Марк Меерович - Технология творческого мышления
При изменении уровней происходит также изменение объема краски, а это — прежде всего изменение ее веса. Значит, можно использовать тензометрические датчики, установив их, например, на борт ванны, на ее дно (варианты Г.И. Иванова) или под ножки.
Несколько вариантов предложил Р. Аминов33 (г. Дзержинск). Например, сделать дно всей ванны или какой-то ее части эластичным и в этом месте установить контакты. Или использовать перемещение уровня краски как поршня, меняющего давление воздуха в закрытом объеме (принцип чернильницы-невыливайки). Предельные величины давлений — максимальное и минимальное — будут переключать контакты манометра и управлять насосом.
Огромное количество вариантов датчиков самого различного типа можно построить на изменении веса краски, а значит, и ванны с краской, если установить или подвесить ванну на пружинах. Перемещение одной точки на самой ванне или на пружинах можно использовать для перемещения рычага, изменения емкости или индуктивности, переключения оптического датчика и т.д.
Вариант В
В варианте А мы боролись с поплавком, точнее, с налипанием на него краски, не трогая надсистему и ее ПД (рычаг переключает контакты). В варианте Б мы поднялись на ступеньку выше и боролись с рычагом, отбросив поплавок. При этом принципе действия (подкачка краски насосом) важен сам факт включения-выключения насоса вне зависимости от того, каким образом срабатывают контакты. Но цель, которой нужно добиться, — основная функция системы — не срабатывание контактов, а поддержание в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне. Суть постановки задачи в варианте В — достичь этой цели без насоса, тогда не нужны будут ни контакты, ни поплавок и рычаг. Итак:
Шаг 1в. Техническая система для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДАЧИ в ванну состоит из ванны и бочки с краской.
(Этот вариант, как отмечалось выше, ничего не говорит о СПОСОБЕ подачи краски. Принцип действия системы сформулирован как постановка задачи — подать краску. Чтобы его реализовать, нужно синтезировать новую систему. Используем прием, предложенный в предыдущем варианте: новый ПД неизвестен, это и будет НЭ1, а известная конструкция выступает в качестве СУ и создает НЭ2).
Для подачи краски установили насос (СУ), который включается — подает краску из бочки — при ее минимальном уровне и выключается при максимальном уровне. Однако контакты для включения-выключения насоса работают ненадежно (НЭ2), возникает ложное срабатывание, из-за которого насос не выключается, краска переливается из ванны и заливает цех.
Схема задачи:
ОФ — поддержание в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне.
ПД — подача краски в ванну.
Состав системы — ванна, бочка с краской.
НЭ1– краска не подается в ванну.
СУ — установить насос, который включается и выключается контактами.
НЭ2 — ненадежность работы контактов включения-выключения насоса.
Если проанализировать функцию насоса в этой системе, то становится ясно, что насос по сути выполняет функцию крана на пути поступления краски из бочки в ванну — либо открывает трубу, либо закрывает ее. Иными словами, нам необходима перекрывалка.
Для сокращения записи опустим формулировку ТП и запишем сразу изобретательскую задачу:
Шаг 2в. Не устанавливая насос, который включается и выключается контактами, и тем самым сохраняя возможность обходиться без контактов для его включения-выключения, обеспечить открывание-закрывание перекрывалки.
Шаг 3в. Оперативная зона, как и в предыдущем варианте, будет определяться границами уровней краски в ванне.
Шаг 4в. Оперативное время в данном варианте тоже совпадает с предыдущим вариантом: не допустить возникновения Т1.
Физическое противоречие на макроуровне можно сформулировать по-разному. Например, так:
Шаг 5в-1. Перекрывалка должна быть открытой, чтобы подавать краску в ванну при минимальном уровне, и должна быть закрытой при максимальном уровне и выше его.
Или так:
Шаг 5в-2. Перекрывалка должна быть, чтобы обеспечивать открывание-закрывание потока краски из бочки в ванну, и ее не должно быть, чтобы не нужны были команды на ее открывание-закрывание.
Тогда ФП на микроуровне сформулируется так:
Шаг 6в. Между максимальным и минимальным уровнями должны быть частицы вещества, открывающие перекрывалку при минимальном уровне и закрывающие ее при максимальном.
Шаг 7в. Краска должна сама выполнять функцию перекрывалки потока краски при ее поступлении в ванну.
Как же обеспечить выполнение ИКР? Чтобы краска из бочки без насоса — сама — поступала в ванну, бочка должна быть просто расположена выше ванны. Чтобы иметь возможность перекрывать поток краски, она должна поступать по трубе, при этом сама краска должна остановить поток и закрыть трубу. Для этого конец трубы опускают в ванну так, чтобы он был ниже максимального уровня, но выше минимального (вариант Г.И. Иванова).
Вариант Г
Для этого варианта ситуацию формулируют следующим образом:
Шаг 1г. Техническая система для ПОКРЫТИЯ наружной поверхности детали путем ее ПОЛНОГО ПОГРУЖЕНИЯ в краску состоит из конвейера, крюка, детали и ванны с краской.
В такой формулировке, как видно, уже нет не только поплавка, контактов и рычага, но и насоса. Анализ, проведенный аналогично вариантам Б и В, позволяет построить схему задачи следующим образом:
ОФ — покрытие наружной поверхности детали.
ПД — полное погружение детали в краску.
Состав системы — конвейер, крюк, деталь, ванна с краской.
НЭ1 — понижение уровня краски в ванне в результате ее рас- хода.
СУ — подача краски по мере ее расходования.
НЭ2 — нет устройства для подачи.
Из схемы ясно, что в изобретательской задаче нужно будет обеспечивать полное погружение детали в ванну вне зависимости от уровня краски. Только в таком случае можно будет подавать краску в ванну не по мере ее расходования (тогда не нужно будет вводить СУ), а периодически, например два-три раза в смену. Но в этом случае необходимо увеличить емкость ванны за счет ее глубины. Но если рассчитывать глубину ванны под, условно говоря, последние детали, после покрытия которых необходимо будет подавать краску, то первые детали после подачи новой порции краски погрузятся слишком глубоко. Возникает новое ТП:
Если подавать слишком много краски, то ее хватит на большое количество деталей без подкачки, но тогда первые детали погружаются слишком глубоко.
А слишком глубокое погружение — это налипание краски и на крюк, что вряд ли желательно. Избежать глубокого погружения можно, если для первых деталей конвейер поднять, а потом постепенно — по мере понижения уровня краски в ванне — опускать его. Но реализовать этот вариант технически очень сложно.
Из этого рассуждения четко просматривается оперативная зона — расстояние между точками подвески конвейера и уровнем краски в ванне. Конфликт возникает в момент погружения детали в краску.
Четко формулируется и ФП: расстояние между конвейером и уровнем краски в ванне должно быть переменным, чтобы обеспечить погружение в ванну только детали (без крюка) в промежутке между периодической подачей краски, и должно быть постоянным, чтобы не менять конструкцию конвейера.
ФП можно сформулировать и более конкретно, если рассматривать не весь конвейер, а только одну его часть — крюк, на котором висит деталь: расстояние между крюком и поверхностью краски должно быть переменным, чтобы деталь не погружалась в краску глубоко, и не может быть переменным, так как подвеска крюка жесткая.
ИКР может быть получен, если расстояние между конвейером (или крюком) и уровнем краски — при погружении в нее детали! — будет постоянным независимо от уровня краски в ванне.
Обеспечить постоянное расстояние между конвейером и уровнем краски можно, если по мере расходования краски ванна будет САМА подниматься к конвейеру. Причиной такого подъема должно быть только уменьшение веса самой ванны. Значит, должна существовать сила, направленная вверх и приложенная к ванне. Такую силу можно создать, если установить ванну на пружинах или других упругих элементах. В качестве упругого элемента можно использовать и сжатый воздух…
Красивый вариант предложила инженер Е. Кладницкая (Сент-Пол, США): установить ванну с краской... в ванну с водой и использовать закон Архимеда.
Выталкивающую силу самой краски можно использовать, если подвесить детали не на жестких крюках, а на пружинах: потеря веса детали в краске не даст ей погрузиться слишком глубоко.
Вариант Д — покрытие наружной поверхности детали путем нанесения краски на поверхность — достаточно подробно был рассмотрен в начале главы.
Подведем итоги анализа
В варианте А в качестве ОФ заявлено определение уровня краски, а в качестве ПД выбрано воздействие поплавка на контакты через рычаг. Поэтому в каждом из предложенных решений остались и поплавок, и рычаг для переключения контактов. Чтобы внедрить каждое из этих решений, необходимо произвести минимальные изменения. Такие изменения, кстати, по классификации Г.С. Альтшуллера составляют группу решений первого уровня.
