ТРИЗ для «чайников» – 4. Микростандарты

Идея создания космодрома на море связана с тем, чтобы максимально использовать скорость вращения Земли. Чем ближе располагается космодром к экватору, тем в большей степени скорость вращения Земли помогает ракете-носителю вывести космический корабль на орбиту. Именно поэтому, космодром США располагается на юге Флориды, самой южной точке США.

Создание морской платформы, с которой можно запускать космические корабли прямо с экватора, еще больше облегчает запуск космических кораблей. При запуске в восточном направлении, корабль получает дополнительную начальную скорость в 465 м/сек за счет вращения Земли, что позволяет существенно повысить полезную нагрузку по сравнению, например, с запуском ракет с Байканура.

Пример 4

Во время второй мировой войны все самолеты имели приблизительно равные скоростные характеристики. Но во время воздушного боя именно скорость позволяла так маневрировать, чтобы обеспечить эффективную атаку врага. Советский воздушный ас Александр Иванович Покрышкин разработал формулу успеха в воздушном бою – высота, скорость, маневр, атака!

Он старался набрать высоту, потом пикированием набирал скорость за счет потенциальной энергии, и после маневра атаковал врага.

Рис.18. Морской старт

Рис. 19. Формула А. И. Покрышкина «Высота, скорость, атака, огонь»

Пример 5

Компания Virgin Galactic использует коммерческие реактивные самолеты Боинг 747- 400 в качества корабля-матка для запуска малых искусственных спутников. Его назвали «Cosmic Girl». Этот самолет используется в качестве воздушной платформы для отправки небольших полезных нагрузок на орбиту с помощью небольшой ракеты-носителя LauncherOne.

Ракета-носитель LauncherOne находятся под левым крылом самолета и, когда он достигает достаточной высоты, ракета, которую несет корабль-матка, выпадает, у нее включается двигатель, и она летит в космос.

Рис. 20. Боинг 747- 400 в качества корабля-матки для запуска малых спутников

Предложенная схема запуска спутников позволяет компании направить на орбиту 200 килограмм полезной нагрузки при стоимости менее $10 миллионов.

1.8. Сигнал – отсутствие сигнала

Огюст Пик построил батискаф – аппарат для погружения на большие глубины. Но как поднять батискаф, если авария произошла на большой глубине и управление потеряно? Для обеспечения безопасности была разработана специальная система аварийного всплытия. Аварийный балласт подвешивался на раскрывающихся замках. От раскрытия замки удерживаются электромагнитами, для его сброса достаточно отключить электрический ток. Аналогичное крепление использовалось для крепления аккумуляторных батарей и гайдропа. Гайдроп предназначен для уменьшения скорости спуска (вплоть до полной остановки) непосредственно у морского дна. Идея аварийной системы состоит в том, что если произошла авария, то через некоторое время аккумуляторы разряжаются, и происходит автоматический сброс балласта, аккумуляторов и гайдропа. После этого батискаф поднимается на поверхность.

Рис. 21. Батискаф «Триест»

МКС: Если по каким то причинам трудно получить сигнал об аварийной ситуации получить сложно, то рекомендуется применить инверсию – то есть создать ситуацию, когда сигнал о нормальной работе будет получаться регулярно, а его отсутствие будет сигналом нештатной ситуации, который вызовет необходимые действия.

Пример 1

При водолазных работах в старое время, когда не было звуковой связи, необходимо было для обеспечения безопасности в аварийной ситуации вовремя поднять водолаза. Но как он может дать сигнал, если он под водой потерял сознание? Чтобы вовремя принять меры, была разработана система – каждые 5 минут водолаз дергал за сигнальный шнур. Один рывок означал, что все в порядке. Если сигнал вовремя не поступал, водолаза поднимали на поверхность воды.

Рис. 22. Водолаз

Пример 2

Об очень многих вещах можно догадаться не по наличию чего-либо, а по его отсутствию. В 1942 году будущий академик Георгий Флеров написал Сталину, что из американских научных журналов исчезли статьи по атомной физике, и, следовательно, США очень близко подошли к созданию атомной бомбы.

Рис. 23. Ядерный взрыв над Хиросимой в Японии

Пример-шутка

Один человек пил в гостях превосходное вино, но от похвал воздерживался. Тогда хозяин дома велел подать ему другое вино, гораздо хуже сортом. Тут молчальник сказал:

– Хорошее вино!

– Хозяин возмутился:

– Но это же пойло за десять су, тогда как то, что вы пили раньше, – истинный нектар!

Гость ответил:

– Знаю. Поэтому я о нем ничего не сказал: оно в похвалах не нуждается.

1.9. Войти в середину

В Израиле, по закону, если в доме не меньше 5 этажей, то обязательно требование для строителей – установка лифта. Но наличие лифта – дополнительные затраты и потеря площадей – это все денежные потери. Оригинальное решение нашли строители в Хайфе. Пятиэтажные дома на холмах строят так, чтобы уровень улицы, центральный вход в подъезд и парковка для машин были на уровне третьего этажа (домой жители попадают через небольшой мостик от дороги до 3-его этажа). В этом случае жителям первого этажа надо спускаться всего на два этаже, так же как жителям пятого этажа – подниматься на два этажа. По формально признаку нет необходимости строительства лифта.

Аналогично строят индивидуальные дома на склоне во многих странах. При строительстве трехэтажного дома, центральный вход делают на уровне второго этажа со стороны горы. Сверху располагают третий этаж, а первый этаж делается встроенным в гору с видом со склона горы.

МКС: Функциональность «многоэтажной» системы может быть улучшена за счет переноса входа с крайнего «этажа» системы на средний (центральный) «этаж» с возможностью подниматься на верхние «этажи» или спускаться на нижние.

Пример 1

В современных городах земля стоит очень дорого. Решение современных строителей – постройка нескольких этажей (технических и паркингов) под землей. Лифт позволяет подниматься вверх по небоскребу и спускаться вниз, на подземные этажи.

Рис. 24. Госпиталь Сант-Элизабет в Бостоне (вид с улицы). Центральный вход – со двора (с другой стороны) на уровне 4 этажа в 8-этажном здания, выходящим фасадом на улицу

Пример 2

В огромных кораблях вход осуществляется с уровня земли, в то время как потом, часть кают располагается ниже главной палубы и в трюме, часть на верхних палубах.

Рис. 25. Справа верхний трап для пассажиров 1-го класса

Замечание: В 40 приемах устранения противоречий у Г. С. Альтшуллера есть принцип «эквипотенциальности». Это прямое следствие из него.

1.10. Объединение конкурентов на избыточность

Производство компании «Группы Техмаш» получало электроэнергию от Горгосэлектросети. Когда соседнее предприятие установило у себя газопоршневую станцию и начало само обеспечивать себя дешевой энергией, такая идея возникла и у меня[6 - В это время я работал директором по производствув «Группе Техмаш»]. Газ мы уже провели, и оставалось только установить оборудование. Итак, налицо две конкурирующие системы обеспечения производства электричеством и теплом. Я начал проверять расчеты.

При расчете мощности мини-ТЭС надо понимать, что ее использование экономически оправдано только при работе в максимальном режиме, как электрогенерирующей установки, так и котла-утилизатора тепла. В противном случае, такая установка экономически не оправдана. Как правило, летом нет потребности в тепле, да и потребление электроэнергии существенно меняется в течение суток. Поэтому, при выборе мощности мини-ТЭС рекомендуется брать минимальное энергопотребление по мощности (как правило, даже ночью есть освещение, а если предприятие имеет круглосуточный цикл, то выбирается минимальная мощность цикла), что касается утилизации тепла, то если в цикле производства есть использование тепла – учитывается его минимальная мощность. После выбора мощности мини-ТЭЦ ее параметры выбираются так, чтобы она всегда была максимально загружена, в то время как дополнительные мощности по энергии и теплу, в случае необходимости, выбираются из центральной энергосистемы и теплоцентрали города.

МКС: Если среди двух конкурирующих систем:

– одна имеет узкий диапазон наиболее эффективного использования (максимальный КПД), существенно превышающего конкурирующую систему, но при выходе за его пределы резко теряет эффективность;

– а вторая способна быстро адаптироваться к переменным условиям функционирования системы в надсистеме, хотя и менее эффективно (с меньшим КПД), чем конкурент,

то объединение таких конкурентов сводится к полному использованию первой системы в рамках гарантированно необходимой производительности в рамках оптимального диапазона, в то время как вторая система подключается для обеспечения требуемого режима в нужных пределах.

Пример 1

На производстве предприятия[7 - Из опыта работы Л. Певзнера в «Группе Техмаш»] есть, как собственная котельная, так и возможность добирать тепло из центральной системы отопления города. Почему бы не построить еще одну котельную, и не обеспечить себя «дешевым» теплом полностью, тем более что газ уже проведен? Давайте посчитаем! Котельная, которая работает 6—7 месяцев в году, окупается за 3 года! А вот если котельная работает менее 4 месяцев в году, то она принципиально не окупает вложенные инвестиции и затраты на эксплуатацию.

А теперь оценим ситуацию. Производственные цеха не нуждаются в отоплении 5 месяцев в году (середина мая по середину октября). Не слишком низкие уральские температуры с начала марта по середину мая, и с середины октября по конец ноября позволяют обходиться существующей собственной котельной, а вот три месяца в году, в зависимости от температуры мы добираем тепло из теплоцентрали. Вот и получается, что строительство второй котельной просто экономически нецелесообразно!