При этом особого подхода требует лечение астмы у детей. Особенно продуктивным показывает себя лечение астмы современными методами. Новейшие методы лечения астмы помогут Вам забыть об этом заболевании. В частности, прекрасно зарекомендовало себя лечение астмы по методу цубо, который пришел к нам из Японии, где помогает людям уже сотни лет. Бронхиальная астма у детей Asthma.in.ua - лечение астмы по методу цубо

  • SerGrelveRG|2016-02-28|Решение задач online Заработок денег на решении задач

    Решебник задач online – это хороший сервис по решению задач студентам и заработку денег в интернете своим собственным умом. Мы поможем Вам решить задачи, решить контрольную или написать диплом. Решаем задачи любой cложности и в короткие сроки. У нас Вы можете заказать решение задач по математике, решение задач по физике, решение задач по теормеханике, решение задач по электротехнике, а также задач по биологии. Решебник задач – это решение задач онлайн правивильно и быстро. Также мы приглашаем старшекурсников, аспирантов и преподавателей принять участие в решении задач онлайн. Здесь Вам гарантированы самые крупные процентные ставки. Reshebnik Biz - сервис по решению задач