Пример.Скорость передвижения гребных судов постепенно повышалась за счет увеличения числа весел, но не превышало 7-8 узлов

Скачек в развитии - появление парусных судов. Рост скорости здесь осуществлялся путем увеличения общей площади парусов. Однако самые быстроходные парусные корабли не показывали более 12-13 уз. В тоже время коммерческие клиперы середины XIX в. развивали до 20 уз[1].

Дальнейшее повышения скорости передвижения и не зависимость его от скорости и направления ветра привело к очередному скачку - появились суда с двигателями. Увеличение скорости хода в этом типе судна происходило путем совершенствования двигателей и замены их на другие типы с большей удельной мощностью. Первоначально появился паровой двигатель, затем дизель, паровая или газовая турбина, атомная установка

Следующим скачком в развитии судостроения было вынесение водоизмещающей части корпуса судна из воды. Появились суда на подводных крыльях. В дальнейшем еще уменьшили сопротивление воды о корпус (о стойки крыльев) - придумали суда на воздушной подушке. И, наконец, дальнейшее уменьшение сопротивления движению корпуса – судно вынесли еще дальше от воды – появились экранопланы.

Вопросы для самооценки уровня усвоения материала темы 4

1. Что такое техническое творчество?

2. Каковы основные черты технического творчества?

3. Каковы основные понятия и определения технического творчества?

4. Что такое изобретательская задача, сколько уровней указанных задач выделяют в зависимости от сложности?

5. Каковы особенности изобретательских задач по сравнению с инженерными задачами?

6. Что такое технический объект?

7. Что такое техническая система?

8. Какова иерархия технической системы?

9. Каковы критерии технических систем, их содержание?

10. Каково содержание описания технических систем?

ТЕМА 5

АЛГОРИМ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ (АРИЗ)

5.1. Понятие о противоречиях

К основным понятиям АРИЗ относятся: противоречия и идеальный конечный результат (ИКР).

«Противоречие есть критерий истины, отсутствие противоречия – критерий заблуждения». Гегель

Различные технические средства создавались и создаются для удовлетворения тех или иных потребностей человека. Потребности растут значительно быстрее возможностей их удовлетворения, что является своего рода источником технического прогресса. Проектирование новых объектов чаще всего подразумевает улучшение тех или иных технических параметров системы.

Сложные изобретательские задачи (неизвестных типов) требуют нетривиального подхода, так как улучшение одних параметров системы приводит к недопустимому ухудшению других параметров. Возникают противоречия.

Решение задач по АРИЗ представляет собой последовательность по выявлению и разрешению противоречий, причин, породивших данные противоречия и устранению их, использование информационного фонда. Так определяются причинно-следственные связи, суть которых – углубление и обострение противоречий.

Для этого в АРИЗ рассматриваются три вида противоречий: поверхностное, углубленное и обостренное.

Поверхностное противоречие (ПП) – противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения. Его достаточно легко выявить. Оно часто задается администрацией или заказчиком и формулируется в виде: «Надо выполнить то-то, а как не известно», «Какой-то параметр системы плохой, его нужно улучшить», «Необходимо устранить брак в производстве изделий, а причина его не известна».

Таким образом, ПП выражается в виде нежелательного эффекта (НЭ) - что-то плохо, или необходимо создать что-то новое неизвестно каким образом.

Пример 1. Перед конструкторским бюро А.Н.Туполева была поставлена задача создания к концу 50-х годов нового пассажирского самолета на 170 мест с большой дальностью полета. Для этого потребовались авиадвигатели на суммарную мощность 50 тыс.л.с. У самого мощного из имеющихся в СССР двигателей ТВ-«было всего: 6 тыс.л.с. Как быть? Это типичное ПП.

Углубленное противоречие (УП) – это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы. УП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других. Оно представляет собой причину возникновения поверхностного противоречия, углубляя его. В глубине одного ПП, чаще всего, лежит несколько УП.

Как правило, улучшая одни характеристики объекта. Мы резко ухудшает другие. Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать. При решении технических задач, изменяют, изменяют технические характеристики объекта, поэтому Г.Альтшуллер углубленное противоречие назвал техническим противоречием.

Техническое противоречие возникает в результате диспропорции развития различных частей (параметров) системы. При значительных количественных изменениях одной из частей возникает ситуация, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими. Разрешение такого противоречия часто требует качественного изменения этой технической системы. В этом и проявляется закон перехода количественных изменений в качественные.

Пример 2 (продолжение). Чтобы получить требуемую суммарную мощность нужно использовать 8 двигателей. При этом самые крайние двигатели располагаются на расстоянии 25 м. от фюзеляжа, что недопустимо удлиняет крылья. Возникает углубленное противоречие между мощностью самолета и недопустимым увеличением длины крыла.

Имеется также и другое углубленное противоречие. Если перейти к спаренным двигателям на общую модность 12 тыс.л.с., то нужно использовать воздушный винт диаметром 9 м, что приводит к необходимости поднять самолет на землей на 5 м. Углубленное противоречие в этом случае между мощностью двигателя и большой высотой самолета.

А.Н.Туполев разрешил описанное противоречие следующим образом. Он предложил спарить двигатели в единый блок, а на одном валу блока расположить сразу два черырехлопастных воздушных винта, которые вращаются в разные стороны. Самолет не нужно поднимать на большую высоту. В результате был создан самолет ТУ-114 с достаточно высокой скоростью полета до 870 км/час.

Рассмотрим еще один пример.

Пример 3. Обычно проводники в интегральных микросхемах (ИМС) делают из золота, имеющего самое малое удельное сопротивление току, но недопустимо плохую адгезию с материалом подложки. Как быть? Возникает углубленное противоречие между электропроводностью адгезией.

Прежде чем решить эту задачу рассмотрим еще один вид противоречий обостренное противоречие (ОП), которое является противоречием диаметрально противоположных свойств (например, физических) в определенной части технической системы. Оно необходимо для определения причин, породивших углубленное противоречие, т.е. является дальнейшим его углублением. Уточнение (углубление) противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины. Для человека, незнакомого с АРМЗ, формулировка ОП звучит непривычно – некоторая часть ТС должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть холодным и горячим, подвижным и неподвижным, длинным и коротким, гибким и жестким, электропроводным и неэлектропроводным и т.д.

Изучение причин, породивших углубленное (техническое) противоречие в технических системах, как правило, приводит к необходимости выявления противоречивых физических свойств системы, поэтому Г.Альтшуллер назвал это физическими противоречием.