Институт Инновационного Проектирования | М. С. Померанц ПОЧТИ ИДЕАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО
 
Гл
Пс
Кс
 
Изобретателями не рождаются, ими становятся
МЕНЮ
 
   
ВХОД
 
Пароль
ОПРОС
 
 
    Слышали ли Вы о ТРИЗ?

    Хотел бы изучить.:
    Нет, не слышал.:
    ТРИЗ умер...:
    Я изучаю ТРИЗ.:
    Я изучил, изучаю и применяю ТРИЗ для решения задач.:

 
ПОИСК
 
 



 


Все системы оплаты на сайте








ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сертификация инноваторов
инновационные технологии
БИБЛИОТЕКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Это интересно
ПРОДУКЦИЯ
 

 


Инновационное
обучение

Об авторе

Отзывы
участников

Программа
обучения

Вопрос
Ю.Саламатову

Поступить на обучение

Общественное
объединение



Молодому инноватору

FAQ
 

Сертификация
специалистов

Примеры заданий

Заявка на
сертификацию

Аттестационная
комиссия

Список
аттестованных
инноваторов

Инновационное
проектирование

О компании

Клиенты

Образцы проектов

Заявка
на проект

Семинары

Экспертиза проектов

   

Книги и статьи Ю.Саламатова

Теория Решения Изобретательских Задач

Развитие Творческого Воображения

ТРИЗ в нетехнических областях

Инновации 
в жизни науке и технике

Книги по теории творчества

Архивариус РТВ-ТРИЗ-ФСА

Научная Фантастика
 
 
Статьи о патентовани
   

Наука и Техника

Политика

Экономика

Изобретательские блоги 

Юмор 
 
Полигон задач

ТРИЗ в виртуальном мире
медиатехнологий
       

Книги для
инноваторов

CD/DVD видеокурсы для инноваторов

Програмное обеспечение
инноваторов

Покупка
товаров

Отзывы о
товарах
           

М. С. Померанц ПОЧТИ ИДЕАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО

 

1. Введение 

1.1. В декабре 1964 г. в гавани города Эль-Кувейт затонуло судно с 6000 овец на борту. Специалисты прикинули: потребуется полгода, чтобы поднять корабль. Срок был недопустимо большой, потому что из гавани в город подавалась вода, и трупы погибших животных могли вызвать эпидемию. Положение спас датчанин Карл Кройер. Он предложил закачать в затонувшее судно пену, приготовленную из полистирола (такая пена на 98% состоит из воздуха). Изготовили 200 т полистирольных крупинок, закачали их по трубе внутрь корабля — пена вытеснила воду, закупорила небольшие отверстия, оставалось только перекрыть крупные пробоины. 27 миллионов пузырьков пены подняли корабль.
В этой истории хорошо виден стиль технических решений, основанных на применении пены. По условиям задачи нужно заполнить большой объем каким-то веществом — и в то же время нельзя этого делать, поскольку любое вещество имеет более или менее значительный вес. Пена позволяет совместить несовместимое. Подобно поручику Киже из рассказа Ю. Тынянова пена «фигуры не имеет»: вещество в пене есть, но его как бы и нет...
1.2. Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек — пузырьков газа (пара), разделенных пленками жидкости (или твердого вещества). Свойства пены определяются, прежде всего, соотношением объемов газовой и жидкой фаз. Отношение объема пены к объему раствора, затраченного на ее изготовление, называют кратностью пены. Другая важная характеристика — стабильность, т. е. время жизни отдельного пузырька или определенного объема пены. Пену характеризуют также дисперсность, оцениваемая по среднему диаметру пузырьков, и структурно-механические свойства, например, способность в течение некоторого времени сохранять свою первоначальную форму.
2. Глушитель, поглотитель, изолятор...
2.1. Поскольку пена образуется двумя веществами — газом и жидкостью, ее можно рассматривать как неполный веполь, легко достраиваемый до полного веполя. Этим объясняется обилие технических решений, в которых пена взаимодействует с тем или иным полем.
2.2. Пена широко применяется в различного рода устройствах для звукопоглощения. Пример: патент США 3589468 на способ снижения шума при механической обработке металла. Зону резания покрывают пеной. Это не только глушит шум, но и позволяет улавливать испарения, дым, стружку. По а. с. 188228 она может быть использована в качестве звукоизолирующего наполнителя корпусов различных машин (в частности, вибраторов), а. с. 473843 предлагает с помощью пены погасить шум работающего двигателя.
2.3. Вепольный анализ рекомендует разрушать ненужные или вредные вепольные системы введением третьего вещества между двумя имеющимися. Принцип прост, но не всегда осуществим на практике, потому что требуется затратить много вещества, а это по тем или иным причинам невозможно. Возникает физическое противоречие: вещество должно быть и вещества не должно быть... Во многих случаях ФП может быть разрешено благодаря «нематериальности» пены. Общеизвестно ее применение в противопожарной технике. Менее известно о все более широком использовании пены при борьбе с холодом, заморозками, обледенением. Примером может служить а. с. 317364 на способ защиты насаждений и посевов от заморозков: полимерная «шуба» из пены безвредна для растений, долго держится, хорошо защищает почву от мороза, а при необходимости без затруднений смывается водой. Аналогично осуществляют и защиту трассы строящегося газопровода: пена надежно держит «оборону» против мороза в течение нескольких месяцев. В забоях шахт нет пламени и мороза, но на поверхности забоя образуется избыток тепла, мешающий горнякам. И в этом случае можно использовать пену (а. с. 295887).

2.4. Само по себе применение пены для звуко- и теплоизоляции становится тривиальным. В современных изобретениях реализованы разного рода дополнительные «хитрости». Например, при тушении пожаров с помощью пены возникает дилемма: пена с низкой кратностью (с более высоким содержанием жидкости) лучше выдерживает высокую температуру, но на получение такой пены уходит много воды и реагентов, если же использовать иену с высокой кратностью, снизится устойчивость покрытия. По а. с. 586914 горящую поверхность сначала покрывают слоем пены низкой кратности, а затем наносят слой пены высокой кратности.
2.5. Измельченные материалы, например, руда, уголь, при транспортировке на конвейере сильно пылят. Здесь мы также имеем дело с вредным веполем (транспортируемый порошок, воздух и поле механических сил взаимодействия). Для разрушения веполя надо ввести третье вещество. Но такое вещество резко удорожит и усложнит работу: придется тратить время на покрытие груза, а затем на снятие покрытия и возвращение его к месту погрузки. Противоречие устраняют использованием покрытия из пены (а. с. 338457).
Пыль образуется и после разгрузки порошка — при очистке конвейерной ленты от налипшего материала. Чтобы избежать пылеобразования, и в этом случае используют пену, предварительно покрывая ею конвейерную ленту (а. с. 329084). Итак, пена под грузом и над грузом, может быть, вообще отказаться от конвейера? В а. с. 738534 предложен оригинальный способ посева семян: использован поток пены.
2.6. Жидкости в пене мало, но эта жидкость находится в особом состоянии: тонкие пленки испытывают значительное поверхностное натяжение. Поэтому разрушение пузырьков требует немалой энергии: пенные покрытия способны глушить взрывы, производимые в закрытых помещениях (а. с. 494901). Подсчитано: для 20-кратного уменьшения силы взрыва достаточно покрыть заряд слоем пены, в 15 раз превышающим радиус заряда. Любопытная деталь: для большей эффективности пену упаковывают в полиэтиленовые мешочки, которыми и обкладывают заряд.
3. Изменение свойств жидкости
3.1. Вспенивание резко изменяет свойства жидкости. Так, если вспенить нефть, ее плотность настолько уменьшится, что она сама поднимается из скважины (эрлифт, газлифт). Свойствами пены можно управлять в очень широких пределах, поэтому этот способ применяют в различных технологических процессах, требующих управления параметрами внешней среды. По а. с. 137060 пену используют как среду для управляемого охлаждения при термической обработке металла. В а. с. 338293 предусмотрена среда из пены для охлаждения свободно падающих капелек металла при изготовлении дроби. В а. с. 265068 предлагается вспенивать вязкую жидкость перед проведением массообменных процессов. В а. с. 412970 описано вспенивание смазки, используемой при штамповке. Другой пример: а. с. 426965 (вспенивание жидкости для интенсификации промывки трубопроводов).
3.2. Многие авторские свидетельства и патенты посвящены применению пены с целью повышения эффективности химических процессов (например, а. с. 530019 на способ получения бензотрихлорида).
3.3. Если жидкость содержит взвешенные частицы одного или нескольких веществ, вспенивание может быть использовано для разделения этих частиц (флотация) или отделения их от жидкости. На этом основаны так называемые каскадные установки для очистки промышленных сточных вод.
3.4. При решении задач на обнаружение и измерение пена находит пока сравнительно ограниченное применение. Необходимо отметить, прежде всего, использование ее для обнаружения течей в различного рода оборудовании (а. с. 711407, 712713). Поскольку кратность пены зависит от количества пенообразующих веществ в растворе, то пенообразование может быть использовано для определения концентрации растворов различных поверхностно-активных веществ (а. с. 583119).
4. Псевдопена
4.1. Мыльные пузыри — это частицы пены, которые, как кошка из сказки Киплинга, ходят сами по себе...
Чтобы обеспечить хорошее проветривание помещений, неизбежны натурные испытания: необходимо увидеть движение потоков воздуха. В Англии эта трудная задача была остроумно решена применением мыльных пузырей. Мелкие мыльные пузырьки не искажают картину движения воздуха и позволяют получать отличные снимки потоков.

4.2. Когда Карл Кройер, придумавший «пенный» способ поднятия затонувших кораблей, попытался запатентовать свое изобретение, ему отказали, сославшись на... утенка Дональда, персонажа мультфильмов Уолта Диснея. В одном из фильмов Дональд поднимает затонувший корабль, заполняя его корпус... шариками для пинг-понга. В самом деле, каждый такой шарик может рассматриваться как «отвердевший» мыльный пузырь, а множество соединенных шариков — как «отвердевшая» пена. Такие псевдопузыри и псевдопена обладают ценными качествами — очень высокой стабильностью и прочностью. В а. с. 134988 предложена легкая и прочная конструкция из псевдопены — множества шариков, заключенных в тонкую оболочку. В Дании запатентован способ перевозки хрупких предметов в контейнерах: «обсыпанные» шариками хрупкие предметы не боятся толчков. Много патентов выдано на покрытие поверхности жидкости, например гальванической ванны, панцирями из «шариковой пены».
5. Перспективы
5.1. Пена близка к идеальному веществу: почти ничего не весит, почти ничего не стоит... Поэтому даже простое применение обычной пены часто дает сильные технические решения. Но следует ожидать более широкого применения решений, в которых реализованы разного рода дополнительные приемы. Давно известны пористые шлифовальные круги («отвердевшая пена»). «Хитрость» а. с. 195095 в том, что наряду с обычными мелкими порами, круг имеет и большие поры, способствующие удалению стружки и придающие кругу эластичность. Другая оригинальная идея (а. с. 464907): моделирование с помощью пены и мыльных пузырей разного рода сооружений — оболочек, перекрытий, баков. Вспенивать можно и жидкости, обладающие магнитными свойствами. Это открывает перспективу получения пены, легко управляемой магнитным полем.
Согласно древнегреческому мифу богиня красоты Афродита возникла из пены. Проверить истинность этого утверждения трудно. Но то, что пена рождает оригинальные технические решения,— это факт...
6. Разбор типичной задачи
6.1. Для очистки сточных вод от плавающего по их поверхности слоя нефти было предложено сжигать нефть. Однако тепло, создаваемое горелкой, уходило вглубь, нефть не воспламенялась...
Типичная задача на разрушение вредного веполя. Между двумя имеющимися веществами — водой и нефтью — должно быть введено третье вещество, являющееся видоизменением одного из данных веществ. Таким веществом может быть пена, образованная из нефти. Если вспенить верхний слой жидкости, нефть будет отделена от воды и станет горючей (а. с. 707894).
7. Задачи
7.1. После разгрузки нефтеналивного судна в его танках остается взрывоопасная смесь. Как избавиться от нее?
7.2. При опрыскивании посевов жидкими удобрениями возникает проблема: как избежать повторной обработки одних и тех же участков? Чем отметить проход трактора? Обычно по ходу машины втыкают столбики или же поливают почву краской. Чтобы втыкать столбики, нужен специальный рабочий. Краска смывается дождем, да и видна она только тогда, когда растения низкие. Как быть?
7.3. При сейсмических воздействиях наибольшие инерционные нагрузки приходятся на верхний откос плотины (наверху вода раскачивается сильнее). Предположим, стало известно, что в ближайшие часы возможны сейсмотолчки. Как защитить верхний откос плотины от воздействия больших инерционных нагрузок?
Таблица возможных применений пены

 

Разделы

Заполнение больших объемов при малом расходе вещества

1.1

Звукоизоляция, глушение ударных волн

2.2, 2.6

Пожаротушение. Тепло- и холодоизоляция

2.3, 2.4

Борьба с пылеобразованнем

2.5

Изменение свойств жидкой среды. Интенсификация процессов в жидкой среде. Покрытие поверхности жидкости

3.1, 4.2, 6.1

Разделение взвесей, очистка жидкостей

3.3

Обнаружение течей

3.4

Изучение воздушных потоков

4.1

Защита хрупких объектов

4.2

Моделирование оболочек

5.1

 


Записаться на тренинг ТРИЗ по развитию творческого, сильного мышления от Мастера ТРИЗ Ю.Саламатова >>>

Новости RSSНовости в формате RSS

Статьи RSSСтатьи в формате RSS

Рейтинг – 524 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » М. С. Померанц ПОЧТИ ИДЕАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО
© Институт Инновационного Проектирования, 1989-2015, 660018, г. Красноярск,
ул. Д.Бедного, 11-10, e-mail
ysal@triz-guide.com, info@triz-guide.com
 
 

 

Хочешь найти работу? Jooble