Поиск идеи — это просто - [13]

Разделение противоположных свойств:

— во времени.

Решение задачи

Через установленное время, когда на компьютере не работают, он переходит в «спящий» режим (гибернация — hibernation — зимняя спячка).

Задача 5.6. Рыцарские доспехи

Условие задачи

Рыцарские доспехи (латы) тяжелые и в них ограничена подвижность, поэтому неудобно вести бой.

Как быть?

Рис. 5.4. Доспехи

Разбор задачи

ПП: Как улучшить подвижность рыцаря и облегчить доспехи?

ПТ: Противоречие между защитными свойствами доспехов и их весом, удобством движения.

ИКР: Доспехи обладают защитными свойствами, легки и удобны в движении.

ПС: Доспехи должны быть легкимиигибкими, чтобы было удобнее двигаться, и должны быть не гибкими и тяжелыми, чтобы обладать хорошими защитными свойствами.

Т. е. доспехи должны быть из единого куска металла (быть не гибким) и из многих кусков металла (быть гибкими).

Способы разрешения ПС. Разделение противоположных свойств:

— в структуре.

Решение задачи

Придумали кольчугу. Она состоит из отдельных колечек, соединенных вместе. Каждое колечко жесткое, а все вместе гибкие. Кроме того, в середине кольца нет металла, поэтому вес значительно уменьшается.

Рис. 5.5. Кольчуга

Светофор — это пример изменения по условию. Красный цвет — движения нет. Зеленый — движение разрешается.

Задача 5.7. Автомат по разливу жидкостей

Условие задачи

При отсутствии бутылки под краном выливается лишняя жидкость.

Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как избежать потери жидкости?

ПТ: Противоречие между необходимостью заполнения бутылки жидкостью и потерей жидкости.

ИКР: Автомат заполняет бутылку и не выливает лишнюю жидкость (работает без потерь).

ПС: Жидкость должна выливаться, чтобы заполнить бутылку, и не должнавыливаться, чтобы не было потерь жидкости.

Способы разрешения ПС. Разделение противоположных свойств:

— по условию.

Решение задачи

Жидкость выливается только при наличии бутылки под краном.

Рис. 5.6. Автомат по разливу жидкости

Это решение для любых упаковочных автоматов.

Задача 5.8. Мощный транзистор

Условие задачи

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

Как быть?

Разбор задачи

ПП₁: Необходимо улучшить тепловой режим транзисторного (диодного) ключа в электроаппаратуре, в которую он устанавливается.

ПП₂: Необходимо исключить перегрев силового транзистора.

В формулировке ПП₁ показывается улучшение, какое качество нужно улучшить, а в ПП₁ — нежелательный эффект (НЭ) — перегрев транзистора.

Это, по существу, изобретательская ситуация.

Устранение указанного административного противоречия может осуществляться путем:

— создания нового транзистора;

— применения радиатора, который улучшает тепловой режим работы транзистора, но увеличивает габариты аппаратуры.

В первом направлении необходимо проводить серьезную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу (НИОКР). Это занимает много времени и средств. Поэтому из изобретательской ситуации мы выбираем второй путь — изобретательский.

ПТ: Противоречие междутемпературой и габаритами или потерями энергии (мощности) и габаритами.

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

ИКР: Транзистор не перегревается (не тратит лишнюю энергию)и не занимает лишнего места.

ПС: Площадь радиаторадолжна быть большой, чтобыулучшитьотвод тепла, и маленькой, чтобы радиоаппаратура быламалых габаритов.

Способы разрешения ПС. Разделение противоположных свойств:

— в структуре, например, путем ее изменения.

Решения задачи

1. На радиаторе делают ребра. Общая площадь радиатора увеличивается (увеличивается теплообмен), а габариты аппаратуры не увеличиваются и даже могут быть уменьшены. Ребра делают игольчатыми, чтобы еще больше увеличить площадь радиатора (площадь теплообмена).

Рис. 5.7. Игольчатый радиатор

2. Лепестки радиатора делают с эффектом памяти формы — из никелида титана (нитинола)17. При нормальной температуре лепестки прижаты к транзистору, а при повышении температуры за пределы допустимой они отгибаются, увеличивая площадь теплоотвода. Это разрешение противоречивых свойств не только в структуре, но и по условию (превышение температуры), или можно считать, что это разрешение во времени (во время превышения температуры).

3. Можно присоединить к транзистору элемент Пельтье, который будет охлаждать транзистор.

— в пространстве.

Решение задачи

Радиатор вместе с транзистором размещают на наружной стенке блока, как это сделано в измерительных приборах: цифровых вольтметрах и частотомерах.

Рис.5.8. Радиатор на наружной стенке блока

Можно использовать тепловую трубу, позволяющую отвести локально выделяемое тепло на значительное расстояние от его источника, или с помощью тепловых труб подводить холодный поток.

Рис.5.9. Тепловая труба

Холодный поток можно получить от элемента Пельтье.

Задача 5.9. Сон дельфина

Условие задачи

Дельфин дышит легкими, а плавает под водой. Он поднимается к поверхности воды, открывает клапан и набирает воздух, закрывает клапан и ныряет в глубину. Воздуха ему хватает на 5‒10 мин. И все повторяется снова.