Файл: Алгоритм решения изобретательских задач.pdf

2. СТРУКТУРА АРИЗ

сформулировать: материал проводника должен быть из ЗОЛОТА и НЕ ИЗ ЗОЛОТА. Типичное разрешение такого обостренного противоречия - использование ПОСРЕДНИКА.

Правило использование посредника подробно рассматриваться при изучении веполного анализа.

Видимо, Вы уже догадались о решении. Сначала наносят подслой, имеющий хорошую адгезию с подложкой и с золотом, а затем на него напыляют золото. В качестве подслоя берут никель или титан.10

Задача 1.6. Корпус яхты (продолжение).

В задаче с проектированием корпуса яхты обостренных противоречий несколько:

1. Для того чтобы яхта двигалась с большей скоростью (имело малое сопротивление формы), корпус должен быть узким и длинным, а чтобы вынести большую парусность (быть остойчивой), корпус должен быть широкий.

Это противоречие было разрешено изобретением катамарана – два параллельных корпуса, соединенных вместе. Каждый корпус узкий, поэтому имеет малое сопротивление движение, а общая ширина корпуса широкая, поэтому яхта остойчивая.

2.Второе обостренное противоречие относится к другой части яхты - к

балласту (киль). Для повышения остойчивости яхты балласт

должен быть тяжелым, а чтобы она была более маневренной, балласт должен быть легким.

Противоречие разрешается или использованием внутреннего пространства киля, например, помещают туда аккумуляторы. Или киль делается пустотелым в виде трубы, в котором всегда проходит вода, являющаяся грубом (балластом).

Рассмотрим еще оду задачу.

Задача 1.7. Радиотехническое устройство

Для питания многих радиотехнических устройств (РТУ) используются промышленная сеть переменного тока, хотя большинство блоков РТУ, например, усилитель, генератор и другие нуждаются в постоянном питающем напряжении. По этой причине на выходе усилителя необходим элемент, имеющий противоречивые физические свойства. Он должен быть ПРОВОДЯЩИМ для положительной полуволны синусоидального тока и НЕПРОВОДЯЩИМ для отрицательной полуволны, чтобы обеспечить усилитель однополярным питающим напряжением. Данное обостренное

10Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие. - М.:

Сов. радио, 1980.-424 с.

1.1. Понятия о противоречиях

противоречие (ОП) разрешается за счет выпрямителя, выполненного на диодах, обладающих указанными физическими свойствами и реализующих функцию преобразования переменного тока в постоянный.

Следует подчеркнуть еще раз, что в отличие от углубленного (технического) противоречия, принадлежащего всей системе, обостренное (физическое) - относится только к определенной ее части.

Таким образом, рассмотренные три вида противоречий образуют цепочку: поверхностное противоречие (ПП) –

углубленное противоречие (УП) - обостренное противоречие

(ОП), которая определяет причинно-следственные связи в исследуемой технической системе.

ПП УП ОП

Проиллюстрируем эту цепочку.

Задача 1.8. Чемоданы

ПП – пустые чемоданы занимают много места (нежелательный эффект).

УП – чемодан необходим для перевозки вещей, но занимает много места

дома, когда его не используют.

ОП – чемодан должен быть большой, чтобы в него помещалось много вещей, и меленький, чтобы он не занимал много места, когда он не используется. Т.е. чемодан должен быть большой и маленький.

Решение: Чемодан делается складной. Или чемоданы в виде матрешки. Меньший чемодан вкладывается в больший.

Задача 1.9. Мощные транзисторы

Неидеальность ключевых свойств мощных транзисторов и диодов являются причиной потерь электрической энергии, которая разогревает полупроводниковый прибор, ухудшая тепловой режим его работы.

Сформулируем поверхностное противоречие (ПП): "Необходимо

улучшить тепловой режим транзисторного (диодного) ключа в радиоэлектроаппаратуре, в которую он устанавливается". Или:

"Необходимо исключить перегрев силового транзистора в усилителе радиоприемника". В первой формулировке ПП показывается, какое качество нужно улучшить, а во второй - нежелательный эффект (НЭ) -

перегрев транзистора.

Устранение указанного поверхностного противоречия может осуществляться за счет создания нового транзистора или применения

2. СТРУКТУРА АРИЗ

радиатора, который улучшает тепловой режим работы транзистора, но увеличивает габариты радиоаппаратуры.

Углубленное противоречие (УП) между ТЕМПЕРАТУРОЙ и ГАБАРИТАМИ или ПОТЕРЯМИ ЭНЕРГИИ (МОЩНОСТИ) и

ГАБАРИТАМИ.

Улучшение теплоотвода приводит к необходимости увеличения площади радиатора, а снижение габаритов радиоаппаратуры требует уменьшения площади радиатора.

Опишем обостренное противоречие (ОП): площадь радиатора

должна быть БОЛЬШОЙ, чтобы улучшить отвод тепла, и МАЛЕНЬКОЙ, чтобы радиоаппаратура была малых габаритов.

Такое противоречие можно, например, разрешить путем изменения структуры. На радиаторе делают ребра. Общая площадь радиатора остается такой же или больше, а габариты аппаратуры не увеличиваются и даже могут быть уменьшены.

Целый букет противоречий разобран Ф.Энгельсом в работе "История винтовки".

Рассмотрим некоторые из них.

Задача 1.10. Винтовка

Изобретение винтовки преследовало цель - улучшить результаты стрельбы. Поэтому в гладкоствольных мушкетах была сделана нарезка, а плотно пригнанная пуля скользила по ним. При этом заряжать винтовку стало гораздо сложнее и дольше - пулю приходилось забивать шомполом (раньше оружие заряжалось с дульной части).

Возникло углубленное (техническое) противоречие между точностью стрельбы (преимущества нарезов винтовки) и скорострельностью или удобством заряжания (преимущества гладкоствольного оружия - мушкетов).

В глубине этого углубленного противоречия лежат несколько обостренных (физических). Вот некоторые из них:

1. Чтобы повысить точность стрельбы, необходимы нарезы на внутренней поверхности ствола, а чтобы облегчить заряжание (повысить скорострельность), нарезы не нужны (внутреннюю поверхность ствола необходимо иметь гладкой).

2. Или - для увеличения скорострельности пуля должна не плотно прилегать к внутренней поверхности ствола, а для улучшения точности стрельбы пуля должна плотно прилегать к внутренней поверхности ствола и даже врезаться в нарезы.

Обратите внимание, что, эти обостренные противоречия составлены для разных частей системы (винтовки): 1 – для ствола, 2 – для пули.

1.1. Понятия о противоречиях

Вто время пуля оборачивалась просаленной материей (пластырем) и без особых усилий забивалась шомполом в ствол.

Затем выяснилось, что для увеличения точности и дальности стрельбы пуле необходимо придавать вращательное движение, при этом она более точно выдерживает заданное ей направление, так как становится более устойчивой. На внутренней поверхности ствола стали делать винтовые нарезы. Прежнее противоречие еще более обострилось, в связи с тем, что заряжать винтовку стало еще труднее.

Винтовка "в значительной мере превосходила гладкоствольный мушкет

вотношении меткости... Вместе с тем, заряжание винтовки являлось делом сравнительно трудным. Забивание пули представляло довольно утомительную операцию; порох и завернутая в пластырь пуля вкладывались

вствол отдельно, и за одну минуту можно было сделать не более одного выстрела"11.

Вданном случае обостренное противоречие будет.

Нарезы должны быть винтовые, для повышения точности стрельбы, и не должны быть винтовые (должны быть прямые) для повышения скорострельности.

Вот еще одно из характерных обостренных противоречий: "Старая винтовка, для того чтобы облегчить забивание пули, должна была быть короткой, настолько короткой, что она уже не подходила в качестве рукоятки для штыка"12. Ствол винтовки должен быть коротким, чтобы было легче

забивать пулю, и должен быть длинным, чтобы служить рукояткой для штыка.

Противоречие было разрешено, когда был придуман затвор. Винтовка заряжалась с казенной части.

Теперь, рассмотрев различные противоречия, следует еще раз отметить, что решить сложную техническую задачу – значит улучшить необходимые показатели системы, не ухудшая другие. Осуществить это возможно путем выявления углубленного (технического) противоречия, определения причин, породивших его, или даже причины причин (выявление обостренного противоречия), и устранения этих причин, то есть разрешения обостренного (физического) противоречия.

Этап выявления обостренного противоречия представляет

11Энгельс Ф. История винтовки. Маркс К., Энгельс Ф. Соч., изд. 2-е,

т.15.- М.: Политиздат, 1959, с. 202.

12 Там же, с. 203.