Алгоритм решения изобретательских задач

5.4.3. Использование химических эффектов. 

Продемонстрируем  и самый простой химический эффект - горение. 

Контрольный ответ 8. Оправку оборачивают легкосгораемым материалом, например, навивают на оправку  бумажную ленту и сверху навивают пружину. Затем помещают пружину  с оправкой в печь с температурой 400 град. С, - бумага сгорает, и пружина легко снимается. 

Задача 1.23. Маховик (продолжение). 

1. Поверхностное  противоречие (ПП). 

ПП: Маховик большого диаметра и массы при больших  скоростях вращения разрывается. Нежелательный эффект – анти А (разрыв маховика). Требование А – маховик не разрывается. 2. Углубленное противоречие (УП). 

2.1. УП1: Маховик  большого диаметра и массы  при больших скоростях вращения, запасает много энергии, но  при этом разрывается. 

Б – анти А. Требование Б – запасать много энергии. Требование анти А – разрыв маховика. 

2.2. УП2: Маховик  малого диаметра и массы при  малых скоростях вращения, запасает  мало энергии, но при этом  не разрывается. 

А – анти Б. Требование А – маховик не разрывается. Требование - анти Б – не запасать энергию (запасать мало энергии). 

3. Идеальный  конечный результат (ИКР). 

Маховик большого диаметра и массы при больших  скоростях вращения, запасает много  энергии (Б) и не разрывается (А). 

4. Обостренное  противоречие (ОП). 

4.1. ОП1: Маховик должен быть большого диаметра и массы (свойство С), чтобы запасать много энергии (Б) при быстром вращении, и должен быть малого диаметра и массы (анти С), чтобы не разрываться (А). 

Можно обостренное  противоречие сформулировать и иначе. 

4.2. ОП2: На маховик должны воздействовать силы направленные к центру маховика (свойство С1), чтобы не допустить разрыва маховика, и воздействуют силы направленные от центра маховика (свойство анти С), так как возникают центробежные силы. 

4.3. Краткая формулировка: 

Нужно чтобы  диаметр и масса маховика должны быть большими и малыми Силы должны быть направлены к центру и от центра маховика. 

5. Решение задачи (РЗ). 

5.1. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  пространстве. 

Большая масса  должна быть около оси маховика и малая по периферии. Контрольный ответ 1. В начале XX века изобретатели маховиков старались отодвинуть основную массу как можно дальше от центра, не понимая, что при этом центробежным силам тем легче разорвать маховик, чем больше обороты. Инженер самоучка А.Уфимцев поступил иначе. Он сделал диск массивным в центре и утончающимся к периферии. На больших скоростях вращения маховик становится равнопрочным и не разрывается. Соответственно росла энергоемкость маховика. Ее пределом служила прочность материала, из которого сделан диск. 

Контрольный ответ 2. Маховик можно сделать в виде колокола и двигатель поместить  внутрь его. 

5.2. Разделение  противоречивых свойств (ОП) во  времени. 

Силы, направленные к центру маховика должны появляться во время раскручивания маховика. Чем сильнее раскручивается маховик, тем больше должны появляться силы направленные к оси маховика. Контрольный ответ 3. Маховик представляет собой полый тор, заполненный жидкостью и шарами из ферромагнитного материала. Тор надет на ступицу, а на ободе тора закреплен соленоид. Момент инерции маховика можно плавно регулировать, изменяя магнитное поле в соленоиде. 

5.3. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  структуре. 

Контрольный ответ 4. Прочность маховика повышается, если его выполнить из туго намотанной и скрепленной стальной ленты. 

Контрольный ответ 5. Маховик наматывается из сдвоенных  изолированных лент. В процессе работы на ленты подается разноименное напряжение - создается сила прижатия лент друг к другу. 

Задача 1.24. Растяжение арматуры (продолжение). 

Сформулируем  для данной задачи цепочку противоречий и разберем логику АРИЗ. 

1. Поверхностное  противоречие (ПП). 

Сформулируем  для данной задачи два ПП. 

1.1. ПП1: Нужно  не допустить порчу арматуры. Нежелательный эффект – анти  А (испорченная арматура). Требование А – хорошая арматура. 

1.2. ПП2: Нужно  удлинить арматуру. Требование Б  – удлинение арматуры. 

2. Углубленное  противоречие (УП). 

2.1. УП1: Если температура  большая, то арматура удлиняется, но при этом она портится. Б  - анти А. 

Требование Б  – удлинение арматуры. Требование анти А – испорченная арматура. 

2.2. УП2: Если температура  маленькая, то не портится арматура, но она не удлиняется. 

А - анти Б. 

Требование А - хорошая арматура. Требование - анти Б – не удлиняется. 

3. Идеальный конечный результат (ИКР). 

Удлинение арматуры (Б) без ее порчи (А). 

4. Обостренное  противоречие (ОП). 

Температура должна быть большой (свойство С), чтобы обеспечить удлинение арматуры (Б), и должно быть маленькой (анти С), чтобы не испортить  арматуру (А). 

5. Решение задачи (РЗ). 

5.1. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  пространстве. 

Температура должна быть большой вне рабочей части  арматуры (вне формы), и должна быть маленькой в рабочей части  арматуры (внутри формы) (рис. 1.23). 

5.2. Разделение противоречивых свойств (ОП) во времени. 

В данной задаче не осуществимо. В одно и тоже время  арматура должна быть сильно и слабо  нагрета. 

5.3. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  структуре. 

Структура материала  той части арматуры, которая сильно нагревается (вне формы) должна быть изменена. Ее нужно сделать из жаропрочной стали. Жаропрочная сталь значительно дороже обыкновенной, но так как вне рабочей зоны арматура не расходуемая, ее можно многократно использовать, то она может быть дорогой – жаропрочной. 
 

Как известно, удлинение  D l пропорционально коэффициенту линейного расширения a, разнице температур Dt и первоначальной длине нагреваемого объекта l0. 

Поэтому, можно  взять арматуру из обычного материала  в 2,5-3 раза длиннее и нагревать  ее до 400о. 

Задача 1.25. Торможение танкера (продолжение). 

Сформулируем  для данной задачи цепочку противоречий и разберем логику АРИЗ. 

1. Поверхностное  противоречие (ПП). 

Сформулируем  для данной задачи ПП. 

ПП: При торможении судно проходит большой тормозной  путь 

Нежелательный эффект - анти А (большой тормозной  путь). Требование А – малый тормозной  путь. 

2. Углубленное  противоречие (УП). 

УП: Судно имеет  требуемые мореходные качества (скорость, маневренность и т. д.), но при торможении судно проходит большой тормозной путь. анти А - Б. 

Требование анти А - большой тормозной путь. Требование Б – хорошие мореходные качества. 

3. Идеальный  конечный результат (ИКР). 

Малый тормозной  путь (А), хорошие мореходные качества (Б). 

Судно само мгновенно  останавливается (при необходимости), не ухудшая свои мореходные качества. 

4. Обостренное  противоречие (ОП). 

4.1. ОП1:Сопротивление  корпуса судна воде должно  быть малым (свойство С), чтобы  судно имело хорошие мореходные  качества (Б), и большим (анти С), чтобы иметь малый тормозной путь (А). 

Сформулируем  следующий уровнь ОП, которые должны обеспечить свойства С и анти С. 

4.2. ОП2:Чтобы  сопротивление корпуса судна  воде было малым (свойство С), ширина корпуса судна должна  быть малой (корпус должен быть  узкий) - свойство С1, а чтобы сопротивление корпуса судна воде было большим (анти С), ширина корпуса судна должна быть большой (корпус должен быть широкий) - свойство анти С1. 

Определим альтернативные или более общие свойства, которые  должны обеспечить свойства С и анти С. 

4.3. ОП3:Чтобы сопротивление корпуса судна воде было малым (свойство С), не должны создаваться дополнительные силы - свойство С2, а чтобы сопротивление корпуса судна воде было большим (анти С), должны создаваться дополнительные силы - свойство анти С2. 

5. Решение задачи (РЗ). 

5.1. Разделение  противоречивых свойств во времени. 

Во время торможения ширина корпуса судна большая, во время хода - малая (нормальная). 

5.2. Разделение  противоречивых свойств (ОП) в  пространстве. 

В Гданьском  политехническом институте (ПНР) носовую часть судна предложили делать раскрывающейся, подобно створкам ворот. При этом тормозной путь сокращается на 35% . 

5.3. Разделение  противоречивых свойств в структуре. 

Раскрывается  весь корпус судна (см. рис. 1.24) или обшивка  корпуса (фальшборт) . 

5.4. Разделение  противоречивых свойств использованием  технологических эффектов. Можно  использовать геометрические эффекты. 

Если раскрывающийся нос или все судно выполнить  в виде эллипсоида, то набегающий поток  будет фокусироваться и создавать противопоток. 

5.5. Разделение  противоречивых свойств использованием  ресурсов. 

Из имеющихся  ресурсов создает силу набегающий поток  воды. Частично мы его использовали в предыдущем шаге. Например, можно, чтобы противопоток воды раскручивал  турбины, которые могут создавать противопоток различными путями, например :

Турбина сама создает  противопоток

Турбина раскручивает гребной винт, который создает  противопоток

Турбина использует принцип водомета и т.д. 

Задача 1.26. Окраска  баллончиков (продолжение). 

1. Поверхностное противоречие (ПП). 

Сформулируем  для данной задачи два ПП. 

ПП1: Нужно не допустить нанесение избытка  краски на баллончик. Нежелательный  эффект - анти А (избыток краски). Требование А – нужное количество краски. 

ПП2: Нужно быстро (производительно) окрашивать баллончик. Требование Б – быстрое (производительно) нанесение краски на баллончик. 

2. Углубленное  противоречие (УП). 

2.1. УП1: Если струя  краски сильная, то баллончик  окрашивается быстро, но при этом  наносится избыток краски. 

Б – анти А. 

Требование Б  – быстрая окраска баллончика. Требование анти А – нанесение  избытка краски. 

2.2. УП2: Если струя  краски слабая, то наносится нужный  слой краски на баллончик, но  при этом окрашивание происходит  медленно. 

А – анти Б. 

Требование А - нужное количество краски. Требование – анти Б – окрашивание происходит медленно. 

3. Идеальный  конечный результат (ИКР). 

Быстрое нанесение (Б) нужного слоя краски (А). 

4. Обостренное  противоречие (ОП). 

4.1. Обостренное  противоречие (ОП1). 

Струя краски должно быть сильной (свойство С1), чтобы обеспечить быструю окраску (Б), и должно быть слабой (анти-С1), чтобы не наносить избыток краски на баллончик (А). 

4.2. Краткая формулировка (ОП2).