Книга АРИЗ: различия между версиями

831 байт добавлено ,  14 лет назад
<center><big><big>'''ОП<sub>n</sub>: C<sub>n</sub> → С<sub>n-1</sub>, анти-C<sub>n</sub> → анти-С<sub>n-1</sub>'''</big></big></center>
'''Решение задачи (РЗ)''' состоит в ''разрешении обостренного противоречия'', например, путем '''разделения противоречивых свойств C …Cn…C<sub>n</sub>'''.
<center><big><big>'''P: C | анти-C'''</big></big></center>
<center><big><big>'''C<sub>1</sub> | анти-C<sub>1</sub>'''</big></big></center>
'''Задача 1.14. Перекачка газа'''
 
Необходимо перевести весь газ из транспортного баллона (на рис.24а большой баллон – 200 л) в два пустых (рабочих)баллона (на рис.24а маленькие баллоны слева по 100 л каждый). Емкость каждого из них равна половине емкости транспортного баллона.
 
Известны два способа перекачки газа (рис. 24).
[[Изображение:Баллон.jpg|center|thumb|700px|'''Рис. 24. Перевод газа из транспортного в два рабочих баллона.''' а) исходное состояние; б) непосредственное соединение транспортного баллона с рабочим; в) соединение через компрессор.]]
Первый способ (рис. 24 б) состоит в том, что транспортный баллон прямо подсоединяют к рабочим. В этом случае во всех баллонах устанавливается одинаковое давление и половина газа останется в транспортном баллоне. Второй способ (рис. 24 в) намного сложнее: газ перекачивается из большого баллона в два других при помощи компрессора. Так можно перевести весь газ, но необходимо использовать специальное оборудование компрессор высокого давления.
Задача заключается в том, чтобы найти способ полностью переводить газ из транспортного баллона в рабочие без применения дополнительного оборудования (компрессоров).
 
С такой задачей приходится сталкиваться при "зарядке" баллонов глубоководных аппаратов на судне-базе. Сжатый воздух там, в частности, используется для продувки цистерн при всплытии <ref>'''Дмитриев А.Н. Проектирование подводных аппаратов'''. 1978, с.</ref> . Кроме того, такая же задача стояла при закачке газа в рабочие баллоны самолета <ref>'''Альтшуллер Г.С. Как научиться изобретать'''. - Тамбов: Кн. изд. 1961. с.45-46.</ref>.
 
* без компрессора
 
<center>'''УП<sub>2</sub>: А – анти-В'''</'''center>
 
Система не усложняется (A), но газ переводится не весь (анти-B).
'''5. Формулировка ИКР'''
 
<center>'''ИКР: А, В'''</'''center>
 
Газ "сам" '''полностью - (В)''' (с тем же давлением и в том же количестве) переходит из одного баллона в два других, '''без использования (А)''' дополнительного оборудования ('''компрессоров''').
'''6. Формулировка обостренного противоречия (ОП).'''
 
<center>'''ОП: C→А , анти-С→В'''</'''center>
 
Чтобы система не усложнялась, необходимо к баллону с газом непосредственно присоединить пустой (рабочий) баллон, но это увеличивает общий объем емкости, в которой находится газ (уменьшая его давление), что не позволяет газу перейти полностью. Таким образом, "лишний" '''объем''' (''свойство'' '''"C"''') '''''должен быть''''', чтобы система была '''простая "A"''', и '''''не должен быть''''' (''свойство'' '''"анти-С"'''), чтобы газ перешел '''весь "B"'''.
 
''Примечание: напомним, что основное свойство газа - '''занимать весь предоставленный ему объем'''. Поэтому при присоединении рабочих баллонов газ расширяется, занимая весь объем баллонов, а давление уменьшается.''
 
'''7. Формулировка обостренного противоречия 1 (ОП<sub>1</sub>)'''.
 
<center>'''ОП<sub>1</sub>: C → С<sub>1</sub>, анти-С → анти-С<sub>1</sub>'''</'''center>
 
Чтобы не было '''лишнего объема "С"''' рабочий баллон ''не должен быть пустым'' (должен быть '''заполненным''') '''"С<sub>1</sub>"''', и чтобы был объем для '''перевода газа "анти-С"''' рабочий объем должен быть '''пустым "анти-С<sub>1</sub>"'''.
 
Подсоединяемые ''баллоны'' '''должны быть''' '''''заполнены''''', чтобы газ ''не расширялся'', и '''не должны быть''' '''''заполнены''''' (должны быть ''пусты''), чтобы их ''можно было заполнить'' необходимым газом.
 
''Примечание: На этом шаге мы точно сформулировали задачу.''
 
'''8. Решение задачи''' (разрешение ОП).
 
Разделение противоречивых свойств можно осуществлять:
 
* '''в пространстве''',
* '''во времени''',
* изменяя '''структуру системы''', в частности, изменяя '''''агрегатное состояние'''''.
Итак, противоречивые свойства: рабочий баллон должен быть '''ПОЛНЫЙ''' и '''ПУСТОЙ''' ('''''заполненный''''' и '''''не заполненный''''').
 
'''В пространстве''' это противоречие '''''не разрешается'''''.
Разделение указанных противоречивых свойств '''во времени''' требует, чтобы '''вещество''', заполняющее рабочий баллон, '''постепенно освобождало место для газа''', поступающего из транспортного баллона и заполняло освободившееся место в транспортном баллоне.
Остается только выяснить, каким должно быть вещество, заполняющее рабочие баллоны. Для этого воспользуемся '''структурными изменениями вещества''', изменяя его '''''агрегатное состояние'''''.
 
Вещество внутри рабочего баллона находится в ''газообразном состоянии'', которое нас не устраивает. Значит, его можно сделать '''твердым''' или '''жидким'''.
Заполнить баллоны твердым веществом? Твердое монолитное вещество не обладает такими свойствами. Этим мы можем испортить баллоны. Можно конечно баллоны заполнить песком или льдом. Такое состояние в принципе может решить задачу, но оно достаточно не эффективно. Остается использовать жидкость.
 
Если рабочие баллоны заполнить жидкостью, не смешивающейся с газом, поместить их выше транспортного баллона, и соединить баллоны трубками, то газ (полностью и без компрессора) перейдет из транспортного баллона в рабочие (рис. 1.1225).
[[Изображение:Баллон1.jpg|right|thumb|200px|'''Рис. 25. Схема заполнения баллонов.''' ]]
 
Идея изобретения найдена.
 
Сформулируем для данной задачи цепочку противоречий и разберем логику АРИЗ.
'''1. Поверхностное противоречие (ПП).'''
 
Сформулируем для данной задачи два ПП.
 
ПП1ПП<sub>1</sub>: "Нужно обеспечить жизнедеятельность экипажа в разгерметизированной кабине самолета." Нежелательный эффект - анти А (при разгерметизации кабины самолета не обеспечивается жизнедеятельность). Требование А - обеспечение жизнедеятельности экипажа.
 
ПП2ПП<sub>2</sub>: "Стальные баллоны с запасом кислорода утяжеляют самолет (анти Б)." Требование Б - обеспечение постоянной массы самолета или ее уменьшение.
 
'''2. Углубленное противоречие (УП).'''
 
Баллоны с кислородом обеспечивают жизнедеятельность экипажа, но переутяжеляют самолет.
При такой формулировке кроме нежелательного эффекта (утяжеление самолета), указываются положительные свойства (обеспечение жизнедеятельности).
 
'''3. Идеальный конечный результат (ИКР)'''.
 
Баллоны с кислородом не утяжеляют (Б) самолет, обеспечивая нормальную жизнеспособность (А) экипажа.
'''4. Обостренное противоречие (ОП).'''
 
Масса баллонов должна быть большой (свойство С), чтобы обеспечить жизнедеятельность экипажа (А), и малой (анти С), чтобы не утяжелять (Б) самолет.
 
'''5. Обостренное противоречие 1 (ОП1ОП<sub>1</sub>)'''.
 
Это противоречие можно еще больше обострить, выявляя первопричины. Почему баллоны тяжелые? У них толстые стенки, чтобы выдержать высокое давление, под которым закачивается газ.
Кислород должен быть под большим давлением, чтобы больше поместиться в баллоне, и не должен быть под давлением, чтобы не делать болон толстостенным и, соответственно, тяжелый.
 
'''6. Решение задачи (РЗ).'''
 
Такое противоречие разрешается изменением структуры системы, например, изменением агрегатного состояния. В данном случае изменяем агрегатное состояние кислорода. Кислород должен быть жидким. Остается только вспомнить, как хранятся жидкие газы. Конечно, в сосуде Дюара. Такое решение и предложил А.Н.Туполев . Это решение позволило во много раз снизить массу и объем системы жизнеобеспечения.
Уточним в этой задаче понятия поверхностного, углубленного и обостренного противоречий (ПП, УП, ОП) и причинно-следственные связи между ними.
 
ПП1ПП<sub>1</sub> относится к жизнедеятельности экипажа самолета, при его разгерметизации. Такая задача может решаться любыми путями, даже без использования кислорода. Например, использовать принцип наподобие самозаклеивающихся шин. Это противоречие сформулировано для всей кабины.
 
ПП2ПП<sub>2</sub> выражено в виде нежелательного эффекта (НЭ) и относится только к баллонам. Т.е. здесь уже выбран способ обеспечения жизнеспособности экипажа с помощью кислорода. Так как способ выбран (а это прерогатива заказчика), то и "болезнь" определяется более локально.
В углубленном противоречии (УП) поле поиска сужается: уже рассматриваются не все баллоны, а только один (все остальные подобны). Кроме нежелательного эффекта (утяжеление самолета), указывается положительные свойства (обеспечение жизнеспособности).
905

правок