Генрих Альтшуллер - Крылья для Икара. Как решать изобретательские задачи

Здесь мы подходим к чрезвычайно важному понятию о техническом противоречии.

Изобретательские задачи кажутся на первый взгляд легкими. Нужно измерить давление газа внутри лампы? Пожалуйста! Разобьем лампу, соберем газ, измерим давление, вот и все. И действительно так можно измерить давление. Но при этом, выиграв в одном (узнали, каково давление газа), мы проиграли в другом (сломали лампу), и проигрыш намного превысил выигрыш.

Обычная техническая задача превращается в изобретательскую именно тогда, когда, пытаясь использовать известные способы, приемы, устройства, мы наталкиваемся на противоречие: выигрыш сопровождается проигрышем. Допустим, мы решили сделать автомобиль комфортабельнее. Казалось бы, все очень просто: надо прежде всего увеличить размеры кузова. Но с увеличением размеров кузова повысится вес машины, возрастет сопротивление воздуха, снизится скорость... Когда технические противоречия видит конструктор, он стремится найти компромиссное решение. Для гоночного автомобиля комфорт неважен, можно пожертвовать комфортом, но выиграть в скорости. Для междугороднего автобуса комфортом жертвовать никак нельзя, зато избытком скорости вполне можно поступиться. Изобретатель, в отличие от конструктора, должен противоречие устранить: сделать так, чтобы выигрыш был, а проигрыша не было.

Вот несколько типичных технических противоречий. Судите сами, легко ли их преодолеть.

1. Очень заманчиво делать ткани и одежду из прочных полимерных пленочных материалов. Но тут возникает противоречие. Ткань, идущая на одежду, должна иметь мельчайшие поры, чтобы пропускать воздух и пары воды. А если в пленочной ткани сделать поры, ее прочность резко снизится.

2. Чтобы увеличить производительность экскаватора, нужно сделать ковш побольше. Но большой ковш станет тяжелым, экскаватор будет расходовать энергию на подъем и опускание самого ковша. Если сделать ковш большим и легким, лишняя мощность не будет расходоваться, но легкий ковш не станет врезаться в грунт.

3. Чтобы паровой котел мало весил, желательно придать ему форму шара. При такой форме он будет хорошо выдерживать высокое давление и вес его будет небольшим. Но для обеспечения высокой производительности котла нужно, наоборот, сделать котел плоским, чтобы он имел как можно большую поверхность обогрева. Однако такой котел будет тяжелым.

4. Чтобы свая хорошо входила в грунт, она должна быть снизу как можно острее. Но у острой сваи маленькая площадь опоры, и для того чтобы свая хорошо несла большую нагрузку, нужно нижнюю часть сваи сделать, наоборот, расширенной, тупой.

5. Сила тяги тепловоза зависит от давления на колеса. Чтобы получить большое давление, приходится увеличивать вес тепловоза. Но тяжелый электровоз вынужден тратить много энергии на бесполезную перевозку своего собственного веса.

6. Многие современные радиотехнические устройства построены на применении микромодулей. Чем меньше микромодуль, тем больше деталей можно разместить в каждом кубическом сантиметре, но тем труднее его разбирать, если необходим ремонт.

7. На линиях электропередач высокого напряжения возникает «корона»: электричество уходит в воздух, заставляя его светиться. Чтобы уменьшить потери электричества, нужно увеличить диаметр провода. Но тогда резко увеличится вес провода, расход металла, усложнится постройка линий электропередач.

В описаниях изобретений иногда можно встретить очень четкое изложение противоречия и пояснение, каким именно образом это противоречие преодолевается. Вот, например, отрывок из описания изобретения к авторскому свидетельству «N*2 233 539: «При разработке грунта роторными экскаваторами одними из основных показателей являются энергоемкость, зависящая от толщины стружки грунта, и коэффициент колебания внешней нагрузки (коэффициент динамичности). Между ними существует техническое противоречие: чтобы снизить энергоемкость ротора при одной и той же скорости, требуется уменьшить число режущих элементов, а чтобы снизить коэффициент колебания внешней нагрузки, нужно увеличить число ковшей. Целью изобретения является снижение энергоемкости путем разделения функций резания и транспортирования грунта. Достигается это тем, что резание грунта осуществляется промежуточными замкнутыми режущими элементами, выполненными в виде парных стоек, которые имеют на свободных концах сменные ножи. Транспортирование грунта производится ковшами, причем для улучшения условия транспортирования расположенные между промежуточными замкнутыми режущими элементами ковши могут быть выполнены без режущей кромки».