1. Задача с образцами металла в кислоте (кубики).

Короткое описание.
Для испытаний сплавов, при которых 15–20 кубиков разных сплавов заливают горячей кислотой в закрытой камере, нагревают и исследуют под микроскопом. Необходимо найти недорогое решение, защищающее стенки камеры от разъедания кислотой, поскольку облицовка устойчивым материалом вроде золота или платины слишком затратна.

Уточненное (длинное) описание.
Для испытаний сплавов (15–20 кубиков разных сплавов) используется закрытая камера из обычной стали, в которую заливают горячую кислоту (точный состав и температура неизвестны), затем содержимое нагревают и исследуют под микроскопом. Стенки камеры быстро ржавеют и разъедаются кислотой, что мешает эксперименту и требует решения.
**Ключевые требования к решению:**
1. **Недорогое** — облицовка золотом или платиной слишком затратна.
2. **Долговечное** — решение должно служить долго, а не меняться каждый цикл.
3. **Нельзя использовать вкладыши или менять конструкцию** — защита должна быть интегрирована в стенки, съёмные элементы не подходят.
4. **Химическая инертность** — защитный материал не должен вступать в реакцию с кислотой и загрязнять образцы (третье вещество не должно влиять на эксперимент).
Лучше всего было бы не изменять стенки ванны и не облицовывать их ничем.

2. Перемешивание анодной массы.

Короткое описание.
В процессе перемешивания анодной массы до однородного состояния происходит абразивный износ рабочих поверхностей лопаток и зубьев смесителя.

Уточненное (длинное) описание.
В процессе перемешивания анодной массы до однородного состояния происходит абразивный износ рабочих поверхностей лопаток и зубьев смесителя. Из-за этого 1 раз в 1,5 месяца смеситель останавливают на восстановление рабочих поверхностей, которое занимает 5 суток. В момент технического обслуживания смесителя анодная масса для производства зеленых анодов на нем не производится. Износ рабочих поверхностей зубьев и лопаток происходит из-за того, что перемещающаяся анодная масса истирает поверхности. В настоящий момент рабочие поверхности изготовлены из твердого сплава карбид-вольфрама. Если найти решение, которое позволит восстанавливать поверхность лопаток и зубьев как можно реже, то простои на восстановление рабочих поверхностей сократятся, а выпуск продукции увеличится. Нельзя изменять принцип действия смесителя, параметры технологического процесса.

3. Очистка орехов от скорлупы.
Очистка орехов от скорлупы является трудоёмким процессом.
Существует специальное оборудование для очистки орехов механическим способом в промышленном объеме. Проблема в том, что в этом случае большая часть ядер орехов все же раскалываются. Самыми дорогими будут ядра орехов, которые гарантированно не расколоты на части. Механический способ очистки такую гарантию не дает. 
Предложите метод для колки орехов в промышленном масштабе, который будет гарантировать сохранность ядра ореха. Метод должен быть простой, производительный и дешевый.
Ограничения. Нельзя использовать температурные воздействия на орех, вибрацию, воду и центробежные силы.

4. Очистка пляжей. В пору летнего сезона на морских пляжах отдыхающие заражают песок болезнетворными микробами – особенно стафилококком и стрептококком, а также грибками. Опасность инфекционных заболеваний при этом возрастает. Типичный способ обезвредить песок от микробов – применение сильных дезинфицирующих веществ, в первую очередь хлорсодержащих, технических спиртов, перекиси водорода и других. Однако применять сильные дезинфицирующие вещества на морском пляже опасно и слишком дорого. Дезинфекция удалит микробы, но отравит окружающую среду. Если не дезинфицировать, то окружающая среда не пострадает, но и микробы уцелеют, будут распространяться заболевания. Рассмотрите имеющиеся в системе ресурсы. Как быть?

5. Запрет на использование электронного дневника. Родители написали официальный запрет на внесение персональных данных в региональные и федеральные системы, в том числе и в электронный дневник. Управление образования требует все равно внести этого ребенка под кодовым именем "УЧЕНИК 1", и это нарушает родительский запрет. Кроме того, учителя обязаны на этого ребенка вести бумажный журнал, а это уже двойная документация и нарушение прав уже учителя. Как быть администрации? (получено от Оксаны Исаевой)

6. Задача о гоночных автомобилях. На гоночных автомобилях очень важно наблюдать за положением передних рулевых колес. Но эти же колеса обладают большим лобовым сопротивлением, в результате которого снижается скорость автомобиля. Сопротивление можно уменьшить, накрыв колеса обтекателями, нот тогда они не будут видны гонщику и возможен сход автомобиля с трассы. Как быть?

7. Задача о перемещении рельсов. Вам, наверное, приходилось видеть, как рабочие передвигают тяжелый рельс? Несколько человек поддевают рельс ломами и по команде переворачивают. Потом снова поддевают и переворачивают. Работа тяжелая и опасная: если рабочий зазевается, то рельс может вырвать лом из рук...Вот и задача: как помочь рабочим?

8. Задача «Лопатка авиационные двигателей». Проблемы обработки лопаток авиационных двигателей. Благодаря прогрессу в области пятиосевой пятикоординатной обработки, лопатки и диски были объединены в одно целое, которое называется лопаточным диском, что позволяет снизить вес на 30%. Однако при обработке лопаток лопаточного диска, которые являются довольно тонкими и обладают высокой гибкостью, под воздействием режущей силы фрезы они могут слегка колебаться в одном направлении, что приводит к погрешностям в обработке. Как решить эту проблему? Магнитные или гидростатические опоры не справляются с задачей. Снижение давления фрезы на лопатки снижает производительность. Ультразвуковое воздействие слишком сложно и не эффективно. Система активного подавления вибраций слишком сложная. Не подходят также решения по изменению программы ЧПУ, режимов резания и создания обратной связи с датчиками. Недопустимо применение предварительно созданного противоположного напряжения в лопатке.

9. Задача «Защита судов во время ледохода». Нередко весенний ледоход на реках связан с уносом и разрушением пришвартованных судов. В центральных районах России ледозащитные дамбы строятся из железобетона и стали или насыпаются из грунта. В условиях Крайнего Севера строительство капитальных и сложных гидротехнических сооружений не всегда разумно по экономическим причинам, поскольку требует огромных затрат на строительные материалы, а главное, на их доставку. Как обеспечить безопасность судов во время ледохода без огромных затрат на капительное строительство дамы?

10. Задача «Датчики для медицинского мониторинга». Суть проблемной ситуации: существующие системы медицинского мониторинга используют отдельные, конструктивно независимые датчики для измерения давления и импеданса тканей. Это приводит к тому, что устройство в целом становится громоздким и неудобным для пользователя.

Противоречие:

С одной стороны, для комплексной диагностики необходимо использовать несколько разных датчиков (давления и импеданса).

С другой стороны, их раздельное конструктивное исполнение и объединение в одном устройстве увеличивает его размеры и снижает удобство использования.

Как разрешить такое противоречие?

11. Задача «Каппа для отбеливания зубов».
Короткое описание:
Как на несколько часов установить во рту каппу для отбеливания зубов, чтобы она не мешала человеку, спать, говорить, общаться?

Подробное описание.
Системы для домашнего отбеливания зубов, вплоть до начала третьего тысячелетия, состояли из полимерной каппы, наполненной отбеливающим гелем. Каппу с гелем нужно было надевать на всю ночь в течении недели и более.

Основные недостатки: гель вытекал и раздражал слизистую, каппа натирала десну, процедура в целом очень некомфортна для потребителя.

Можно заказывать каппу у стоматолога, но это дорого. Лазерное отбеливание не используем.

Как обеспечить точное попадание геля на поверхность зубов при отбеливании, гарантируя отсутствие геля на деснах и слизистых рта?

12. Задача «Авария на трубопроводе». В трубопроводе второго контура атомной электростанции образовалось отверстие. Из этого отверстия стала вырываться с большой скоростью струя перегретого пара. Для ремонта необходимо перекрыть трубопровод, но перекрывать его нельзя, т.к. снижение давления пара в контуре ниже критического может привести к аварии. Пробовали заварить отверстие, но струя пара настолько сильная, что выдувает расплавленный сварочный металл и отталкивает заплату. Руками прижать заплату невозможно, пар горячий, приспособления для сильного прижатия заплаты нет, а универсальное приспособление требует длительной подгонки. Пар вытекает, давление в трубопроводе падает, времени на ликвидацию аварии очень мало. Необходимо быстро закрыть отверстие.

13. Задача «Первый трамвай». В конце XIX века между городской Думой Санкт-Петербурга и акционерами общества конных железных дорог, эксплуатирующего петербургскую конку, был заключён договор, в соответствии с которым никто больше не мог организовывать на петербургских улицах массовую перевозку населения. За городскими властями было оставлено право выкупа конно-железных дорог через 15 лет. Как организовать трамвайные перевозки, если власти не дают разрешения на прокладку рельсов по улицам Санкт-Петербурга?

14. Задача «Испытание образцов в сейфе». Для испытания материалов на длительную прочность в условиях высоких температур и агрессивных сред используют прочные камеры — сейфы. К образцу материала прикрепляют груз, после чего заполняют камеру агрессивным веществом, герметично закрывают и включают систему обогрева (тепловые элементы размещены в стенках камеры). Вес груза — от 0,2 кг до 2 кг. Основная трудность при таких испытаниях связана с определением момента разрыва образца. Правда, здесь не требуется особой точности. Достаточно, если момент обрыва будет зафиксирован с точностью до нескольких секунд, так как испытания ведутся иногда в течение многих дней. Сложность в другом: трудно обеспечить надежность сигнальных устройств, размещенных внутри камеры в сильно агрессивной среде. Нужно, чтобы момент обрыва определялся снаружи. Аппаратура, улавливающая шум падения груза, не годится — она слишком сложна и ненадежна. Примем для определенности, что камера имеет размеры 0,4 м X 0,3 м X 0,3 м, а толщина стальных стенок — около 10 мм. Итак, нужен предельно простой и надежный способ регистрации момента разрыва образца. Помните: не должно быть ни одного сквозного отверстия в стенках камеры!

15. Задача «Строительство храма». Строительство Храма – непростая задача, при проектировании необходимо учитывать особенности, связанные с назначением здания. Все архитекторы, строившие православные Храмы на Невском проспекте в Санкт-Петербурге, сталкивались с одной и той же проблемой. Проспект тянется с запада на восток, так же должен быть ориентирован Храм: на западе – вход, на востоке – алтарь. В результате Храм стоит боком к проспекту (не парадной своей частью). Какая особенность Казанского Собора в Санкт-Петербурге позволила архитектору А.Н. Воронихину решить эту проблему?

16. Задача «Сжать пружину». Представьте себе, что нужно сжать спиральную пружину длиной 10 см и диаметром 2 см. Положить ее плашмя между страницами книги и закрыть книгу так, чтобы пружина не разжалась. Сжать пружину можно двумя пальцами. Но потом придется разжать пальцы, иначе не закроешь книгу. И пружина разожмется... С такой ситуацией столкнулись инженеры, собирая один прибор. Нужно было сжать пружину, уложить и закрыть крышкой. Как это сделать, чтобы пружина не разжалась? Используйте формулировки противоречия требований и противоречия свойств.

17. Задача «Нематода и картошка». Весна. Фермеры готовят картофель для посадки, а на поле с прошлого года затаился вредитель - нематода. В своих коконах они могут ждать не один год, а как только почувствуют запах картофельного сока из поврежденных при посадке клубней, вылезут из коконов и доберутся до лакомства – картошки. Можно обработать поля химическими средствами, но к ним вредители приспосабливаются. К тому же это вредно для людей и животных. Как быть?

18.. Задача «разноцветные ткани». Чтобы шить платья из разноцветных тканей, надо постоянно менять катушки ниток на швейной машине, иначе цвет нитки будет выделяться на ткани. Но частая смена катушек тормозит работу швеи. Как быть?

19. Задача «Ножи для чистки картошки». Ножи для чистки картофеля - популярное у хозяек приспособление. Однако оно не относится к часто приобретаемым товарам. Если нож быстро сломается, хозяйка не приобретет продукт той же фирмы. Значит, качество ножа должно быть не ниже, а выше, чем у конкурентов. И все же нож должен исчезать… Чтобы увеличить спрос на картофельные ножи, одна фирма придумала способ, чтобы они быстро пропадали у хозяйки. Что это за способ?

20. Задача «Упаковка мелких деталей». Важные детали приборов и механизмов хранят, упаковывая в пластиковую пленку. После удаления пленки необходимо убедиться, что на приборе или механизме не осталось ни малейших кусочков налипшей пленки. Как это сделать?

21. Задача «Защита животных». Животные часто гибнут под колесами машин ночью, перебегая шоссе... Исключить такое перебегание, построив забор на протяжении всего шоссе – нереально. Как предупредить животных о приближающейся машине?

22. Задача «Пропажа масла». Одна зарубежная фирма покупала у другой подсолнечное масло и перевозила его в автоцистернах емкостью 3000 литров. И вот обнаружилось, что каждый раз в цистерне не хватает 20 – 30 литров масла. Проверили отмеряющие приборы – все в порядке. Пломбы на заливном люке, герметичность цистерны – тоже в порядке. Учли, что несколько литров масла могло остаться на стенках цистерны; нехватка была значительно больше... Пригласили опытного детектива. И он ничего не обнаружил: машина нигде не останавливалась, водитель не отливал из нее масла. Детектив в недоумении развел руками... И тут появился изобретатель. - Ох, уж эти сыщики! - сказал он. - Ведь все так просто, надо только немного подумать. И объяснил, в чем дело. А вы как считаете?

23. Задача «Лампочка для Лунохода». Для освещения лунной поверхности «под ногами» станции «Луна-16» нужно было снабдить станцию компактной и сильной электролампой. Лампе предстояло выдержать большие механические перегрузки. Оказалось, что лампы не выдерживают перегрузок. Слабым местом было соединение цоколя лампы со стеклянным баллоном. Главным конструктором станции «Луна-16» был Георгий Николаевич Бабакин, как вы думаете, что он предложил?

24. Задача «Красные глаза». На снимках, сделанных на цветное фото со вспышкой, зрачки глаз людей зачастую получаются красными. Это происходит, если их размер в момент съемки достаточно велик. Тогда значительное количество света проникает в глазное яблоко и отражается от его насыщенных кровью внутренних тканей. Что нужно сделать при съемке, чтобы исключить эффект "красных глаз"?