Как стать изобретателем. Выпуск 10.

Дорогой друг! 

Сегодня в выпуске:

• Тренировка изобретательских навыков: разбор задачи №105 "Как сэкономить бензин". Реши задачу №106 "Как избавить лосось от паразитов".
• Новые идеи, технологии, материалы.
• Это интересно.
• Простые вещи становятся техническими системами.

РЕШИ ЗАДАЧУ

Задача 105. Как сэкономить бензин

Итак, в чем задача? Надо предотвратить утечку в виде капель и утечку в виде паров. Т.е. это две задачи. Начнем решать первую.
Есть В1 – капля бензина и В2 - носик заправочного пистолета. Капли в любом случае будут образовываться. Что плохо? Плохо, что капли срываются (скатываются) с носика на землю. Т.е. исходная ситуация такая:

В1 и В2 плохо взаимодействуют между собой. В чем плохо? В2 не удерживает каплю, дает ей скатиться. Надо как-то менять В2. Но как?
Сначала напишем формулу решения полностью (добавим правую часть):

Что должны делать элементы правой части формулы? В2 должно генерировать какое-то поле П, которое бы удерживало каплю на носике пистолета, не давало ей скатиться. А В1 и В2  просто связаны между собой. Запишем это:

Рассуждаем: но ведь В2 это стальная трубочка – носик пистолета. У стали и у самой трубочки нет свойства удерживать каплю бензина. В этом-то и задача.
Что делать дальше?
Все предыдущие вепольные формулы представляли из себя самые простые системы элементов из Стандартов на решение изобретательских задач. Это всегда был стандарт 1.1.1. - это самый первый стандарт "на достройку веполя".
Т.е. смысл этого стандарта прост: хочешь решить задачу – дострой исходную ситуацию до полного веполя, напиши формулу и подумай что должны делать появившиеся новые элементы. Часто этого бывает достаточно для решения задачи: новые вещества и поля становятся очевидными, их нетрудно найти, подобрать.
Но также часто этого не удается сделать: не приходят в голову никакие вещества и поля для успешного решения задачи. Нужны новые свойства, а имеющиеся вещества ими не обладают.
Делаем важный переход к следующему правилу ТРИЗ.
Если задача не решается по 1-му стандарту, то надо переходить к следующему. Стандарт 1.1.2 "Переход к внутреннему комплексному веполю": если нет ограничений на ввод добавок в имеющиеся вещества, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внутреннему комплексному веполю, вводя в В1 или В2 добавки, увеличивающие управляемость или придающие веполю нужные свойства.
Формула такого веполя:

Здесь В1 - изделие, В2 - инструмент, В3 - добавка; скобками обозначена внутренняя комплексная связь (внешняя комплексная связь обозначается без скобок).
Напишем формулу для нашего случая:

Теперь мы должны искать некое вещество-добавку в В2.
Что это за вещество? Каким оно должно обладать свойством, чтобы удерживать каплю от скатывания?
Что хорошо удерживает жидкость не дает ей отделиться и упасть под действием гравитационного поля земли?
Первое, что приходит в голову – губка, поролон. Это не годится для трубки. Затем вспоминается кран в кухонной мойке, на кончике которого мелкая сеточка – там также нет капель после закрытия крана. И губка и мелкая сеточка и много других подобных веществ правильно называются в физике КПМ – капиллярно-пористые материалы. В них, за счет сил межмолекулярного взаимодействия (стенки капилляров и жидкость), жидкость удерживается и не вытекает без внешнего давления.
Т.е. В3 это просто сеточка на носике пистолета. Всего-то делов!
И ещё, неожиданная выгода: сечение трубки уменьшилось, требуется большее давление, струя бензина летит быстрее и дальше вглубь бака, т.е. испарение резко уменьшится (вот и решение второй задачи!).
Расскажем кто первым догадался это сделать.

Канадский стартап заявляет, что знает, как покончить с этой бесхозяйственностью.

Выглядит просто, производится просто, но вот простым ли будет внедрение? Что-то заставляет нас сомневаться в этом… Небольшая канадская компания Dram Innovations предлагает предельно простое решение: поставить на конец каждого заправочного шланга рассекатель — решётку, подобную той, что стоит у вас в кране на кухне.Устройство носит гордое название Fuel Nozzle Drip Retainer. Механизм снижения потерь тривиален: при том же давлении на входе сужение общей выходной площади повышает давление, под которым выбрасывается бензин, поэтому его струи пролетают дальше в бензобак. А это резко снижает их шансы испариться у горловины бака. Капли не падают с конца шланга потому, что капилляры, по которым происходит впрыскивание, слишком малы, чтобы позволить формирование больших капель, а мелкие просто «повисают» на стенках капилляров.

Что важно, внедрение насадок не требует больших вложений: они просто прикручиваются к шлангу (Dram Innovations уже разработала варианты для всех основных стандартов шлангов в мире). И всё. Ни изменения мощности насосов, ни каких-либо дополнительных устройств.
Вопрос лишь в том, заинтересованы ли нефтяные компании в снижении расхода топлива на бензоколонках. Иными словами, готовы ли они снизить объём ежегодных продаж нефтепродуктов на полмиллиарда?

Веслоногий рачок Lepeophtheirus salmonis, известный как лососёвая вошь, — крайне неприятный паразит: он прикрепляется к коже и жабрам рыб, питается покровными тканями и кровью. Естественно, лососю с таким нахлебником плохо, его кожа покрывается язвами, он становится чувствителен к инфекциям. Лососёвая вошь — настоящий бич рыбозаводчиков, рыбные хозяйства предоставляют для него богатейший источник пищи. Размножаясь на фермах, паразит выходит за их пределы, и вот тут уже туго приходится лососю, живущему на воле. А это не может не сказаться на состоянии всей экосистемы.

В 90-е годы учёные предложили средство, избавляющее рыб от паразита. По поверхности воды разливалось масло, содержащее антипаразитический препарат. Предполагалось, что лососи, которые известны своим прыгучим поведением, буду покрывать свою кожу этим медикаментом, выпрыгивая из воды. К сожалению, оказалось, что лосось выпрыгивает слишком редко, чтобы лекарство могло подействовать. А сам препарат, увы, показал себя не очень стабильным, чтобы слишком долго плавать на поверхности воды.
Как быть? Как заставить лососей почаще выпрыгивать?

PS: Может возникнуть вопрос: а зачем лосось выпрыгивает из воды? Может быть поняв причину мы как-то приблизимся к ответу?
Спросим у биологов.
Ответ будет приблизительно такой.
Одной из основных причин, заставляющих рыб совершать прыжки из воды, является преодоление препятствий на пути их миграции. Тихоокеанский лосось прыжками преодолевает объекты, которые преграждают ему путь в реке. Лосось на Аляске поднимается над поверхностью воды на 2,7 длины тела (170 см) и достигает скорости 0,5 м/с. Высота прыжка зависит от глубины водоема перед преградой; мелководье ограничивает высоту прыжка крупной рыбы. Лосось передвигается против течения, поэтому он отличается очень специфичной кинематикой прыжка. Эта кинематика прыжка запрограммирована в нем на генном уровне. Поэтому, когда он растет, он постоянно тренируется.
Итак, все сведения достаточные для решения вы получили. Включите мозг!
Ну, и что же вы предложите?

НОВЫЕ ИДЕИ, ТЕХНОЛОГИИ, МАТЕРИАЛЫ

В Сибири разработали новый метод восстановления деталей

В Новосибирском институте гидродинамики разработали уникальный аппарат CCDS2000, способный с минимальными затратами восстанавливать изношенные детали, экономя огромные средства.

Представители Новосибирского института гидродинамики уже не первый год трудятся над проблемами защиты механизмов и деталей машин. Работа ведется по двум основным направлениям:

• восстановление деталей, изношенных в процессе эксплуатации;
• создание новых материалов повышенной износостойкости.

Результатом кропотливой работы института стал метод восстановления изношенных деталей с помощью детонационного напыления. Для этих целей применяется CCDS2000 – газодетонационный импульсный аппарат, разработанный здесь же. Эффективность работы нового устройства доказана на примере восстановления шейки коленчатого вала машины.

В среднем износ деталей не превышает 300 микрон. Используя инициированный газовый взрыв, удается столкнуть расплавленные частицы металлического порошка с поверхностью восстанавливаемой детали. Благодаря высокой скорости столкновения деталь покрывается прочным слоем металлического напыления. Это и обеспечивает ее полное восстановление.
Пожалуй, главное достоинство данного метода – огромная экономия. Например, для полного восстановления коленчатого вала автомобиля КамАЗ весом в 80 кг требуется всего лишь 0,5 кг металлического порошка. Если перевести на язык финансов, это значит, что всего за 10000 рублей можно произвести ремонт запчасти, замена которой обойдется в 80000 рублей. В перспективе – расширение типов напыления: чугун, бронза, нержавеющая сталь и другие металлы.

Эта разработка, инициированная руководителем ООО «Полимер» А.П. Новиковым, уже прошла успешную аттестацию в рамках бизнес-школы для начинающих предпринимателей. Специализированные курсы были организованы «Агентством по инновациям и развитию» для победителей и призеров инновационных конкурсов «Правила роста» и «Кубок инноваций».
Обучение в бизнес-школе – важный этап для авторов проектов, поскольку там они получают возможность доработать свои идеи под руководством квалифицированных специалистов, оформить права интеллектуальной собственности, получить необходимые знания и т.д. На протяжении трех месяцев слушатели посещали лекции и практические занятия по организации бизнеса в Российской Федерации, основам менеджмента, маркетингу и многим другим дисциплинам. В конце обучения они прошли защиту бизнес-планов на аттестационной комиссии и получили рекомендации по реализации своих инновационных идей.
Суть проекта «Технология получения клеев повышенной прочности» заключается в производстве полимерных составов, обладающих рядом преимуществ, а именно: повышенным сроком использования, усовершенствованными эксплуатационными качествами и физико-механическими характеристиками, более качественным клеевым швом и длительным сроком службы изделий.
Инновационная особенность производства такой продукции кроется в специальной обработке посредством магнитного поля. В результате физической модификации происходит увеличение физико-механических характеристик получаемых клеев до 80% – процент зависит от природы исходных компонентов и механизма воздействия на их структуру.
«Агентство по инновациям и развитию» на постоянной основе оказывает поддержку авторам инновационных идей и проектов: проводит консультационные встречи с новаторами, осуществляет экспертизу проектов, организует конкурсы «Правила роста» и «Кубок инноваций». Все заинтересованные лица приглашаются принять участие в вышеуказанных конкурсах, более подробную информацию можно получить по телефону 280–20–60.
Источник: «Агентство по инновациям и развитию»

Дрон ZANO позиционируется создавшим его британским стартапом как «персональный папарацци». Идеален для съемки «селфи» (см. видео внизу). Управляя его полетом с помощью жестов со своего смартфона или планшета, можно снимать на камеру все, что попадает в поле его зрения.
В ZANO установлен самый маленький GPS-модуль в мире — OriginGPS Nano Hornet размеры которого – 10×10×3.44 мм. Да и дрон сам весьма миниатюрен – его габариты 65 на 65 мм, а вес – всего 55 граммов.
Устройство оснащено процессором 32bit 330DMIPS, 5-мегапиксельной HD-видеокамерой и MicroSD-слотом. Максимальная скорость – 40 км/ч.
Torquing Group занимается выпуском воздушных дронов с 2008 года. Первоначально компания выпускала их для военных целей, добившись технических характеристик, соответствовавших высоким требованиям оборонных заказов, теперь пришла очередь покорения потребительского рынка. С этой целью и была разработана модель ZANO.

Дрон может летать автономно, управляется с мобильных устройств на iOS и Android по Wi-Fi, что также дает возможность передавать изображения или видео мгновенно. По словам разработчиков, Zano очень «отзывчив», то есть реагирует на любое движение, которое оператор дрона совершает во время управления. Предусмотрен режим «свободного полета», который устанавливается в мобильном приложении.

«Мы начали работу над ZANO, поставив себе целью сделать аэрофотосъемку и и видеосъемку с воздуха по-настоящему общественным достоянием. Zano – маленький, легкий, но достаточно прочный, при этом довольно «умен» и не требует никаких навыков пилотирования. Ну и главное, что делает его доступным широкой аудитории – его цена», — сказал представитель Torquing Group Рис Кроутер.
Цена гаджета для бэкеров на Kickstarter — от $220. Первые устройства ZANO поступят своим владельцам в июне 2015 года.

Контейнеры сами прессуют мусор

Высокие технологии добрались до бытового мусора, точнее – до мусорных контейнеров. Бельгийская компания TecnorSA разработала мусорные контейнеры Big Belly, которые самостоятельно утрамбовывают свое содержимое. Прессовочный агрегат самостоятельно включается, как только уровень мусора в контейнере достигает определенного объема и массы. Двигатель, который приводит в действие умную машину, и вся сопутствующая электронная начинка питается от аккумуляторных батарей, которые в свою очередь получают энергию от солнечных панелей. Так что мусорные контейнеры Big Belly – вполне автономны.

Прессовка позволяет увеличить объем попавшего в контейнер мусора в пять раз. А это значит, что городским коммунальным службам придется в пять раз реже выезжать для замены контейнеров. Агрегат способен прессовать большую часть отходов человеческой жизнедеятельности – бумагу, картон, пластиковые бутылки, жестяные банки, пластмассу. При этом специальное устройство на основе данных компьютерной программы подает сигнал на пульт управления оператора, как только контейнер Big Belly будет полностью заполнен уже спрессованным мусором.

В настоящее время контейнеры Big Belly в тестовом режиме установлены на улицах Брюсселя. Испытания продлятся три месяца. Если опыт применения умных мусорниц пройдет успешно, на улицах бельгийской столицы планируется установить полторы тысячи контейнеров Big Belly.

Красивый пример на достройку веполя. Использование биоэффекта.

Самовосстанавливающийся бетон без трещин

Алан Ричардсон, ученый из Университета Нортумбрии в Великобритании предложил использовать для получения кальцита (кристаллической формы природного карбоната кальция) бактерии Bacilli megaterium. Это вещество может быть использовано для блокирования пор бетона, что позволит сохранить бетон от разрушения водой или любыми другими веществами.
Ученый культивировал бактерии на бульоне из дрожжей, мочевины и минералов, после чего добавил их к бетону. Бетон служит бактериям источником питания, они в нем активно размножаются и распространяются, образуя при этом все больше и больше кальцита, выступающего в роли герметика. Кальцит заполняет все трещины в бетоне и запечатывает их, препятствуя разрушению конструкций из бетона.
Конечно, в будущем «нетрескающийся» бетон ждет еще много тестов и экспериментов, однако Алан Ричардсон уверен, что его детище с легкостью пройдет все испытания. Созданный им бетон устойчив к воздействию внешних факторов и стоит не дороже обычного. Кроме того, самовосстанавливающийся бетон сегодня является единственным средством борьбы с так называемым «бетонным раком», возникающим из-за проникновения в поры бетона воды, которая приводит к набуханию и распаду материала. Ремонтная смесь с чудо-бактериями в своем составе также будет очень полезна при восстановлении уже существующих объектов из бетона.

Смотрите видео https://youtu.be/PyBR3PDPa-c

ЭТО ИНТЕРЕСНО

Создан новый сверхчувствительный магнитометр, работающий за счет явления кинетической индуктивности

В 1960-х годах исследователи компании Ford Motor разработали одно из первых практических устройств, использующих явление сверхпроводимости. Это устройство, SQUID (Superconducting QUantum Interference Device), состоит из сверхпроводящей петли с двумя переходами Джозефсона, очень тонкими слоями диэлектрика, включенного в сверхпроводящий материал. Куперовские пары электронов, двигающиеся в сверхпроводящем материале, перескакивают переход за счет эффекта квантового туннелирования. Однако, когда на переход Джозефсона подается электрический потенциал, электрический ток через него начинает колебаться с очень высокой частотой, которая зависит от приложенного напряжения.

Вся эта система устройства SQUID очень чувствительна к воздействию внешних магнитных полей, которые вызывают изменения частоты колебаний тока. Благодаря этому такие устройства широко используют в качестве магнитометров, датчиков в магнитоэлектроэнцефалографии и датчиков, позволяющих обнаружить мельчайшие изменения в магнитном поле Земли, которые являются предвестниками землетрясений.
Однако, изготовление переходов Джозефсона в сверхпроводящем материале является делом трудным и крайне дорогостоящим, что препятствует широкому распространению SQUID-устройств. Но исследователи из Технического исследовательского центра VTT, Эспо, Финляндия, показали решение вышеупомянутой проблемы, продемонстрировав новый сверхпроводящий магнитометр, в конструкции которого нет переходов Джозефсона.
«Отличительная черта нашего устройства – это его простота» – рассказывает физик Джуха Хэссель (Juha Hassel), – «Структура нашего магнитометра состоит только из сверхпроводящего материала, составленного из десяти тонких слоев различных материалов».
Основным компонентом нового магнитометра является сверхпроводящая петля диаметром в 2 сантиметра, которая, будучи связанной с электрическим конденсатором, формирует колебательный LC-контур, резонирующий на стабильной частоте порядка 100 МГц.

За счет наличия явления сверхпроводимости в токах Мейснера «хранится» не только энергия магнитного поля, но и кинетическая энергия движущихся электронов, что называется термином кинетическая индуктивность. В материалах, не находящихся в сверхпроводящем состоянии кинетическая энергия электронов рассеивается за счет наличия у материала электрического сопротивления.
Из-за добавления кинетической составляющей к геометрической индуктивности петли колебательный контур расстраивается и частота его колебаний смещается в сторону от начальной точки.
«Это смещение может быть измерено и это является мерой измерения магнитного поля» – рассказывает Хэссель, – «Вторым информационным сигналом является амплитуда колебаний, которая также дает некоторую информацию об измеряемом магнитном поле».
К сожалению, чувствительность этого нового и более простого магнитометра значительно хуже, нежели чувствительность традиционных SQUID-магнитометров, однако, новый магнитометр имеет гораздо более широкий динамический диапазон.
«А увеличение чувствительности – это лишь дело увеличения чувствительности измерительных электронных цепей. Я считаю, что в скором времени нам удастся увеличить чувствительность нашего устройства в десятки и в сотни раз» – рассказывает Джуха Хэссель, – «Но наше устройство обладает одним огромным преимуществом – отсутствием переходов Джозефсона. Благодаря этому оно будет способно вытеснить более дорогие SQUID-магнитометры в разных областях, включая и исследования в области биомагнетизма».

Записаться на тренинг по развитию творческого, сильного мышления Мастера ТРИЗ Ю.Саламатова пройдите по ссылке >>>  

С уважением,

команда Института инновационного проектирования

http://rus.triz-guide.com