Один их приемов творческой деятельности

Один их приемов творческой деятельности – анализ истории изобретений. Вкупе с изучением текущей ситуации он позволяет сделать прогноз развития различных устройств на основе законов развития технических систем (рассмотрены в пособии).

Пример - история водопровода.

С момента своего появления на Земле человек использует природные водные объекты в своих целях. И одна из этих целей - приготовление питьевой воды. Под приготовлением питьевой воды понимается изыскание источников воды, определение ее пригодности для питьевых целей, добыча воды, улучшение ее качества, а также транспортирование к месту потребления. В общей структуре использования воды потребление ее для питьевых целей занимает совершенно незначительное место. Достаточно сказать, что в зависимости от степени благоустройства жилища человека нормами предусмотрено потребление до 350 л воды питьевого качества в сутки. Из них непосредственно для питья человек расходует не более 2-3 л. Однако приготовлению воды именно питьевого качества цивилизованное человечество уделяет особое внимание.

Высокое качество питьевой воды обеспечивает здоровье, благополучие и расцвет нации. Низкое качество питьевой воды ведет к эпидемиям, ухудшению здоровья и может стать причиной вырождения населения. Поэтому с древнейших времен человек создает системы водоснабжения, изыскивает источники чистой воды, улучшает ее качество.

Количество воды, потребляемой человеком, определяет степень социального развития общества. Первые водопроводные сооружения - колодцы и оросительные каналы -появились в местах развития древнейших цивилизаций в период их расцвета и явились условием этого расцвета. Проведенные археологические раскопки свидетельствуют о наличии колодцев и оросительных каналов в древних цивилизациях Ассирии, Вавилона и Египта.
История Древнего мира свидетельствует: природные поверхностные и подземные воды, рядом с которыми развивались древние цивилизации, повсеместно являлись объектом освоения и использования для сельского хозяйства, транспорта, рыболовства и, конечно же, для питьевых и бытовых целей.

Исторически сложилось так, что водопроводом называют не только акведуки или каналы для подачи воды, но и всю систему сооружений, предназначенных для добычи, транспортирования, обработки и распределения воды. Ниже речь пойдет об акведуках, сооружениях для очистки воды и термах античного Рима, а также об истории водопровода в России, строительства централизованной системы водоснабжения в Москве, а также о системах водоотведения.

Водопроводы античного Рима

Самая мощная индустрия производства воды для питьевых и бытовых целей была создана в античном Риме. В период расцвета в этом городе проживало, по разным сведениям, от шестисот тысяч до миллиона человек, на каждого из которых приходилось до 1000 л воды в сутки. Необходимо отметить, что этот показатель превышает водопотребление в современном Риме почти в 3 раза. Индустрия производства воды включала в себя значительные изыскательские работы, направленные на определение водных источников, трассировку водоводов, проектирование очистных сооружений. За изысканиями следовало строительство водопроводов, водоочистных сооружений, распределительных сооружений для снабжения общественных и личных фонтанов, бань (терм), купален, специальных аквариумов-садков для разведения морских и речных рыб, а также строительство водоотводных каналов.

Строительство водопроводов в Риме осуществлялось на общественные средства, а также на средства, полученные в результате победоносных войн. Так, водопровод Ашо был построен в 272 г. до н. э. на средства, полученные в результате разгрома Пирра, Марциев водопровод - в 144 г. до н. э. на средства, полученные после взятия Коринфа. Средства на эксплуатацию водопроводов формировались за счет нескольких видов налогов, относящихся к сфере водопользования. Это были налоги на бани и каналы.

Акведуки

Водопроводы, или акведуки, строились следующим образом. На довольно высоком месте находили обильный источник воды и делали углубление в виде большого водоема, в котором собиралась вода. Из этого водоема вода поступала к общественному или собственному (личному) водопроводу по подземным трубам или по надземным водопроводам.
Подземные трубы выполнялись из дерева, глины или свинца (кстати, эта одна из причин падения Римской империи. Свинец - это провокатор онкологических заболеваний. Римляне, особенно элита, не доживали до 30 лет из-за раковых опухолей). В местах пересечения водопровода с твердыми скальными породами вырубались водоотводные каналы; в мягких грунтах эти каналы выкладывались камнем и над ними сооружались своды. На определенном расстоянии друг от друга делались отверстия для воздуха, чтобы вода оставалась чистой и свежей.

Надземные каменные водопроводы имели гидроизоляцию из штукатурки и отверстия сверху для доступа воздуха. Водопроводы выполнялись на стенах, которые везде, где нужен был проход, имели арки, как например, часть водопровода Клавдия. Эти арки образовывали один или несколько ярусов, что позволяло сооружать водопроводы через реки в виде мостов и прокладывать по ним дороги (рис. 1). Отдельные части римских водопроводов и водораспределительных устройств в виде фонтанов функционируют до сих пор.

Рис. 1. Водопровод через реку Гар (Гардский мост)

.
Римские водопроводы простирались в длину на многие километры, достигая в высоту десятков метров. Так, водопровод Аnio novus был высотой почти 40 м; водопровод во Франции (Nimes) и поныне двумя арками высотой почти 50 м поднимается над окрестностями. Таковы же остатки водопроводов в Испании. Кстати, акведуки строились и в России. До Второй мировой войны существовал акведук, соединявший Таицкие ключи с Царским (Детским) селом.

Сооружения для очистки воды.

Кроме водоводов, системы античного водоснабжения имели особые водоемы-отстойники для очищения воды и в конце водовода особый гидравлический прибор для удобства распределения воды по городу. Распределение производилось при помощи трех резервуаров, в одном из которых находилась вода, предназначенная для общественных колодцев и фонтанов (водометов), в другом - вода для бань, а в третьем - для частных домов.

Рис. 2. Очистные сооружения в районе г. Байи (Этрурия)

Поражают своими масштабами и великолепием очистные сооружения в районе г. Байи (на берегу Неаполитанского залива). Они занимают обширные пространства и покрыты сводом, покоящимся на 48 колоннах (рис. 2).

Менее впечатляющими по размерам, но более наглядными являются очистные сооружения на сохранившемся в Риме водопроводе Агриппы. Они были устроены следующим образом (рис. 3).

Рис. 3. Водоочистительный резервуар водопровода Агриппы в Риме

Через отверстие А вода поступала в помещение В. Очищенная (осветленная) вода из помещения Н (через отверстие I) подавалась потребителям. В процессе очистки вода последовательно поступала из помещения В в помещение О (через отверстие С), из него - в помещение Р (через отверстие Е) и из помещения Р - в помещение Н (через отверстие О). При этом взвешенные частицы осаждались в помещениях О и Р, а затем удалялись через отверстие К.

Первый водопровод в Риме (Аqua Аррiа) был построен в 312 г. до н. э. Аппием Клавдием, тем самым, который построил первую римскую дорогу (знаменитая Аппиева дорога). Этот водопровод имел протяженность около полутора миль под землей и около километра; в самом Риме (по аркам). Другой, начатый в 273 г. до н. э. также Аппием Клавдием, большей частью шел под землей. Третий (Aqua Магсia) сооруженный в 146 г. до н. э., имел протяженность около 7 миль, из них около 1,5 миль были сооружены на арках. Этот акведук носит имя Марция. Четвертый (Аqua Терulа) был основан в 127 л до н. э. и в 35 г. до н. э. был соединен с Юлиевым водопроводом Агриппой. Шестой (Аqua Viгgо) построил тот же Агриппа для снабжения водой своих терм.

Водопроводы строили также Август, Каллигула и Клавдий.

Эти девять водопроводов снабжали водой Рим в конце I в. н. э., обеспечивая ежедневно подачу 5,5 млн. ведер чистой воды. Необходимо отметить также, что подземные источники воды обустраивались специальным образом, над ними возводились различные постройки (рис. 4). Многие из них сохранились до настоящего времени.

Рис. 4. Подкалитолийское Tallanium (позднее - тюрьма)

Исправное состояние водопроводов было заботой значительного числа чиновников. Вода была одним из самых ходовых и недорогих товаров. Невысокая стоимость потребляемой воды и огромные ее объемы обеспечивали значительные финансовые поступления в казну государства.

Пример использования алгоритма формулирования проблемы (прием № ТРИЗ), предложенного красноярским специалистом по ТРИЗ В.А. Дмитриевым.

Таблица 1. Шестишаговый алгоритм постановки проблемы