41.1 Xy lanh bơm hydro lỏng
Cuối năm 2007, ARIZ-85v được đưa vào chương trình đào tạo tại một trong những viện nghiên cứu ở Bắc Kinh. Các nhân viên của viện được yêu cầu xem xét một trong những nhiệm vụ đã được đặt ra trước đó. Đó là về việc bơm hydro lỏng bằng cách sử dụng một máy bơm piston, không có độ tin cậy và hiệu quả cần thiết. Một vòng nhựa fluoroplastic được sử dụng làm chất làm kín cho cặp xi lanh-piston:
1 Tăng số lượng và chiều rộng của các vòng đệm làm tăng hiệu suất của máy bơm, nhưng dẫn đến sự nóng lên của chất lỏng, làm mòn nhanh và hỏng cơ cấu truyền động do ma sát cao.
Việc sử dụng một vòng đệm duy nhất cung cấp hoạt động đáng tin cậy, nhưng dẫn đến mất hiệu quả làm kín và bơm.
Làm thế nào để đảm bảo máy bơm hoạt động đáng tin cậy và hiệu quả mà không làm tăng ma sát?
41.2 Nhà máy sơn
Tại nhà máy, các sản phẩm kim loại được sơn bằng cách nhúng chúng vào bể sơn. Các mục cần sơn 2 đang di chuyển dọc theo đường ray 1. Bên trên bồn tắm, sản phẩm 3 được hạ xuống và nhúng vào sơn, sau đó đưa vào buồng sấy. (Không hiển thị trong hình). Mức độ của sơn trong bồn tắm được điều khiển bởi phao 4, cần 5, tương tác với các công tắc nút 6 và 7. Khi sơn được sử dụng hết, phao 4 đi xuống, cần 5 nhấn công tắc 6, làm bật máy bơm 8 và sơn từ thùng 9, qua ống hút 10 và qua ống nạp 11 được cấp vào bồn tắm H. Khi đạt đến mức trên cùng của sơn trong bồn, phao 4 tăng lên, cần 5 nhấn nút gạt 7 , làm dừng máy bơm 8. Sau đó, quá trình lặp lại.
Nhược điểm của hệ thống là phao nổi, theo thời gian, lớp sơn khô bị phát triển quá mức, mất sức nổi và chìm xuống. Trong trường hợp này, máy bơm sơn vẫn hoạt động liên tục, bồn tắm bị tràn và sơn tràn ra sàn. Làm sao để giải quyết vấn đề này?
Một giải pháp là có thể bật máy bơm để cung cấp sơn được định lượng liên tục, phù hợp với mức tiêu thụ của nó, nhưng các bộ phận có hình dạng và diện tích rất khác nhau, do đó lượng sơn tiêu thụ cũng không cố định. Có thể tăng thể tích của bồn tắm để có đủ sơn cho cả ca làm việc, nhưng không có nơi nào để lắp đặt một bồn tắm như vậy. Và nhìn chung, mọi quyết định liên quan đến việc dừng dây chuyền sơn hơn 3 giờ đồng hồ đều không được khách hàng đồng ý. Anh không muốn thay đổi thiết kế của bồn tắm, nhưng vẫn phải đảm bảo sơn không thể tràn ra ngoài.
Bạn có thể đề nghị gì?
41.3 Cột thu lôi cho kính viễn vọng vô tuyến
Vấn đề nổi tiếng là bảo vệ kính viễn vọng vô tuyến khỏi bị sét đánh có một giải pháp đẹp về phương pháp luận [1, 3], là sử dụng một ống thủy tinh có chứa khí hiếm để làm cột thu lôi. Theo tác giả của sáng chế và G.S. Altshuller, điện áp cao trước khi xảy ra sét đánh sẽ biến khí hiếm bên trong ống thủy tinh thành chất dẫn điện để hấp thụ tia sét. Tuy nhiên, theo quan điểm kỹ thuật thì giải pháp này là không thực tế.
Hãy làm một ước tính đơn giản. Đường kính d của dây thép của cột thu lôi thường là 6 đến 8 mm. Độ dẫn điện riêng của thép lớn hơn khoảng 1000 lần so với độ dẫn điện riêng của plasma do không khí hiếm bên trong đường ống sẽ biến thành khi có sét đánh. Do đó, tuân theo nguyên tắc tương đương, có thể dễ dàng ước tính đường kính trong D của ống ở phần trên của nó:
D = d*1000**1/2 = 19…25 см.
Đầu ống phải được đậy bằng nắp kín, dẫn điện, chắc chắn để không bị bức xạ. Có thể dễ dàng đoán được điều gì sẽ xảy ra với một cột thu lôi như vậy sau cú sét đánh đầu tiên với dòng điện xung từ 50 tới 100 nghìn ampe. Từ việc truyền áp suất và nhiệt độ của khí bên trong đường ống, đường ống sẽ bị rò rỉ ra hoặc bị phá hủy. Ngay cả khi chúng ta giả định rằng đường ống sẽ vẫn bị bịt kín sau lần va chạm đầu tiên, thành phần hóa học của “khí” bên trong đường ống và tình trạng bề mặt bên trong của đường ống sẽ thay đổi đáng kể. Khả năng dẫn điện của một cột thu lôi như vậy sẽ không được cải thiện, nhưng “độ truyền vô tuyến” của đường ống chắc chắn sẽ xấu đi. Đồng thời, không có gì đảm bảo rằng đối với những lần đánh đầu tiên và tiếp theo, sét sẽ thích một cột thu lôi “thủy tinh” hơn là một cấu trúc kim loại của một ăng-ten dẫn điện thực sự. Những nhận định tương tự đã được công bố [4].
Tất nhiên, nhiệm vụ mang tính giáo dục và chúng tôi hoàn toàn đồng ý với ý kiến của G.S. Altshuller rằng phát minh này có thể được thực hiện bởi một học sinh lớp 9. Tuy nhiên, phát minh này gây nhầm lẫn cho các nhà vật lý và kỹ sư vô tuyến có trình độ. Và nếu một sinh viên của Khoa Vật lý phóng xạ lấy ý tưởng này làm đồ án môn học, thì chắc chắn anh ta sẽ bắt gặp thực tế rằng một đường ống bằng kính có thành dày (glass-textolite hoặc “radio-trong suốt”) khác trên đường dẫn tín hiệu sẽ tạo ra những biến dạng đáng kể cho pha dao động của sóng vô tuyến. Ngoài ra, đường ống sẽ là nguồn gây nhiễu sóng vô tuyến thứ cấp, tức là nó sẽ hoạt động như một bộ lặp nhiễu sóng vô tuyến thụ động.
Liệu các chuyên gia vận hành kính viễn vọng vô tuyến có đồng ý với biện pháp bảo vệ như vậy hay không là một câu hỏi dành cho họ. Họ chắc chắn biết rằng một ống điện môi có khí phóng ra bên trong là một thấu kính hình trụ cho sóng vô tuyến centimet và milimet và là nguồn gây nhiễu sóng vô tuyến thứ cấp cho các thiết bị thu nhạy.
Tôi nghĩ rằng những cân nhắc trên không phải là mới đối với các kỹ sư vô tuyến, nhà vật lý và giáo viên TRIZ có kinh nghiệm. Chắc chắn câu hỏi về tính khả thi trong thực tế của quyết định này đã hơn một lần được đặt ra. Vẫn còn là một bí ẩn làm thế nào một phát minh “trường học” như vậy vẫn là ví dụ quan trọng của ARIZ trong hơn 30 năm, bất chấp sự ngạc nhiên và chỉ trích của các chuyên gia. Do đó, nếu chúng ta có thể chỉ ra những cách khác thú vị và thực tế hơn để giải quyết vấn đề giáo dục này trong khuôn khổ ARIZ, chúng ta hãy làm vì lợi ích của việc củng cố các vị trí khoa học của TRIZ.
Vậy làm thế nào để bảo vệ kính thiên văn vô tuyến khỏi bị sét đánh mà không ảnh hưởng đến việc thu sóng vô tuyến?
1. Altshuller G.S., ALGORITHM FOR SOLVING INVENTIVE PROBLEMS ARIZ-85V http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v.asp
2. Altshuller G.S. STANDARDS FOR SOLVING INVENTIVE PROBLEMS
http://www.altshuller.ru/triz/standards1.asp
3. Stekolnikov I.S., Molniotvod. A.S. USSR No 177497, MKI N 05 f 03/02, H02 q13/00. (Date of publication – 8.02.1966)
4. Ershov A. Molniotvod kak zerkalo… http://www.metodolog.ru/00126/00126.html
5. Bogdanov K., Lightning: more questions than answers. Science and Life, No3 2008 http://nkj.ru/archive/articles/9014/
6. http://www.krugosvet.ru/articles/119/1011900/1011900a1.htm
7. Kudryavtsev A. Tonkaya strukta idealnoi model ts http://www.metodolog.ru/00814/00814.html
8. Kizevich G. Two paradoxes and four strategies of ARIZ http://trizland.ru/trizba.php?id=328.