1. Дождевальная машина имеет горизонтально
расположенный поливной трубопровод длиной
Какие изменения следует
ввести в систему? На каких стандартах основаны эти изменения?
2. Нужно разработать способ изготовления длинных и
тонких стальных пружин. Внутренний диаметр пружины
Какой стандарт следует
использовать? Как выглядит конкретное техническое решение?
3. При нагреве стальных заготовок под обработку
давлением (прокатка, прессование и т.д.) до температуры 1000-1200°С, начиная с температур, превышающих 800-850° С,
поверхность заготовок интенсивно окисляется и обезуглероживается.
Как предотвратить окисление
и обезуглероживание поверхности, сохранив способ нагрева заготовок - контактный
или индукционный,
Применение для этой цели
различного рода обмазок и покрытий нежелательно, а использование защитных
атмосфер усложняет технологический процесс.
4. Затонувшие корабли поднимают с помощью понтонов, то
есть больших емкостей, прикрепляемых к кораблю. Понтоны наполняют водой,
опускают на дно, крепят к кораблю, а потом вытесняют (сжатым воздухом) воду из
понтонов. Понтоны всплывают и тянут за собой корабль.
Крепление понтонов
осуществляют водолазы. Под кораблем протягивают тросы и с двух сторон крепят
понтоны.
Все резко осложняется,
если корабль глубоко сидит в иле (так бывает часто). Водолазы не могут работать
в иле. Кроме того, ил держит корабль, "цепляясь" за корпус и создавая
при подъеме огромную силу, удерживающую корабль на дне. Если слой ила тонкий,
его еще можно смыть струей воды, подаваемой под давлением. Но чаще всего слой
ила толст (корабль всем корпусом сидит в иле) и плотен. Размыв ила идет
медленно (используют землесосные устройства), налетит шторм, взбаламутит море,
снова корабль окажется в иле...
Нужен эффективный способ
борьбы с вредным действием ила.
5. В экспериментальной установке для очистки
загрязнений с внутренних поверхностей труб используют "ерш" - длинный
стержень с выступающей во все стороны "щетиной" из тонкой проволоки.
"Ерш" передвигают "туда-сюда",
постепенно отдирая плотную корку загрязнений со стенок трубы. Работа медленная
и тяжелая. Был изготовлен "ерш с вибратором", производительность
очистки повысилась незначительно.
По условиям задачи
нельзя предлагать другие способы и устройства для очистки. Инструментом должен
оставаться "ерш" или "ерш с вибратором". Очищаемые трубы
жестко прикреплены к громоздкой и сложной аппаратуре. Поэтому в данном случае
попытка настроиться на резонансную частоту труб ничего не дает. Какой стандарт
надо использовать? Как?
6. При электрококсовании
угля воздух подают снизу через слой кускового угля, лежащий на колосниковой
решетке. (Схема такая: решетка - крупные куски угля - мелкие
куски угля. Крупные куски нужны, чтобы мелкие куски не
провалились). Но уголь горюч, крупные куски угля воспламеняются,
происходит нежелательный разогрев решетки. Попробовали заменить слой крупного
угля защитным слоем из чего-то негорючего (кварциты, фосфориты, углекислый
кальций) - перегрева колосников нет, но защитный слой смешивается с получаемым
коксом, продукция загрязняется. Как быть? Решите задачу по стандартам.
7. В авторском
свидетельстве № 578984 описан способ очистки отработанного масла. По
этому способу в качестве фильтрующего материала используют пористый магнитный металло-керамический материал,
хорошо улавливающий стальные частицы.
Сформулируйте задачу,
связанную с дальнейшим развитием этого способа. Как решается задача?
8. Фонтан - техническая система и, следовательно,
должен развиваться. Предложите новую конструкцию фонтана. Речь идет о
технической конструкции, не об архитектуре. При этом,
кроме новизны, должна быть достигнута и "полезность" - эстетический
эффект.
9. Флаг - полотнище, укрепленное на древке.
Спрогнозируйте развитие этой системы, используя стандарты.
10. Металлическая баба - тяжелая чушка,
которую подымают вверх с тем, чтобы, отпустив, позволить ей упасть под
собственным весом, например, на забиваемую сваю. Сделайте следующее
изобретение.
11. Красивые гранитные плиты - это бывшие каменные
глыбы, распиленные и отполированные. Камнерезный станок дает грубую
поверхность, сразу ее не отполируешь: слишком большой припуск нужно снять.
Поверхность камня предварительно обрабатывают ультразвуком в какой-нибудь
среде. Но дело это медленное, ультразвук едва справляется с твердой холодной
поверхностью камня. Пытались обрабатывать камень ультразвуком в горячей среде,
но тогда обработка идет слишком интенсивно, и камень даже растрескивается. То
есть время, сэкономленное на обработке, приходится тратить на тщательный
контроль поверхности, а для этого процесс обработки приходится часто прерывать.
Как быть?
12. Прототип изобретения: "Способ резки стекла,
включающий нанесение надреза на поверхность стекла и образование сквозной
трещины путем сообщения акустических колебаний..." Какими должны быть
дальнейшие изобретения, если учесть общую схему развития системы? Каким
стандартам соответствуют эти изобретения?
13. Ответственные детали приборов и механизмов хранят упакованными в пластиковую пленку. После снятия необходимо
убедиться, что на приборе или механизме не осталось ни малейших кусочков
налипшей пленки. Как это сделать?
14. Известен способ бестраншейной прокладки
трубопроводов продавливанием (например, под шоссе или полотном железной
дороги). Для уменьшения сопротивления между боковыми стенками трубы и грунтом в
скважину подают воду (это соответствует стандарту
1.2.1). Как усилить действие воды?
15. В робототехническом штамповочном комплексе
при вырубке на штампе металлических или пластмассовых заготовок в рабочую зону
для предотвращения возникновения заусенцев подается масло. Перед подачей
заготовок на дальнейшую штамповку их полагается мыть. Однако моют не очень
хорошо, к тому же не всегда. Заготовки подают обмасленными
в кассету, откуда робот присоской должен их достать и нести на дальнейшую
штамповку. Из-за слипания деталей робот иногда захватывает две детали, что
приводит к поломке штампа. Сдвигать верхнюю заготовку относительно края
кассеты, чтобы отлепить ее от нижней, недопустимо, поскольку детали могут быть
разной толщины, а перестройка робота при этом исключается. Как быть?
16. «Волшебный
экран».
Всем известна игрушка «волшебный экран». Она была
изобретена французом Артюром Гранжаном
в 1959 году. Стеклянная пластина, покрытая лавсановой пленкой, благодаря статическому
электричеству притягивает к себе тонкий алюминиевый порошок, насыпанный в
корпус игрушки. Для создания электрического заряда к порошку подмешивают
пластмассовые шарики. По слою порошка двигается острие, оставляя за собой след,
который бесследно исчезнет, если игрушку потрясти. Вот бы иметь в классе школьную доску в виде большого «волшебного
экрана», работающую по такому же
принципу. Только «перевернуть и
потрясти» её будет крайне неудобно. Предложи свои решения данной проблемы.
17. Кошка-трубочист.
Рабочий день в химической лаборатории подходил к
концу. В лаборатории устанавливали новое оборудование. Когда в помещение зашел
лаборант, по коридору прошла группа очень шумных студентов. Вслед за лаборантом
в открытую дверь забежала перепуганная кошка, она заметалась по лаборатории и
быстро нашла себе убежище – кусок вытяжной трубы, уже закрепленный на стене
горизонтально. Противоположный конец трубы упирается в решетку. Выбраться
обратно кошка не может и оставлять ее в лаборатории на ночь нельзя. Как же
быть?
18. Зимняя рыбалка
В нашей области немало любителей зимней рыбалки.
Особенно хорошо ловится рыба в конце зимы, но в это время лёд делается
ненадёжным. Нередко льдины с рыбаками отрываются, а это грозит опасностью их
жизни.
Предложить устройство для зимней рыбалки, с помощью
которого рыбак мог бы самостоятельно спастись в случае отрыва льдины.
19. Утоптанная лыжня
Одно из самых запоминающихся соревнований на зимней
Олимпиаде – лыжные гонки. Лыжные гонки невозможны без хорошо подготовленной
трассы. Однако сразу после формирования
лыжня рыхлая. Как быстро «утоптать» лыжню?
20. Как взорвать галактику.
Наблюдая за небом в радиотелескопы, астрономы
обнаружили целый ряд источников сильнейшего радиоизлучения. Было высказано
предположение, что такое излучение появится, если
взорвется целая галактика.
Известны взрывы отдельных звезд – так называемые
сверхновые. Достаточно большая звезда, когда она стареет, может взорваться. Взрыв распространяется на несколько световых лет. Но в
галактике миллиарды звезд, большинство из которых не собирается взрываться. Только
некоторые из них имеют нужные для взрыва размеры и возраст.
Как же может взорваться целая галактика?
21. Безаберрационные линзы.
Известно, что при преломлении солнечный свет
разлагается на радужный спектр. От этого очень страдали астрономы. В линзах
телескопа свет от Солнца, планет и звезд тоже преломляется. И космические
объекты оказываются окруженными разноцветными ореолами, что мешает их как следует рассмотреть. Это явление называется
«хроматической аберрацией». Великий английский физик И. Ньютон считал, что от
нее избавиться невозможно.
Предложите способ изготовления линз, не дающий
хроматическую аберрацию.
22. Невидимый фильтр.
Кровь поступает во все органы человека, в том числе и
в мозг. Если в кровь ввести какое-то вещество, то буквально через секунду это
вещество появится во всех органах. Во всех... кроме мозга. Как-будто внутри человека стоит какой-то барьер,
который не пропускает в мозг почти ничего, кроме нескольких веществ, нужных
мозгу.
Однако такой барьер нигде не обнаружен. Сосуды, идущие
в мозг и в остальные органы, выглядят совершенно одинаково.
Как же все-таки организму удается не пропускать в мозг
ничего лишнего?
23. Взятие мазков.
Для замера радиоактивной загрязнённости
поверхностей помещений и оборудования
применяют метод мазков. На контролируемой поверхности устанавливают
шаблон с окном с известной площадью. В пределах окна поверхность протирают тампоном. При этом часть радионуклидов
переходит на тампон. Тампон обсчитывают на радиометре и по результатам обсчета
оценивают уровень радиоактивного загрязнения. Точность измерения -
невысокая, что связано с рядом факторов, среди которых немаловажное
значение имеют неодинаковые усилия оператора при протирании
поверхности.
Предложите переносное устройство, обеспечивающее
строго одинаковые условия взятия каждого мазка.
24. Капля в кабине
Предложите способ измерения собственной частоты
колебаний капли, свободно плавающей в кабине космической станции.
25. А если капли нет?
В земных условиях нетрудно определить поверхностное
натяжение жидкости: вес капли, оторвавшейся от тонкой трубки, зависит от
диаметра трубки и поверхностного натяжения. Как в условиях невесомости
поставить опыт по определению поверхностного натяжения?
26. Глаз и окуляр
Гермошлем современного скафандра устроен так, что не
позволяет космонавту приложить окуляр киноаппарата непосредственно к глазу. А
снять шлем в космосе можно, к сожалению, не всегда. Как же быть?
27. Придумайте ампулу
Но не простую, а такую,
которая могла бы увеличивать свой внутренний объем. Дело в том, что для опытов
по получению сплавов ампулу полностью (на 100%) заполняют твердыми веществами
(металлами). В космосе ампулу нагревают, металлы плавятся, а потом застывают,
образуя сплав. При этом объем сплава превышает объем исходных материалов — и
стекло не выдерживает, ломается. Как быть? Помните, в ампуле не должны
оставаться газы!
Возможно, эти задачи тоже покажутся слишком простыми.
Что ж, вот задачи чуть-чуть посложнее. Так сказать,
для старшего школьного возраста...
28. Помните «Калейдоскоп» Брэдбери?
Произошла катастрофа. Космический корабль погиб,
космонавты выброшены за борт. Герой рассказа неотвратимо падает в плотные слои
атмосферы... В самом деле, у летчиков есть парашют — надежное индивидуальное
средство спасения. А что заменит парашют космонавтам?..
29. Между «потолком» и
«полом»
Как известно, «потолок» авиации около
30. «Пассажиров просят
пройти для посадки в...»
Эту фразу знает каждый: пассажиров приглашают на
посадку в самолет. А если аэропорт расположен на Марсе? Разреженная атмосфера
Марса — как пространство между «потолком» и «полом». Самолет не полетит.
Использовать ракеты дорого. Попробуйте придумать принципиально иной способ
быстрой транспортировки грузов и людей в таких условиях.
31. Дождь в Море Дождей
На Луне есть Море Дождей, но дождей нет, поскольку нет
атмосферы. В фантастике не раз высказывалась идея создания искусственной
атмосферы на Луне и Марсе. Однако фантасты не вдавались в детали — как именно
выработать огромное количество газов для атмосферы, какие нужны способы и
устройства. Заманчивая задача: продумать физику и химию техногенной атмосферы,
спроектировать лунную атмосферу, стать автором будущих лунных дождей и радуг...
32. Приливные станции на
Луне?
Если будут дожди, будут и моря. Значит, можно строить
приливные станции! Лунные приливы должны быть сильнее земных:
ведь масса Земли в 81 раз больше массы Луны. Пока морей на Луне нет, попробуйте
разработать схему безводной «приливной» установки, вырабатывающей энергию,
скажем, для питания приборов. Вода в такой установке может быть заменена
грузами и пружинами. Впрочем, если система герметичная, можно использовать и
воду.
33. И снова Брэдбери: «Золотые яблоки Солнца»
Корабль был вморожен в лед. Снаружи был лед, внутри
корабля был лед. Но близ Солнца вышел из строя вспомогательный насос
холодильной системы и лед начал таять...
Да, лед, аммиачные холодильные насосы — все это не
очень надежная защита от огненного дыхания Солнца... А ведь как заманчиво
провести астрофизические исследования в непосредственной близости от Солнца!
Построить и запустить беспилотную космическую станцию можно и сегодня. Вся
проблема в том, чтобы защитить эту станцию от тепла и радиации...
34. Нужен предельно
простой прибор для быстрого определения марок стали. Примените при решении этой
задачи вепольный анализ, а затем подберите физический
эффект.
35. Существуют машины для разрезания древесины: два
мощных ножа смыкаются и срезают дерево. Усилие резания велико, порядка 100 —120
т. Чтобы выдержать такое усилие, нож должен иметь значительную толщину. Это
приводит к порче древесины — образуются сколы, трещины и т. п. Как быть?
Попробуйте решить эту задачу по аналогии с какой-нибудь другой задачей, решение
которой рассматривалось в литературе по ТРИЗ.
36. Для исследовательских целей необходимо иметь ювенильные (сверхчистые) поверхности металла. Такие
поверхности получают, разрывая стержень — образец исследуемого металла. Однако
образовавшиеся поверхности мгновенно перестают быть ювенильными
из-за окисления, абсорбции газов и т. п. Применение вакуума задачу не решает:
слишком сложно, к тому же при глубоком вакууме остается какое-то количество
газа. Как быть?
37. При перевозке сжиженных газов в сосудах Дьюара (особенно крупных) жидкость плещется от толчков. Это
приводит к увеличению интенсивности испарения и повышенным потерям. Были
предложены конструкции сосудов с различными перегородками и тому подобными
«успокоителями качки», но положение существенно не изменилось. Как быть?
38. Для получения бесшовных труб на косовалковом стане
цилиндрическую заготовку, нагретую до 700° С, подают на прошивающую ее оправку
(стержень). Из-за малейшей неисправности в стане заготовка смещается, стенки
получаются разной толщины. Как быть?