Главная    ПРОЕКТЫ     Противоречия (часть 4)

Размещено на сайте 07.10.2008.

Противоречия

Часть 4

Иванов Г.И.


Часть 1
Часть 2
Часть 3





Принципы разрешения физических противоречий

Все физические противоречия, в том числе и в технике разрешаться тремя основными принципами:-

  1. Разнесением противоречивых требований (свойств) в пространстве того объекта, в котором они возникли.
  2. Разнесением противоречивых требований (свойств) во времени функционирования (существования) объекта.
  3. Изменением системных отношений (взаимосвязей) элементов внутри объекта, или самого объекта с элементами надсистемы.

Эти принципы отражают основные сущности нашего материального мира – пространство, время и взаимосвязь элементов[1]. В зависимости от имеющихся условий, может применяться тот или иной принцип. Рекомендуются следующие правила выбора принципов

ПРАВИЛА ВЫБОРА ПРИНЦИПОВ РАЗРЕШЕНИЯ ФИЗИЧЕКИХ ПРТИВОРЕЧИЙ

Правило 1

Если от объекта требуется выполнить противоречивые действия связанные со временем, то используется принцип -

«РАЗНЕСЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ в пространстве»

Это значит, что одна часть объекта выполняет одно требование, а другая часть объекта одновременно выполняет другое требование.

Данный принцип реализуется в известных приемах разрешения противоречий[2] №;№ 1, 2, 3, 4, 7, 8, 15, 17, 25, 26, 29, 31, 40.

Правило 2

Если от объекта требуется выполнить противоречивые действия связанные с пространством , то используется принцип -

«Разнесение противоречивых ТРЕБОВАНИЙ ВО времени»

Это значит, что в одно время объект выполняет одно требование, а в другое время этот же объект выполняет другое требование. Данный принцип реализуется в известных приемах разрешения противоречий №№ 6, 9, 10, 11, 13, 16, 19, 20, 21, 24, 27, 34, 39.

Правило 3

Если от объекта требуется выполнить противоречивые действия одновременно связанные с пространством и временем, то используется принцип -

«изменение СИСТЕМНЫХ ОТНОШЕНИЙ»

Это значит, что объект становится би или полисистемой, меняет агрегатное состояние, использует фазовые переходы, становится антиситемой, использует другие физико – химические явления и эффекты. Данный принцип реализуется в известных приемах разрешения противоречий - №№ 5, 12, 14, 18, 22, 23, 28, 30, 32, 33, 35, 36, 37, 38.

Примеры использования принципов разрешения физических противоречий.

Примечание Все примеры даны очищенными, тоесть в них уже сформулированы физические противоречия и требуется найти только принцип их разрешения.

Пример 19 Кружка с чаем

Ситуация: - Чтобы пить чай, чашку необходимо взять в руки, но она горячая.

Противоречие : - Кружка должна быть горячей, так как в ней находится чай, и кружка должна быть не горячей, чтобы не обжигать руки.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть горячей и не горячей, должны выполняться в один момент времени, поэтому выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве кружки, – то есть одна ее часть горячая, другая не горячая.

Решение:- Горячая кружка имеет холодную ручку.

Пример 20 Кухонный нож

Ситуация: - Чтобы разрезать продукты пользуются, каким либо острым предметом, но он же может порезать и руки.

Противоречие : Предмет должен быть острым, чтобы резать продукты и предмет должен быть тупым, чтобы не порезать руки.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть острым и тупым, должны выполняться в один момент времени, поэтому выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве – то есть одна часть предмета должна быть острой, другая часть тупой.

Решение:- Нож имеет острое лезвие и тупую рукоятку

Пример 21 Сеть паука

Ситуация: - Чтобы ловить насекомых лесной паук делает свою сеть липкой. В то же время паук сам бегает по сети и не прилипает к ней. Как это может быть?

Противоречие : Сеть должна быть липкой, чтобы прилипали насекомые, сеть не должна быть липкой, чтобы по ней мог бегать паук.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть липкой и не липкой, должны выполняться в один момент времени, поэтому выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве – тоесть часть сети должна быть липкой, часть не липкой.

Решение:- Паук делает все кольцевые нити сети липкими, а радиальные нити не липкими. Сам паук бегает по сети только по радиальным нитям.

Пример 22 Лекарство для детей (витамины)

Ситуация: - Дети иногда болеют и им дают лекарства. Но некоторые лекарства горькие и дети не хотят их принимать. Как быть?

Противоречие : Лекарство должно быть горьким, так как содержит лечащее вещество, и не должно быть горьким, чтобы его принял ребенок.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть горьким и не горьким, должны выполняться в один момент времени, поэтому выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве – то есть одна часть лекарства горькая, другая сладкая.

Решение:- Горькую сердцевину лекарства покрывают сладкой оболочкой

Пример 23 Морская одежда.

Ситуация: - Паруса на кораблях, как правило, белого цвета. Чтобы капитану отдавать команды, он должен хорошо видеть матросов, находящихся на мачтах и реях. Для этого матросы должны быть одеты в синею одежду, которую хорошо видно на фоне белых парусов. Но на фоне синего моря и синего неба, куда часто попадает матрос, такая одежда уже плохо заметна. Как быть?

Противоречие : Одежда должна быть синей, когда матрос находится на фоне парусов и не должна быть синей, когда матрос находится на фоне неба или моря.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть синей и быть не синей, должны выполняться в один момент времени, поэтому выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве – то есть одна часть одежды должна быть синей, другая - не синей.

Решение:- В большинстве стран матросы парусного флота носили полосатую одежду на которой были синие и белые цвета.

Пример 24 Раздвижной стол.

Ситуация: - В небольшой комнате семья из четырех человек обедает за небольшим столом и всем хватает места. Раз в неделю в эту семью приходят родные и гости. Для всех места за столом уже не хватает. Как быть?

Противоречие : Стол должен быть маленьким, чтобы не занимать много места в комнате и стол должен быть большим, чтобы усадить всех гостей.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть большим и быть маленьким связаны с пространством, Поэтому используется принцип разнесения противоречивых требований во времени – то есть в одно время стол маленький, в другое время – большой.

Пример 25 Зонт

Ситуация: - Чтобы хорошо укрываться от дождя человек пользуется большим зонтом. Но когда он заходил в свое жилище, зонт не проходит в двери. Как быть?

Противоречие : Зонт должен быть большим, чтобы надежно защищать от дождя, и зонт должен быть маленьким, чтобы его можно было занести в дом и просушить.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть большим и быть маленьким связаны с пространством, поэтому используется принцип разнесения противоречивых требований во времени – то есть одно время зонт большой, в другое время зонт маленький.

Решение:- Складной зонт

Пример 26 Шерсть животных

Ситуация: - Многие домашние и дикие животные покрыты шерстью. В зимнее время густая шерсть хорошо спасает от холодов. Однако летом в густой шерсти очень жарко и организм перегревается Как быть?

Противоречие : Шерсть должна быть густой чтобы не замерзать зимой, шерсть не должна быть густой, чтобы не перегреваться летом.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть густой и не быть густой связаны с пространством, поэтому используется принцип разнесения противоречивых требований во времени – то есть в одно время шерсть густая, в другое время шерсть не густая.

Решение:- При наступлении холодов у животных вырастает густая шерсть, весной они линяют и теряют значительную часть своей шерсти.

Пример 27 Крылья самолета

Ситуация: - При взлете и посадке сверхзвуковые реактивные самолеты имеют небольшую скорость и им нужны крылья с большой площадью. В полете, на большой скорости, большие крылья уже не нужны, так как они оказывают очень большое сопротивление.

Противоречие : Крылья должны быть большими и крылья должны быть маленькими.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть большими и быть маленькими связаны с пространством, поэтому используется принцип разнесения противоречивых требований во времени, – то есть одно время крылья большие, в другое время крылья маленькие.

Решение. Самолеты с изменяемой геометрией крыла. При взлете и посадке (левый снимок) крылья большие, в полете (правый снимок) крылья уменьшены.

Пример 28 Шасси самолета

Ситуация: - При взлете самолету необходимы шасси, но в полете эти шасси оказывают большое аэродинамическое сопротивление. Как быть?

Противоречие : Шасси должны быть на самолете, чтобы он мог взлетать и садиться, и шасси не должны быть, чтобы не оказывать в полете сопротивление.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – шасси должны быть и не должны быть связаны с пространством, поэтому используется принцип разнесения противоречивых требований во времени, – в одно время (при взлете и посадке) шасси есть, в другое время (в полете) их нет.

Решение. На многих самолетах применяются убирающиеся шасси.

Пример 29 Закалка стальных деталей

Ситуация: - Для того, чтобы металлическая деталь обладала хорошей износостойкостью нужно, чтобы ее поверхность имела высокую твердость. Это достигается термической закалкой детали.


Микроструктура Ст.45 до закалки

Микроструктура Ст.45 после закалки

Но закаленная деталь становится хрупкой. При изгибающих нагрузках она ломается как стекло. Как сделать, чтобы деталь была твердой и при трении не изнашивалась, но в то же время могла изгибаться при нагрузках и не ломаться?

Противоречие : Деталь должна быть твердой для обеспечения высокой износостойкости, и деталь не должна быть твердой, чтобы изгибаться.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть твердой и не быть твердой должны выполняться в один и тот же момент времени, поэтому выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве – тоесть одна часть детали должна быть твердой, другая мягкой.

Решение. Специальной термообработкой поверхность детали цементируют (науглероживают), она становится твердой и износостойкой. Внутренние слои детали остаются мягкими, пластичными. То же происходит и при закалки детали токами высокой частоты (смотрите снимки). Нагревается и закаливается только рабочие поверхности детали, внутренние слои остаются незакаленными.

Пример 30 ГусЕница .

Ситуация: - Гусеница обладает малой мышечной массой, но относительно большим весом своего тела. Как ей перемещаться?

Противоречие : Нужно перемещать тяжелое тело, чтобы найти корм и нельзя перемещать тяжелое тело, потому что мало мышц.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – перемещаться и не перемещаться должны выполняться в один момент времени, поэтому выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве – то есть, одна часть перемещается, другая часть не перемещается.

Решение. Гусеница перемещается частями

Пример 31 Многоразовый космический корабль.

Ситуация: - Для того чтобы многоразовый космический корабль мог выйти на околоземную орбиту, он должен иметь большой бак с горючим. Но этот же бак мешает при работе в космосе и при посадке на землю. Как быть?

Противоречие : Бак с горючим должен быть, бак с горючим не должен быть.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Противоречие связано с пространством, поэтому используется принцип разнесения противоречивых требований во времени – то есть в одно время бак есть, в другое время бака нет.

Решение Многоразовый космический корабль Буран (Россия 1988г) Ракета, в которой было горючее, отцепляется после вывода корабля на орбиту спутника.

Пример 32 ЖУК - БОМБАРДИР

Ситуация: - Существует необычное насекомое, жук-бомбардир. Своих врагов он отгоняет струей... крутого кипятка, которую выстреливает из брюшка. Но ведь при такой температуре белок свертывается. Как удается жуку самому не свариться заживо? И вообще, откуда он берет этот кипяток? Противоречие : В жуке должен быть кипяток, чтобы отгонять врагов, в жуке не должен быть кипяток, чтобы самому оставаться живым.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования – быть кипятку и не быть кипятку связаны с пространством и временем, поэтому используется третий принцип – Изменение системных отношений элементов находящихся внутри паука. Используем би- систему, тоесть у паука должно быть два вещества, которые сами по себе холодные, но при соединении образуют химическую реакцию с высокой температурой.

Решение Насекомое, которое вы видите на снимке, - жук-бомбардир. В момент нападения врага, насекомое соединяет два химикалия (перекись водорода и гидрохинон), находящихся в двух различных отделениях его брюшка, в особой "камере сгорания". Вместе с ускоряющим эффектом специального катализатора (пероксидазы), выделяющегося из стенок "камеры сгорания", смесь превращается в ужасное химическое оружие с температурой 100 0C. Неприятель, ошпаренный этим кипящим раствором, выпрыснутым под давлением, в панике устремляется прочь.

Пример 33 Переезд перекрестка автомобилями.

Ситуация: - На перекрестках автомобили двигаются в различных направлениях. Как предотвратить столкновение автомобилей?

Противоречие : Варианты противоречий:-

1.Одна машина должна проехать перекресток и другая машина в этом же месте должна проехать этот же перекресток.

2. Одна машина должна проехать перекресток и другая машина в это же время должна проехать этот же перекресток.

3. Одна машина должна проехать перекресток и другая машина должна проехать этот же перекресток в этом же месте и в это же время.

Выбор принципа разрешения противоречия: - (варианты) ВАРИАНТ 1 Противоречие связано с пространством (одно место на перекрестке), используется принцип разнесения противоречивых требований во времени – то есть, в одно время проезжают машины в одном направлении, в другое время проезжают машины в другом направлении. (светофор,

ВАРИАНТ 2 Противоречия связаны со временем, поэтому выбирается принцип разнесения регулировщик) противоречивых требований в пространстве – то есть одна машина едет не в том месте, где едет другая (многоуровневые перекрестки).

ВАРИАНТ 3 Противоречия одновременно связаны со временем и пространством, поэтому выбирается принцип изменение системных отношений – то есть какая то машина имеет преимущество перед остальными.

Пример 34 Костюм Портоса

Ситуация: - Мушкетер Портос из книги Дюма «Три мушкетера» был знатного происхождения. Однажды ему потребовалось сшить новый костюм, и он пригласил портного. При этом Портос приказал портному не прикасаться к нему, так как простолюдину нельзя прикасаться к телу знатного человека. Как портному снять мерку с Партоса не прикасаясь к нему?

Противоречие : Портной должен прикасаться к телу Портоса, чтобы снять мерку и портной не должен прикасаться к Партосу, чтобы не оскорбить его высокого достоинства.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Так как два противоречивых требования – прикасаться и не прикасаться должны быть выполнены одновременно, то выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве – портной снимает мерку с Портоса в другом пространстве.

Решение. Портной подвел Портоса вплотную к зеркалу и измерял его изображение.

Пример 35 Очки с изменяемой прозрачностью

Ситуация: - Защитные очки при ярком солнечном свете должны быть темными, а в пасмурную погоду светлыми. Как это сделать?

Противоречие : Очки должны быть темными, очки должны быть светлыми.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Два противоречивых требования должны выполняться в любое время и в любом пространстве. Выбирается третий принцип разрешения противоречий – изменение системных отношений. В данном случае вещество стекол должно менять свою прозрачность в зависимости от силы света. Применяется фотохромный эффект

Рещение. Очки с фотохромным эффектом стекол. ФОТОХРОМИЗМ - явление обратимого изменения строения молекул или их электронного состояния, происходящего под действием света и сопровождающегося изменением окраски.

Пример 36 Вода в решете.

Ситуация: - Говорят, что принести воду в решете невозможно. А если все же возникнет такая необходимость, что делать?

Противоречие : Вода должна течь, потому что это ее свойство и вода не должна течь, потому, что ее надо принести в решете.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Так как два противоречивых требования к воде – течь и не течь, должны выполняться в одном месте (в решете), то выбирается принцип разнесения противоречивых требований во времени. То есть, в одно время вода течет, в другое время вода не течет. Кроме того, может применен и принцип изменение отношений.

Решение. Если смазать решетку жиром она станет не смачиваемой и капли воды, до определенного веса, не будут проходить сквозь решето. Кроме того, воду в решете можно принести, если она имеет другое агрегатное состояние, например, твердое, в виде льда.

Пример 37.

ИЗБРАНИЕ КОРОЛЯ. (Средневековая легенда) Ситуация: -

У старого короля было три сына. Сыновья ждали кого их них он назначит королем. Однажды отец сказал сыновьям: - Я собираюсь в свой последний поход и когда вернусь, скажу кто из вас будет королем-. Прошло два года. Корабль с со старым королем возвратился из похода. Братья в рыцарских доспехах стояли на берегу моря и ждали когда отец объявит им свою волю. Корабль стоял в 40 метрах от берега. Отец крикнул с корабля — - «Из вас будет королем тот, чья рука первой коснется моего корабля».

Двое старших братьев бросились в воду, чтобы поплыть к кораблю. Младший остался на берегу. Он был слабее своих братьев и сразу понял, что в тяжелых доспехах ему не доплыть до корабля. Однако отец назначил именно его королем, потому, что он выполнил его условие - рука младшего сына первой коснулась корабля. Как это могло быть?

Противоречие: Рука младшего брата одновременно должна быть на берегу и на корабле.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Так как два противоречивых требования — быть на берегу и быть на корабле, должны выполниться в один момент времени, то выбирается принцип разнесения противоречивых требований в пространстве — то есть, часть руки на берегу, другая часть руки на корабле.

Решение. Младший сын, оставаясь на берегу, выхватил меч, отрубил кисть своей левой руки и бросил ее на корабль.

Пример 38 АЛЕКСАНДРИЙСКИЙ МАЯК

Ситуация. Одно из семи чудес света — Александрийский маяк на египетском берегу Средиземного моря. Время разрушило его, но он был высотой 130 метров. Целое тысячелетие простоял маяк, пока не был разрушен сильным землетрясением. И все это время на вершине маяка была надпись: - «Для богов и во имя спасения моряков, построил Состратос из Книда, сын Динеифона». Так звали строителя и люди запомнили его имя на века. Но история помнит и другое. Когда строительство маяка подходило к концу, Состратоса вызвал к себе император и повелел: «Ты высечешь на маяке моё имя!» Строитель знал, если он этого не сделает, его казнят, а если сделает, то потомки никогда не узнают имени строителя. Как быть??

Формулирование противоречия. На маяке должно быть имя императора, иначе строителю грозит смерть. На маяке не должно быть имя императора, чтобы потомки знали истинное имя строителя.

Выбор принципа разрешения противоречия: Так как два противоречивых требования — должно быть имя императора и не должно быть имя императора, должны выполняться в одном месте (на стене маяка) , то выбирается принцип разнесения противоречивых требований во времени. То есть, в одно время имя императора есть, в другое время имя императора нет.

Фаросский маяк (Александрийский маяк), на восточном берегу о. Фарос в черте Александрии, эллинистической столицы Египта; одно из Семи чудес света.

Решение.

Строитель высек на вершине маяка свое имя, замазал его известью и выцарапал на ней имя императора. Через 30 — 40 лет, когда император уже умер, известь осыпалась и проступило имя строителя, которое осталось уже на века.

Пример 39 РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО

Ситуация. Ракетное топливо состоит из двух главных компонентов — горючее (жидкий водород) и окислитель (четырехокись азота) при их соединении образуется взрывчатая смесь, которая и движет ракету. Как хранить ракетное топливо без его взрыва в баках?

Противоречие: топливо должно взрываться и не должно взрываться

Выбор принципа разрешения противоречия: - Так как два противоречивых требования — взрываться и не взрываться должно выполняться в один момент времени и в одном месте, то выбирается принцип изменение отношений внутри элементов топлива. В данном случае целесообразен переход к би системе.

Решение.

Противоречие разрешается в пространстве топлива - различные его части находятся в разных баках и соединяются только в двигателе ракеты.

Пример 40 БАШНЯ ШУХОВА в Москве.

Ситуация: -. В двадцатых годах прошлого века российский инженер Шухов, строил высокую радиобашню в Москве. Башня имела ажурную плетеную конструкцию и состояла из двух отдельных секций, которые ставились одна на другую. Для такого способа строительства требовался высокий подъемный кран, но он отсутствовал. Шухов решил эту проблему. Обычными лебедками он поднял верхнюю секцию изнутри нижней. Верхняя секция прошла внутри башни и встала на свое место. При этом Шухову нужно было разрешить физическое противоречие: - верхняя секция должна быть того же диаметра, что и нижняя, иначе они не состыкуются. В то же время верхняя секция должна быть меньшей по диаметру, чем нижняя, чтобы пройти внутри ее.

Противоречие: Секция должна быть большой по диаметру и секция должна быть маленькой по диаметру

Выбор принципа разрешения противоречия: - Противоречие связано с пространством, тоесть с диаметром верхней секции башни. Выбирается принцип разнесения противоречивых требований во времени, тоесть на время подъема секция имеет малый диаметр, после подъема большой диаметр.

Решение.

Инженер Шухов надрезал верхнюю секцию и сжал ее. диаметр верхней секции на время подъема был меньше чем диаметр нижней секции. После подъема диаметр верхней секции

восстановили и состыковали с нижней секцией.

Пример 41 ШЛЕМ РИМСКОГО ВОИНА

Ситуация: Шлем римского воина изготовлялся из кожи или бронзы. Тонкий шлем плохо защищал. толстый шлем был неудобен и тяжел.

Противоречие- Шлем должен быть толстым, чтобы хорошо держать удар меча, и в то же время шлем должен быть тонким, чтобы быть легким и удобным.

Выбор принципа разрешения противоречия: - Противоречие связано со временем, выбирается принцип разнесение противоречивых требований в пространстве. То есть, часть шлема должна быть тонкой, часть шлема толстой.

Решение. Римские шлемы имели гребни или иные толстые выступы, которые хорошо держали удар меча, в то же время остальная часть шлема была тонкой и легкой.



[1] Существует мнение, что все физические противоречия разрешаются двумя принципами – разнесением противоречивых требований во времени или разнесение противоречивых требований в пространстве. Третий принцип – изменение отношений, является только механизмом реализации первых двух принципов.

[2] Приемы разрешения противоречий разработаны автором ТРИЗ Альтшуллером Г.С.



Продолжение. Часть 5.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    ПРОЕКТЫ     Противоречия (часть 4)