Решение нестандартных задач. ТРИЗ

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

По условию.

Жидкость выливается только при наличии бутылки под краном.

Рис. 2.8. Автомат по разливу жидкостей

Это решение для любых упаковочных автоматов.

Задача 2.9.Мощный транзистор

Условие задачи

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

Разбор задачи

ПП

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

ПП

: Необходимо исключить перегрев силового транзистора.

В формулировке ПП

показывается улучшение, какое качество нужно улучшить, а в ПП

 – нежелательный эффект (НЭ) – перегрев транзистора.

Это по существу изобретательская ситуация.

Устранение указанного административного противоречия может осуществляться путем:

– создания нового транзистора или

– 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 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.

ПС: Площадь радиатора должна быть маленькой, чтобы радиоаппаратура была малых габаритов, и большой, чтобы улучшить отвод тепла.

Решение задачи

Такое противоречие можно разрешить:

В структуре, например, путем ее изменения.

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. 2.9. Радиатор для транзистора

2. Лепестки радиатора делают с эффектом памяти формы – из никелида титана – нитинола (а. с. 958 837). 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

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

Рис. 2.10. Радиатор – наружная стенка прибора

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

Рис. 2.11. Принцип работы тепловой трубы

2.12. Тепловые трубы присоединены к радиатору

Холодный поток можно получить от элемента Пельтье.

Глава 3. Идеальный конечный результат (ИКР)

Переход к ИКР отсекает все решения низших уровней, отсекает без перебора, сразу. Остаются ИКР и те варианты, которые близки к ИКР и потому могут оказаться сильными.

    Г. С. Альтшуллер

3.1. Общие представление об ИКР

Решение математических задач и задач «на сообразительность» часто выполняют методом «от противного». Суть метода заключается в том, что решать задачу начинают с конца. Определяют конечный результат – ответ. Уяснив его, «прокладывают» дорогу к началу, то есть решают задачу.

Заманчиво было бы осуществить и решение технических задач аналогичным образом. Но как же узнать ответ?

Действительно, при решении технических задач ответ не известен, но можно пойти дальше… Можно представить идеал разрабатываемого устройства – идеальное устройство – идеальный конечный результат (ИКР).

Понятие об идеальной системе было дано в п. 4.5.2. Напомним, что идеальная техническая система – это система, которой нет, а ее функции выполняются, т. е. цели достигаются без средств.

ИКР – маяк, к которому следует стремиться при решении задачи. Близость полученного решения к идеальному определяет уровень и качество решения.

ИКР – решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, выполняемое фантастическими существами или средствами («волшебная палочка»). Например, дорога существует только там, где с ней соприкасаются колеса транспорта.

ИКР – это результат процесса увеличения степени идеальности

Г. С. Альтшуллер указывал: «Изобретательское мышление при работе по АРИЗ должно быть четко ориентировано на идеальное решение: «Есть вредный фактор, с которым надо бороться. Идеально, чтобы этот фактор исчез сам по себе. Пусть сам себя устраняет. Впрочем, его можно устранить, сложив с другим вредным фактором. Нет, пожалуй, самое идеальное – пусть вредный фактор начнет приносить пользу…».