Трубы дренажных систем периодически забиваются илом. Для очистки труб можно разобрать дренажную систему (полностью или частично), но понятно, что это — трудоёмкая операция. Удобнее размывать ил струёй воды, направляемой непосредственно в трубу, при этом хорошего эффекта можно добиться, использовав водяной поток большой скорости. К сожалению, расход воды при такой операции оказывается слишком большим. Нужно повысить скорость водяного потока и одновременно — не увеличить общий расход воды. Как быть?
1. Состав системы: стены трубы, ил, вода.
2. Конечная цель, с которой ставится задача: вода размывает ил на стенке трубы.
3. В какой постановке решаем задачу?
задачу решаем в первоначальной постановке.
Мини задача: Всё остаётся без изменений, но вода размывает ил.
4. Идеальный конечный результат (ИКР): вода сама размывает ил.
5. В чём состоит помеха? В чём заключается существо конфликта? Что мешает достижению ИКР?
вода течёт медленно, и не смывает частиц ила со стенок трубы, а это недопустимо.
6. В чем состоит конкретная научно- или технически обоснованная причина помехи? («почему мешает»)?
сила, с которой поток жидкости воздействует на препятствие, зависит а) от скорости потока жидкости и б) от её плотности.
7. При каких условиях помеха исчезнет?
если увеличить скорость потока жидкости в трубе (из жидкостей существенно большую, чем вода, плотность имеет лишь ртуть, но использовать её для промывки канализации недопустимо — ведь ртуть — яд, и поэтому использовать зависимость б) на практике вряд ли удастся).
8. Решение задачи пока найти не удалось: о том, что именно быстрым потоком можно размыть ил и так было известно. Но при этом резко увеличивается расход воды, а это недопустимо: то есть возникает другая проблема. Поэтому снова возвращаемся к шагу 2.
2. Конечная цель, с которой ставится задача: вода движется быстро, но её расход остаётся невелик.
3. В какой постановке решаем задачу?
задачу решаем в первоначальной постановке.
Мини задача: Всё остаётся без изменений, скорость потока увеличивается, но расход воды невелик.
4. Идеальный конечный результат (ИКР): вода сама не даёт себе расходоваться в больших количествах.
5. В чём состоит помеха? В чём заключается существо конфликта? Что мешает достижению ИКР?
вода не может сама управлять своим движением, а это недопустимо.
6. В чем состоит конкретная научно- или технически обоснованная причина помехи? («почему мешает»)?
«отсутствие объекта, позволяющего воде самой управлять своим движением»
7. При каких условиях помеха исчезнет?
если что-то поможет воде самой управлять своим движением.
8. …
9. …
10. Использование принципов разрешения противоречия:
11. Физическое противоречие: Вода должна течь быстро (с тем, чтобы размывать ил), и должна течь медленно, — с тем, чтобы её расход был невелик.
разрешим противоречие во времени: в интервале времени Dt1 вода идёт быстро, а в интервале времени Dt2 — медленно.
Решение: обрабатывать трубу импульсами воды под высоким давлением. - Разрешим противоречие в пространстве: в области заиления скорость воды высока, а в остальной части трубы — мала.
Вообще говоря, это и так получается само собой: в области заиления эффективное сечение трубы уменьшается, а значит, — скорость потока через это сечение увеличивается. Но, эту ситуацию можно резко обострить, снизив сечение трубы в месте скопления ила искусственным образом. Для этого достаточно, чтобы в месте заиления в трубе застряло какое-то тело, частично перекрыв поток воды.
Требуемого результата достигают введением добавочного тела (шара), частично перекрывающего сечение трубопровода. В месте застревания шара скорость потока воды увеличивается, и ил быстро вымывается.
Примечание: Полученное нами решение позволяет заранее уменьшать сечение трубопровода в наиболее вероятных местах возникновения пробок ила (например, — в местах изгиба труб).
При разборе решения использовался «Алгоритм предварительного анализа».
Разбор цитируется по пособию: Гасанов А.И., Кокин С. М. Учебно-методическое издание к курсу «Методы поиска решений творческих инженерных задач» (Часть III), М. 1999 г.
Подписка на рассылку