Институт Инновационного Проектирования | Как стать изобретателем. Выпуск 33.
 
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
           

Как стать изобретателем. Выпуск 33.

 

Дорогой друг! 

 

Сегодня в выпуске:

 

 

РЕШИ ЗАДАЧУ

 Задача 132. Водитель внимание, гололед!

Всегда решение надо начинать с формулирования ИКР (идеального конечного результата).
Сформулируем ИКР: световозвращатель САМ изменяет цвет с белого на красный при минусовых температурах.
Это было бы идеальное решение!
Все делается само без энергии и без нашего участия.
Т.е. светоотражающий состав меняет свой цвет при изменении температуры.
В принципе, есть такие вещества, называются фотохромы.
К сожалению, нужные нам мы не нашли. 
Наверное их нет, допустим это, ну, не создала ещё наука такое вещество.
Что рекомендует ТРИЗ в этом случае?
Сделать один шаг назад от ИКР, т.е. пусть не так идеально, но нужная функция осуществлялась. 
Т.е. пусть от изменения температуры какое-то вещество делает что-то так, чтобы цвет световозращателя менялся с белого на красный.
Подумаем, а что вообще может происходить при смене плюсовой температуры на минусовую?
Первое, что приходит на ум: вода замерзает, превращается в гололед.
При этом, надо знать!, вода увеличивается в объеме на 9%.
Отсюда пол-шага до решения: шляпка грибка делается полой с четырьмя окошками (2) наружу, внутри полости цилиндрик с белой (Б) и красной (К) полосами, этот цилиндрик связан с поршнем (9), поршень внутри цилиндра с водой (11), при температуре "плюс" в окошке белая светоотражающая полоса, при температуре "минус" поршень сдвигает в окошко красную полосу.
Все достаточно просто. 
Вот более подробный рисунок из пат. РФ 2284013, здесь много деталей, но суть Вы уже поняли, поэтому без расшифровки остальных позиций:


1

 

Задача 133. Борьба с туманом на взлетно-посадочной полосе.

Среди явлений природы, препятствующих взлету и посадке самолетов в установленное время, первое место занимает туман. Именно он не позволяет авиации быть всепогодной. 
По причине возникновения тумана в аэропорту зачастую страдают не только авиаперевозчики, но и сами пассажиры, так как вылет запланированного авиарейса может быть отложен на 6 и более часов, а в этом случае несостыковка с другим авиарейсом может привести к серьёзным проблемам. Конечно, винить в этом авиаперевозчика нельзя, однако и аэропорт также не может ответить за подобные действия, так как погода ему явно не подконтрольна.
Туман  представляет собой аэрозоль с капельно-жидкостной дисперсной фазой. Он образуется из перенасыщенных паров в результате конденсации. Атмосферный туман — это взвесь мелких водных капель или даже ледяных кристалликов в приземном слое. Преобладающие размеры капель — 5—15 мкм. Такие капельки могут поддерживаться во взвешенном состоянии восходящими потоками воздуха со скоростью 0,6 м/с. Когда число таких капелек в 1 дм3 воздуха достигает 500 и более, горизонтальная видимость в приземном слое атмосферы падает до 1 км и ниже. Масса капель воды в 1 м3 (эту величину называют водностью) при этом невелика — сотые доли грамма. Более густой туман, естественно, отличается более высокой водностью — до 1,5 и 2 г на 1 м3
Давно установлено, что некоторые реагенты (сухой лед, йодистое серебро и др.) быстро приводят к оседанию капель тумана. Но их надо распылять над туманом  помощью опять же самолета – это опасно и дорого. А беспилотники могут поднять слишком мало реагентов.
Задача стоит уже несколько десятилетий и поиски эффективного средства борьбы с теманом идут и по сей день.
Расскажем кратко как решалась эта задача.
Мышление обычного конструктора прямолинейно: есть задача, откроем справочники, спроектируем установку.
Туман – это капельки воды в воздухе? Надо очистить воздух от них. Способы осушки воздуха известны: абсорбция воды на водопоглощающих веществах или резкое охлаждение воздуха в холодильных машинах.
Первый способ требует распыления абсорбентов, например, силикагеля над туманом, частицы абсорбента падая захватят капельки воды. Плохо: эта пыль может попасть в двигатель самолета.
Значит, остается второй способ. Все знают, что чем холоднее воздух тем он суше. Есть такой показатель сухости воздуха – точка росы, т.е. температура при которой влага из воздуха выпадает в осадок (росу). Если охладить воздух в холодильнике, например, до минус сорока градусов Цельсия (т. росы -400С), то в нем останется микроскопическое количество влаги.
И вот в далеком 1971 годы американцы создали такую установку. 
Воздух, содержащий капли тумана, засасывают с помощью вентилятора в камеру конденсации, где он обезвоживается путем охлаждения, а затем через выходной патрубок его выбрасывают в защищаемую зону (Патент США 3598313, 1971 г.).
Но получился настоящий технический монстр: воздухозаборник, вентилятор, холодильная машина, содержащая конденсатор, компрессор, камеру конденсации с установленным в ней испарителем холодильной машины, а также привод и выходной патрубок. Причем таких установок нужно было несколько на одну ВПП (взлетно-посадочную полосу). 
В 1977 г. предложили другой путь: просто сдувать туман с ВПП. Но поскольку таких мощных вентиляторов не было, то предложили использовать списанные авиационные двигатели, устанавливая их вдоль ВПП. Нагретый воздух из двигателей поступает в трубопроводы, которые направляют его под различными углами наклона относительно поверхности взлетной полосы (Патент США 4125223, 1977 г.). Недостатком такого устройства является то, что при сгорании углеводородного топлива образуется большое количество паров воды, которые конденсируются при поступлении нагретого воздуха в зону тумана и снижают эффективность рассеяния. Т.е. разгоняем туман туманом же…
Авторы изобретения "Устройство для рассеяния тумана" (патент РФ 2160001, 1998 г.) также использовали метод понижения точки росы, но другим способом, более простым.
Устройство для рассеяния тумана содержит воздухозаборник 1, турбину 2, за которой установлен завихритель 3 на входе камеры 4 конденсации, имеющей емкость 5 для сбора конденсата. Выход камеры 4 соединен со входом компрессора 6, выход которого соединен с выпускным патрубком 7. Турбина и компрессор, установленные на одном валу, приводятся в действие электроприводом 8, который установлен за компрессором 6 в выходном патрубке 7.


http://img.findpatent.ru/img_data/33/334577.gif

 

Устройство работает следующим образом. При работе электропривода 8 турбина 2 через воздухозаборник 1 засасывает атмосферный воздух из зоны тумана, насыщенный парами и мельчайшими каплями воды. Компрессор 6 создает разряжение в камере 4 конденсации. За счет адиабатического расширения воздуха в камере конденсации температура всасываемого воздуха снижается. Например, если в камере 4 конденсации давление 0,6 атм, а температура в зоне тумана 10oC, то температура воздуха должна снизиться до - 28,5oC. При такой температуре пары воды будут конденсироваться, при этом выделяется теплота конденсации, за счет чего реальное снижение температуры будет меньше. Расчеты дают реальную величину температуры в качестве конденсации -10,4oC. Содержание паров воды в таком воздухе снижается с 9,39 г/м3 (Т = 10oC) до 0,9 г/м3 (Т = -10,4oC), т. е. степень осушки воздуха достигает 90%. Завихритель 3, установленный на входе камеры 4, придает потоку воздуха вращение, в результате которого капли воды, попадая на стенки камеры, стекают по ним в сборник 5 конденсата. В компрессоре 6 осушенный воздух снижается до давления 1,01 - 1,05 атм. Небольшой избыток давления необходим для преодоления сопротивления воздуховода и смешения его с атмосферным воздухом в зоне тумана. Температура воздуха за компрессором повышается до 33oC. Установленный в выходном патрубке 7 за компрессором 6 электропривод 8 за счет своих тепловых потерь дополнительно нагревает осушенный воздух на несколько градусов, что способствует повышению эффективности действия установки. Нагретый сухой воздух выводится через выходной патрубок 7 и, смешиваясь с атмосферным, способствует более эффективному рассеянию тумана, поскольку при нагревании тумана число капель и водность непрерывно убывают. Это обстоятельство определяет значительное увеличение видимости в тумане.

Такая установка уже может быть мобильной, может ездить вдоль ВПП и эффективно рассеивать туман.
Что же может не понравиться изобретателю в этой установке? чем он недоволен?
Недовольство всегда связано с недостаточной степенью идеальности (по его мнению) рассматриваемой установки.
Установка должна быть еще проще, она не должна ездить вдоль ВПП. Поставить бы несколько "прожекторов" (уничтожителей тумана) вдоль ВПП, включил их и туман… исчез!
Подумайте, что тут можно сделать.

НОВЫЕ ИДЕИ, ТЕХНОЛОГИИ, МАТЕРИАЛЫ 

 Даёшь дешёвый водород. Найден упрощённый способ электролиза воды

http://www.nanonewsnet.ru/files/thumbs/2015/geektimes-electolise-1.png


Не секрет, что чистый водород — один из наиболее перспективных видов альтернативного топлива. Водород добывают из любого водного раствора, а при сгорании он превращается обратно в воду, что может быть прекраснее?
 
 
 
 
 
 
 
 

geektimes-electolise-1.png
Схема электролиза без мембраны: два параллельных электрода располагаются на расстоянии в несколько сотен микрометров

Проблема только в стоимости добычи водорода. Электролиз воды предполагает, что электроды погружаются в воду, а между ними находится полимерная мембрана. Ток идёт от катода к аноду, а на своём пути он (при помощи катализатора) расщепляет воду на кислород и водород. Полимерная мембрана выполняет важную функцию, разделяя получившиеся газы.
На сегодняшний в качестве мембраны с ионной проводимостью практически повсеместно используется нафион или другой тип мембраны. Но все они отличаются дороговизной и ограниченным сроком службы. К тому, мембраны требуют особых условий проведения электролиза. Например, нафион работает в жидкости только с низкой кислотностью и только с определёнными катализаторами.
Изобретение химиков из EPFL под руководством Деметри Псалтиса (Demetri Psaltis) позволяет избавиться от этих ограничений и намного удешевить электролиз воды.
Они провели ряд экспериментов с микроустройством, размещая электроды на разном расстоянии друг от друга и прогоняя между ними воду на разной скорости. Оказалось, что при определённом расстоянии между электродами H2 и O2 сами разлетаются в разные стороны, без всякой мембраны!


geektimes-electolise-2.png 


Причина такого поведения ионов — эффект Сегре-Зильберберга, когда при движении жидкости находящиеся в ней частицы поток уносит в стороны.


geektimes-electolise-3.png 


Учёные надеются, что им удастся приспособить прибор для работы с любыми видами жидких электролитов и любыми катализаторами, поскольку больше нет риска повреждения хрупкой мембраны. Исчезнут обязательные требования использовать только благородные металлы вроде платины из-за ограничений на кислотность (pH) жидкости.
Если получится масштабировать микроустройство до промышленного образца, то это кардинально снизит стоимость водорода, получаемого при электролизе воды.
Научная работа “A membrane-less electrolyzer for hydrogen production across the pH scale” опубликована в журнале “Energy & Environmental Science”, DOI: 10.1039/C5EE00083A (зеркало).

 Источник(и):
geektimes.ru

Пушка подавляет речь и излечивает от заикания
Пушка подавляет речь и излечивает от заикания
Японские исследователи создали пушку, способную остановить говорящего на полуслове.
Гул и шум от не в меру разговорчивых индивидов является неминуемым злом на конференциях, совещаниях, в кино и в общественных библиотеках.
Казутака Курихара из и Коджи Тсукада, оба из Японии, представили радикальное решение этой проблемы: устройство, блокирующее речь, которое вынуждает упорного говоруна остановиться.
Идея очень проста. Психологам известно, что почти невозможно говорить, если ваши слова повторяются вслед за вами с задержкой в долю секунды.
Курихара и Тсукада просто создали ручное устройство, состоящее из микрофона и громкоговорителя, которое работает по этому принципу: оно записывает голос человека и воспроизводить его с задержкой в 0,2 секунды. Микрофон и громкоговоритель действуют направленно, что позволяет направить устройство на удаленную цель, подобно пушке.
Тесты показали, что пушка для остановки разговоров работает хорошо: "Эта система может прекратить разговоры людей на расстоянии не вызывая никакого физического дискомфорта", - сказали Курихара и Тсукада.
Их тесты также позволили выявить интересный феномен. Как оказалось, эффективность пушки возрастает в том случае, если задержка периодически варьируется и наиболее эффективна в том случае, если говорящий читает вслух, а не произносит спонтанный монолог. К сожалению, они сообщили, что она не эффективна в случае, если произносятся бессмысленные звуки, такие как "ааргх".
Подобная технология уже успешно применяется для помощи людям, страдающим от заикания. Один из отзывов звучит так: "Мой друг страдает от сильного заикания, но когда он надевает наушники, в которых повторяются его слова, то начинает говорить совершенно нормально. Это похоже на магию, все кто его знают, видят большую разницу. Раньше он заикался, теперь нет".
Хотя Курихара и Тсукада пока не делали заявлений о коммерческом потенциале их устройства, но перечислили список возможных применений. Они рассказали, что оно может использоваться для поддержания тишины в общественных библиотеках и для поддержания порядка на групповых обсуждениях. "Мы должны устанавливать и подчиняться правилам, дожидаясь, когда придет наш черед говорить", - пояснили они.
 

Пять случайных изобретений, которые изменили мир

Иногда судьба мира зависит от удачи, а не от стараний, которые прилагает человек, чтобы изменить его к лучшему. Чтобы в этом убедиться, достаточно спросить изобретателей, которым мы обязаны появлением вещей, включенным в наш список. Каждый из них в той или иной мере изменил нашу жизнь, но сделал это… совершенно случайно, благодаря удачному стечению обстоятельств или, наоборот, неудачному эксперименту.

№5 - Микроволновая печь

Микроволновая печь, она же «печь для разогрева попкорна», появилась на свет именно благодаря счастливому стечению обстоятельств. А все начиналось - кто бы мог подумать! - с проекта по разработке оружия.

Перси ЛеБарон Спенсер - инженер-самоучка - занимался разработкой радарных технологий в одной из крупнейших компаний мирового военно-промышленного комплекса Raytheon. В 1945, незадолго до окончания Второй мировой войны, он проводил исследования по улучшению качества радаров. Во время одного из опытов Спенсер обнаружил, что шоколадный батончик, который находился в его кармане, расплавился. Вопреки здравому смыслу, Спенсер немедленно отбросил мысль, что шоколад мог расплавиться под действием тепла тела - как истинный ученый, он ухватился за гипотезу, что на шоколад каким-то образом "повлияло" невидимое излучение магнетрона.

Любой здравомыслящий мужчина тут же остановился бы и понял, что «волшебные» тепловые лучи прошли в нескольких сантиметрах от его достоинства. Окажись рядом военные, они наверняка бы нашли достойное применение этим «плавящим лучам». Но Спенсер подумал о другом - он пришел в восторг от своего открытия и посчитал его настоящим научным прорывом.

После серии экспериментов была создана первая микроволновая печь весом около 350 кг с водяным охлаждением. Ее предполагалось использовать в ресторанах, самолетах и кораблях - т.е. там, где требовалось быстро разогревать пищу.

№4 - Суперклей

 По легенде, в 1942 доктор Гарри Кувер работал в компании Eastman Kodak, известной своими фотокамерами и аксессуарами к ним. Перед ним стояла задача создать прозрачную пластмассу, которую можно было бы использовать для орудийного прицела - это происходило в разгар Второй мировой войны, и все хорошо знали, какие деньги вращаются в военной промышленности.

Вначале Кувер расстроился, поскольку полученный материал - цианоакрилат - быстро твердел, клеился к чему попало, и только портил лабораторное оборудование. Не подумав о том, что он изобрел одно из самых универсальных клеящих средств всех времен, Кувер с досадой избавился от клейкого вещества и продолжал потеть над созданием прозрачной пластмассы. Некоторое время спустя он обнаружил, что контейнер с цианоакрилатом приклеился ко дну мусорной корзины, и его нельзя отклеить никаким способом.

И только годы спустя, в 1958, он понял, что его изобретение может принести немалую пользу человечества. Самой ощутимой пользой оказалась способность клея моментально заклеивать раны - это спасло жизни множества солдат во время войны во Вьетнаме. Тогда же Kodak выпустила клей с запоминающимся названием Eastman 910.

В 1959 необыкновенные способности клея были продемонстрированы миру - над оживленной улицей был поднят автомобиль при помощи подъемного крана, который якобы удерживался в устойчивом положении благодаря клею 910.

В результате на свет появился продукт под названием "Krazy Glue". Вначале продукт сопровождался рекламным слоганом: «Помните, что клей можно использовать лишь раз, пока он не затвердеет в тюбике!», но он быстро «потерялся», хотя и без него суперклей на протяжении уже нескольких десятилетий остается лидером продаж.

№3 - Вулканизированная резина

Едва ли вас шокирует известие о том, что резину для автомобильных покрышек изобрел Чарльз Гудийр - он стал первым изобретателем, имя которого получил конечный продукт.

Непросто было изобрести резину, способную выдерживать гонки на максимальное ускорение и автомобильные гонки, о которых стали мечтать все со дня создания первого автомобиля. Да и вообще, у Гудийра были все основания навсегда распрощаться с хрустальной мечтой юности - он то и дело попадал в тюрьму, лишился всех друзей и едва не уморил голодом собственных детей, неустанно пытаясь изобрести более прочную резину (для него это превратилось почти в навязчивую идею).

Итак, дело было в середине 1830-х. После двух лет неудачных попыток оптимизации и укрепления обычной резины (смешивания каучука с магнезией и известью) Гудийр и его семья вынуждены были искать убежище на заброшенной фабрике и удить рыбу для пропитания. Тогда-то Гудийр и сделал сенсационное открытие: он смешал каучук с серой и получил новую резину! Первые 150 мешков резины были проданы правительству и…

Ах, да. Резина оказалась некачественной и совершенно бесполезной. Новая технология оказалась неэффективной. Гудийр был разорен - в который раз!

Наконец, в 1839 - не исключено, что после удара молнией и/или укуса бешеной собаки - Гудийр забрел в универсальный магазин с очередной порцией неудавшейся резины. Собравшиеся в магазине люди с интересом наблюдали за сумасшедшим изобретателем. Затем начали смеяться. В ярости Гудийр швырнул комок резины на горячую плиту.

Внимательно изучив обгоревшие остатки резины, Гудийр понял, что только что - совершенно случайно - изобрел способ производства надежной, эластичной, водостойкой резины. Так из огня родилась целая империя.

№2 - Небьющееся стекло

Небьющееся стекло широко используется в автомобильной промышленности и строительстве. Сегодня оно повсюду, но, когда французский ученый (а также художник, композитор и писатель) Эдуард Бенедиктус в 1903 году случайно уронил на пол пустую стеклянную колбу и она не разбилась, что его очень удивило. Как оказалось, до этого в колбе хранился раствор коллодия, раствор испарился, но стенки сосуда были покрыты его тонким слоем.

В то время во Франции интенсивно развивалось автомобилестроение, и ветровое стекло изготовляли из обычного стекла, что было причиной множества травм водителей, на что и обратил внимание Бенедиктус. Он увидел реальную выгоду для спасения человеческих жизней в использовании его изобретения в автомобилях, но автомобилестроители посчитали его слишком дорогим для производства. И только годы спустя, когда во время Второй мировой войны триплекс (такое название получило новое стекло) использовался в качестве стекла для противогазов, в 1944 Volvo применила его и в автомобилях.

№1 - Пенициллин

В рейтинге величайших ученых Сэр Александр Флеминг по праву мог бы занять одно из первых мест. Но он не слишком следил за чистотой.

В 1928 заметил, что одна из пластиковых тарелок с болезнетворными бактериями стафилококка в его лаборатории покрылась плесенью. Тем не менее, Флеминг покинул лабораторию на выходные, так и не вымыв грязную посуду. После выходных он вернулся к своему эксперименту. Он изучил тарелку под микроскопом и обнаружил, что плесень уничтожила бактерии. Эта плесень и оказалась основной формой пенициллина. Это открытие считается одним из величайших в истории медицины. Значение открытия Флеминга стало понятным лишь в 1940, когда были начаты массовые исследования нового типа лекарств-антибиотиков. Сегодня антибиотики широко применяются в медицине, они составляют 15% всех продаваемых в мире лекарств.

 

 ЭТО ИНТЕРЕСНО

 Жидкость может застыть при нагревании

Французские физики открыли новое явление, которое, на первый взгляд, противоречит основам физики. Смесь из двух органических жидкостей при нагревании от 45 до 75 градусов по Цельсию затвердевает, а при последующем остывании вновь становится жидкой.

Обычно при нагревании твердые вещеста расплавляются, а жидкости превращаются в газ, хотя в некоторых случаях можно наблюдать и образование твердых веществ - например, при образовании полимеров. Но обратимого перехода при снижении температуры еще никому не удавалось наблюдать. Мари Плазане и ее коллеги из университа им Ж.Фурье и института им. Лауэ и Ланжевена в Гренобле использовали раствор, содержащий альфа-циклодекстрин, воду и 4-метилпиридин. Циклодекстрины - это циклические структуры, содержащие концевые гидроксильные группы, способные образовывать водородные связи как с 4-метилпиридином, так и молекулами воды. При комнатной температуре в одном литре 4-метилпиридина можно растворить до 300 грамм альфа-циклодекстрина, при этом раствор остается прозрачным и жидким. При нагревании он теряет прозрачность , приобретает молочно-белый цвет и становится твердым. 

Температура затвердевания понижается по мере роста концентрации альфа-циклодекстрина. Применение метода рассеяние нейтронов показало, что образованное твердое вещество является системой типа "золь-гель", в которой водородные связи между альфа-циклодекстрином и 4-метилпиридином ответственны за формирование упорядоченной структуры, характерной для твердого вещества. При снижении температуры водородные связи ослабевают и перегруппируются, связывая между собой уже только молекулы воды и альфа-циклодекстрина, что и приводит к разрушению твердой структуры и к образованию бесцветного раствора. 

Компьютерное моделирование молекулярной динамики подтвердило возможность искажения циклодекстринового кольца при нагревании до температуры, близкой к точке затвердевания, а также и образования водородных связей между различными компонентами смеси. Ученым удалось найти и другие комбинации циклодекстринов и пиридинов, которые твердеют при нагревании. Наблюдаемое формирование твердых веществ при нагревании, хотя и выглядит внешне сенсационным, на самом деле не противоречит основам физической химии, просто это открытие еще раз показало, что давно известные ученым факты могут приводить к предсказанным, но до сих пор не обнаруженным явлениям. Изучение систем типа "золь-гель" будет способствовать пониманию механизмов отверждения жидкостей. 

Работа французских ученых опубликована в последнем номере авторитетного научного издания Journal of Chemical Physics.По материалам сайта CNews

Инерция мышления

– Доктор, а я смогу после болезни играть на скрипке?
– Конечно сможете!
– Как хорошо! А то я раньше совсем не умел.

Пылесос, как средство лечения, но и получения прибыли

     В данном случае болезнью, которой страдал американский изобретатель Джеймс Муррей Спанглер из города Кантон, штата Огайо  была астма.
     Ранее он преуспевал в своем творчестве, а в последнее время работал уборщиком административного здания «Фалуэлл».
     В время работы, особенно при подметании ковров, астма так обострялась, что его охватывал жестокий кашель. Чтобы как - то уменьшить свои страдания необходимо было уменьшить объем пыли и он решил изобрести устройство, которое было бы способно засасывать пыль.
     Для этого он взял старую коробку из под мыла, заклеил щели клейкой лентой, сделал из козлиной щетины катающуюся щетку, прикрепил ее к куску метловища и установил внутри усовершенствованные лопасти от старого дымохода. В движение их приводил мотор от вентилятора, а пылесборником служила простая наволочка.
     Собранный пылесос работал так хорошо, что Дж. Спанглер перестал страдать от астмы.
     Но он не остановился на своем первом образце и продолжил его усовершенствование. Здание «Фалуэлла» с его необъятными площадями ковров стало гигантской лабораторией для его изобретения. Со временем Дж. Спанглер достиг приемлемого образца пылесоса и приступил к его промышленному выпуску.
В 1908 году права на производство пылесоса купил его родственник Френк Уильям Хувер, который в 1948 году стал президентом преуспевающей компании по производству пылесосов.
Однако, справедливости ради, в истории с изобретением пылесоса следует упомянуть еще одного изобретателя – англичанина Герберта Сесиля Бута.
 Почти в те же самые годы, когда Дж. Спанглер создавал свой пылесос, Г. Бут также собрал свой вариант вакуумного пылесоса, запатентовал его и стал зарабатывать на жизнь уборкой помещений.
Главным элементом в его пылесосе был разрежающий насос, работавший на газе.
Но этот опытный образец был таким большим, что размещался на лошадиной повозке. А для уборки помещений пылесос необходимо было затаскивать через окно.
Сейчас пылесос - обязательный предмет жилого и промышленного помещения продолжает развиваться и совершенствоваться.
Появились пылесосы моющие, автомобильные, уличные и их производство является весьма прибыльным производством во многих странах.

РАДИАЦИЯ ВМЕСТО САПЕРА
По оценкам ООН, на нашей планете военные и террористы установили 100—120 млн различных мин. И "созидательная" работа в этом направлении продолжается: по данным МАГАТЭ, на каждую обезвреженную мину трудолюбивые "умельцы" устанавливают 20 новых. Скоро ступить будет некуда. Ежедневно в мире подрывается 70 человек, из них треть — дети. Разумеется, Россия и страны СНГ не отстают от передовиков в этом деле. Мало того что в местах, где проходили бои Великой Отечественной войны, свыше 5400 км2 требуют разминирования, так и сегодня на Северном Кавказе, в Средней Азии и других горячих точках появляются сотни и тысячи новых мин. Поскольку прогресс не стоит на месте, эти мины обнаруживать все сложнее: пластиковые корпуса, малые количества мощной взрывчатки, использование современных технологий при установке и маскировке...В. Раевский демонстрирует работу сцинтиллятора.
В 1996 г. ООН разработала международные стандарты к качеству разминирования. Они требуют удаления 99,6% взрывоопасных предметов, находящихся на глубине до 20 см. Увы, все сегодняшние технические методы не могут этого обеспечить, и поэтому более 80% освобождаемых от этих "сюрпризов" территорий чистят вручную. По мнению специалистов, таким образом наш "шарик" будет разминирован всего-то за тысячу лет и потребуется на это, по самым скромным на сегодня подсчетам, около 100 млрд долл. И на каждые 5 тысяч обезвреженных мин придется один погибший и двое покалеченных саперов.
Сегодня основной современный прибор для поиска мин — индукционный металлоискатель. Он весьма чувствителен и  способен обнаружить всего несколько граммов взрывчатки в неметаллическом корпусе. Но столь высокая чувствительность приводит к тому, что он начинает пищать, если в земле лежит гвоздик или скрепка. На одну мину приходится до тысячи ложных сигналов. Представляете, какие слова произносит сапер, который всякий раз должен брать в руки щуп и сантиметр за сантиметром впустую прощупывать перед собой почву! Таким образом ему за день удается очистить не более 10—50 м2. Неплохо ищут взрывчатку специально натренированные собаки, но они могут работать не более часа, после чего нюх у них притупляется: не люди ведь, должны отдыхать. Да и собаки требуемый ООН процент разминирования обеспечить не в силах.
Ученые и изобретатели всего мира давно уже ищут надежный, производительный и безопасный технический способ обнаружения любых взрывоопасных предметов. В частности, лауреаты конкурса ИР "Техника — колесница прогресса" О.Морозов и М.Воскобойник (ИР, 1, 2001) предложили СВЧ-миноискатель "Диана" для противопехотных мин (он назван так в честь покойной английской принцессы, много сил отдавшей решению этой проблемы). К сожалению, такой метод (ИР, 5, 1998) пока остается на бумаге, да и всех проблем качества и скорости разминирования он решить не может. В отличие от "Дианы" уже прошел натурные испытания так называемый подповерхностный локатор, посылающий радиоволны на небольшую глубину. Отразившись от какого-нибудь неглубоко закопанного объекта, он рисует на экране прибора довольно туманный образ, по которому надо определить, мина это или нет. Избирательность низка, процент обнаружения не превышает 90 и заметно снижается в зависимости от состояния и засоренности почвы. Пробовали применять и тепловизоры, но на них характер почвы влияет еще больше, процент обнаружения опускается аж до 40.
Есть и другие, химические и физические методы, фиксирующие наличие взрывчатки по тем крошечным испарениям, которые она выдает в атмосферу и почву. Однако всевозможные газоанализаторы пасуют на открытом воздухе. Устройства, облучающие почву потоком нейтронов и активирующие некоторые составляющие ВВ, которые тоже начинают испускать  элементарные частицы, улавливаемые прибором, не справляются с водой, болотистой и даже просто сырой почвой (влага рассеивает нейтроны). Кроме того, работа аппарата страдает от многочисленных шумов (в почве тоже немало элементов, входящих в состав взрывчатки), так что самый лучший из таких локаторов обнаруживает не более 93% мин, если ВВ в них не менее 4 кг и находятся они на глубине не свыше 20 см. А если  всего 300 г, мину обнаруживают только на поверхности. При этом такие приборы, считающиеся вершиной современных технических миноискателей, требуют для идентификации взрывного устройства не менее 4 минут. Заметно эффективнее канадский комплекс, оборудованный индукционным миноискателем, подповерхностным локатором и телекамерами, в том числе инфракрасными. Но и он не в силах перевалить через 96% найденных мин, а число необнаруженных вдесятеро превышает стандарты ООН. Да и слишком сложная это махина.
Итак, ясно: необходима совершенно новая технология, желательно безлюдная, способная мгновенно и безошибочно обнаружить взрывчатку, где бы и как бы она ни была установлена. Такой способ разработан в Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН) совместно с сотрудниками ОАО НПО "Алмаз", ЦНИИ им. Карбышева Минобороны и некоторых других институтов.
Еще в 1985 г. американский ученый, лауреат Нобелевской премии Луис Альварес предложил активировать взрывчатку не водобоязненными нейтронами, а гамма-лучами. Но с тех времен об этом предложении как-то подзабыли. Однако 11 сентября 2001 г. многим освежило память. И группа ученых, руководимая канд. физ.-мат. наук В.Раевским, ранее занимавшимся лишь высокой экспериментальной физикой и с минами знакомым только по кинофильмам, предложила в общих чертах вот что.
Как бы ни разнились между собой ВВ, все они содержат азот и углерод, которые, разумеется, имеются и в почве, и в растительности, но в малых количествах и других пропорциях. Стало быть, если мы обнаружим, что в данном объеме содержится гораздо больше азота и углерода, чем обычно в почве, и в других соотношениях, ясно — здесь взрывчатка. А обнаружить это можно, регистрируя продукты полураспада короткоживущих изотопов азота и углерода. Изотопы эти рождаются в результате фотоядерных реакций, коими Раевский всегда и занимался. На некую мишень выпускают жесткое гамма-квантовое излучение. Оно взаимодействует с ядрами ее вещества и выбивает из них элементарные частицы (нейтроны, протоны и пр.). Если направить гамма-кванты на углерод и азот, появляются эти самые изотопы, наличие которых надо зафиксировать, и дело в шляпе: никакие другие химические элементы при облучении гамма-пучком с энергией меньше 100 МэВ таких короткоживущих (11 и 20,2 мс) частиц не образуют. У изотопов углерода и азота пороговые значения энергии составляют 17—31 МэВ. Надо кратковременно облучить обследуемый объект гамма-пучком с энергией немного выше этих значений (скажем, около 50 МэВ), и если это взрывчатка, то в интервале 1—20 мс он откликнется внушительным потоком соответствующих частиц  (разумеется, в том случае, если они входят в состав объекта в достаточном количестве). Не откликнется — значит, вещь безвредная.
Стало быть, нужна мощная, но компактная пушка-ускоритель гамма-квантов и регистрирующая короткоживущие частицы система. Нужный ускоритель в ФИАНе разработан. Это так называемый разрезной микротрон. В отличие от аналогичного по действию пятидесятиметрового линейного ускорителя, он габаритами не превышает письменный стол. В нем электронный поток с энергией 5 МэВ проходит между двумя магнитами, "прокручивается" ими несколько раз, пока не разгонится до нужной величины в 50 МэВ. Затем этот пучок выстреливается в некую свинцовую мишень, и из нее в его же направлении выбрасывается мощный поток гамма-квантов. Им можно сканировать почву, направлять в подозрительную точку, в общем, управлять как хочешь. Гамма-кванты куда глубже нейтронов проникают в почву, вода им не страшна, вызывают в объекте ядерную реакцию, вышибают оттуда частицы изотопов, которые попадают в детектор вторичного излучения. Он представляет собой набор сцинтилляторов, специальных полимерных оптических кубиков, которые при попадании в них элементарных частиц испускают мгновенную вспышку. Фотоэлектрическими умножителями вспышка преобразуется в электрические сигналы, а компьютерная система определяет их количество и соотношение, замеряет, сколько миллисекунд они прожили (ноу-хау). Разумеется, все данные заносятся в память, автоматически составляется карта минного поля, где графически и в цифровом варианте показаны точное расположение ВВ и даже их типы.
Такой способ позволяет обнаружить взрывчатку в любой упаковке. У него необычайно высокая избирательность, поскольку устройство реагирует только на предметы с повышенным содержанием азота и углерода, к другим элементам оно нечувствительно, стало быть, помехи ему не страшны. Позволяет сканировать местность со скоростью 50 точек в секунду, так что мгновенно на экране возникает рисунок исследуемого объекта и его характеристика: мина или нет. Такому методу кустарники и прочие мелкие заросли не помеха. Надежность обнаружения мин  — почти 100%. Глубина, на которой они могут находиться, в зависимости от массы заряда 25—45 см. Характер почвы, ее влажность роли не играют. Например, в воде мины могут быть обнаружены на глубине до полуметра (пляжи, рисовые поля и пр.). Ширина зоны обследования 4 м.
Изобретатели предложили установить этот комплекс, например, на шасси танка, управляемого дистанционно. Дело в том, что испускаемый аппаратом поток радиоактивен, находиться в это время ближе 35 м к агрегату нельзя. Но через несколько минут после выключения ускорителя радиоактивность исчезает. Тем не менее во время работы биозащита кабины управления, расположенной в отдалении, необходима. Производительность разминирования таким танком — свыше 1400 м2/ч. За один рабочий день можно очистить гектар, затратив на это в сотни раз меньше денег, чем при ручном разминировании, и не рискуя жизнью и здоровьем саперов.
Любопытно, эта же система может быть использована для обнаружения наркотиков природного происхождения. Ведь они также имеют углерод, азот, кислород в определенных процентных соотношениях. Поиск ведется по тому же принципу, что и взрывчатка, только еще и кислородные изотопы засекаются. Такой поиск можно вести, например, при прохождении багажа по конвейеру в аэропортах, при обследовании контейнеров с грузом и т.п. Разумеется, при соблюдении всех мер защиты и осторожности. Вероятность обнаружения даже 50 г наркоты, в чем бы она ни была упакована, хоть в трехсантиметровую броню, — свыше 99% за 2 с. Никакая собака не сравнится.
Такие установки сегодня нужны повсюду: похоже, горячие точки сегодня расставлены по всей планете. Конечно, стоит этот роботизированный комплекс недешево, по некоторым оценкам не менее 10—20 млн долл. Но окупается в течение 2—3 лет: за разминирование квадратного метра площади кое-где платят доллар. Тем более для изготовления опытного образца и проведения первых экспериментов нужно раз в десять меньше денег.
Надо сказать, что новым способом заинтересовались и военные, и депутаты, и академики, и таможенники. Даже пробовали включить средства на его реализацию в бюджет 2002 г. Пока не получилось. А взрывы гремят и гремят.
Тел. (095) 334-07-64. Троицкий центр инновационных технологий.
М. МОЖАЙСКИЙ
  ИР 6(630) за 2002 г. 
ИДЕИ И РЕШЕНИЯ


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 – 275 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » Как стать изобретателем. Выпуск 33.
© 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