ПРИЕМЫ РАЗРЕШЕНИЯ ТП В.П.Гальетов, тел На основе работы А.С. Токарева, опубликованной на сайте Metodolog.ru

Постановка задачи ИСХОДНАЯ СИСТЕМА – Навес над стоянкой автомобилей, крыша на опорах Главная функция – не пропускать снег на стоянку, или изолировать стоянку от снега. Критерии идеальности – малая себестоимость системы. Себестоимость навеса в основном складывается из стоимости материалов и стоимости работ по его постройке. Для обычных конструкций стоимость работ пропорциональна стоимости материалов, к тому же стоимость работ также не является технической характеристикой навеса и формулирование противоречия на ее основе не даст продвижения вперед. Стоимость материалов пропорциональна размеру защищаемой площади автостоянки, которая определяется заказчиком. Конструкция состоит из крыши и опор. Площадь крыши также определяется размерами автостоянки. Из оставшихся технических характеристик можно выделить: толщину крыши, количество и расположение опор, площадь сечения опор.

Постановка задачи Выбранная характеристика (например, толщина крыши) будет являться "наживкой", на которую мы будем "ловить" новые идеи, и выбор ее не имеет определяющего значения для решения задачи. В зависимости от выбранной характеристики и предъявленным к ней требованиям решение задачи может пойти по разным путям, но все они должны привести к решениям. Если вдруг выяснится, что в конкретных условиях на выбранную "наживку" реальные идеи "не ловятся", тогда можно выбрать другую (скажем, количество опор на единицу площади навеса), третью и так до полной победы. Более того, как будет показано ниже, получаемые решения часто будут иметь мало общего, как с исходно выбранной характеристикой, так и со структурой исходной ТС вообще. В нашем случае выберем. Для того, чтобы стоимость материалов крыши была минимальной при определенной площади, ее толщина должна быть минимальна. Таким образом мы заменяем экономический критерий "низкая себестоимость" на техническую характеристику "минимальная толщина крыши". В нашем случае выберем толщину крыши. Для того, чтобы стоимость материалов крыши была минимальной при определенной площади, ее толщина должна быть минимальна. Таким образом мы заменяем экономический критерий "низкая себестоимость" на техническую характеристику "минимальная толщина крыши".

Постановка задачи Теперь можно сформулировать техническое противоречие: если крышу сделать толстой, то крыша удержит вес снега, но получится очень дорогой; если крышу сделать тонкой, то она будет дешевой, но не сможет удержать вес снега и разрушится. Итак, у нас образовалась конфликтующая пара в виде крыши и снега. Поскольку в ТС входит только крыша, то основные изменения будем осуществлять с ней. (В некоторых случаях, снег тоже может стать объектом применения приемов, то есть служить ресурсом для достижения нашей цели - борьбы с вредным давлением толщи снега). КРЫШАСНЕГСТОЯНКА

1. Дробление а) Разделить объект на независимые части; б) Выполнить объект разборным; в) Увеличить степень дробления объекта. Решение: сделать крышу в виде множества маленьких крыш на своих опорах. Представленное решение промежуточное, так как сразу возникает проблема большого количества опор.

2. Вынесение Отделить от объекта "мешающую" часть ("мешающее" свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство). Решение: Подвесить крышу на многочисленных тонких тросах, закрепленных на зданиях или высоких опорах. приемы разрешения ТП с

3. Местное качество а) Перейти от одной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной. б) Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции. в) Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы. Решение: Сделать крышу из двух слоев - один будет снегонепроницаемым, второй силовым, удерживающим весовую нагрузку.

4. Ассиметрия а) Перейти от симметричной формы объекта к асимметричной. б) Если объект асимметричен, увеличить степень асимметрии. Решение: Сделать крышу наклонной, уменьшив тем самым нагрузку на единицу площади крыши, а также с наклонной крыши снег будет скатываться и не будет накапливаться на ней, что тоже уменьшит нагрузку.

5. Объединение а) Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты. б) Объединить во времени однородные или смежные операции. Решение: Делать крыши единым навесом используя в качестве опор все годные для этого сооружения (здания, столбы, киоски и пр.)

6. Универсальность Объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах. Решение: Надстроить над автостоянкой один этаж, который использовать под офис или склад.

7. «Матрешка» а) дин объект размещен внутри другого объекта, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.; а) Один объект размещен внутри другого объекта, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.; б) Один объект проходит сквозь полость в другом объекте. Решение: Организовать автостоянку под имеющимися сооружениями - эстакадами, мостами, перекрытиями или заглубить автостоянку под землю.

8. Антивес а) Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой. б) Компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро-, гидродинамических и других сил). Решение: Прикрепить к крыше воздушный шар или дирижабль, который будет удерживать вес снега.

9. Предварительное анти действие а) Заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям. б) Если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить анти действие.) Решение: Крышу изготавливать из двух или более листов, создав в этом пакете предварительные напряжения и установить ее так, чтобы эти напряжения были противоположны рабочим напряжениям, образующимся под действием веса снега.. Решение: Сделать крышу в виде полотна закрепленного по периметру на пружинах (как в раскладной кровати или батуте). Перед падением снега прогнуть крышу вниз и закрепить. Когда накопится снег, крышу отпустить и тогда, под действием пружин, крыша взлетит вверх и сбросит снег с себя.

10. Предварительное действие а) Заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или хотя бы частично). б) Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на доставку. Решение: Сдувать падающий снег в сторону от крыши с помощью больших вентиляторов.

11. «Заранее подложенная подушка» Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.. Решение: Крыша рассчитывается на средние нагрузки и при этом делается еще один уровень под ней на случай обрушения.

12. Эквипотенциальность Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект. Решение: Уничтожать снежные тучи или заставить снег идти в другом месте.

13. «Наоборот» а) Вместо действий по условиям задачи - обратное действие (например, не охлаждать объект, а нагревать). б) Сделать движущуюся часть объекта (или внешней среды) неподвижной, а неподвижную - движущейся. в) Перевернуть объект "вверх ногами". Решение: Крыша в виде сетки, к которой с высокой частотой прикреплено большое количество нитей, свисающих с сетки вниз. Снег застревает между нитями, уплотняется и держит себя сам.

14. Сфероидальность а) Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда, к шаровым конструкциям. Решение: Сделать крышу в виде сферического или полуцилиндрического купола. Это уменьшит нагрузку на единицу поверхности крыши, а также будет способствовать скатыванию снега с крыши. б) Использовать ролики, шарики, спирали. в) Перейти к вращательному движению, использовать центробежную силу. Решение: Сделать крышу в виде вращающегося диска. Снег под действием центробежных сил будет слетать с крыши, уменьшая нагрузку. Кроме того. Центробежные силы будут растягивать саму крышу, компенсируя изгибающие нагрузки от веса снега.

15. Динамичность а) Характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы. б) Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга; в) Если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся. Решение: сделать крышу в виде горизонтально расположенной транспортерной ленты. Когда начнет падать снег включить транспортер и тогда крыша будет сбрасывать снег в сторону.

16. Частичное или избыточное решение Если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить "чуть меньше" или "чуть больше". Задача при этом может существенно упроститься. Решение: Сделать крышу с отверстиями, что снизит расход материала. Некоторое количество снега, выпадающего в отверстия не создаст серьезных проблем для движения на автопарковке и будет растоплено шинами и выхлопными газами.

17. Перейти в другое измерение а) От линии к плоскости; от одной плоскости к пространству; б) Многоэтажная компоновка в) Наклонить объект г) Использовать обратную сторону данной площади. д) Использовать потоки, падающие на соседнюю площадь или на обратную сторону имеющейся площади. Решение: Несколько сеток, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга и имеющие разные ячейки - крупные ячейки выше, мелкие ниже. Снег просачивается через верхние слои, постепенно достигая нижних. Тогда нагрузка будет распределена по вертикали, и вес приходящийся на одну сетку будет значительно меньше.

18. Механические колебания а) а) Привести объект в колебательное движение. б) Если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой) в) Использовать резонансную частоту г) Вместо механических вибраторов пьезовибраторы. д) Ультразвуковые колебания с электромагнитным полем. Решение: Возбудить в крыше вертикальные колебания, что позволит поддерживать снег за счет динамических сил. Если при этом слегка наклонить крышу, то постепенно снег будет с нее сползать.

19. Периодическое действие а) От непрерывного действия к периодическому (импульсному) б) У периодического действия - изменить периодичность. в) Использовать паузы между импульсами для другого действия. Решение: Установить на крыше надувную подушку, в которую периодически резко подавать газ. Надуваясь и увеличиваясь подушка будет сбрасывать снег с себя и крыши.

20. Непрерывность полезного действия а) вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой). б) устранить холостые и промежуточные ходы. Решение: Сделать толстую крышу в виде хранилища снега, куда собирать его со всех соседних участков.

21. Прием «проскока» Вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости. Решение: Крыша представляет собой ленту, движущуюся с огромной скоростью так, что участок, на котором лежит снег, не успевает деформироваться до разрушающих нагрузок.

22. Вред в пользу а ) Использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта. б) Устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором. в) Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным. Решение: Сделать крышу в виде перевернутых конусов, опирающихся на землю. Снег заполняет конусы и частично поддерживает себя.

23. Ввести «обратную связь» а) Ввести обратную связь. б) Если обратная связь есть - изменить ее. Решение: Наклон крыши увеличивается по мере усиления снегопада.

24. Посредник а) Использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие. б) На время присоединить к объекту другой (легко удаляемый) объект. Решение: В случае большого количества снега на крыше устанавливать дополнительные опоры, которые убирать после очистки крыши от снега.

25. Самообслуживание а) Объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции. б) Использовать отходы (энергии, вещества). Решение: Сделать крышу из пружинящих лепестков. Падающий снег, накапливаясь, будет сжимать пружинистые лепестки, которые распрямляясь будут отбрасывать снег в сторону от крыши.

26. Копирование а) а)Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии. б) Заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии). в) Если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым. Решение: Крыша в виде лазерного луча, организованного в плоскость и имеющего достаточную мощность для плавления падающего снега.

27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности Заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью). Решение: Сделать крышу в виде ковра, к которому прилипает снег. После снегопада ковер со снегом скатать в рулон и отправить на снегоплавильную станцию или складировать до весны, а на крыше расстелить новый ковер.

28. Замена механической схемы (принципа) а) Замена механики на оптику, акустику или "запаховую". б) Использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом. в) От неподвижных полей к движущимся, от фиксированных - к переменным, от неструктурных - к имеющим определенную структуру. г) Использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами. Решение: Перед подлетом снега к крыше его следует электростатически зарядить или намагнитить и далее удерживать или менять траекторию падения с помощью электростатических или магнитных полей.

29. Использование пневмо- и гидроконструкций Вместо твердых частей объекта - газообразные и жидкие; надувные и гидронаполняемые, воздушная подушка, гидростатические и гидрореактивные. Решение: Крыша в виде надувной подушки с постоянным давлением. В этом случае основную нагрузку будет держать газ, а нагрузка на оболочку, работающую только на растяжение будет заметно снижена.

30. Использование гибких оболочек и тонких пленок а) Вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки. б) Изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонких пленок. Решение: По всей поверхности крыши сопла подают воздух. Снег будет или динамически поддерживаться в воздухе или сдуваться в сторону, если крышу или сопла наклонить.

31. Применение пористых материалов а) Выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т. п.) б) Если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом. Решение 1: Сделать крышу в виде натянутой сетки с ячейками имеющими размер, не позволяющий снегу проникнуть через них. Расход материала уменьшится. Решение 2: Сделать толстую крышу из легкого пористого материала с крупными порами. Снег забиваясь в поры будет формировать массу, способную нести силовую нагрузку.

32. Принцип изменения окраски а) Изменить окраску объекта или внешней среды. б) Изменить степень прозрачности объекта или внешней среды. в) Для наблюдения за плохо видимыми объектами или процессами использовать красящие добавки. г) Если такие добавки уже применяются, использовать меченые атомы. Решение: Если распылить на выпавший снег черную краску, то это будет способствовать быстрейшему его таянию под воздействием солнечных лучей.

33. Принцип однородности Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам). Решение: Сделать крышу ледяной либо из первого выпавшего снега, либо предварительно соорудить ледяную конструкцию.

34. Отброс и регенерация частей а) Выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т. д.) или видоизменена непосредственно в ходе работы. б) Расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе работы. Решение: Пустить по наклонной крыше теплую воду, которая стекая, будет забирать с собой падающий на нее снег.

35. Изменение физико- химических параметров объекта а) Изменить агрегатное состояние объекта. б) Изменить концентрацию или консистенцию. в) Изменить степень гибкости. г) Изменить температуру. Решение: Подогреть крышу и снег лежащий на ней, чтобы он превратился в воду. Тогда он сможет сам стечь с нее уменьшив нагрузку.

36. Применение фазовых переходов Использовать явления, возникающие при фазовых переходах, например изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. д. Решение: Сделать крышу в виде толстой арочной конструкции с радиальными каналами. Снег заполняя каналы будет спрессовываться по мере приближения к геометрическому центру и станет способен выдерживать силовую нагрузку.

37. Применение термического расширения а) Использовать термическое расширение (или сжатие) материалов. б) Если термическое расширение уже используется, применить несколько материалов с разными коэффициентами термического расширения. Решение: Сделать крышу из двух листов с разным коэффициентом термического расширения. В результате выпадения снега температурное поле на крыше будет меняться и в крыше будут возникать напряжения, которые можно использовать для компенсации веса снега.

38. Применение сильных окислителей а) Заменить обычный воздух обогащенным. б) Заменить обогащенный воздух кислородом. в) Воздействовать на воздух или кислород ионизирующими излучениями. г) Использовать озонированный кислород. д) Заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном. Основная цель этой цепи приемов - повысить интенсивность процессов. Решение: Подавать на поверхность крыши специальные химические реагенты, растворяющие снег или переводящие его в жидкое состояние.

39. Применение инертной среды а) Заменить обычную среду инертной. б) Вести процесс в вакууме. Понятие "инертный" означает - не реагирующий. Следует сделать снег не реагирующим с крышей, например, исключить или значительно ослабить силу притяжения или удельный вес снега. Это возможно, если превратить его в пар. Решение: При подлете снега к крыше следует превратить его в пар путем нагревания тепловыми или СВЧ установками.

40. Применение композиционных материалов Перейти от однородных материалов к композиционным. Решение: Сделать крышу из композиционного материала.

Благодарю за внимание!