КейсыСегодня кейсов в Базе - 66

Широко известная задача о защите радиотелескопа от ударов молнии имеет красивое в методическом отношении решение [1, 3], которое, однако неприемлемо с инженерной точки зрения. По мысли автора изобретения и Г.С. Альтшуллера высокое напряжение, предшествующее удару молнии, должны превращать разряженный воздух внутри стеклянной трубы в проводник для прохождения разряда молнии.

Сделаем простой оценочный расчет. Диаметр d стального провода молниеотвода обычно 6…8 мм. Удельная проводимость стали приблизительно в 1000 раз больше удельной проводимости плазмы, в которую должен превратится разряженный воздух внутри трубы при ударе молнии. Поэтому, следуя принципу эквивалентности, нетрудно оценить внутренний диаметр D трубы в ее верхней части:

D = d*1000**1/2 = 19…25 см.

Вершина трубы должна быть увенчана герметичной токопроводящей крышкой, которая наверняка не будет радиопрозрачной. Что произойдет с подобным молниеотводом после первого удара молнии с импульсным током 50…100 тысяч ампер, догадаться нетрудно. От переда давления и температуры газа внутри трубы, она будет вскрыта или разрушена. Даже если предположить, что труба сохранит герметичность после первого удара, химический состав "воздуха" внутри трубы и состояние ее внутренней поверхности изменятся драматически. Проводимость такого молниеотвода не улучшится, а вот "радиопрозрачность" трубы ухудшится наверняка. При этом нет никакой гарантии, что для первого и следующих ударов молния предпочтет "стеклянный" молниеотвод, а не металлическую конструкцию по-настоящему токопроводящей антенны. Подобные суждения опубликованы [4].

Разумеется, задача учебная и мы вполне согласимся с мнением Г.С. Альтшуллера о том, что это изобретение мог сделать школьник 9 класса. Однако это изобретение вводит в смущение квалифицированных физиков и радиоинженеров. И если студент радиофизического факультета возьмет эту идею в качестве курсового проекта, то неизбежно стакнется с тем, что прочная толстостенная стеклянная (стеклотекстолитовая или иная "радипрозрачная") труба на пути сигнала будет вносить значительные искажения фазового фронта радиоволн. Кроме того, труба будет являться вторичным источником радиопомех, т.е. она будут работать как пассивный ретранслятор радиопомех.

Согласятся ли специалисты, эксплуатирующие радиотелескоп с подобной защитой - вопрос к ним. Они наверняка знают, что диэлектрическая труба с разряженным газом внутри является цилиндрической линзой для радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов и источником вторичных радиопомех для чувствительных приемных устройств.

Думаю, высказанные соображения не являются новостью для радиоинженеров, физиков и опытных преподавателей ТРИЗ. Наверняка вопрос о практической реализуемости данного решения поднимался и неоднократно. Остается загадкой, как подобное "школьное" изобретение остается неизменным стержневым примером АРИЗ на протяжении более 30 лет, не смотря на удивление и критику специалистов. Поэтому если мы можем показать другие интересные и более реалистичные пути решения этой учебной задачи в рамках АРИЗ, давайте это сделаем ради укрепления научных позиций ТРИЗ.

Итак, как быть? Как защитить радиотелескоп от ударов молнии, не создавая помех радиоприему?
Анализ задачи по АРИЗ-85В

 

Часть 1.

 

Шаг 1.1. Условия мини-задачи

Техническая система для приема радиосигналов из космоса включает:
антенну радиотелескопа, радиоволны (радиосигналы), молниеотводы, молнии (электрические разряды), грозовые облака несущие электрический заряд.
ТП-1: если молниеотводов много, они надежно защищают антенну от молний, но искажают радиоволны и вносят радиопомехи.
ТП-2: если молниеотводов нет (или их мало), нет (мало) помех от молниеотводов, но антенна подвержена риску удара молнии.
Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить защиту антенны от молний без внесения дополнительных помех.

Шаг 1.2. Конфликтующие элементы:

Изделия - молния и радиоволны.
Инструмент - молниеотводы (проводящие стержни). Их может быть много или мало.

Шаг 1.3. Схемы ТП-1 и ТП-2

ТП-1: много проводящих стержней

 Triz_book_case_molnieotvod_1

О - грозовое облако несущее электрический заряд;
М - молния (стекающий с облака электрический заряд, обычно отрицательный);
ПС - проводящие стержни молниеотводов;
A - антенна радиотелескопа;
РС - радиосигнал.

ТП-2: мало проводящих стержней

Triz_book_case_molnieotvod_2 

Шаг 1.4. Выбор схемы конфликта

С точки зрения наилучшего приема радиосигналов следует выбрать схему ТП-2.
С точки зрения наиболее надежной защиты от молний - схему ТП-1.
Прием радиосигналов - главная функция РТ, поэтому следует выбрать ТП-2.

Шаг 1.5. Обострение конфликта

Усиленное ТП-2: Ноль проводящих стержней

Triz_book_case_molnieotvod_3

Молниеотводов не должно быть (между источником радиосигнала и антенной) и молниеотводы должны быть (между молнией и антенной).

Данную формулировку можно назвать физическим противоречием, что дает повод использовать приемы разрешения физических противоречий:
Разделение противоречивых свойств в пространстве может означать, что молниеотводы должны всегда находиться за зеркалом антенны, например, закреплены на тыльной стороне зеркала антенны и "невидимы" для нее. Но если это невозможно (по условиям задачи), используем другие возможности для решения.
Разделение противоречивых свойств во времени может означать, что молниеотводы активируются (включаются/развертываются вокруг радиотелескопа) перед или во время грозы, когда меры защиты от удара молнии становятся приоритетными.
Переход от системы к антисистеме или сочетанию системы с антисистемой. может быть интерпретирован как указание подать противоположное напряжение на вершину относительно невысокого молниеотвода для стимулирования разряда молнии в направлении молниеотвода.
Физико-химический переход: возникновение - исчезновение вещества за счет разложения - соединения, ионизации - рекомбинации. Это дает идею "ионного молниеотвода", обеспечивающего разряд молнии по специально созданному ионному следу (токопроводящему каналу) от земли к грозовому облаку.

Однако продолжим решать согласно АРИЗ-85В.


Шаг 1.6. Уточненная формулировка задачи, согласно АРИЗ-85В,

предполагает формулировку модели задачи с указанием:
конфликтующей пары;
усиленной формулировки конфликта;
указанием роли Х-элемента (что он должен сохранить и что должен устранить, улучшить, обеспечить и т.д.).

Из текста АРИЗ-85В: "Даны отсутствующий проводник и молния. Отсутствующий проводник не создает помех (при приеме радиоволн антенной), но и не обеспечивает защиту от молний. Необходимо найти такой икс-элемент, который, сохраняя способность отсутствующего проводника не создавать помех (антенне), обеспечивал бы защиту от молний".
Уточненная формулировка создает ограничительный коридор, предписывают Х-элементу быть проводником для молнии и не создавать помех радиосигналу. Таким образом, зона поиска сужается вокруг противоречия электропроводность - радиопрозрачность.

Концентрация внимания и усилий решателя на четко выделенном противоречии способствует поиску подходящего физэффекта, согласованного с доступными ресурсами.

Triz_book_case_molnieotvod_4

Более широкая формулировка (Х-элемент, обеспечивает защиту, но не создает помех радиоприему) фактически возвращает решателя к постановке задачи и создает впечатление ненужности выполненной работы. Однако "процесс решения, в сущности, есть процесс корректировки задачи" [1].

Понятие защита может быть интерпретировано и как способы устранение корней проблемы:
устранение (удаление) грозового облака без разряда молнии;

устранение заряда облака без молниеотвода, иным способом.
Подобные формулировки уводят нас от выделенного противоречия, но взамен указывают новые целевые функции:
оттолкнуть грозовое облако, не разряжая его, или
разрядить облако до его приближения к антенне.

На шаге 1.6 АРИЗ-85В ориентирует на обострение единственного выделенного противоречия и решение его на следующем шаге с помощью стандартов. Однако применение стандартов допустимо и без явной формулировки противоречий, на основе общего описания проблемы и требуемого результата [8].

Определяя роль Х-элемента, мы имеем возможность выделить не одну задачу, а несколько задач синтеза. Решение хотя бы одной из них можно рассматривать как искомое решение проблемы защиты антенны РТ.

Triz_book_case_molnieotvod_5


Шаг 1.7. Проверка возможности применения стандартов [2]

 
Версия 1.7.1

Х-элемент должен устранять (отталкивать, разряжать, адсорбировать) грозовое облако, препятствовать его проникновение в охранную зону РТ.

Стандарт 1.2.1 "Устранение вредной связи введением постороннего вещества"

Triz_book_case_molnieotvod_6 

Модель решения 1а может быть интерпретирована как пассивная защита при помощи удаленных молниеотводов, или как активная защита, "включаемая" со стороны приближающегося грозового облака для его "обезвреживания".

Triz_book_case_molnieotvod_7 

Модель решения 1б может быть интерпретирована как идея создание оболочки вокруг антенны, способной поглотить заряд.

Triz_book_case_molnieotvod_8 

Модель решения 1в может быть интерпретирована как рекомендация создать радиопрозрачную оболочку, способную отстранить грозовое облако от антенны РТ и предотвратить удар молнии.
Подобные решения обоснованы и иллюстрированы [7].

Версия 1.7.2

Стандарт 1.2.2 Устранение вредной связи видоизменением имеющихся веществ
Наиболее доступные вещества, которые могут быть видоизменены это:
Часть окружающего воздух может быть превращена в вещество-протектор (облако сухого воздуха вокруг РТ или вихревые воздушные кольца, несущие противоположный заряд, могут "атаковать" грозовое облако);
Части РТ может использоваться как вещество-протектор, например, молниеотвод, расположенный за зеркалом антенны или "отталкиватель" молний в виде большого диэлектрического обтекателя вокруг антенны РТ;
Версия 1.7.3

Стандарт 1.2.3. Оттягивание вредного действия поля:


Понятие "оттягивать" можно интерпретировать как притягивать, создавать заряд противоположного знака, который способен спровоцировать разряд грозового облака на Х-элемент, поодаль от РТ (за пределами охранной зоны). Например, рельеф местности может быть изменен и использован как вещество протектор. РТ может иметь "естественную" защиту в виде окружающих возвышенностей, способных отвлечь, принять на себя удар молнии.
Версия 1.7.4

Стандарт 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью поля

 

Одноименные заряды отталкиваются и это повод использовать одноименный заряд для устранения разряда молнии на антенну РТ.
Спектр поглощения атмосферы в основном формируют за счет спектра поглощения водяного пара, из которого состоят облака. Поэтому грозовые облака можно подогревать дистанционно, облучая их на частотах соответствующих максимальному поглощению электромагнитного излучения. Подогретое грозовое облако поднимется вверх, огибая антенну РТ и снижая вероятность удара молнии.
Один из центральных тезисов АРИЗ - не усложнять и не вызывать вредных явлений. Подогрев грозового облака мощным источником электромагнитного излучения потребует значительных затрат энергии и времени, и наверняка блокирует радиоприемные устройства телескопа и лишит его "зрения" на время подогрева облака. Подобные нежелательные явления можно рассматривать как подзадачи, которые могут быть решены. Однако, понимая высокую сложность реализации данного направления, мы не будем отвлекаться на его развитие и продолжим подбор Стандартов, способных дать боле выгодные решения.

Версия 1.7.5

Х-элемент должен создавать вертикальный проводящие каналы (молниеотводы) за пределами поля зрения радиотелескопа (и перед радиотелескопом при угрозе удара молнии).

Стандарт 2.1.2. Переход к двойному веполю:

 

Плохо управляемая связь (плазменный шнур молнии) между облаком В1 и молниеотводом В2 может быть улучшена при помощи поля П2, создаваемого Х-элементом.
Иными словами, Х-элемент генерирует поле (поток энергии и/или частиц) которое образует требуемый токопроводящий канала между В1 и В2.

Подобные идеи были опубликованы [5]: "защиту от разряда молнии можно сделать и с помощью лазера, луч которого, ионизируя воздух, создаст канал для электрического разряда вдали от скопления людей".

Такая догадка могла появиться более 100 лет назад. Анри Беккерель обнаружил, что излучения урановой соли ионизируют воздух, делая его проводником электричества. Английские физики Дж. Дж.Томсон и Эрнест Резерфорд в 1896 г. обнаружили ионизацию воздуха и под действием рентгеновских лучей [6]. Поэтому идея подобного "идеального" молниеотвода, который можно включить и выключить как рентгеновский аппарат, могла появиться (или появлялась) еще в начале прошлого века.


Версия 1.7.6

Решение также может быть получено при помощи Стандарта 2.2.4. Эффективность защиты может быть повышена за счет адаптивной, быстро меняющейся структуре системы молниеотводов. Иными словами, необходимо оперативно убирать (складывать, опускать, прятать, выключать) проводящие каналы молниеотводов, которые оказываются в поле зрения антенны РТ. Молниеотводы за зеркалом антенны будут находиться в рабочем состоянии.
Продолжим решение по АРИЗ-85В, поскольку следующие шаги могут дать новые ценные идеи.

 

Часть 2. Анализ модели задачи

 

Шаг 2.1. Определение оперативной зоны (ОЗ)

Для системы в целом ОЗ - пространство над и вокруг антенны РТ, т.е. то пространство, в котором может возникнуть разряд молнии.

Шаг 2.2. Определение оперативного времени (ОВ)

В данной задаче речь идет о защите РТ во время его активного функционирования, включая неблагоприятные условия - облачность и угрозу удара молнии. В это время система защита от молний должна быть активна, готова к немедленному действию.
Шаг 2.3. Вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматриваемой системы

Список ВПР:
электрическое поле грозового облака;
воздух, окружающий радиотелескоп;
) поверхность земли вокруг РТ (частицы грунта, пыль);
металлоконструкции антенны РТ (за пределами зеркала); 
источники электропитания РТ.

 

Часть 3. Определение ИКР и ФП

 

3.1. ИКР-1:

"Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет в течение ОВ "непритягивание" молнии отсутствующим проводящим стержнем, сохраняя способность этого стержня не создавать помех для антенны" [1].
Фактически это означает, что Х-элемент должен притягивать молнию, будучи радиопрозрачным. Однако с нашей точки зрения допустимо иное требование к Х-элементу:
Х-элемент устраняет грозовое облако (или заряд грозового облака) в течение ОВ в пределах ОЗ, сохраняя способность антенны принимать радиосигналы (без усложнений и вредных последствий для системы в целом).
На этом шаге решатель выбирает требуемую полезную функцию. "Притягивание молнии" - функция обычного молниеотвода. Однако мы можем предположить, что отталкивание молнии также может быть допустимым вариантом ИКР.
Вариантов целевой функции может быть несколько, и мы вправе указать наиболее очевидные из них:
Х-элемент притягивает молнии (создает вертикальные токопроводящие каналы), не создавая помех радиоприему.
Х-элемент отодвигает грозовое облако от антенны РТ, не разряжая облака и не создавая помех радиоприему.
Х-элемент нейтрализует заряд грозового облака дистанционно, например, снабжая его зарядом противоположного знака, не создавая помех радиоприему.

3.2. Усиленная формулировка ИКР-1

Усилить формулировку ИКР-1, согласно АРИЗ-85В, значит более определенно указать ВПР и элемент системы, на которые возлагается целевая функция.

Версия 1: Воздух превращается в токопроводящие каналы на месте отсутствующих молниеотводов.
Молниеотводы из воздуха. Используемые ресурсы - воздух и электрическое поле грозового облака. Поле должно ионизировать воздух. Плазменный шнур молнии возникает в наиболее благоприятном месте, там, где напряженностью поля и электрическая проводимость среды максимальны. Поэтому необходимо создавать (инициировать, провоцировать) токопроводящие каналы поодаль от антенны РТ.

Версия 2: Земля (поверхностный слой, пыль) превращается в токопроводящие каналы на месте отсутствующих молниеотводов.
Молниеотвод из токопроводящей пыли и воздуха. Используемые ресурсы - пыль, воздух и электрическое поле грозового облака. Поле грозового облака может ионизировать пылевой столб, т.е. искусственно созданный миниатюрный смерч.

Версия 3: Металлоконструкции антенны РТ (за пределами зеркала) могут использоваться как токопроводящие каналы вместо отсутствующих молниеотводов.
Антенна как молниеотвод. Поле грозового облака может быть обнаружено (измерено) и в сторону наибольшей напряженности поля может быть выставлен металлический стержень молниеотвода.

Версия 4: Воздух отодвигает грозовое облако от антенны.
Устранение (отдаление) грозового облака. Используемые ресурсы - воздух и электроэнергия. Струя (облако) сухого или подогретого воздуха направляется в сторону грозового облака, для того чтобы изменить направление его движения, рассеять его или удалить от антенны без разряда молнии.

Версия 5: Воздух разряжает грозовое облако.
Устранение заряда грозового облака. Порции воздуха, например, искусственно созданные вихревые воздушные кольца с противоположным зарядом могут частично нейтрализовать заряд грозового облака и уменьшить риск удара молнии.

Однако, следуя основной линии АРИЗ-85В, мы переходим к более детальному анализу основного выделенного противоречия - электропроводность - радиопрозрачность.:

3.3. Формулировка физического противоречия (ФП) на макроуровне:

Воздух вокруг антенны (часть воздушного пространства в виде стержней или купола над антенной) в течение ОВ должен быть электропроводным, чтобы отводить молнию, и не должно быть электропроводным, чтобы не создавать помех радиоприему.

3.4. Формулировка ФП на микроуровне:

Версия 1:
Воздушные каналы в течение ОВ должны иметь свободные заряды для обеспечения электропроводности, чтобы отводить молнию, и не должны иметь свободных зарядов в остальное время, чтобы быть радиопрозрачными и не создавать помех радиосигналу.

Версия 2:
Пространство вокруг (поодаль от) антенны РТ в течение ОВ должно содержать токопроводящие вещества (свободные электроны и ионы) для обеспечения электропроводности и не должно содержать токопроводящих веществ в остальное время, чтобы быть радиопрозрачным и не создавать помех радиоприему.

Вторая версия способна стимулировать появление идеи использования дополнительного вещества, например, токопроводящей жидкости [5]: "Громоотвод создадут из ... струи жидкости, которой будут стрелять с земли непосредственно в грозовые облака. Громоотводная жидкость представляет собой солевой раствор, в который добавлены жидкие полимеры: соль предназначена для увеличения электропроводности, а полимер препятствует "распаду" струи на отдельные капельки. Диаметр струи составит около сантиметра, а максимальная высота - 300 метров…

 

Шаги 3.3, 3.4 и 3.5 способствуют углублению понимания и детализации процессов, которые сопровождают выполнение выбранной целевой функции. Формируются требования и указываются признаки физического эффекта, который предстоит выбрать для реализации целевой функции.

 
3.5. Модифицированная формулировка идеального конечного результата (ИКР-2):

Молекулы воздуха под действием электрического поля грозового облака должны сами превращаться в свободные заряды и обеспечивать разряд молнии, а после разряда молнии свободные заряды должны сами превращаться в нейтральные молекулы.
Данная формулировка (согласно основной канве АРИЗ-85В) должна стимулировать такие изменения, которые позволяют превратить воздух в проводник для молнии. В контрольном решении предполагается использовать диэлектрическую трубу с пониженным давлением воздуха внутри. При этом система защиты сама обеспечивает необходимые переключения проводник-диэлектрик. Однако недостатки подобного молниеотвода уже выявлены, и мы знаем, что управлять электропроводность воздуха можно при помощи ионизирующего излучения. Однако в этом случае принцип самоорганизации проявлен недостаточно. Желательно чтобы электрическое поле грозового облака само создавало токопроводящий канал. Так происходит в естественных условиях при формировании плазменного шнура обычной молнии. Однако сейчас эта формулировка может означать, что повышение напряженности электрического поля - сигнал об опасности удара молнии и этот сигнал следует использовать для включения (активации) управляемого молниеотвода.

Электрическое поле грозового облака должно само себя усиливать и облегчать электрический пробой воздуха между облаком и молниеотводом. Эта формулировка может стимулировать появление идеи создавать на вершине относительно низкого молниеотвода высокого напряжения противоположного знака для создания более высокой напряженности поля и стимулирования электрического пробоя в направлении молниеотвода. Т.е. отрицательный заряд молнии должен притягиваться намеренно созданным положительным зарядом на вершине молниеотвода.

 

Итак, мы имеем пять концепций:
1) Молниеотводы на основе различных источников ионизирующих излучений;
2) Выдвижные или "выстреливаемые" молниеотводы с применением металлической проволоки или струй токопроводящей жидкости;
3) Молниеотводы с высоковольтным источником напряжения противоположного знака;
4) "Оталкиватель" грозового облака;
5) Дистанционные "ликвидаторы" заряда грозового облака.

Первое направление выглядит более перспективным, однако инженерные расчеты, эксперименты и экологические нормы могут указать жесткие границы применимости данного метода и существенно уменьшить его практическую ценность. В этом случае другие направления могут стать замещающими или дополняющими источниками идей для реального инженерного проекта.

Предположим, что мы все еще не имеем достаточно интересной и сильной идеи для реализации проекта молниеотвода.

 

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

 

4.1. Метод ММЧ.

Моделирование возможных решений маленькими человечками

а) Схему конфликта с участием маленьких человечков (МЧ):


б) Моделирование решений с участием универсальных и абсолютно управляемых МЧ.
МЧ - защитники от молнии - остаются электропроводными. МЧ на пути радиосигнала должны исчезнуть или стать радиопрозрачными.

 

Мы можем использовать меньшее количество МЧ, но таких, которые способны высоко прыгать или летать шеренгой:

 

ММЧ версии решения:
Шатер из тонких металлических рам достаточных размеров для прохождения сквозь них радиоволн, поскольку каждый МЧ в нашем воображении может превратиться в токопроводящую и одновременно радиопрозрачную рамку. (Так устроены обтекатели метеорадаров);
Сферический купол из подвижных металлических сегментов, способных сдвигаться в стороны, освобождая путь радиоволнам, поскольку МЧ могут превратиться в управляемые части металлической сферы;
Подвижные мачты молниеотводов, которые могут сдвигаться, отъезжать в стороны, устраняя препятствия радиоволнам;
Молниеотводы, способные подниматься и опускаться (собираться и разбираться из подвижных звеньев (МЧ), например, как "ломающаяся" армейская антенна или как телескопическая труба);
Выстрел в грозовое облако снарядом, начиненным МЧ для создания в воздухе токопроводящей шеренги из МЧ, например, ионного следа для разряда молнии;
Выстрел в грозовое облако "проволочным" снарядом или ракетой, разматывающей тонкую металлическую проволоку для инициации разряда.
И, наконец, способ Бенжамина Франклина - запуск воздушного змея на проволоке.

4.2 Расширенный список ВПР и дополнительные варианты решений

На шаге 2.3 были перечислены следующие ВПР:
электрическое поле грозового облака;
воздух, окружающий радиотелескоп;
поверхность земли вокруг РТ (частицы грунта, пыль);
металлоконструкции антенны РТ (за пределами зеркала);
К данному списку могут быть добавлены:
источники электроэнергии и воды, питающие РТ;
пространство над и под поверхность земли;
высоко поднятые элементы конструкции РТ и вспомогательных сооружений вокруг РТ;
материальные ресурсы, выделенные для решения данной задачи.
знания, полезные для реализации данного проекта;
право изменить конструкцию радиотелескопа, не ухудшая его характеристик.

Электрическое поле грозового облака проявляет себя значительно раньше разряда молнии. Рост напряженности поля можно обнаружить и измерить, т.е. инструментально оценить риск удара. Эта информация может быть использована как сигнал включения ионизирующего луча или струи соленой воды в сторону грозового облака.

Воздух - потенциально пригодный ресурс не только для превращения его в проводник (путем ионизации), но и как опора (среда) для летательного аппарата, например для аэростата, поднимающего в воздух гибких молниеотводов.
Кроме того, воздух можно использовать как наполнитель для надувного обтекателя или молниеотвода. Надувной молниеотвод из металлизированной ткани (подобно автомобильной подушке безопасности) и импульсного газогенератора.

Ресурсный подход (последовательное отыскание и анализ ресурсов для решения изобретательской задачи) представленный в АРИЗ-85В, имеет большой потенциал, который может быть реализован благодаря сравнительно простой процедуре отыскания решения на основе каждого из наиболее доступных ресурсов:
1 Воздух - изменение воздуха - ионизация воздуха - повышение электрической проводимости воздуха - молниеотвод на основе разряженного воздуха. Это и есть та линия решения, которую предпочел Г.С. Альтшуллер;
2 Металлоконструкции РТ + пространство за зеркалом антенны - типовое решение с использованием штыревых молниеотводов на краю и за зеркалом антенны, а также одного молниеотвода в центре по оси зеркала для защиты первого каскада радиоприемника, который располагают в фокусе параболической антенны;
3 Запас воды для персонала РТ - струя воды - токопроводящая струя соленой воды как молниеотвод…
4 Пространство над и под поверхность земли - место для телескопической мачты молниеотвода, выдвигающаяся из земли;
и т.д.

Заключение

Следование пунктам АРИЗ-85В (без пропусков) есть фактически процедура разностороннего анализа проблемы для получения других решений на основе обнаружения неочевидных ресурсов и синтеза большего числа версий ИКР.
Решая задачи по АРИЗ-85В, мы фактически отыскиваем образ "идеала", согласованный с имеющимися ресурсами [8]. При этом эффективность и число возможных решений существенно зависит от ресурсов и знаний доступных решателю.
"Для правильного понимания задачи необходимо ее сначала решить: изобретательские задачи не могут быть сразу поставлены точно. Процесс решения, в сущности, есть процесс корректировки задачи" [1].

Эту мысль можно интерпретировать и как процесс корректировки требуемой полезной функции. Изменению могут подвергаться и способы её реализации на основе доступных ВПР и известных решателю физических эффектов. Сочетания дают множество полезных концепций и версий решения. Задача решателя состоит в выборе наиболее эффективной версии решения, которая вносит минимальные изменения в систему при достижении требуемого результата.

В тексте АРИЗ-85В в качестве Х-элемента выбран столб воздуха. Но мы видим, что в качестве Х-элемента мог быть выбран направленный источник ионизирующего излучения, облако сухого воздуха, струя воды или некоторое сочетание вещества и поля. И мы убедились, что иная формулировка требуемой полезной функции приводит к иному интересному решению. Не увеличение проводимости воздуха, а наоборот, уменьшение его проводимости вокруг антенны устраняет опасность удара молнии. Суть решения на основе тезиса "уменьшить проводимость воздуха, окружающего антенну" состоит не в "притягивании" молнии, а в отстранении грозового облака.

Вода, вернее струя соленой есть также средство для реализации функции "притягивания" молнии и таких средств на основании иных доступных ресурсов может быть предложено несколько, и это было показано.
Ключевыми элементами информационного фонда ТРИЗ являются Стандарты, Приемы преодоления противоречий, Указатель физических эффектов, Научные и технические справочники и энциклопедии, ТРИЗ издания, а также Интернет и поисковые системы патентных организаций, например, USPTO. Именно эти базовые инструменты используют ТРИЗ специалисты при решении изобретательских задач и проверки их новизны.

Простые задачи решаются извлечением готового решения из памяти опытного ТРИЗ-эксперта. Решение сложных задач часто связано с изменением смысла задачи, изменением цели, корректном определении требуемой полезной функции и отысканием наиболее подходящих ресурсов, а также с учетом реальных административных и иных ограничений, каждое из которых может стать непреодолимым препятствием на пути самой красивой и перспективной идеи. Поэтому опытному решателю приходится учитывать все факторы, включая социально-психологические (интересы людей) при решении реальных технических проблем.
Парадоксальное мнение Альтушллера о том, что задачу необходимо сначала решить, чтобы точно понять ее условия - подтверждено опытом многих исследователей. Поэтому постановка задачи может корректироваться на протяжении всего процесса решения, добавляя новые линии.

Разумеется, подобный "многозадачный" режим школьникам не под силу, но для опытных инженеров он вполне приемлем, поскольку дает больше шансов для согласования ВПР и ИКР, в конечном счете, сократить время и средства на решение проблемы в десятки, иногда в сотни или даже тысячи раз.

Одной из ключевых идей АРИЗ является принцип самоорганизации. АРИЗ предписывает использовать элементы и подсистемы, которые сами обнаруживают нежелательные явления и сами их устраняют. Идеальный молниеотвод должен сам обнаружить факт опасности удара молнии, сам себя приводить в рабочее состояние, сам себя обслуживать и регулировать. Еще лучше, когда он постоянно готов выполнять свои функции и не требует управления и обслуживания.
Показывая процесс решения задачи о молниеотводе, Г.С. Альтшуллер был настойчив в проведении лишь оной линии как лучшего пути достижения идеала. С методической точки зрения, если иметь в виду преподавание АРИЗ школьникам, подобная тактика оправдана. Но если речь идет о преподавании АРИЗ студентам, аспирантам или техническим специалистам, задача о молниеотводе в тексте АРИЗ должна быть заменена или показаны другие варианты ее решения, более реалистичные и надежные с научной и инженерной точки зрения.

Основания:

1. Альтшуллер Г.С., АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ АРИЗ-85В http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v.asp
2. Альтшуллер Г.С. СТАНДАРТЫ НА РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
http://www.altshuller.ru/triz/standards1.asp
3. Стекольников И.С., Молниеотвод. А.с. СССР № 177497, МКИ Н 05 f 03/02, Н02 q13/00. (Дата опубликования - 8.02.1966)
4. Ершов А. Молниеотвод как зеркало... http://www.metodolog.ru/00126/00126.html
5. Богданов К., Молния: больше вопросов, чем ответов. Наука и Жизнь, №3 2008 http://nkj.ru/archive/articles/9014/
6. http://www.krugosvet.ru/articles/119/1011900/1011900a1.htm
7. Кудрявцев А. Тонкая структура идеальной модели ТС http://www.metodolog.ru/00814/00814.html
8. Кизевич Г. Два парадокса и четыре стратегии АРИЗ http://trizland.ru/trizba.php?id=328.

Для кого:  Инженер

Тип решаемой задачи:  Физика,Техника

Приобретаемые навыки:  решение задачи

Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
(Голосов: 0, Рейтинг: 0)



Добавить комментарий:

Комментарии:

    Для кого:  Инженер

    Тип решаемой задачи:  Физика,Техника

    Приобретаемые навыки:  решение задачи

    Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
    (Голосов: 0, Рейтинг: 0)



    Добавить комментарий:

    Комментарии: