ИЛКО ЙОКИОЙНЕН, сотрудник фирмы "ВАЛМЕТ",
слушатель семинара по ТРИЗ и ФСА
/Хельсинки - Турку, сентябрь 1990 г./
Мокрая тонкая бумага, типа туалетной, движется вместе с лен-
той-подложкой со скоростью 1500 м/мин (25 м/с) - см. рис. 2. Под-
ложка выполнена из синтетической ткани толщиной примерно 1,5 мм.
Основа ткани выполнена из нитей толщиной 0,4 - 0,5 мм, а сторона,
обращенная к бумаге, имеет короткий ворс (как у фланели, только
более жесткий). Ткань подложки слабо проницаема для воздуха (ес-
ли, плотно прижав губы к ткани, подуть сквозь нее, воздух прохо-
дит, но не очень легко). Ширина полотнища бумаги 3,5 - 5,0 м. Бу-
мага содержит в себе воду, часть которой удаляется механическим
отжимом на валковом прессе. После этого оставшаяся часть влаги
высушивается на поверхности горячего цилиндра (для нагрева ци-
линдра используется пар, температура которого после отвода от ци-
линдра равна 170 градусов (температура везде приведена в градусах
Цельсия)). Кроме того, одновременно с нагревом на цилиндре, бума-
га обдувается горячим газом ( температура газа 500 градусов, по-
догревается он горелками; температура газа после отвода от ци-
линдра 200-300 градусов, содержание влаги 0,2-0,45 кг/кг газа).
Узким местом системы является валковый пресс: именно он
сдерживает производительность. Пресс представляет собой два от-
жимных валка - один гладкий стальной, другой - перфорированный
обрезиненный. Перфорация служит для отвода отжатой воды. Пресс
совершенствуется давно и, похоже, все, что от него можно было по-
лучить, уже получено. Например, нельзя увеличивать давление вал-
ков на бумагу, т.к. это приведет к разрушению мокрой и тонкой бу-
маги.
Однако у самой бумаги есть ресурс: если повысить температуру
содержащейся в ней воды, то за счет СНИЖЕНИЯ ВЯЗКОСТИ этой воды
облегчится удаление ее на валковом прессе. При этом повышение
температуры воды в месте отжима на 10 градусов (с 30 до 40) дает
экономический эффект в несколько миллионов финских марок (от 4,6
и выше). Более сильный нагрев воды в этом месте позволил бы еще
увеличить производительность и дал бы дополнительный экономичес-
кий эффект. На вопрос о предельно допустимой температуре нагрева
воды заказчик осторожно назвал 100 градусов, отметив, что при бо-
лее высокой температуре возможно повреждение синтетической под-
ложки. Нагревать же саму бумагу можно без ухудшения ее свойств до
температуры в несколько сот градусов.
В настоящее время предлагается обдувать бумагу в зоне А (см.
рис.2) горячим газом (200-300 градусов, влажность 0,2 - 0,45
кг/кг газа). Получить его можно, отведя отработанный газ, нес-
колько остывший и увлажнившийся после обдува бумаги на наружной
поверхности горячего цилиндра. Этот газ предполагается подавать в
ящик с перфорированной верхней стенкой. Сквозь отверстия в этой
стенке газ должен поступать непосредственно к бумаге. Зазор между
перфорированной стенкой ящика и бумагой может меняться в нужных
пределах. Предполагается, что почти весь газ будет обтекать бума-
гу и уходить в разные стороны, а проникать сквозь бумагу будет
только маленькая его часть, не более 2%. Поэтому подложка практи-
чески не будет нагреваться.
Однако и в этом случае нагреть эффективно влагу не удастся.
Кроме того, пока бумага перемещается к месту отжима влаги в прес-
се, вода успеет остыть (температура подложки, как отмечалось вы-
ше, практически не изменяется). В итоге вода в месте отжима наг-
ревается всего на 2 градуса, что недостаточно. Как быть?
АНАЛИЗ.
1. Составить список нежелательных эффектов (НЭ) в функционирова-
нии технической системы (ТС), описанной в условиях данной
изобретательской ситуации.
1. Недостаточно высокая производительность устройства для
сушки бумаги.
2. Низкое качество отжима бумаги.
3. Разрушение бумаги при попытке улучшить отжим.
4. Трудно известными способами нагреть влагу в бумаге.
5. На пути от зоны нагрева к валковому прессу бумага остывает.
2. Выявить причинно-следственные связи между найденными НЭ.
->НЭ5 ->НЭ3
НЭ4-->НЭ2-->НЭ1
3. Указать начальный НЭ в установленных причинно-следственных
связях.
НЭ4
4. Нежелательный эффект "трудно известными способами нагреть
влагу в бумаге" означает, что:
4.1. Необходимо улучшить функционирование.
КОММЕНТАРИЙ. Здесь возможен выбор и варианта 4.2, тогда на следую-
щем шаге выяснится, что затраты связаны с выполнением ПФ "нагре-
вать влагу в бумаге", выполнение которой и нужно улучшить.
6. Нежелательный эффект "трудно известными способами нагреть
влагу в бумаге" означает, что:
6.2. Плохо выполняется полезная функция.
Переход к шагу 8.
8.1. Сформулировать ПФ, которую необходимо выполнить или улучшить
/назовем ее Ф-у/.
нагреть влагу в бумаге
8.2. Определить, что необходимо:
8.2.1. Улучшить имеющийся принцип выполнения Ф-у
Далее используем выражения в скобках (см. Алгоритм).
КОММЕНТАРИЙ. В случае сомнений при выполнении этого шага лучше вы-
бирать 8.2.1, т.к. этот вариант нацеливает на решение мини-задачи.
8.3. Указать, зачем необходимо выполнить Ф-у 8.1.
чтобы улучшить отжим влажной бумаги
8.4. Сформулировать 8.3 в виде полезной функции.
отжимать влажную бумагу
8.5. Указать, каким известным способом можно улучшить нагрев
влаги в бумаге
увеличить температуру нагревающего газа
8.6. Указать основной недостаток Н указанного способа.
недопустимо большой расход ресурсов
КОММЕНТАРИЙ. В принципе, если увеличить температуру газа, то эф-
фективность нагрева возрастет, но газ получают после того, как он
отработал на сушке бумаги, поэтому он имеет вполне определенную
температуру (200-300 градусов), а дополнительный нагрев связан с
недопустимым расходом энергии.
8.7. Указать, какой элемент (Э) улучшает выполнение функции
"нагреть влагу в бумаге" в рамках способа "увеличить темпе-
ратуру нагревающего газа".
газ
8.8. Указать, какое действие нужно выполнить над объектом "газ",
чтобы улучшить выполнение функции "нагреть влагу в бумаге".
нагреть
8.9. Указать, над какой частью объекта "газ" необходимо вы-
полнить действие "нагреть", чтобы выполнить функцию "наг-
реть влагу в бумаге".
приповерхностный слой газа
КОММЕНТАРИЙ. Приповерхностный слой газа - это та часть газа, кото-
рая непосредственно соприкасается с поверхностью бумаги. Здесь
возможен ответ и на микроуровне. Частью газа является молекула.
"Нагревать" молекулу, т.е. увеличивать ее среднюю кинетическую
энергию, необходимо для увеличения ее энергоотдачи влажной бума-
ге. Мы продолжим анализ на макроуровне, хотя "микроуровневый"
подход не менее плодотворен.
8.10. Указать, для какого другого полезного действия над объек-
том "приповерхностный слой газа" необходимо его нагреть.
чтобы увеличить его теплоотдачу
9. Определить, можно ли для решения задачи изменять:
- элемент "газ" - можно
- объект "приповерхностный слой газа" - можно
10. Записать сведения, найденные на шагах 8.4, 8.6, 8.7, 8.8,
8.9, 8.10.
Заменить в записанных сведениях специальные термины.
8.4. отжимать влажную бумагу
8.6. недопустимо большой расход ресурсов
8.7. газ
8.8. нагреть
8.9. приповерхностный слой газа
8.10. увеличить теплоотдачу
Специальных терминов нет.
11. Поскольку на шаге 6 НЭ классифицирован как ПФНЭ, то перехо-
дим к шагу 11.2.
11.2. ТП1: Если нагреть газ, то полезная функция "увеличить теп-
лоотдачу приповерхностного слоя газа" выполняется, но
расход ресурсов недопустимо велик.
ТП2. Если не нагревать газ, то расход ресурсов невелик, но
и полезная функция "увеличить теплоотдачу приповерх-
ностного слоя газа" не выполняется, что также недо-
пустимо.
Необходимо увеличить теплоотдачу приповерхностного слоя
газа, не нагревая газ.
Читателю предоставляется возможность самому определить, ка-
кой широко известный физический эффект нужно для этого использо-
вать. До решения остался один маленький шаг...
...Ну, а если бы решения не нашлось? В этом случае нам помог
бы шаг 13 Алгоритма:
13. Сформулировать два новых ТП по следующей форме:
ТП1: Если нагреть влагу в бумаге, то полезная функция "отжи-
мать влажную бумагу" выполняется хорошо, но полученное
решение недостаточно эффективно.
ТП2. Если не нагревать влагу в бумаге, то проблем с выполне-
нием этой функции нет, но и полезная функция "отжимать
влажную бумагу" выполняется плохо, что недопустимо.
Необходимо улучшить выполнение функции "отжимать влажную бу-
магу", но не нагревать влагу в бумаге.
Анализ при помощи шага 8 позволяет уточнить задачу (проверьте!):
"Необходимо уменьшить вязкость воды в бумаге, не нагревая ее".
Известно, что добавка некоторых веществ (например, крахмала) в
воду позволяет удовлетворить этим условиям.

Проблема: ИЗГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА АВИАТУРБИНЫ.
Заказчик: сотрудник Тбилисского авиационного завода, посети-
тель выставки-продажи Изобретающей Машины -
октябрь 1990г.
Рабочее колесо авиатурбины изготавливается из дюралюминия и
имеет сложную форму: основание в виде воронки, от которого отхо-
дят лопатки сложного профиля. Изготавливается рабочее колесо точ-
ным литьем в разборную форму. Форма состоит из двенадцати одина-
ковых частей (по числу лопаток) и одной центральной части для из-
готовления "воронки". Для изготовления колеса части формы собира-
ют в единую конструкцию, куда заливают расплавленный дюралюминий.
После остывания металла форму разбирают и вынимают готовое изде-
лие. Однако на стыках формы поверхность колеса искажается, что
приводит к ухудшению его аэродинамических характеристик и сниже-
нию надежности, что недопустимо. Как быть?
АНАЛИЗ.
1. Составить список нежелательных эффектов (НЭ) в функционирова-
нии технической системы (ТС), описанной в условиях данной
изобретательской ситуации.
1. Искажается поверхность колеса.
2. Ухудшаются аэродинамические характеристики колеса.
3. Снижается надежность турбины.
2. Выявить причинно-следственные связи между найденными НЭ.
НЭ1-->НЭ2-->НЭ3
*3. Указать начальный НЭ в установленных причинно-следственных
связях.
НЭ1
4. Нежелательный эффект "искажается поверхность колеса" означа-
ет, что:
4.1. Необходимо улучшить функционирование.
Переход к шагу 6.

6. Нежелательный эффект "искажается поверхность колеса" означа-
ет, что:
6.1. Выполняется вредная функция (ВФ).
Переход к шагу 7.
7. Провести анализ ВФНЭ.
7.1. Указать ВФ.
искажать поверхность рабочего колеса
7.2. Указать элемент (Э), выполняющий ВФ.
форма
7.3. Указать вредное свойство (ВС) Э, из-за которого он выполняет ВФ.
разборность
7.4. Указать свойство, противоположное ВС (анти-ВС).
неразборность
7.5. Проверить, будет ли выполняться ВФ, если Э будет обладать
свойством анти-ВС.
нет
7.6. Указать, выполняет ли форма в рассматриваемой ТС какие-либо ПФ.
да
Переход к шагу 7.9.
7.9. Составить список ПФ, выполняемых формой.
1. удерживать расплавленный металл;
2. формовать расплавленный металл;
3. освобождать готовое колесо.
7.10. Вычеркнуть из этого списка те ПФ, которые будут выполнять-
ся, если Э будет обладать свойством "неразборность".
Вычеркиваем функции 1 и 2. В списке остается только функция 3:
"освобождать готовое колесо"
7.11. Указать, зачем необходимо выполнить ПФ 7.10.
чтобы изготавливать новое колесо
7.12. Сформулировать 7.11 в виде полезной функции.
изготавливать новое колесо
Переход к шагу 9.
9. Определить, можно ли для решения задачи изменять:
- элемент "форма" - можно
- объект "рабочее колесо" - нельзя
- объект "готовое колесо" - нельзя
10. Записать сведения, найденные на шагах 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.8,
7.10, 7.12.
7.1. искажать поверхность рабочего колеса - искажать поверх-
ность детали сложной формы
7.2. форма - формовалка
7.3. разборность
7.4. неразборность
7.10. освобождать готовое колесо - освобождать готовую де-
таль сложной формы
7.12. изготавливать новое колесо - изготавливать новую де-
таль сложной формы
Заменить в записанных сведениях специальные термины.
11. Сформулировать два технических противоречия (ТП) по следующей
форме:
11.1. Если на шаге 6 НЭ классифицирован как ВФНЭ:
а) Если есть ПФ 7.10:
ТП1: Если элемент "формовалка" обладает свойством "разбор-
ность", то он хорошо выполняет полезную функцию "ос-
вобождать готовую деталь сложной формы", но выполняет
и вредную функцию "искажать поверхность рабочего ко-
леса" , что недопустимо.
ТП2: Если элемент "формовалка" обладает свойством "нераз-
борность", то он не выполняет вредную функцию "иска-
жать поверхность рабочего колеса", но и не выполняет
полезную функцию "освобождать готовую деталь сложной
формы", что также недопустимо.
Необходимо освобождать готовую деталь сложной формы, но не
искажать поверхность детали сложной формы.
Итак, одно из двух: либо разборная формовалка не искажает
поверхность детали, либо неразборная (и потому неискажающая) фор-
мовалка легко освобождает деталь. Представим себе неразборную
формовалку. Вот в нее залили расплавленный металл, вот металл
застыл, деталь готова... Из какого материала следовало бы изгото-
вить формовалку, чтобы, не разбирая ее, освободить деталь? Не го-
ните от себя эту мысль - да-да, из резины. Из жаропрочной резины.
Такой материал известен, и называется он "виксинт".



А если бы виксинта в природе не существовало? Тогда пришлось
бы переформулировать задачу, перейдя к шагу 13 Алгоритма:
1 2 3 4