Поиск идеи — это просто

— 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 междутемпературой и габаритами или потерями энергии (мощности) и габаритами.

Улучшение теплоотвода приводит к необходимости увеличения площади радиатора, а снижение габаритов радиоаппаратуры требует уменьшения площади радиатора.

ИКР: Транзистор не перегревается (не тратит лишнюю энергию) и не занимает лишнего места.

ПС: Площадь радиаторадолжна быть большой, чтобы улучшитьотвод тепла, и маленькой, чтобы радиоаппаратура была малых габаритов.

Способы разрешения ПС. Разделение противоположных свойств:

— в структуре, например, путем ее изменения.

Решения задачи

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. 5.7. Игольчатый радиатор

2. Лепестки радиатора делают с эффектом памяти формы — из никелида титана (нитинола)17. 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.

Решение задачи

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

Рис.5.8. Радиатор на наружной стенке блока

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

Рис.5.9. Тепловая труба

Холодный поток можно получить от элемента Пельтье.

Задача 5.9. Сон дельфина

Условие задачи

Дельфин дышит легкими, а плавает под водой. Он поднимается к поверхности воды, открывает клапан и набирает воздух, закрывает клапан и ныряет в глубину. Воздуха ему хватает на 5‒10 мин. И все повторяется снова.

Эти целенаправленные действия невозможно сочетать со сном: для дыхания дельфину нужна слаженная работа мышц и мозга, а не безмятежность и расслабление мышц, свойственные сну.

Когда же и как спит дельфин, если ему приходится выбирать между сном и дыханием?

Разбор задачи

ПП: Дельфин должен спать.

ПТ: Противоречие между сном и физической активностью.

ИКР: Дельфин спит и отдыхает.

ПС: Дельфин должен спать, чтобы отдыхать, и не должен спать, чтобы быть активным (подниматься на поверхность).

Способы разрешения ПС. Разделение противоположных свойств:

— во времени и пространстве.

Решение задачи

Загадка была разрешена сотрудниками Института эволюционной морфологии и экологии животных АН СССР А. Я. Супиным и Л. М. Мухаметовым. Дельфин спит несколько часов, как любое млекопитающее, и вместе с тем… бодрствует. Полушария его мозга спят поочередно! Сначала засыпает одно, а другое бодрствует. Потом, через час-полтора засыпает второе, а первое «заступает на вахту» — управляет дыханием и движением. Вот почему, оказывается, дельфин закрывает то один глаз, то другой; раньше это замечали многие исследователи, но никто не догадывался, что закрытый глаз просто-напросто спит18.

5.2. Путь к идее решения

Выявление физического противоречия при решении технических задач требует определенной направленности поиска, что возможно только при знании ответа. В реальной задаче ответ, безусловно, не известен.

Направленность в решении может быть достигнута ориентировкой на законы развития технических систем и прежде всего на закон увеличения степени идеальности системы.

При решении задач этот закон проявляется ориентацией на идеальный результат — идеальный конечный результат (ИКР). ИКР описан в главе 3 (п. 3.3).

Рассмотрев ИКР, поверхностное противоречие (ПП), противоречие требований (ПТ) и противоречие свойств (ПС) — мы легко себе можем представить этапы точной формулировки задачи.