Стиральная машина icon

Стиральная машина



НазваниеСтиральная машина
Дата конвертации29.09.2012
Размер95.83 Kb.
ТипЗадача
1. /konkurs1.docСтиральная машина

Стиральная машина

В 1999 году в сети "ФИДО" Михаил Кулешов поставил следующую задачу.

Задача

Существуют ультразвуковые стиральные машины, в которых движение раствора стирального порошка обеспечивается за счет возбуждения в нем ультразвуковых (УЗ) колебаний. Их преимущество: они состоят только из источника УЗ, поэтому дешевы. Их недостаток - плохо стирают.

  1. Построение вепольной схемы процесса.

Вещества: Вб - белье, Вг - грязь, Впав -раствор поверхностно активного вещества (ПАВ), Вкол. - источник УЗ колебаний.

Поля: Псц1 - водородные связи, обеспечивающие сцепление грязи с бельем, Псц2 - связи, обеспечивающие сцепление ПАВ с бельем, Пмех - поле перемещений раствора ПАВ относительно белья. Построим матрицу взаимодействий веществ, которая позволяет наиболее полно отразить происходящий процесс.

Таблица 1







Вб - белье

Вг - грязь

Впав -раствор ПАВ

Вкол. - источник УЗ колебаний.





1

1

2

3

4

Вб - белье

1

-










Вг - грязь

2

Псц1 - вредное

-







Впав -раствор ПАВ.

3

Псц2 - вредное (надо полоскать)

Псц2 - полезное

-




Вкол.
- источник УЗ колебаний


4

Пмех - полезное

Пмех - полезное

Пмех - полезное

-


На основе матрицы взаимодействий легко строится вепольная схема стирки.





Конфликтный веполь:






  1. Построение цепочки нежелательных эффектов (НЭ).


Плохо стирает (НЭ1) ---- Недостаточная интенсивность УЗ колебаний (НЭ2)----- малое по амплитуде перемещение раствора ПАВ (НЭ3) ----- недостаточная мощность УЗ источника (НЭ3).

Отсюда находится тривиальное решение - увеличить мощность УЭ источника.


  1. Генетический анализ.


Далее проанализируем эволюцию процесса стирки и стиральных машин с точки зрения выполнения только главной полезной функции (ГПФ).

Таблица 2

Источник механического поля

Примерные амплитудные (А) и частотные (Ч) параметры

Используемые устройства

Заключение

Ручная стирка

А1=(0,3-0,4) м, Ч1=2 гц

А2=(0-0,01) м, Ч2=20 гц

Стиральная доска

Макроперемещения А1 за счет рук и микроперемещения А2 за счет волнистой доски.

Постоянно вращающийся диск с лопастями

Постоянное поле вращения

А2=(0-0,01) м, Ч2=1000 гц

Стиральная машина "Волна"

Макроперемещения: однонаправленное вращение, эффективность обеспечивается за счет отставания белья от потока раствора ПАВ.

Микроперемещения за счет быстрого движения лопастей

Реверсно вращающийся диск с лопастями

Вращательные колебанания А1=(30-40) оборотов, Ч1=2 гц

А2=(0-0,01) м, Ч2=1000 гц




Макроперемещения: дополнительный эффект за счет неравномерности вращения и использования инерционного движения раствора.

Микроперемещения за счет быстрого движения лопастей

Источник УЗ колебаний

А2=(0-0,001) м Ч2=20000 гц

Прототип

Макроперемещений нет, есть только микроперемещения.


Вывод. Макроперемещения Пмех1 создаются в для интенсификации процессов удаления частиц грязи плюс ПАВ от белья и для подвода к белью порции чистого раствора ПАВ. Микроперемещения Пмех2 создаются в для интенсификации процесса отрывания грязи от белья путем «прокачивания» раствора сквозь белье.

Таким образом ГПФ стиральной машины заключается в генерации Пмех1 и Пмех2 для обеспечения относительного движения раствора ПАВ и белья.

АРИЗ – 85В




Часть 1


    1. ТС для обеспечения относительного движения раствора ПАВ и белья включает в себя: раствор ПАВ, белье, источник УЗ колебаний, емкость.

ТП-1: Если увеличить мощность источника УЗ, то возрастает интенсивность относительного движения раствора ПАВ и белья, но увеличивается потребление энергии, габариты, стоимость источника УЗ, что недопустимо.

ТП-2: Если не увеличивать мощность источника УЗ, то не увеличивается потребление энергии, габариты, стоимость источника УЗ, но интенсивность относительного движения раствора ПАВ и белья недопустимо низкая.

Необходимо при минимальных изменениях в системе увеличить интенсивность относительного движения раствора ПАВ и белья, без увеличения потребления энергии.

    1. Изделие - раствор ПАВ, инструмент - источник УЗ колебаний.

    2. Конфликт: Колебания раствора ПАВ, вызываемые слабым источником УЗ затягивают стирку.

    3. ГПФ - обеспечение относительного движения раствора ПАВ и белья, поэтому выбираем ТП-1.

    4. Усиление конфликта. Увеличить в 1000 раз интенсивность относительного движения раствора ПАВ и белья без увеличения потребления энергии.

    5. Модель задачи. Изделие - раствор ПАВ, инструмент - источник УЗ колебаний. Колебания раствора ПАВ, вызываемые слабым источником УЗ затягивают стирку.

Х-элемент должен при минимальных изменениях в ТС увеличить в 1000 раз интенсивность относительного движения раствора ПАВ и белья без увеличения потребления энергии.

Часть 2


2.1 Оперативная зона - объем раствора ПАВ

2.2 Оперативное время – время стирки. Время конфликта совпадает с оперативным.

2.3 Веществненно – полевые ресурсы.

Системные: см. табл. 1, надсистемные - электроэнергия, вода, газ, бытовые приборы в доме, окружающей среды – воздух.

Часть 3


    1. ИКР-1. Х- элемент абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает увеличение в 1000 раз амплитуду относительного движения раствора и белья во время стирки без увеличения мощности источника колебаний.

    2. Усиленный ИКР. В качестве Х- элемента последовательно выбираем один из ресурсов.

3.2.1 ИКР-1.1. Х- элемент = источник УЗ колебаний …

3.2.2 ИКР-1.2. Х- элемент = раствор ПАВ …

3.2.3 ИКР-1.3. Х- элемент = емкость …

3.2.4 ИКР-1.4. Х- элемент = электричество …

3.2.5 ИКР-1.5. Х- элемент = воздух …

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    1. Физические противоречия, соответствующие каждому ИКР-1….

      1. Источник колебаний должен быть мощным, чтобы обеспечить увеличение в 1000 раз амплитуды относительного движения раствора и белья во время стирки, и не должен быть мощным, чтобы не увеличилось потребление энергии.

      2. Раствор ПАВ должен увеличить в 1000 раз амплитуду своего движения относительно белья во время стирки, и не должен этого делать, так как к нему подводится мало энергии от источника УЗ.

      3. Емкость должна колебаться с большой амплитудой, чтобы увеличить в 1000 раз амплитуду относительного движения раствора ПАВ и белья во время стирки, и не и не должен этого делать, так как к нему не подводится энергия.

      4. Электричество должно создавать колебания раствора ПАВ очень большой амплитуды не должно этого делать, так как в ТС нет устройства, реализующего указанный физический эффект.

      5. Воздух должен создавать колебания раствора ПАВ очень большой амплитуды не должен этого делать, так как в ТС нет устройства, реализующего указанный физический эффект.



Часть 4


4.1 Моделирование меленькими человечками.

Исходная ситуация.

Б











V MAX

Есть

Должно быть

елье – рыбацкая сеть, в ячейке которой сидит большая обезьяна – грязь. Она всеми четырьмя руками вцепилась в сеть. Большую обезьяну схватила маленькая, но очень цепкая обезьяна , которая хочет не может вытянуть большую обезьяну из ячейки.

Рядом стоит кабан - частица воды и периодически пытается вытолкнуть сцепившихся обезьян из ячейки, но сил не хватает. Надо чтобы он разбежался и выбил этих обезьян из ячейки.

Идея – требуется импульсное воздействие.

Разрешение ФП. Синтез решений.

  1. Разрешение противоречия во времени. Часть времени мощный источник создает интенсивное движение раствора ПАВ, потребляя много энергии, а другую часть времени он отключен, причем в это время движение происходит по инерции. В предельном случае - импульсный режим работы.

  2. Суть этого противоречия – малое воздействие должно приводить к наибольшим по амплитуде колебаниям. Согласно закону согласования ритмики частей надо использовать явление резонанса.

  3. Согласно закону энергетической проводимости надо соединить источник УЗ с емкостью и использовать предыдущее решение.

  4. Данное «физическое противоречие» не является таковым, так как в действительности это постановка макрозадачи на синтез нового физического принципа действия ТС. То есть требуется преобразовать энергию электрического поля в энергию импульсного ( см. п.1) движения раствора ПАВ. Обращаясь с справочнику физэффектов, находим в разделе «Перемешивание жидкости» эффект Юткина.

  5. Данное «физическое противоречие» тоже не является таковым, так как в действительности это постановка макрозадачи на синтез нового физического принципа действия ТС. Обращаясь с справочнику физэффектов, находим в разделе «Перемешивание жидкости», кавитационный эффект - создание и схлопывание пузырьков в растворе ПАВ.


4.2

4.3 Использование смеси ресурсов для решения. Объединим решения 1, 2, 4, 5, использующие разные ресурсы.

С помощью эффекта Юткина в растворе ПАВ создаются ударные волны с частотой равной одной из частот собственных колебаний системы «емкость – раствор ПАВ». Формируясь как волна сжатия, ударная волна, отражаясь от стенок емкости, превращается в волну, за фронтом которой давление понижено. В области пониженного давления образуются кавитационные пузырьки, которые при последующем схлопывании возбуждают вторичные ударные волны. Вследствие эффекта резонанса осуществляется преобразование микроперемещений частиц раствора ПАВ в макроперемещения. Характер макроперемещений определяется расположением источника ударных волн, формой емкости и количеством раствора ПАВ.


Часть 4А

Использование законов развития ТС.

Согласно закону перехода в надсистему предлагается использовать несколько источников ударных волн, оптимально расположенных в объеме ПАВ.

По закону согласования ритмики частей работа этих источников ударных волн должна быть согласована для обеспечения нужного вида макроперемещений.

Часть 5

Часть 6


Разработка принципиальной схемы конструкции.

Устройство состоит из:


Наименование элемента

Назначение (ГПФ)

Определяемые параметры

Трансформатор

Получение требуемого напряжения

Uвых

Диодный мост

Получение требуемого напряжения













Конденсатор переменной емкости

Накапливание энергии для разряда, для изменения величины запасаемой энергии и мощности разряда.

Смакс, Смин

Разрядник 1

Создание ударной волны в ПАВ

Зазор

Разрядник 2

Управляющий элемент для предотвращения утечки тока через ПАВ при зарядке конденсатора, для изменения напряжения пробоя (при изменении расстояния между электродами.

Зазор

Переменное сопротивление

Управляющий элемент для изменения частоты импульсов разряда.

Rмин, Rмакс



~




Принципиальная схема устройства





Часть 7.


Новые сферы применения предлагаемого принца стирки: мойка деталей.

Новые сферы применения принца обратного стирке (антистирка): интенсификация окраски тканей при их погружении в краску; пропитка пористых материалов.


С уважением, Очнев Александр Валерьевич,

преподаватель ТРИЗ

Тульский государственный университет

Адрес: г. Тула, ул. Пушкинская, д. 57, кв. 260

E-mail: ochnev@tula.net



Похожие:

Стиральная машина iconНовогоднее чудо (новогодний сценарий детского праздника)
Были они бедные-пребедные"? Ничего подоб-ного! Это ведь сказка про новых русских деда и бабу. Чего только у них не было! И плита...
Стиральная машина iconУстройство компьютера
Компьютер (англ computer ‒ «вычислитель»), электронная вычислительная машина (эвм) ­‒ вычислительная машина, предназначенная для...
Стиральная машина iconПритяжательный падеж существительного
Притяжательный падеж выражает принадлежность (в самом широком смысле слова) и соответствует русскому родительному падежу или притяжательному...
Стиральная машина iconПробег: 6350 км. Машина: Nissan Primera, экипаж
Питер Турку (паром в ночь) Стокгольм – Хельсинборг/Хельсинор Родби/Путтгарден – Кассель – Вайсензее – Венеция – Бамберг- хельсинор...
Стиральная машина iconМашина времени

Стиральная машина iconЭлектронная машина

Стиральная машина iconКогда твоя тяжелая машина Пошла к земле, ломаясь и гремя

Стиральная машина iconМы снова встретились, и нас везла машина грузовая. Влюбились мы в который раз

Стиральная машина iconУнифицированная форма № км 5 Утверждена постановлением Госкомстата
Контрольно-кассовая машина номер
Стиральная машина icon1/35 I мировая война
Су – 76И командирская машина, 1943 г (конверсия на т-3ф, штуг-3 от “Звезды”), СССР
Стиральная машина iconДокументы
1. /Лаба Машина Атвуда.doc
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов