Каким приемом и как воспользоваться?
Задача 23. Десять тысяч пирамидок
В одной лаборатории разрабатывали новый алмазный инструмент для шлифования. Инструмент получался отличный, но изготавливать его было очень сложно. Крохотные алмазные зерна, имевшие форму пирамидок, приходилось вручную укладывать вершиной вверх.
— Десять тысяч пирамидок — и все вручную, — возмущались лаборанты. — Почему никто не подумал, как механизировать эту работу?
— Думали, — ответил заведующий лабораторией. — Да только ничего путного не придумали.
И тут появился изобретатель.
— Красивая задачка, — сказал он. — Нужно вспомнить прием…
Какой прием нужно вспомнить? Как механизировать укладку алмазных зерен?
Задача 24. Почти прекрасная машина
На выставке инженер объяснил посетителям:
— Раньше фрукты укладывали в ящики и коробки вручную, а теперь это делает машина. Видите, конвейер подает пустую коробку на стол. Фрукты скатываются сверху по лотку. Электромотор заставляет стол вибрировать, чтобы фрукты укладывались плотнее. Прекрасная машина, но… Есть у нее один недостаток: падая в коробку, фрукты ударяются друг о друга и от этого портятся.
— Можно опустить лоток, по которому скатываются фрукты, прямо ко дну коробки, — предложил один из посетителей.
— Можно, конечно, — вздохнул инженер. — Но по мере наполнения коробки придется его поднимать. Значит, нужна автоматическая система, которая будет следить за наполнением тары и поднимать лоток. Машина усложнится. Опускать коробку? Еще сложнее…
И тут появился изобретатель.
— Один апельсин ударяется о другой, — сказал он. — Задача на разрушение веполя. Возьмите…
И он объяснил, как сделать, чтобы при падении в коробку не бились даже самые нежные фрукты.
А что предложите вы?
Наука изобретать
Хитрость и физика
Вы прочитали треть книги. Если попытаться предельно сжато изложить смысл прочитанного, получится примерно следующее.
Изобретательские задачи издавна решались (да и сегодня еще решаются) методом проб и ошибок. Метод неэффективный, поэтому на решение задач приходилось тратить много усилий, времени, средств. Изобретения нередко запаздывают на многие годы. Научно-техническая революция потребовала принципиально новых методов изобретательства. Один из таких методов предлагает решать задачи, не перебирая «пустые» варианты. Основная идея такова: технические системы возникают и развиваются закономерно; изучение этих закономерностей дает приемы — инструменты для решения изобретательских задач.
Приемы, с которыми вы познакомились, можно разделить на три группы:
различные хитрости, например прием «сделать заранее»;
приемы, основанные на использовании физических эффектов и явлений; к их числу можно отнести прием «изменить агрегатное состояние»;
комплексные приемы, включающие и хитрость, и физику, например построение веполей.
Чаще всего при решении изобретательских задач приходится применять сначала хитрость, потом физику. Успех достигается именно сочетанием того и другого. Поэтому применение физики при решении изобретательских задач очень важно.
Посмотрим, как происходит «стыковка» хитрости и физики.
Задача 25. Будет работать вечно!
На одном заводе часто выходила из строя машина-автомат. Это была очень хорошая машина, но в ней то и дело портилась простая деталь — изогнутая труба, по которой сжатый воздух с большой скоростью гнал поток маленьких стальных шариков. Шарики били по стенке трубы в месте поворота и откалывали кусочки металла. Ударившись о стенку, каждый шарик оставлял едва заметную царапину, но за несколько часов шарики насквозь пробивали толстую, прочную трубу.
— Давайте поставим две трубы, — сказал начальник цеха. — Пока одна работает, другую успеем отремонтировать.
И тут появился изобретатель.
— Разве это дело: все время заниматься ремонтом?! — воскликнул он. — Есть у меня подходящая идея… Гарантирую: машина будет работать вечно!
Потребовалось всего пять минут, чтобы осуществить идею изобретения. Что предложил изобретатель?
Итак, одно вещество (стальные шарики) механически взаимодействует с другим веществом (стенками трубы). Следовательно, дан ненужный (даже вредный) веполь. На заводе его пытались разрушить, вводя третье вещество — разные прокладки, прослойки. Это теоретически неправильно: для хорошего решения надо, чтобы третье вещество было (оно защитит стенку) и его не было (тогда оно не будет разрушаться). Этим веществом могут стать те же шарики. Только неподвижные, остановившиеся у стенки трубы. Если изгиб трубы изнутри покрыть шариками, стенки перестанут разрушаться. Летящие шарики могут выбить один или несколько шариков из защитного слоя, но его место тут же заполнится одним из мчащихся по трубе шариков.
На этом хитрость заканчивается. Теперь нужна физика: как получить защитный слой шариков? Физика простая, ее проходят в седьмом классе: надо использовать магниты. Там, где труба изгибается, поставим снаружи магнит. Внутри к трубе сразу прилипнет слой шариков. Задача решена! Интересно отметить, что дробеметные аппараты для упрочнения деталей широко применялись по крайней мере за четверть века до появления авторского свидетельства № 261 207 на магнитную защиту. Все видели задачу, но решали ее иначе — устанавливали прокладки, делали стенки аппарата из более прочной стали…
Задача 26. Сверхточный кран
Заведующий химической лабораторией пригласил изобретателя и сказал:
— Нам надо управлять потоком газа, который по этой металлической трубе идет из одного сосуда в другой. У нас есть краны с притертой стеклянной пробкой, но они не обеспечивают требуемой точности: трудно регулировать величину отверстия, по которому перетекает газ.
— Конечно, — сказал изобретатель, — вы бы еще самоварный кран поставили.
Химик сделал вид, что не расслышал замечания.
— Можно, — продолжал он, — поставить резиновую трубку и зажим. Но и это не дает нужной точности.
— Зажимы, — усмехнулся изобретатель. — Бельевые прищепки…
Тут химик не выдержал:
— Сотни лет так работаем. Попробуйте-ка придумать кран не сложнее «прищепки» или «самоварного крана», а по точности раз в десять лучше.
— Капелька хитрости плюс физика девятого класса. Надо сделать так…
Что предложил изобретатель?
Для нас с вами кран — типичная вепольная система: корпус В1, поворачиваемая деталь В2 и поле механических сил Пмех. Под действием поля Пмехдеталь В2 перемещается относительно корпуса В1, благодаря чему зазор между В1 и В2 становится шире или, наоборот, сужается. Веполь уже есть, но работает он неважно. Следовательно, придется заменить веполь, использовать другое поле. Какое именно — электрическое, магнитное, электромагнитное, тепловое?
