Задачник по АРИЗ-85-В. Алгоритм решения изобретательских задач

Данный задачник предназначен для получения практических навыков в использовании АРИЗ-85-В.

Глава 1. Задачи

Задача 1. Алмазный инструмент

Алмазные инструменты изготовляют путем спекания кристаллов алмаза с металлической основой. Кристаллы загружают в форму, перемешивают с порошком металла (основы), засыпают в форму, создают вибрацию и давление. Затем нагревают до температуры расплавления металлического порошка. Металлическая основа охватывает кристаллы алмаза, удерживая их и создавая единую форму инструмента.

Большая масса связующего материала хорошо удерживает кристаллы в инструменте, но уменьшает общую площадь инструмента. Расстояние между кристаллами получается большое. Можно алмазы поместить вплотную друг к другу и в оставшиеся промежутки поместить связующий материал. Тогда металлическая связка слабо удерживает алмазы, и они быстро выкрашиваются (снижается износостойкость).

Наиболее сложные условия при изготовлении инструмента из очень мелких алмазов 1—100 мкм.

Как быть?

Задача 2. Безопасный переход

На пешеходных переходах, не оборудованных светофором, очень важно общение пешехода и водителя.

Человек, находящийся за рулем, обладает широким арсеналом общения: водитель может подать короткий сигнал дальним светом, может установить зрительный контакт, например кивнуть головой, махнуть рукой или просто сказать что-то пешеходу вслух.

Сегодня и особенно в будущем будут распространяться беспилотные автомобили. Они не имеют таких же возможностей, как у водителя. Безусловно, такие автомобили оборудованы различными датчиками, распознающими пешехода, и могут остановиться в нужный момент, но пешеход не имеет обратной связи от автомобиля и не может догадаться о действиях автомобиля. В связи с этим автомобиль может долго стоять на пешеходном переходе, пока пешеход не перейдет на другую сторону дороги.

Как быть?

Задача 3. Испытание нефтепровода

Разрабатывался новый магистральный нефтепровод, и нужно было осуществить модельные испытания в лабораторных условиях. Для измерения потока можно использовать любой бесконтактный способ измерения, например ультразвуковой, индукционный и т. д.

Диаметр трубы нефтепровода составляет около 1,5 м. Создание такой лабораторной установки потребовало бы громадных помещений и больших затрат на создание модели, а также очень большого расхода нефти.

Как быть?

Задача 4. Атерина грунион

Рыба атерина грунион (лат. Leuresthes tenuis) обитает в небольшом ареале неподалеку от побережья полуострова Калифорния. Она поедает планктон, и сама служит кормом для многих морских хищников. Грунион обитает только в соленой воде и никогда не заходит в устье рек. Обычно он держится на глубинах до 20 м.

Во время массового нереста грунион в период сизигийных приливов[3 - Сизигийный прилив – наибольший прилив, происходящий во время новолуний и полнолуний. Силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления на прилив (такое положение светил называется сизигией).] в ночное время рыбы выбрасываются на сушу и после отката волны остаются на мокром берегу, откладывая икринки в песок. Самки при помощи энергичных движений входят задней частью тела в мокрый песок и выметывают икру, а самцы, извиваясь телом вокруг самок, стараются оплодотворить икринки (рис. 1). Эта процедура занимает несколько минут. За это время самка успевает отложить до 3000 яиц. После завершения процесса рыбы отправляются в море, а икринки остаются зарытыми в песок на глубину 5 см. В таком месте для них сохраняется необходимая влажность[4 - Атерина грунион. URL: https://zooclub.org.ua/ryby/3315-aterina-grunion.html (https://zooclub.org.ua/ryby/3315-aterina-grunion.html)].

Вследствие того что рыбы выбрасываются на берег в наибольший прилив, икринки остаются далеко от моря.

Как малькам выбраться из песка и преодолеть большое расстояние до моря?

Рис. 1. Процесс откладки икринок[5 - URL: https://youtu.be/CilwYmhjxxQ (https://youtu.be/CilwYmhjxxQ).]

Для того чтобы мальки впоследствии могли выбраться из икринок и уплыть в океан, волна должна размыть песок, но для того, чтобы икринки созрели, волна не должна размывать песок.

Как природа решила эту задачу?

Задача 5. Реализация проектов

Задача из области В2В (business to business) продажи.

У компании-продавца существует проблема в том, что не все проекты реализуются в продажу.

На разработку проектов работают продавцы и инженеры компании, тратятся ресурсы и т. д. Иногда приходится отказаться от потенциальных проектов, т. е. лишиться дополнительной прибыли, или увеличивать затраты (время на подготовку проекта). Использование дополнительных ресурсов имеет свои пределы, далее проект становится невыгодным.

Как сделать так, чтобы проекты, над которыми работает продавец, были проданы 100% с минимальной затратой ресурсов?[6 - Задача поставлена и решалась Денисом Петровым под руководством В. Петрова.]

Задача 6. Столкновение

Один из наиболее опасных видов ДТП – это столкновение.

Для защиты людей, находящихся в автомобиле, создано достаточно много устройств, смягчающих удар. Столкновение автомобиля с внешним объектом, велосипедом, человеком или животным, часто приводит к трагическим последствиям для них.

Как предотвратить это?

Задача 7. Ледокол

Ледокол разрушает лед, наползая на него носом корабля и давя его своим весом. Чем больше вес ледокола и чем больше мощность его энергоустановок, тем большую толщину льда он колет. Например, ледоколы типа «Арктика» могут колоть лед до 3,5 м.

Как сделать, чтобы менее мощный и тяжелый ледокол колол бы лед такой же толщины и больше?

Задача 8. Игра на бирже

Вы покупаете акцию какой-то компании и ожидаете, что в долгосрочном периоде акция будет расти. Однако вы опасаетесь краткосрочного снижения цены.

Как быть?

Задача 9. Танкер

У крупных современных танкеров тормозной путь составляет несколько километров, а у супертанкеров – более 10 км (только диаметр их циркуляции составляет почти 4 км). Следует отметить, что тормозной путь зависит от водоизмещения судна. Увеличение водоизмещения судна в 2 раза приводит к возрастанию тормозного пути и времени торможения примерно в 1,5 раза. В связи с увеличением тормозного пути возрастает вероятность попадания таких судов в аварию.

Что только не предпринимают, чтобы сократить тормозной путь:

– поворот руля на 90

, т. е. циркуляция, но радиус циркуляции составляет тоже километры;

– реверс винта, т. е. создание противоположной тяги, но она начинает срабатывать только на последней четверти тормозного пути, а первые ? этого пути торможение осуществляется только за счет гидродинамического сопротивления корпуса.

Все способы торможения оказались малоэффективны.

Каким способом можно сократить тормозной путь крупных танкеров?

Задача 10. Железнодорожное колесо

Колесные пары на железнодорожном транспорте изнашиваются и их необходимо время от времени обтачивать. Для этого колесные пары снимают с вагонов или тепловозов, ставят на токарный станок и обрабатывают.

На снятие колесных пар, их обработку и монтаж уходит много времени, а в это время рельсовый транспорт простаивает.