Селюцкий Александр Борисович

Слугин Г И

Вдохновение по заказу. Уроки изобретательства

А. Б. Селюцкий, Г. И. Слугин

пс

УРОКИ

ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО „КАРЕЛИЯ“ ПЕТРОЗАВОДСК 1977

'601

С29

30102- 096 € М127(03)—77

'16-77

«Карелия», 1977

От авторов

Мы не писатели. По специальности мы оба — инженеры-механики, работаем на заводе. Один из нас руководит патентной службой, другой является инженером-конструктором. Объединила нас любовь к техническому творчеству. Мы являемся преподавателями молодежной изобретательской школы, в которой преподаем методику изобретательства, разработанную советским инженером, писателем и изобретателем Генрихом Сауловичем Альтшул лером и названную им алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ). Один из нас является членом общественной лаборатории методики изобретательства (ОЛМИ), которой руководит автор методики, и все свои занятия в школе мы строили на работах этой лаборатории. Успешное обучение группы слушателей (в процессе учебы и по ее окончании были решены изобретательские задачи, оформлены рационализаторские предложения) натолкнуло нас на мысль о расширении аудитории наших слушателей, и мы опубликовали лекции по методике в карельской молодежной газете «Комсомолец», а затем, по рекомендации Г. С. Альтшуллера, написали эту книгу. По нашей просьбе две главы для книги: «Вектор фантазии» и «Курс «эртэвэ» — прислал Генрих Саулович.

Таким образом, в основу книги легли методические материалы ОЛМИ под редакцией Г. С. Альтшуллера, его книга «Алгоритм изобретения» (М., «Московский рабочий», 1973), а также следующие работы: Ю. В. Горин «Применение физических эффектов и явлений при решении изобретательских задач» (в сборнике материалов Всесоюзного семинара по изобретательству, прошедшего в Днепропетровске в 1973 году); Ю. И. Шеломок, Б. И. Голдовский, Е. М. Ежов «Конспекты лекций по методике технического творчества» (Горький, 1975); Ю. М. Шеломок «Приемы разрешения противоречий — рабочие инструменты творчества» (дипломная работа в Азербайджанском институте технического творчества профтехобразования).

ВВЕДЕНИЕ

Мы живем в век небывалого научно-техшшеского прогресса, и в первой шеренге творцов технического прогресса стоят изобретатели и рационализаторы. Число их в нашей стране растет с каждым годом, и растет их вклад в развитие советской экономики. Всесоюзное общество изобретателей и рационализаторов (ВОИР) уже насчитывает миллионы членов. В своем докладе на XXV съезде КПСС Л. И. Брежнев отмечал тот большой размах, который приобретает в нашей стране творчество изобретателей и рационализаторов.

Кто же это такие — изобретатели и рационализаторы? Каждому ли из нас доступно это звание?

Изобретатели и рациопализаторы — это люди, которые не могут трудиться только «от сих до сих», всякое дело они стараются сделать лучше, быстрее, качественнее, красивее. Это люди творческого труда. А ведь истинное удовлетворение человеку может принести только творческий труд, и именно желание творить новое И интересное требует от человека постоянного пополнения своих знаний, поисков новых путей. Мы не сомневаемся, что многие из молодых читателей нашей книги хотят стать творцами новой техники. Но как это сделать? Именно в этом мы и хотим вам помочь. В Постановлении XXV съезда КПСС есть такие слова: «Всемерно развивать творческую активность трудящихся, новаторство, движение изобретателей и рационализаторов». Мы будем искренне рады, если эта книга поможет пополнить ряды изобретателей и рационализаторов.

ИГРЫ... ДЛЯ КОСМОНАВТОВ

Вся история человеческой цивилизации — это история изобретений. «Каменный век», «бронзовый век», «атомный век» -- в основу этих понятий легли выдающиеся изобретения. С изобретения орудий и способов добывания пищи началось превращение обезьяны в человека. Естественно, что сам процесс изобретательства был стихийным: «А что если сделать так?.. Не получается. Попробуем иначе». И так далее, с бесчисленным перебором вариантов, вплоть до единственно приемлемого решения. Что ж, человечеству некуда было спешить, понятия производительности труда прежде не существовало. Появрыся изобретение десятком или сотней лет раньше или позже — какая разница! Изобретения были редки и делались от случая к случаю все тем же вышеописанным методом, который англичане образно назвали методом «проб и ошибок».

Л сейчас, в век атома и космршеских полетов, в век научно-технической революции? Изменилась ли методика создания изобретений? Сейчас как никогда раньше человечество нуждается в изобретениях, призванных революционизировать технику, в изобретениях, увелртчршающих производительность труда — этого важнейшего условргя прогресса. И если раньше можно было подождать один-другой десяток или даже сотню лет, то теперь, в условиях, когда техника движется вперед семимильными шагами, такое промедление подобно катастрофе.

Так неужели же до сих пор не создано надежной методики изобретательства? Как же тогда создаются те тысячи изобретений, которые зарегистрированы в патентных фондах всех стран мира?

Оказывается, как Р1 тысячи лет назад, изобретения делаются все тем же древним и стихийным методом проб и ошибок, н изобретатель расплачивается за это колоссальной потерей времени. Несмотря на то, что ныне планируется все, вплоть до развития науки, процесс изобретательства остается практически неуправляемым.

Но должны же существовать попытки как-то исправить суще ствующее вот уже много лет положение с изобретательством?

Да, такие попытки предпринимаются. Рассмотрению их и посвящена эта глава.

Большинство зарубежных исследователей технического, изобретательского творчества пошло по пути усовершенствования метода проб и ошибок. Их лозунг - как можно больше проб в единицу времени. Иначе сказать — сделаем метод проб и ошибок более производительным.

Одним из первых и популярных методов является так называемый «мозговой штурм» (брэйнсторминг). Автор этого метода американец Алекс Осборн. Метод осуществляется следующим образом.

- Для решения какой-то определенной задачи собирается группа от восьми до двенадцати человек самых различных профессий: инженеры, врачи, артисты, физики, химики и т. д. Это — так называемые генераторы идей. Желательно в качестве «генераторов идей» выбирать людей, склонных к фантазированию. Организатор «штурма» формулирует задачу перед «генераторами идей», и они должны в течение 15—45 минут высказать любые предложения для ее решения, в том числе явно ошибочные и шутливые. Причем в период «штурма» действует несколько

правил, основными из которых являются, во-первых, катвгориче-ческий запрет критики высказанных идей и, во-вторых, дальнейшее развитие любой высказанной идеи. Все предложения либо стенографируются, либо записываются на магнитофон и затем передаются другой группе — группе «экспертов», в число которых включаются люди с аналитическим, критическим складом ума. «Эксперты» должпы выбрать из всех высказанных идей наибо-лее перспективные.

Самым важным моментом в период «мозгового штурма» является создание непринужденной обстановкрц поэтому на «штурм» €

стараются не привлекать одновременно начальников и подчиненных, а также стараются разряжать обстановку хорошим юмором. В процессе «штурма» ведущий всячески поощряет наиболее «безумные» идеи, так как именно безудержный полет фантазии позволяет раскрепостить наше мышление и увидеть решение задачи с какой-то неожиданной точки зрения.

Надеемся, что теперь вам понятна главная идея «мозгового штурма». Один человек не может решить задачу? Будем штурмовать ее коллективно. Как в пословице «ум хорошо — два лучше». Или, в более современном изложении,— «в споре рождается истина».

Но честно-то говоря, гораздо чаще истина в споре умирает. Вспомните, всегда ли ваши идеи встречались с восторгом? Чаще всего — в штыки. Профессор В. Тильде и патентовед К.-Д. Штар-ке, сотрудники Центрального института сварочной техники в ГДР, так описывают это в своей книге «Нужные идеи» (М., «Мир», 1973):

«Рассмотрим такой гипотетический пример. На металлургическом заводе созывают совещание. Речь идет о строительстве новых подкрановых путей. Уже уточнили трассу, грузоподъемность, сроки, стоимость. И в тот момент, когда директор собирается произнести заключительное слово, некто Мюллер выпаливает: «Но ведь мы катаем малогабаритный лист! Рациональнее вместо крана установить ленточный конвейер!» Еще не закончив, он уже жалеет о сказанном. Его предложение встречают в штыки: директор — потому что новая точка зрения требует возобновления дпекуссии;

главный конструктор — потому что критикуется его проект; начальник транспортного цеха — потому что Мюллер влез в его епархию;

товарищ Майер — потому что, как он слышал, ленточный конвейер трудно достать;

главный бухгалтер — потому что его пугает удорожание проекта; товарищ Шульце — просто потому, что не выносит Мюллера.

При всем при том каждый из участников совещания не преминул бы заявить, что всегда приветствует свежие идеи. Возможно, они вообще не заметили, что автоматически заняли оборонительную позицию.

Мы уверены, что далеко не все ведут себя подобным образом. Однако проследим за собой: иногда и мы бываем настроены против каких-то новшеств лишь потому, что они

якобы подвергают сомпению наш авторитет; создают нам дополнительную работу; косвенно нас критикуют,

а также потому, что по привычке или из осторожности проще сказать: «Не пойдет!»

Итак, предложение Мюллера отвергается... Наш Мюллер (например), теперь наверняка дважды подумает, прежде чем осмелится открыть рот.»

Несмотря на то, что на сеансах «мозгового штурма» стараются создавать обстановку, наилучшим образом стимулирующую творческий процесс, избежать критики не удается. Вот пример.

* Основное правило «мозгового штурма»: критика запрещена. Прекрасно. Предположим, Вы — участник штурма. Кто-то высказал идею. Она не вызывает у Вас энтузиазма. В обычных условиях Вы бы сказали об этом прямо. Но Вы знаете правила штурма и играете по правилам. Нельзя критиковать — не будете критиковать. Зато Вы имеете право высказывать свои идеи. Вот Вы и выскажете что-нибудь другое. Получается, что вместо явной критики действует критика скрытая — путем выдвижения других идей. Только-только начала возникать цепочка идей, а Вы ее обрываете, вламываясь со своей — посторонней — идеей.

Наличие такой скрытой критики при «мозговом штурме» было обнаружено общественной лабораторией и проверено на серии специальных опытов. Был, например, поставлен такой опыт. В группу генераторов идей специально ввели человека со скептическим (даже язвительным) складом ума. Сначала он прямо высказывал свои возражения. Ему напоминали правила. Тогда он стал «критиковать» мимикой, жестами: скептически усмехался, пожимал плечами, качал головой и т. д. Это ему тоже запретили делать.

На нескольких штурмах он сидел молча, почти безучастно. А потом начал выдавать свои идеи. Как правило, за очень редким исключением, его идеи выдавались тогда, когда ему особенно не нравилась чья-то идея. При этом он искренне считал, что увлекся штурмом и не видел, что идеи даются им не случайно, а в порядке перебршания других идей. В группе был школьник, часто дававший особенно фантастические идеи — скептик почти всегда выступал после этого школьника. Вообще, как только вознршала действрыельно необычная, дикая, фантастическая идея, можно было предсказать: сейчас сработает скептик...

В настоящее время уже имеется большое количество разновид-ностей «мозгового штурма». Мы не будем останавливаться на их описании, отметим только, что наилучшие результаты метод «мозгового штурма» дает при рассмотрении проблем организационного характера (например, найти новое применение выпускаемой продукции, найти новую форму рекламы и т. д.) и при решении относительно несложных изобретательских задач.

Вот, например, задача, которая неоднократно давалась участникам «мозгового штурма» на занятиях, а также на странрщах газеты «Комсомолец» (органа Карельского обкома ВЛКСМ), где авторы вели заочную школу изобретательства.

При рытье котлована обнажился горизонтально расположенный участок трубопровода, по которому течет какая-то жидкость.

Требуется, не повреждая трубопровода, определить, в какую сторону движется жидкость.

Эта задача решалась правильно почти всеми участниками «мозгового штурма», в том числе и читателями газеты «Комсомолец». Например, ответ братьев А. и В. Назаровых из поселка Пряжа был опубликован на страницах газеты «Комсомолец» (А. Назаров, 16 лет, плотник, учащийся школы работающей мо лодежи; В. Назаров, 22 года, литсотрудник районной газеты): «Чтобы определить направление движения жидкости в горизонтально расположенном трубопроводе, предлагаем следующее: 1. Нагревать участок трубы так, чтобы часть тепла уносила жидкость. 2. Через определенное время измерить температуру трубы в двух точках (А и Б), расположенных на одинаковых расстояниях от места нагревания.

3. Тепло должно распространяться по трубе во все стороны одинаково. Однако один участок трубопровода протекающая жидкость будет охлаждать, второму участку — частично отдавать получаемое во время нагревания тепло. Следовательно, в точках А и Б температура будет различной. Если температура в точке Б выше, чем в точке А, значит, жидкость течет от А к Б».

Скажете, простая задача? Как бы не так! Откроем журнал «Изобретатель и рационализатор» № 3 за 4970 год. В рубрике «Доска объявлений» за подписями доцента и старшего преподавателя помещено такое объявление.

«В ИРе — 2.68 интересовались, как определить, не вскрывая трубопровода, в какую сторону движется жидкость... Сведения о том, в какую сторону движется поток, иногда очень важны и необходимы для установления оптимальных параметров эксплуатации технологических установок или трубопроводных систем.

Для решения подобных задач нами предложен способ определения направления потока жидкости или газа. В отличие от других способов направление потока определяется без вскрытия трубопровода. Сущность изобретения в том, что в испытываемом месте участок трубопровода нагревается с помощью известных средств. После этого измеряется разность температур в точках, равноудаленных от места охлаждения или нагрева. Направление течения будет в ту сторону, где температура окажется выше.

Аналогичная картина будет и в случае охлаждения участка трубопровода, только направление потока будет в сторону пониженной температуры.

Если контролируемый продукт в трубопроводе неподвижен, то разницы в показаниях температур не будет».

Если отброерпъ наукообразные выражения типа «оптимальные параметры», «контролируемый продукт», «равноудаленные точки», то процитированное решение ничем не отличается от решения братьев Назаровых. Это, конечно, камень в огород многочисленных скептиков, считающих, что изобретения — удел одаренных, исключительных людей, по крайней мере доцентов. Кстати, эту задачу довольно быстро решали почти все слушатели школы изобретательства. Что же касается одаренности и исключительности, то об этом речь в следующей главе.

В 50-х годах американец У. Гордон разработал весьма эффективный метод, который он назвал «синектикой». Он работал тогда в Гарвардской лаборатории подводной акустики. Здесь он начал наблюдения над одной изобретательской группой, записывая на магнитофон ее дискуссии. Свои мысли и чувства в процессе работы над собственными изобретениями он тоже фиксировал. Затем он скомплектовал изобретательскую группу из людей, каждый из которых владел не менее чем двумя профессиями: инженер-художник, химик-скульптор, психолог-кларнетист и др.

Работой этой группы заинтересовалась одна из американских фирм. Она направила на обучение к Гордону группу своих специалистов, и успех ее обучения вдохновил Гордона и его единомышленников — они организовали фирму по обучению творческому мышлению — «Синектика инкорпорейтед». Эта фирма успешно действует и сегодня, имея немалые доходы: от 20 до 200 тысяч долларов за обучение одной группы.

Что же такое «синектика»? В переводе с греческого это слово означает совмещение разнородных элементов. Характеристику си-нектических групп дает полный словарь английского языка: «Си-нектические группы — это группы людей различных специальностей, которые встречаются с целью попытки творческих решений проблем путем неограниченной тренировки воображения и объединения несовместимых элементов». Проще можно сказать, что синектика — это «мозговой штурм», который проводит специально обученная группа людей различных специальностей.

Работа синектической группы состоит из нескольких этапов. Первым этапом является формирование проблемы. На это занятие обязательно приглашаются эксперты, которые не только должны быть специалистами в обсуждаемом вопросе, но и владеть основами синектики. Эксперт может давать пояснения в области технической политики в данной отрасли, задавать наводящие вопросы. А главное — он должен суметь выявить полезные идеи путем оперативного анализа высказываний.

Следующий этап — анализ проблемы. Все участники синекти-ческого заседания, включая эксперта, стараются превратить незнакомую и непривычную проблему во что-то привычное и сформулировать проблему. Затем эксперт или руководитель выбирает одну из наиболее удачных формулировок. Именно с этой формулировкой начинается дальнейшая работа синекторов — генериро ванне идей. Вначале спнекторы стараются высказать ассоциации, которые вызывает поставленная проблема, а уже потом возвращаются к самой проблеме. Например, хорошей ассоциацией является такая: шлифованная поверхность — упорядоченная шероховатость. Здесь уже недалеко до идеи создания упорядоченной шероховатости, создаваемой вибронакаткой и значительно улучшающей удержание смазки в парах трения различных механизмов. Такой метод был внедрен сравнительно недавно на некоторых предприятиях советской промышленности.

Для того, чтобы растормозить мышление и сбить психологическую инерцию, синектика предлагает использовать несколько приемов. Так, вышеназванных! прием называется «символической аналогией». Кроме него применяются еще три вида аналогий.

«Прямая аналогия» — рассматриваемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом из живой природы (этим же занимается и одна из самых молодых отраслей науки — бионика). Например, если мы хотим усовершенствовать процесс окраски мебели, то применение прямой аналогии будет состоять в том, чтобы рассмотреть, как окрашены минералы, цветы, птицы и т. и. Или — как окрашивают бумагу, обои, как «окрашивают» кинопленки, теле изображение.

«Личная аналогия» — необходимо представить себя тем предметом, о котором идет речь в задаче, например затонувшим кораблем, жидкостью в трубопроводе, ядром ореха и т. п., и попытаться в этом положении подыскать решение задачи (кстати, не забудьте выйти из образа, если даже вы не нашли решения).

«Фантастическая аналогия» — в задачу вводятся какие-нибудь фантастические существа, выполняющие то, что требуется по условиям задачи: гномики, мыслящие рыбы. Или какие-нпбудь фантастические средства: шаика-невидимка, сапоги-скороходы, ковер-самолет, скатерть-самобранка и т. п.

Ход синектического заседания обязательно записывается на магнитофон, и запись тщательно изучается с целью совершенствования тактики решения последующих задач.

* * *

Попробуйте прикинуть, сколько различных признаков того или иного объекта (процесса) вы сможете одновременно удержать в памяти. Пять, десять или, может быть, несколько десятков? Психологи подсчитали: в среднем — семь. (Может быть, в этом и заключается «магия» числа семь? Вспомните: семеро одного не ждут, семь раз отмерь — один раз отрежь.) А если предметов несколько? Тут никакая память не поможет.

Возьмем автомобиль. Разобьем его на укрупненные узлы, выполняющие различные функции: двигатель, движитель, шасстц подвеска, управление, кузов и т. д. А теперь перечислим все признаки каждого узла, причем не только автомобильные, а все мыслимые признаки. Скажем, двигатель — он может быть реактивный, атомный, использующий световое давление п т. п. Выберем несколько сочетаний признаков — и готов новый ориги нальный объект.

В этом и заключается сущность метода «морфологического анализа», предложенного в 1942 году американским астрономом Ф. Цвикки. Основная его идея — не упустить ни одного из числа возможных сочетаний признаков объекта. Наиболее эффективен этот метод при решении конструкторских задач общего плана (проектирование новых машин, поиск новых компоновочных решений). Возьмем, например, проектирование снегохода, разобьем его на функциональные узлы и перечислим их возможные признаки.

A. Двигатель: 1) внутреннего сгорания, 2) газовая турбина, 3) электрический, 4) турбореактивный, 5) парусный (для снегоходов это не лишено смысла).

Б. Движитель: 1) моноколесо (кабина внутри колеса)., 2) обычные колеса, 3) ребристые колеса, 4) овальные колеса, 5) квадратные колеса, 6) цилиндрические пневмокатки, 7) гусеницы, 8) снежные винты, 9) лыжи и вибролыжи, 10) воздушный винт, 11) воздушная подушка, 12) ноги (шагающий движитель), 13) спиральный движитель, 14) снегометный движитель.

B. Опора кабины: 1) на движитель (например, на лыжи),

2) непосредственно на снег.

Г. Тип кабины: 1) открытая, 2) закрытая однокорпусная,

3) катамаран, 4) сдвоенная тандемного типа.

Д. Обеспечение амортизации: 1) за счет движителя, 2) за счет специальных амортизаторов, 3) без амортизаторов.

Е. Управление: 1) изменение направления двигателят 2) изменение направления движителя, 3) снежные рули, 4) воздушные рули.

Ж. Обеспечение заднего хода: 1) реверс двигателя.

2) реверс движителя, 3) без реверса (разворотом).

3. Торможение: 1) основным двигателем, 2) вспомогательным двигателем, 3) воздушными тормозами, 4) снежными тормозами.

И. Предохранение от примерзания на стоянке: 1) механическое, 2) механическое с помощью двигателя,

3) электрическое, 4) химическое. 5) тепловое, 6) без предохранения.

Теперь мы ищем возможные сочетания вариантов и выбираем наиболее подходящие, например: А2—Б10—В2—Г2—Д2—Е4— Ж2—33—И5, т. е. снегоход с газовой турбиной в качестве двигателя, воздушным винтом, опирающийся непосредственно на снег, с закрытой однокорпусной кабиной, со специальными амортизаторами, с управлением воздушными рулями, реверс осуществляется воздушными винтами (так называемые винты с регулируемым шагом), торможение воздушными тормозами, предохраняется от примерзания выхлопными газами турбины. Это один вариант. А всего их для данного снегохода — около миллиона!

И если мы не хотим упустить ни одного из вариантов всевозможных сочетаний признаков снегохода (а именно этого мы и добиваемся, используя метод морфологического анализа), нам необходимо перебрать весь миллион...

Не напоминает ли вам этот метод поиски иголки в стоге сена? Недаром, пожалуй, этот метод был изобретен астрономом, им терпения не занимать. Но вот что пишет советский астрофизик П. Амнуэль в своей работе «О возможности прогнозирования открытий»: «Слабость морфологического метода именно в необозримой (миллионы) множественности задач, из которых добрая половина вряд ли имеет отношение к практике. Перебор всех возможностей отнимает много времени и сил... Если каждый теоретик, решив какую-то одну задачу, построит для своего решения морфологический ящик (мы его уже построили на примере снегохода.— А. С. и Г. С,)у он сразу выяснит весь круг вопросов, смежных с его теорией, сразу сможет получить все мыслимые выводы из своей теории». П. Амнуэль пришел к этому выводу на основании собственного опыта: он имел возможность теоретически предсказать существование нейтронных пульсаров — на год раньше их действительного открытия, но проглядел эту возможность, поскольку она лежала в стороне от решенной им задачи. И далее П. Амнуэль приходит к выводу, что при помощи морфологического анализа можно не только не упустить всех возможных вариантов решаемых задач, но и предсказывать возможные открытия.

Чтобы показать возможности морфологического анализа, мы приведем решение задачи, сделанное одним из слушателей бакинской школы изобретательства. Для освоения этого метода слушателям была дана нетехническая задача. В этом случае важна не сама задача, а принцип ее решения.

Известны десятки спортивных игр с мячом. Они отличаются правилами (футбол, баскетбол, ручной мяч и т. п.), средой, в которой или на которой идет игра (водное поло — бассейн, хоккей— ледяная площадка и т. п.), применяемой техникой (в теннисе — ракетка, в хоккее — клюшка и т. п.), средствами передвижения (конное поло, мотобол и т. п.) и другими показателями. Требуется составить морфологический ящик по классу «спортивные игры с мячом».

Решение задачи:

A. Расположение игрового поля: А1 — на земной поверхности, А2 — под землей, АЗ — на воде, А4 — под водой, А5 — на льду, на снегу, А6 — в любом положении, А7 — в специально оборудованном зале, А8 — на столе, А9 — на специальном стенде, А10 — в воздухе, АН — в космосе.

Б. Размеры и форма игрового поля: Б1 — фиксированные, Б2 — без фиксации, БЗ — меняющиеся в процессе игры.

B. Количество играющих: В1—один человек, В2 — двое, ВЗ — группа на группу, В4 — группа с одним водящим, В5 — группа с двумя и более водящими, В6 — «каждый за себя», В7 — без ограничений.

Г. Передвижение: Г1 — ходьба и бег, Г2 — вплавь, ГЗ — на коньках, Г4 — на лыжах, Г5 — на лошадях, Гб — на машинах (мотоцикл, автомобиль, самолет и пр.), Г7 — на вспомогательных приспособлениях (например, на ходулях), Г8 — без передвижения.

Д. Чем бьют мяч: Д1 — ногами, Д2—руками, ДЗ — головой, Д4 — бедром, Д5 — корпусом, Д6 — обычной палкой, Д7 — специальной палкой (например, кием), Д8—клюшкой, Д9 — ракеткой, Д10 — средством передвижения (например, машиной),

Д11 — электромагнитным полем, Д12 — аэро- и гидродинамическими устройствами.

Е. Как играют: Е1 — катают, Е2 — бросают, ЕЗ — отнимают, Е4 — перекладывают, Е5 — догоняют, Е6 — отталкивают.

Ж. Цель игры: Ж1 — перегнать остальных игроков, Ж2 — забросить в ворота, лунки, лузы, кольца и пр., ЖЗ — перенести за черту, Ж4 — провести по определенному маршруту, Ж5 — набрать нужное число очков, Ж6 — сбить специальные фигуры или другие мячи.

3. Ф о р м а мяча: 31 — шар, 32 — грушевидная, 33 — овальная, 34 — шар с ручкой, 35 — сдвоенная (строенная) сфера, 36 — шайба.

И. Конструкция мяча: И1 — сплошной, И2 — полый однослойный, ИЗ — полый многослойный, И4 — пористый.

К. Материал мяча: К1 — резина (каучук), К2 — кожа, КЗ — пластмасса, К4 — дерево, К5 — металл, Кб — ткань, К7 — комбинированный.

Л. Продолжительность игры: Л1 — определенный срок, Л2 — до результата.

Одна из выбранных игр: АЗ, 4—Б1—ВЗ—Г2—Д2—ЕЗ—Ж2— 33—И2—К1—Л1— играют как в водное поло, но мяч забивают не в ворота, а в трубу, открытый конец которой находится под водой (забитый мяч всплывает по трубе).

Остается лишь отметить, что в этом морфологическом ящике 268 241166(!) типов спортивных игр с мячом.

В качестве примера можно привести существующий, весьма оригинальный футбол, в который играют жители обычно тихого английского городка Ашборна, что находится недалеко от Манчестера. В игру играют два дня в году. Вот что пишет об этой «игре» французский корреспондент английской газеты «Интернэшнл Геральд Трибюн», выходящей в Париже, Ноэль Хьюз (цитируется по еженедельнику «За рубежом», № 10, 1975).

«В борьбе за мяч, втрое больше футбольного, дозволены любые приемы. В игре участвуют сотни неробких мужчин. «Полем» служат улицы города вместе с прудами, сточными канавами и местной рекой, а «воротами», удаленными друг от друга на три километра,— старое мельничное колесо и трехметровый валун. «Матч» длится два дня непрерывно по восемь часов.

...Я приехал в Ашборн, когда первый «тайм», то есть день «матча» уже состоялся. Город напоминал осажденную крепость: все окна первых этажей закрыты деревянными щитами, дети, женщины и старики заперлись в домах, на улицах только люди, достаточно смелые, чтобы участвовать в «игре» или просто наблюдать. Работали только пивные, заливавшие неуемную жажду сотен мужчин Ашборна и окрестных поселков, разделенных на команды «верхних» и «нижних».

И вот большой мяч вброшен в толпу. С те\ пор я больше его не видел. «Верхние» сразу оттеснили «ншклих» метров на сто, потом постепенно — прямо в реку, но за три с половиной часа, что я смотрел за отой бурлящей. орущей, толкающейся многосотенной оравой обезумевших людей, обе стороны с трудом продвинулись метров на двести в сторону от места вбрасывания. При каждом непредсказуемом повороте этой кучи-малы па блюдающие разбегались, трещали заборы, в одни момент была перевернута автомашина, с которой какой-то кинооператор вздумал снимать футбольное побоише».

Довольно уверенно можно предсказать в ближайшем будущем актуальность следующей проблемы: чем занять космонавтов в часы досуга, когда они свободны от исследований, сна и пилотирования космического корабля? Итак...

Задача: Используя морфологпческий анализ п рассмотренный пример, предложите новую игру для космонавтов, находящихся на борту космического корабля или орбитальной научно-исследовательской станции.

В серьезности предложенной нами задачи можете не сомневаться, провели же однажды в США общенациональный копкурс учеников старших классов на лучшие опыты для проведения их на борту орбитальной станции «Скай-лэб» (в переводе - «космическая лаборатория»). И некоторые из предложенных опытов были поставлены. Например, одна из победительниц этого конкурса — семнадцатилетняя школьница Джудит Майлс предложила эксперимент: изучить способность пауков плести паутину в отсутствие силы тяжести. Правда, один из пауков отказался есть бифштекс, которым его подкармливали на борту станции, и сдох.

А вот еще пример. Вы, наверное, помните серию замечательных научно-фантастических рассказов польского писателя-фан-таста Станислава Лема о пилоте Пирксе? В одном из них рассказывалось о том, что пилоты патрульных ракет, чтобы нс «свихнуться» от скуки, протаскивали с собой в ракеты контрабандой разлпчные игры, хотя это было им строжайше запрещено. Там же описывается игра, в которую играл сам пплот Пирке: необходимо было в условиях невесомости загнать пять поросят в пять домиков — по одному поросенку в каждый. Надо думать, что это была увлекательная игра, недаром среди товарищей Пиркса бытовала легенда, согласно которой только один пилот сумел загнать всех поросят, но и тот, увлекшись игрой, врезался в астероид.

4

Интереспым методом активизации творческого мышлепия является так называемый «метод фокальных объектов». Он назван так потому, что объект, над которым надо работать, как бы берется в фокус. Особенно хорош зтот метод в случае поиска нового вида выпускаемого предприятием товара. Допустим, мебельному комбинату надо разработать новый вид продукции, скажем, стульев. В этом случае в фокус берут изделие «стул».

Затем берут любую книгу: словарь, учебник, художественное произведение — и из нее наугад выписывают несколько (4—5) случанпых объектов. Например, лампа, змея, рукавица, гараж.

Следующим этапом является подбор всех возможных признаков для случайпых объектов. Так, лампа может быть круглой, овальной, прозрачной, матовой, цветной, дпевного света, настольной п т. д.

Когда фантазия в подборе признаков случайных объектов иссякнет, можно приступить к работе над фокальным объектом. Теперь надо к нашему фокальному объекту, в данном случае стулу, присоединять признаки случайных объектов и продумывать те ассоциации, которые вызывают такие сочетания, как круглый стул, прозрачный стул и т. д. Причем продумывать надо именно возникающие ассоциации, а не рассматривать прямолинейно сочетание «круглый стул». Самое такое сочетание еще ничего не дает: круглых стульев сколько угодно, а вот если представить себе круглый стул не по горизонтали, а по вертикали? Это может быть кресло. Прозрачный стул мог бы, очевидно, найти при мененне в медицине, например, для наблюдения за больным с поврежденным позвоночни ком.

Таким образом, манипулируя с признаками случайных объектов, присоединяя их кфо кальпому объекту и анализируя возникающие при этом ассоциации, можно создать вполне патентоспособные объекты.

С помощью этого метода можно разработать новый впд продукции, взяв за фокальный объект основной вид товаров широкого потребления, который выпускает ваше предприятие (или любое предприятие, находящееся в вашем районе).

* * *

И, наконец, еще один не алгоритмический метод активизации творческого мышления — метод контрольных вопросов. Цель-метода — с помощью наводящих вопросов подвести к решению задачи. Списки таких вопросов предлагались многими авторами начиная с 20-х годов.

В США наибольшее распространение получил список вопросов А. Осборна, автора «мозгового штурма». В этом списке девять групп вопросов: «Что можно в техническом объекте уменьшить?» «Что можно в техническом объекте перевернуть?» и т. д. Каждая группа вопросов содержит подвопросы. Например, вопрос «Что можно уменьшить?» включает подвопросы: «Можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать? Применить способ миниатюризации? укоротить? сузить? отделить? раздробить?»

Один из наиболее полных и удачных списков вопросов принадлежит английскому изобретателю Т. Эйлоарту. Вот некоторые из них.

Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей (т. е. попытаться избежать предвзятости,, психологической инерции).

Устроить сумбурное групповое обсуждение, выслушивая все и каждую идею без критики (вспомните «мозговой штурм»).

Испробовать «национальные» решения: хитрое шотландское,, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и т. д.

В воображении залезть внутрь механизма (вспомните личную аналогию в «синектике»).

Набросать фантастические, биологические, экономические^ химические, молекулярные и другие аналогии (то же в «синектике»).

Полный список контрольных вопросов Т. Эйлоарта был опубликован в журнале «Изобретатель и рационализатор» № о за 1970 год.

Метод контрольных вопросов является усовершенствованием метода «проб и ошибок». В сущности, каждый вопрос является пробой (или серией проб). Составляя списки вопросов, их авторы, естественно, отбирают из изобретательского опыта наиболее сильные вопросы. Поэтому метод контрольных вопросов сильнее обычного метода «проб и ошибок», хотя и остается совершенно неясным главный «вопрос» — когда какой вопрос применять.

* ^ *

А совсем недавно, в 1974 году, отечественная наука обогатилась еще одним неалгоритмическим методом повышения творческой активности. В издательстве «Мецниереба» (Тбилиси) вышла книга «Проблемы управления интеллектуальной деятельностью (психоэвристическое программирование)». В книге описан метод интенсификации интеллектуальной деятельности, разработанный под руководством академика^ АН Грузинской ССР В. В. Чавчанмдзе.

По мнению авторов, метод достаточно универсален, чтобы с его помощью решать также и изобретательские задачи. Вот что пишут они о методе, называя его методом индуцирования психоинтеллектуальной деятельности (ИПИД), основой которого является эффект ПИ Г (психоинтеллектуальная генерация): «Итак, под методом индуцирования психоинтеллектуальной деятельности мы подразумеваем особый метод управления интеллектуальной деятельностью группы людей при решении задач, протекающей в специально созданных критических условиях (несколько часов целенаправленного интеллектуального и эмоционального напряжения) ».

Эксперимент проводит Ведущий, от которого зависит и психологический настрой группы, и направление решения. Для этого у него имеются вспомогательные материалы, которые составляются заранее для различных целей. Ведущему помогает группа Экспертов по самым различным вопросам. Для решения многих проблем рекомендуется участие Оппонента, который мог бы своими возражениями Испытуемому заставлять его более разносторонне подходить к решению проблемы.

Очень большое значение придается так называемой системе внешнего обеспечения. Вот что говорят об этом авторы:

«Почти каждый вид ПИД (психоинтеллектуальной деятельности.— А. С. и Г. С.) требует своих особых форм и системы организации ПИГ, специфической мебели и интерьеров рабочих комнат. Так, например. ПИГ по решению научных проблем было бы целесообразнее организовывать за круглым столом специальной конструкции с доступом к ЦВМ и соответствующим информационным обеспечением (табло отображения машинной информации перед каждым участником на покатой поверхности стола, средства записи и фиксации результатов и др.). Немаловажное значение имеет форма и вид стульев и кресел: они должны быть удобны, не вызывать усталости за «сеанс» ПИГ, вращаться вокруг своей оси (чтобы удобнее было общаться с соседями в любом радиусе, обращаться к средствам информации и т. п.). Должны быть специально продуманы освещение и звуковая изоляция помещения; следует обратить внимание и на внешний вид, открывающийся из окна, с веранды, лоджии или балкона».

Итак, перечислим все «атрибуты» этого метода: Ведущий в лице ученого-универсала, Оппонент, знающий проблему не

хуже Испытуемого, крупные специалисты-Эксперты и внешнее обеспечение. Не беремся утверждать, что этот метод плох для науки — пусть ему дают оценку сами ученые-Испытуемые.

Нам ближе техника. Что же касается техники, то...

Впрочем, не будем давать оценок. Лучше представпм себе,, что на вашем, уважаемый читатель, предприятии возникла

задача, которую именно Вам поручили решить.

Для «внешнего обеспечения» Вам выделена шикарная комната с видом, скажем, на Онежское озеро. Вы сидите в удобном кресле. Со стороны начальства и сотрудников Вам создана обстановка любви и дружбы. Вашим Оппонентом является заместитель начальника цеха ( в котором возникла проблема) по технической части. Ведущим является сам Главный инженер, а Экспертами — все главные специалисты. Вам обещано удовлетворение всех требований, связанных с решением задачи, а если Вы задачу не решите, Вас все равно не лишат квартальной премии. Ну, как? Не правда ли, в такой обстановке многие проблемы решались бы сами по себе? (Осталось только найти такое предприятие, где бы изобретателю создавали такие условия).

Как видите, и этот метод сводится к созданию чисто психологических условий для решения творческих задач. Быть может, этот метод и лучше зарубежных (он более универсален, касается научных проблем, технических задач, организационных проблем и т. п.), таких как «мозговой штурм», «синектика» и пр., но он и более сложен в подготовке.

Все вышеперечисленные методы весьма универсальны: для них безразлично, какая задача решается — научная, изобретательская, организационная, рекламная, из области искусств и т. п. Но именно в этом и слабость всех этих методов, их ограниченность: в части решения изобретательских задач они совершенно игнорируют природу решаемой задачи.

ОТСТУПЛЕНИЕ В ОБЛАСТЬ ЮРИСПРУДЕНЦИИ II ПСИХОЛОГИИ

Мы пытаемся научить вас изобретать, т. е. создавать изобретения, но что такое изобретение? И всякий ли, кто что-то изобрел, может считать себя изобретателем? Попробуем рассмотреть эти вопросы с двух точек зрения: юридической и психологической. Оказывается, разные точки зрения дают разные ответы на эти вопросы.

Начнем с юридической точки зрения. Что может быть объектом изобретения? «...Объектом изобретения могут являться: новое устройство, способ, вещество, а также применение известных ранее устройств, способов, веществ но новому назначению».

Устройствами могут быть отдельные детали, скажем, шуруй, и колоссальные сооружения, такие как космический корабль. Устройством может быть машина, прибор, инструмент.

Способов имеется великое множество: это и способы изготовления изделий, получения веществ, и способы контроля, наблюдения, исследования, диагностики, профилактики, лечения болезней и т. п.

Веществами могут быть сплавы, смеси, растворы, химические соединения, вещества, полученные нехимическим путем, и т. и.

Применение может стать изобретением только в случае нового назначения объекта применения. Например, применение взрывчатого вещества — нитроглицерина в качестве лекарства для расширения сосудов.

Однако все объекты: устройства, способы, вещества, применение — могут быть признаны изобретениями только в том случае, если они будут обладать определенными признаками. Каковы же эти признаки? «Изобретением признается новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи в любой области народного хозяйства, социально-культурного строительства или обороны страны, дающее положительный эффект»[1].

Таким образом, чтобы предложение было признано изобретением, оно должно обладать всеми этими признаками в совокупности. Для удобства расположим эти признаки в следующей последовательности:

— техническое решение задачи,

— новизна,

— существенные отличия,

— положительный эффект.

Техническим решением будет такое решение, которое связано с какими-либо изменениями устройств, способов, веществ или с их новым применением. Рассмотрим такой пример. На заводе обрабатывается вал: вначале в механическом цехе его обтачивают на токарном стайке, после этого вал отправляют в другой цех. где его покрывают пластмассовым покрытием, а после этого возвращают в механический цех, где шлифуют и полируют на шлифовальном станке. Предложено осуществлять пластмассовое покрытие в механическом цехе таким же способом, как в цехе покрытий, т. е. в механическом цехе установили приспособление для покрытия с отсосами для токсичных газов. Результатом внедрения предложения является значительное сокращение затрат труда, связанных с транспортировкой вала из цеха в цех. Такое предложение никак нельзя рассматривать как техническое решение: в данном случае не меняется ни конструкция вала, ни технология его изготовления, не меняется и вещество покрытия. Сущность предложения в изменении организации работ, связанных с обработкой вала. Другое дело, если бы был предложен новый вид покрытия, например не выделяющий токсичных газов. Этот вид как вещество мог бы рассматриваться в качестве технического решения.

Новым решение будет в том случае, «если до даты приоритета заявки сушность этого или тождественного решения не была раскрыта в СССР или за границей для неопределенного круга лиц настолько, что стало возможным его осуществление». Иначе говоря, изобретением будет признано только такое решение, которое является новым для всего мира. Именно для определения новизны существует попятие «приоритета». Приоритет означает первенство. Итак, новым будет признано то предложение, которое было зарегистрировано у нас в стране раньше, чем где-либо в мире. Именно зарегистрировано. Это понятие введено не случайно. Развитие любых систем, в том числе и развитие техники, идет по законам диалектики: одинаковые объекты техники проходят примерно одинаковые этапы развития. Поэтому, работая в разных странах над решением одних и тех же техни-

ческих проблем, люди приходят иногда к одинаковым решениям. И очень важно, особенно в международном масштабе, юридически зафиксировать приоритет в разработке какой-либо технической проблемы. Только тот может по праву считаться изобретателем, чье решение было зафиксировано специальным государственным органом самым первым. Так, русский изобретатель В. Г. Шухов в 189U году сконструировал аппарат, осуществляющий крекинг-процесс нефти, и защитил его патентом. А в 1912 году на этот процесс получил патент американец Бор-тон. Однако когда американцу пришлось спорить с конкурентами, был безоговорочно признан приоритет Шухова.

Существенными отличиями обладает такое техническое решение, которое «по сравнению с решениями, известными в науке и технике на дату приоритета заявки, ...характеризуется новой совокупностью признаков». Значит, мало того, чтобы решение было техническим, мало того, чтобы оно было новым, оно должно еще обладать такими признаками, которые, в свою очередь, были бы новы не каждый сам по себе, а только в своей совокупности. Да-a, это определение если и может кому-то что-то пояснить, то только не тому, кто впервые садится за оформление изобретения. Честно-то говоря, это понятие четко узаконенных рамок до сих пор не имеет. До сих пор изобретатели спорят с экспертами по поводу существенных отличий. Мы берем на себя смелость упростить этот вопрос с помощью методики А РИЗ. о которой идет речь в этой книге. На наш взгляд (правда, впервые высказанный Г. С. Альтшуллером еще в 1956 году), существенные отличия являются результатом устранения технического противоречия, лежащего в основе решаемой изобретателем задачи. (Подробнее о технических противоречиях — в следующей главе). Рассмотрим пример.

Любителям велосипедных путешествий всегда мешает то, что с велосипедом нельзя бродить по сильно пересеченной местности, а ведь не все интересные маршруты имеют тропинки. Таскать велосипед на себе? 'Но для этого oil слишком громоздкий. Сделать •ого менее громоздким? Вот здесь-то и выступает техническое противоречие: уменьшение конструкции велосипеда снижает его ходовые и прочностные качества. Устранением технического противоречия является конструкция складного велосипеда. Именно те конструктивные решения, которые позволили складывать велосипед, п являются существенными отличиями.

Положительный эффект — понятие, казалось бы, не требующее специального пояснения, но поскольку в данном случае это термин юридический, его трактовку необходимо пояснить. Положительный эффект — это не просто полезность, а достижение нового, более высокого результата от использования изобретения но сравнению с тем результатом, который общество получало от предшествующего изобретению технического решения, так называемого прототипа (например, для складного велосипеда прототипом является обычный велосипед). Причем этот результат может быть даже недостижим сегодня. Например, в 1930 году был выдан патент на применение ракетного двигателя для разгона аэроплана, а воплощено это изобретение было лишь в конце сороковых годов. Предложения, которые могут быть осуществлены лишь в будущем, когда созреют условия для их практического применения, называются перспективными предложениями.

Положительный эффект многие путают с экономическим эффектом. Но для изобретения вовсе не обязателен именно экономический эффект. Эффект может выражаться также и в улучшении условий труда, в улучшении качества продукции, в повышении состояния техники безопасности, в предупреждении заболеваний, в борьбе с болезнями и т. п. Советское законодательство предусматривает, чтобы решение не противоречило общественным интересам, принципам гуманности и социалистической морали, а также не было бы явно бесполезным. Например, у нас не •был бы защищен в качестве изобретения аппарат английского инженера М. Пикара иод названием «иоцелуемер>>. По словам автора, аппарат позволяет точно определить, «сколько страсти вложено в каждый поцелуй» (журнал «Ровесник», 1965, № 5, •с. 13).

Суть любого изобретения выражается так называемой фор мул ой изобретения, которая строится по строгим правилам. Она ‘состоит из трех частей. Первая часть формулы называется доот-личительной, в ней как бы описывается прототип, т. е. то, что было известно до изобретения. Вторая часть начинается со слова «отличающееся», за которым следует цель изобретения. И, наконец, третья часть описывает то, чем изобретение отличается от своего предшественника. Приведем пример.

Термоэлектрический микрохолодильник, содержащий холодильную камеру с примыкающей к ее стенкам термобатареей, наложенный на камеру слой изоляции и наружный кожух с расположенным в его нижней части радиатором, примыкающим к слою изоляции,

Доотличи

тельяая

часть

цель

отличитель пая часть

отличающийся тем, что с целью повышения холодопро-изводительности и экономичности микрохолодильника, наружный кожух установлен с зазором по отношению к слою изоляции и покрыт снаружи гофрированной оболочкой, а для осуществления фиксации наружного кожуха относительно радиатора и слоя изоляции служат фланец и пружинящие тяги с кольцевой накладкой, опирающейся на слой изоляции.

Не по правилам пишется только формула на применение, например: «Применение электролитического прерывателя в качестве датчика температуры электролита».

Мы рассказали об изобретении с юридической точки зрения. Однако гораздо больше творческих предложений фиксируются как рационализаторские. Рассмотрим с этой же точки зрения понятие рационализаторского предложения.

«Рационализаторским предложением признается техническое решение, являющееся новым и полезным для предприятия, организации или учреждения, которому оно подано, и предусматривающее изменение конструкции изделий, технологии производства и применяемой техники или изменение состава материала». Как видите, в этом понятии много общего с изобретением. Объектами рационализации также могут быть устройства (конструкция изделий), способы (технология производства и применяемой техники), вещества (состав материала) и, разумеется, их применение, поскольку речь идет об изменении объектов или их функций. Так же как и изобретение, рационализаторское предложение обязательно должно быть техническим решением какой-либо задачи.

Кроме того, у рационализаторского предложения так же, как и у изобретения, имеются требования к новизне и полезности, но эти требования имеют весьма значительные отличия. Так, новизна рацпредложения должна касаться только того предприятия, организации или учреждения, которому оно подано. Такая новизна называется локальной (в отличие от мировой новизны изобретения). Предложение будет считаться новым для предприятия, организации, учреждения, если оно:

1) не использовалось вообще раньше на этих объектах или использовалось, но по инициативе автора в течение не более трех месяцев до подачи им заявления на это рацпредложение;

2) не было предусмотрено приказами или распоряжениями администрации, разработано техническими службами или не было заявлено кем-то другим;

3) не было рекомендовано вышестоящей организацией или опубликовано в информационных изданиях по распространению передового опыта в данной отрасли;

4) не предусматривалось обязательными для исполнения нормативами (стандартами, нормами, техническими условиями и т. п.).

Таким образом, новизна рацпредложения определяется только рамками предприятия, учреждения, организации. Что касается полезности, то она прямо оговорена в Положении: «Предложение признается полезным, если его использование на данном предприятии, в организации или учреждении в условиях, которые существуют или должны быть созданы в соответствии с утвержденными планами, позволяет получить экономический, технический или иной положительный эффект». Иначе говоря, полезность рацпредложений определяется насущными запросами предприятия, учреждения, организации. Не признаются рационализаторскими такие предложения, которые не учитывают конкретных условий сегодняшнего дня или же тех условий, которые учтены в планах предприятия, учреждения, организации. Например, если подано предложение, предусматривающее обработку детали на станке, который в данный момент на предприятии отсутствует, и утвержденными планами не предусмотрено приобретение такого станка, то предложение отклоняют как не имеющее полезности. Также не признаются рационализаторскими предложения, использование которых может привести к снижению надежности, долговечности и других показателей качества продукции. Эта оговорка в Положении сделана, очевидно, специально для тех нерадивых хозяйственников, которые заботятся о пользе своих предприятий даже в ущерб государственным интересам. Иногда подаются предложения, например, о замене дорогого материала более дешевым. Предприятию это выгодно: снижается себестоимость изделия. Но более дешевый материал, как правило, имеет худшие качества по сравнению с тем, который заложен в конструкцию. Это может привести к более скорой поломке изделия. В этом случае пострадает покупатель, а вот этого-то и нельзя допустить.

И еще одно отличие между изобретением и рационализаторским предложением. Изобретателем может называться человек, чье изобретение признано, хотя в настоящее время его использовать еще нельзя: не созрели условия для осуществления. Рационализатором же человек может быть признан только в том случае, когда принято решение об использовании его предложения. В этом случае ему выдают удостоверение на рационализаторское предложение.

Теперь, когда мы разобрали юридические понятия изобретения и рационализаторского предложения, рассмотрим их с психологической точки зрения. Вы столкнулись на своем производстве с какой-то задачей. Раз она, эта задача, возникла, значит, в этот момент ее решение для вашего производства неизвестно. Вы можете решить эту задачу, просмотрев техническую литературу, описание изобретений, наконец, вы можете посетить то предприятие, на котором (если это вам известно) такая задача уже решена. Во всех этих случаях можно оформить на найденное решение рационализаторское предложение (важно только, чтобы предложение не нарушало признаков новизны но пунктам 1—4). Ну, а если вы но какой-то причине (из-за отсутствия фонда описаний изобретений, удаленности от технических библиотек, недостаточной укомплектованности технических библиотек и т. п.) не смогли найти готового решения? Тогда решайте сами.

И если вы задачу решили, то вы совершили тем самым акт творчества, лично для себя вы сделали что-то совершенно новое, т. е. для себя вы уже изобретатель. Пусть потом выяснится, что где-то в мире или у нас в стране такое решение уже есть и что в государственном масштабе вы не можете называться изобретателем. Ваше предприятие выдаст вам удостоверение на рационализаторское предложение, признав вас тем самым рационализатором. Но для самого себя вы все равно будете изобретателем. И что 'самое главное — вы познаете процесс творчества, а это значительно украсит вашу жизнь.

ОТКУДА БЕРУТСЯ ГЕНИИ

Весь прогресс человечества основан на открытиях и изобретениях, т. е. на том, что является результатом творческого мышления. Кто из нас не знает таких имен, как Леонардо да Винчи, -Ломоносов, Эдисон, Попов? Это величайшие изобретатели своего времени. А сколько менее известных имен? Личность изобретателя давно уже стала предметом исследования различных наук: истории техники, философии, психологии и др.

Что же все-таки приводит человека к изобретательству — способность человеческой личности к творчеству вообще или это, так сказать, чисто «от бога», необъяснимые проявления таланта?

Давайте возьмем высшую степень таланта — гений и рассмотрим его с позиций изобретательства.

Кто такие гениальные изобретатели и как они появились? II вот тут-то нам приходится констатировать тот факт, что гениальные изобретатели появились еще задолго до того, как произошел... человек. Да, да!! Первым гениальным изобретателем (если верить Дарвину) была та самая обезьяна, которая применила палку в качестве орудия труда (сбивала ею плоды), обороны и нападения (колотила ею своих врагов). Все другие обезьяны не были гениальными настолько, чтобы изобрести что-то принципиально новое, но многие из них оказались достаточно талантливыми, чтобы научиться хорошо владеть палкой и разнообразить ее применение. И так до появления очередного гения, который начал обрабатывать куски камня, затем кто-то прикрепил камень к палке...

Стой! Именно этот кто-то был уже царь природы — Человек! А отсюда все и началось: гений создавал творение, которое использовало человечество, и каждое гениальное творепие было шагом ■вперед на пути технического прогресса. И ведь чем дальше развивалось человечество, тем все более управляемым становился прогресс: теперь уже человек, исходя из своих постоянно растущих потребностей, ставил перед собой цель и шел к ней. Так, для того, чтобы продлить день, человек изобрел освещение, чтобы ускорить передвижение — изобрел автомобили, поезда, самолеты.

Вся энергия человеческой мысли была направлена в основном на то, чтобы как можно более разгрузить человеческие руки. Но суров закон сохранения энергии: «Что в одном месте убудет...» Так вот разгрузка рук достигается загрузкой мозга. Поэтому не удивительно, что творческое мышление становится потребностью все большего числа людей.

Кто же все-таки может изобретать? Только гении или каждый из нас на своем месте?

Споры о том, что такое гений, не утихают. Уже совершенно точно установлено, что способность творить — врожденная способность любого ребенка. Видный американский этолог (этология — наука о врожденных формах поведения) Д. Моррис пишет: «Творчество есть не более как проекция детских качеств на жизнь взрослого... если бы процессы, с которыми они связаны,— чувство удивления и любопытства, тягу к пробам, поискам и находкам — можно было бы предохранить от возрастного увядания, если бы можно было добиться того, чтобы они преобладали в поведении взрослого, тогда мы бы победили в важной битве — битве за творчество» («Литературная газета» от 2 февраля 1972 г., с. 13). То же самое говорил и любимейший детский писатель, большой знаток детской психологии Корней Чуковский: «Мы все к двадцатилетнему возрасту были бы великими химиками, математиками, ботаниками, зоологами, если бы это жгучее любопытство ко всему окружающему не ослабевало в нас но мере накопления первоначальных, необходимейших для нашего существования знаний».

Итак, в детстве мы все немножко гении. Ну, а дальше? А дальше, но мере того как мы приобретаем знания (как правило, по какой-то одной специальности), все шаблоннее и инертнее становится наше мышление. Образно говоря, мы закрываем свой гений стеной шаблонов. Но раз гений существует, как же его «откопать»? По мнению американского физика и писателя Ф. Хойла, который так же, как и мы, не сомневается в том, что каждый человек в потенции гений, но только в какой-то одной области науки или искусства, найти себя человеку может помочь только случай. А вот с этим мы уже не согласны. По Ф. Хойлу хыходпт, что случай — это жар-итнца, которую надо ловить за хвост. Мы же считаем, что случая ждать не надо. Способность к творчеству надо раскрыть в себе и развить.

Все же в чем особенность творчества талантливых изобретателей? На этот вопрос нельзя правильно ответить, если не учитывать, что изобретения бывают разные. Праща — оружие, баллистическая ракета — тоже оружие. Палка — орудие труда, станок с программным управлением — тоже орудие труда. Однако все понимают, что тут есть качественная разница. А вот разницу между изобретениями исследователи творчества не принимали в расчет до самого последнего времени.

Разделим условно все изобретательские задачи на пять уровней. Условимся, что для решения изобретательской задачи первого уровня достаточно перебрать с десяток вариантов. Такие изобретения (а они вполне патентоспособны) может делать каждый.

ПЕРВЫЙ УРОВЕНЬ

Вот, например, изобретение (авторское свидетельство № 157356): «Защитный колпак к баллонам для сжатых, ежи женных и растворимых газов, отличающийся тем, что с целью значительного снижения стоимости и экономии металла колпак выполнен из пластмассы и снабжен ребрами жесткости на внутренней поверхности». Взята очевидная задача (призыв к экономии металла содержится в любом темнике). Использована готовая поисковая концепция (надо заменить металл чем-нибудь подешевле) и готовое решение (выполнить колпак из пластмассы). Никакой специальной информации собирать не пришлось* пластмассовые колпаки широко применяются в термосах. Конструкция тоже очевидная (ребра жесткости на внутренней поверхности колпака) и потому не требующая доводки при внедрении.

Другой пример изобретения первого уровня — авторское свидетельство № 262335: «Сифон для перекачивания жидкого металла, включающий Л-образную трубу с газопроницаемой керамической пробкой и штуцером для соединения с вакуум-насосом* всасывающий конец которой выполнен в виде горизонтального патрубка, отличающийся тем, что с целью повышения чистоты перекачиваемого металла путем установки сифона над уровнем осадка в емкости всасывающий конец сифона снабжен упором». Идея проста — чтобы трубка не опускалась на дно, приделана приставка...

Еще один пример. Авторское свидетельстве) № 223640: «Способ очистки сточных вод от органических веществ путем обработки очищаемых вод хлором, отличающийся тем, что с целью полного удаления меламина обработку хлором осуществляют при 5—40° С». Обработка хлором известна, а указанные температуры — это естественные температуры сточных вод. При 0° С вода бы замерзла, а при температуре выше 40° С ее пришлось бы охлаждать. Иначе говоря, суть изобретения в том, чтобы ничего не менять...

ВТОРОЙ УРОВЕНЬ

От задач второго уровня условно потребуем несколько сотен проб. Их решение не так очевидно, оно не каждому под силу: если знания и опыт малы, человек «выдыхается» после десятка попыток.

Авторское свхщетельство № 273302: «Способ отделения ферромагнитных частиц с поверхностей постоянного магнита, отличающийся тем, что с целью полного их отделения в качестве очищающего материала применяют высоко вязкий материал, например пластилин». Поставим задачу: как отделять ферромагнитные частицы с поверхности постоянного магнита? Направление поисков очевидно: нужна какая-то сила, способная преодолевать силу магнитного притяжения. Можно смывать, сдувать частицы и т. д. Выбран простой и надежный вариант, не требующий оборудования.

Авторское свидетельство № 210662: «Индукционный электромагнитный насос, содержаний корпус, индуктор и канал, отличающийся тем, что с целью упрощения запуска насоса индуктор выполнен скользящим вдоль оси канала насоса». Электромагнитный насос представляет собой трубу и индуктор (электромагнит), выполненный в виде кольца, охватывающего трубу. В рабочем положении конец трубы опущен в металл, а индуктор находится выше уровня металла. Но для запуска насоса нужно сначала втянуть металл до уровня индуктора. Возможны различные решения: поставить в нижней части вспомогательный (пусковой) хш-дуктор; перед началом работы заливать металл сверху; опускать трубу с индуктором вниз и т. д. Выбрано одно решение (вероятно, лучшее): опускать в начале работы индуктор (не опуская самой трубы), «захватывать» металл и поднимать его вверх, до уровня, соответствующего рабочему положению индуктора.

Авторское свидетельство № 261432: «Способ индукционного нагрева пзделий, включающих! подачу на поверхность металла дозируемого количества охлаждающего агента, отличающийся тем, что с целью уменьшения обезуглероживания поверхность принудительно охлаждают до температуры 900—1000° С». Охлаж-

дение поверхности нагреваемого металла уже известно (этот признак стоит до слова «отличающийся»), сущность же изобретения заключается в выборе оптимального диапазона температуры.

ТРЕТИЙ УРОВЕНЬ

На третьем уровне, по нашим условиям, решения прячутся среди тысяч неудачных вариантов, на четвертом — среди десятков и сотен тысяч, на пятом — среди миллионов вариантов. Эдисону пришлось поставить 50 000 (!) опытов, чтобы изобрести щелочной аккумулятор. И это только вещественные опыты, число мысленных экспериментов было значительно больше.

Рассмотрим примеры изобретений высших уровней.

Авторское свидетельство № 163487: «Способ перекрытия светового пучка с использованием взрывного затвора, например, при скоростной киносъемке, отличающийся тем, что с целью многократного использования одного и того же прерывателя светового пучка взрыв и искровой разряд производят в жидкости, помещенной между двумя защитными стеклами так, чтобы ее свободная поверхность в спокойном состоянии касалась светового канала оптической системы». Здесь рабочий орган выполнен не твердым, а жидким. Такое изменение (а оно типично для изобретений третьего уровня) приводит к появлению у объекта нового качества. До этого изобретатели стремились разными способами обеспечить быструю замену разрушающегося взрывного затвора после каждого взрыва. В изобретении изменена исходная задача: как получить многократно действующий взрывной затвор? Именно в изменении исходной задачи и выразился относительно высокий (третий) уровень изобретения.

Среди изобретений третьего уровня много такпх, в которых новый эффект достигается изменением агрегатного состояния. Авторское свидетельство № 258487: «Способ дуговой сварки, при котором дуга горит между электродом и изделием, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварки в качестве электрода используют струю жидкого металла, подаваемого в зону сварки электромагнитным насосом по трубопроводу».

ЧЕТВЕРТЫЙ УРОВЕНЬ

Авторское свидетельства № 163559: «Способ контроля породоразрушающего инструмента, например буровых долот, отличающийся тем, что с целью упрощения контроля в качестве сигнализатора применяют монтируемые в тело долота ампулы с резко пахнущими химическими веществами». Здесь предлагается новый для данной области техники («запаховый») способ контроля — ампулы при истирании долота, естественно, разрушаются и резко пахнущее вещество выливается наружу, сигнализируя о том, что долото нужно менять.

Авторское свидетельство № 167058: «Способ уменьшения износа трущихся поверхностей, разделенных слоем смазки, например, в подшипниках скольжения, отличающийся тем, что с целью уменьшения трения к трущимся поверхностям в процессе их работы подводят переменное электрическое напряжение от источника тока повышенной или высокой частоты».

Авторское свидетельство Лс 187135: «Система испарительного охлаждения электрических машин, отличающаяся тем, что с целью исключения необходимости подвода охлаждающего агента к машине отдельные части п отдельные конструктивные элементы ее выполнены из пористых порошковых сталей, пропитанных жидким охлаждающим агентом, который при работе машин испаряется и таким образом обеспечивает кратковременное интенсивное и равномерное их охлаждение». Обычные системы охлаждения действовали извне — потому были громоздкими и неэффективными. Здесь же впервые предложено запасать хла-доагент внутри металла.

ПЯТЫЙ УРОВЕНЬ

Авторское свидетельство № 105011: «Способ получения высоких и сверхвысоких давлений, отличающийся тем, что высокие и сверхвысокие давления воспроизводят в результате импульсного электрического разряда внутри объема любой проводящей или непроводящей жидкости». Это уже не изобретение, а скорее открытие — открыто новое явление, электрогидравлический эффект. В дальнейшем было выдано более тысячи авторских свидетельств на изобретения, основанные на этом новом принципе.

Авторское свидетельство № 70000: «Способ получения порошков металлов, сплавов и других токопроводящих материалов, отличающийся тем, что с целью использования нри замыкании цепи электродинамических сил для вырывания из электродов порций диспергируемого материала и выбрасывания их в окружающую среду^7 подлежащие диспергированию материалы включены в качестве электродов в цепь электрического колебательного (разрядного) контура, который настроен так, что он работает в области искрового разряда (в области нестационарного электрического разряда)». С этого изобретения началась вся история электроискровой обработки материалов.

Подсчитано, что 77 процентов (!) всех зарегистрированных изобретений — это изобретения первого и второго уровней. В принципе каждый может делать изобретения первого уровня и многие — изобретения второго уровня. В этом диапазоне не приходится иметь дело с выработкой новых задач, новых технологических идей и т. д. Для современного изобретательского творчества типичен (в творческом, а не юридическом понимании), таким образом, диапазон с третьего по пятый уровень. Количественно — это менее ги регистрируемых изобретений. Но именно эти изобретения обеспечивают качественное изменение техники.

Но все-таки делаются же изобретения высших уровней, значит, удается как-то перебрать сотни тысяч вариантов? Да, делаются. Но как?

Представим себе клад, спрятанный в поле площадью 100000 квадратных метров. На поле в течение нескольких поколений последовательно работает тысяча человек. Каждый ведет раскопки на участке 200 квадратных метров (участки часто перекрывают друг друга). Постепенно выясняются области, в которых бесполезно копать. И все равно там копают... Наконец, появляется 1001-й искатель. Он уже знает, где заведомо не надо копать — за полвека это выяснили его предшественники. Он выбирает некопаный участок — и находит клад. Тут появляется психолог, исследующий творчество: «Скажите, как вам удалось найти клад с такого небольшого количества попыток?» И начинаются туманные и путаные суждения об «интуиции», «догадке», «осенений», «комбинационном даре» и тому подобных признаках гениальности. С таким же успехом можно вместо конкретного исследования паровоза рассуждать о «пыхтении», «гудении» и «стуке колес». Вспомните, кстати: именно в таком духе описывают лилипуты вещи, изъятые при обыске у Гулливера.

В предыдущей главе мы познакомились с методами психологической активизации творчества. Подчеркнем — творчества вообще, а не именно изобретательского. Простота и универсальность — достоинства этих методов. Универсальность — в смысле применимости к разным задачам (изобретательским, военным, научным, административным и т. д.). Но если мы пойдем не вширь, а вглубь — к задачам высших уровней, то универсальности не будет: методы психологической активизации хорошо срабатывают при решении задач низших уровней и оказываются слабыми при решении задач высших уровней. Почему?

Одна причина уже упоминалась: методы психологической активизации сохраняют тактику проб и ошибок. Они ее механически увеличивают (как фотоувеличитель увеличивает изображение негатива), лишь слегка изменяя соотношения между досто-ннствами и недостатками. Достоинств становится чуть больше, недостатков — чуть меньше. Именно «чуть»: тут очень близок потолок. Когда «цена» задачи— 300 проб, несколько мозговых штурмов могут вывести на решение. Но если «цена» задачи измеряется сотнями тысяч проб, нет разницы — перебираем ли мы варианты «вручную» или «мозговым штурмом». Все плохо. И, наконец, главная причина: не будучи привязаны к какой-то конкретной задаче (универсальность!), методы психологической активизации игнорируют природу исследуемого объекта, объективные закономерности его развития, т. е. диалектику. Как же работает диалектика? Исследуя развитие объектов, она выявляет внутренние противоречия и ищет способы их устранения. В области общественных отношений, например, в противоречие могут вступить производительные силы и производственные отношения. Революция, устраняя это противоречие, приводит к созданию нового общественного строя.

А в технике? Любая техническая система характеризуется комплексом взаимосвязанных параметров (вес, мощность, скорость, точность, надежность, стоимость и т. д.). Попытка известными способами улучшить один параметр приводит к ухудшению других параметров. Так, например, при увеличении прочности конструкции обычно возрастает ее вес, при увеличении точности — растет стоимость, при увеличении предельной скорости — увеличивается мощность и т. д.

Для конструкторской работы и изобретений первого и второго уровней характерен компромисс между противоречивыми параметрами и характеристиками. В книге Г. С. Альтшуллера «Алгоритм изобретения» приведено воспоминание академика А. Н. Крылова об эпизоде, который произошел в 1924 году. Он работал тогда в составе советско-французской комиссии, осматривавшей в гавани Бизерты русские корабли, уведенные туда Врангелем. Здесь бок о бок с русским эсминцем стоял французский эсминец — примерно того же возраста и размеров. Разница в боевой мощи кораблей была настолько велика, что адмирал Буи, председатель комиссии, не выдержал и воскликнул: «У вас пушки,, а у нас пукалки! Каким образом вы достигли такой разницы в вооружении эсминцев?» Крылов ответил так: «...Ваш миноносец построен из обыкновенной стали и на нем взято расчетное напряжение в 7 кг на 1 мм^2, как будто бы это был коммерческий корабль, который должен служить не менее 24 лет. Наш построен целиком из стали высокого сопротивления, напряжение допущено в 12 кг и больше — местами по 23 кг/мм^2. Миноносец строится на 10—12 лет, ибо за это время он успевает настолько устареть, что не представляет более истинной боевой силы. Весь выигрыш

в весе корпуса и употреблен на усиление боевого вооружения, и вы видите, что в артиллерийском бою наш эсминец разнесет вдребезги по меньшей мере четыре, т. е. дивизию ваших раньше, чем они приблизятся на дальность выстрела своих «пукалок». «Как это просто!» — сказал адмирал.

А вот пример из проектирования космических кораблей: «И вот тут-то началась неизбежная при всяком проектировании борьба противоположностей. Вес потребный — и вес допустимый; объем потребный — и объем допустимый; прочность потребная — и прочность допустимая. И еще много-много разных «потребных» и «допустимых». И все они друг с другом не хотят ладить.

Для корабля нужны приборы, системы, механизмы, источники энергии, и все это должно быть максимально надежно, но почти всякое повышение надежности, за редким исключением, «прибавляло» килограммы, а лишний вес—«враг»!

То же самое с объемом: конструкторам приходится втискиваться в отпущенные «урезанные» кубометры.

II талант проектанта состоял, пожалуй, прежде всего в том, чтобы найти «золотую середину» между этими крайностями»[2].

Искусство конструктора во многом зависит от умения определить, что надо выиграть и чем можно за это «заплатить». Необходимость же в изобретении возникает в тех случаях, когда задача содержит дополнительные требования: выиграть и... ничего не проиграть.

Обратимся к примерам изобретений высших уровней. Изобретением четвертого уровня можно, например, считать переход от валкового конвейера для проката раскаленной стеклянной ленты к конвейеру из расплавленного олова. Здесь есть большой выигрыш — обеспечивается предельная чистота поверхности стекла, стеклянная лента не прогибается, не растрескивается — и нет проигрыша: ванна с оловом проще конвейера с тонкими валками.

Еще пример. Авторское свидетельство № 111144: «Аппарат для индивидуальной газотепловой защиты, состоящий из герметизированного комбинезона, шлема, соединительного кольца, дыхательного мешка и размещенного в подкостюмном пространстве резервуара жидкого кислорода, отличающийся тем, что для устранения необходимости в специальных респираторах отработанный в холодильной системе газ используется для дыхания». Раньше были отдельный респиратор и отдельный холодильный костюм. Точнее: холодильного костюма вообще не было. Слишком много веса он требовал. Замена двух отдельных аппаратов одним дает очень существенный выигрыш: можно взять много хладоагента (жидкого кислорода) и, следовательно, резко повысить защитную мощность. А нагретый до нормальной температуры газообразный кислород идет потом на дыхание. Респиратор не нужен. Выигрыш есть, а проигрыша нет. Техническое противоречие устранено.

Известный советский изобретатель Б. Блинов так пишет о своей работе над созданием специального компрессионного двигателя для исследований на моделях: «Но тут мы оказываемся перед кучей вопросов, которые приводят на память сказочку о журавле, увязшем в болоте: «Нос вытащишь —хвост увяз, хвост вытащишь — нос увяз».

Например, нелегким оказывается вопрос об охлаждении двигателя. Вспышка в цилиндре компрессионного двигателя происходит оттого, что горючая смесь, подвергаясь большому сжатию, разогревается и самовоспламеняется. Естественно, что после непродолжительной работы мотор разогревается, и взрыв смеси в цилиндре происходит раньше, чем поршень достигает крайней верхней, так называемой «мертвой» точки. Это опережение будет вести к потере мощности, к порче мотора. Но если «вытащить нос» — уменьшишь степень сжатия смеси так, чтобы она от совместного действия разогрева мотора и сильного сжатия вспыхивала в нужный момент, то «увязнет хвост» — мы будто сознательно идем на уменьшение мощности двигателя, которая падает с уменьшением сжатия...»[3].

Недаром у Главного конструктора космических кораблей академика С. П. Королева была в ходу присказка: «Лучшее — враг хорошего». Рассуждая как конструктор, С. П. Королев имел в виду, что любое усовершенствование в одном узле или параметре вызовет ухудшение в другом.

А вот как распутывал узел противоречий Б. Блинов при усовершенствовании лодки-байдарки.

«...Я начал с разглядывания и критического рассмотрения той печки, от которой можно было бы начать танцевать. Печка эта была изображена на бумаге в виде чертежей серийной байдарки «Луч».

Неважная эта была печка! Между «Лучом» и мною «все рождало споры, все к размьтшлевию влекло». Плодом размышлений стала система моих требований к воображаемой байдарке, которые я изложил на бумаге в виде перечня. В основном я хотел, чтобы лодка была вот какой:

4. Весила не более 8 килограммов.

2. Была устойчива и не опрокидывалась, даже если человек перегнется через борт, даже если в ней остается один пассажир — у мотора.

3. Была разборной, причем упаковкой для нее служила бы ее же обшивка.

4. Несла нагрузку 200 килограммов и развивала скорость не меттее 12 километров в час.

5. Местом установки мотора должна быть корма.

6. Под веслами лодка должна ходить быстрее «Луча».

Было много и других требований. Хотелось продумать все до мелочей: чтобы байдарка не заливалась дождевой водой и волной, чтобы на ней можно было ловить раков, чтобы... да мало ли чего еще! Может быть, сделать катамаран? Он очень устойчив и скороходей.

Катамаран — это две лодки, поставленные рядом и соединенные широким помостом. Но катамаран-байдарка есть вещь бессмысленная, ибо главное в байдарке — это ее легкость, удобство в управлении. Байдарку не к чему удваивать в ширину.

Ну, а если сделать два параллельных киля? Поперечная устойчивость возрастет, как у всех плоскодонных лодок, но увеличится и лобовое сопротивление движению. Если...

Словом, я задавал себе многочисленные вопросы. Но ответить на них было трудно, потому что. как вы уже видите, это были сплошные противоречия» 4.

Производительность бумагоделательных машин определяется скоростью сетки, на которой отливается бумага. Казалось бы, чего проще: хочешь повысить производительность — увеличивай скорость. Что и сделали однажды на целлюлозно-бумажном комбинате в г. Балахне. Огромный агрегат (бумагоделательная машина достигает 140 м в длину, 15 м в высоту — в двухэтажном исполнении, 15 м в ширину) в течение нескольких суток работал на той максимальной скорости, которую позволял развить электропривод машины. И ... всю выработку пришлось забраковать (см. газету «Лесная промышленность» № 15 за 1974 г.). Дело в том, что увеличение скорости приводит к возрастанию обезвоживающего действия валов, поддерживающих сетку, а это, в свою очередь, резко ухудшает качество бумаги. Противоречие типа «производительность — качество» присуще всем без исклю- [4] чения технологическим процессам. Иначе говоря: выиграешь в количестве — проиграешь в качестве.

На практике часто встречаются такие задачи, в которых главное — найти техническое противоречие, после этого решение как бы напрашивается само собой. Для примера приведем задачу. Она касается гоночных автомобилей. Для гонщика во время соревнований очень важно видеть колеса своего автомобиля, чтобы прикидывать возможность наклона на виражах. Для этого колеса должны быть вынесены за капот автомобиля. Но, с другой стороны, вынос колес за капот делает автомобиль менее обтекаемым и создает дополнительное сопротивление воздуха, что снижает скорость машины. Попробуйте четко сформулировать техническое противоречие, скрытое в этой задаче, и дать свое предложение по его устранению.

Итак, правило: решрхть изобретательскую задачу высшего уровня — значит найти техническое противоречие, выявить порождающие его причины н устранить их.

Как найти и как устранить?

В ОБХОД — БЫСТРЕЕ

Итак, мы приступаем к решению задач с помощью алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ). Изобретатель может столкнуться с задачей либо в процессе своей деятельности, когда он что-то создает — конструкцию или технологический процесс, либо в темнике для рационализаторов и изобретателей. В темниках обычно описываются наиболее важные для предприятия задачи.

Как известно, все промышленные предприятия выпускают сборники тем для изобретателей и рационализаторов, так называемые темники. Они выпускаются либо раз в год, либо раз в два-три года. Задача темника — привлечь внимание к «узким местам» производства. В процессе написания этой книги мы проанализировали сотни темников предприятий различных отраслей промышленности и крупнейших предприятий страны, и совсем небольших, с числом работающих 500—600 человек. Качество темников совершенно не зависит от величины предприятия: и на мелких предприятиях есть крупные темы, а уж мелких тем хватает в любом темнике.

Естественно, важен не уровень темы, а уровень решения. И все-таки нет смысла тратить время и энергию на решение задач, которые не таят в себе технического противоречия: бери тему и конструируй, например, известный транспортер для удаления отходов, о котором забыл отдел механизации, только привяжи его к станку, либо открой справочники и подыщи более стойкий материал для хрупкого пуансона и т. п. Но есть задачи, которые требуют больших усилий даже от опытного изобретателя. Наша задача — показать, как на первом этапе, применяя АРИЗ, можно не только отобрать задачу для решения, но и четко ее сформулировать, не всегда доверяя той формулировке, которую предлагает темник.

Считается, что в темник попадают наиболее важные для предприятия задачи вне зависимости от того, крупные они или мелкие, важно, что это «узкое место». Для того чтобы правильно выбрать задачу, не мешает знать, как она попала в темник.

Давайте посмотрим, как составляется задача. На производстве возникли затруднения, обнаружено «узкое место». Его пытаются устранить в первую очередь те, к кому относится это «узкое место»,— конструкторы, технологи, механики. Если задача сложная, то первые попытки, как правило, неудачны. Однако попытки были, т. е. люди решали задачу в каком-то направлении, но не решили: либо зашли в тупик, либо по какой-то причине недоре-шили. Когда же составляется темник для рационализаторов и изобретателей, то задачу в него дают именно в этом «тупиковом» варианте. Здесь сказывается инерция мышления. Тому, кто дает задачу, естественно, кажется, что он шел по правильному пути, вот он и призывает других: «Продолжайте мои поиски!» Ему кажется, что этим он помогает решать задачу.

с

А вот что получается на самом деле. Рассмотрим для примера задачу об очистке крыш от снега. В темниках обычно эта задача ставится так: «В настоящее время крыши от снега очищаются вручную лопатами, что очень трудоемко и не вполне безопасно. Необходимо предложить механизм для очистки крыш от снега». Человека уже направляют: думай над механизмом! Обратимся теперь к АРИЗ и посмотрим, как он рекомендует начинать решение задачи.

Часть 1. Выбор задачи.

1—1. Первый шаг. Определить конечную цель решения задачи.

Какова техническая цель решения задачи (какую характеристику объекта надо изменить) ?

Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи?

Какова экономическая цель решения задачи (какие расходы снизятся, если задача будет решена)?

Каковы (примерно) допустимые затраты?

Какой главный технико-экономический показатель надо улучшить?

1—2. Второй шаг. Проверить обходной путь. Допустим, задача принципиально нерешима; какую другую — более общую задачу надо тогда решить, чтобы получить требуемый конечный результат?

1—3. Третий шаг. Определить, решение какой задачи пелесообразнее — первоначальной или обходной.

Сравнить первоначальную задачу с тенденциями развития данной отрасли техники.

Сравнить первоначальную задачу с тенденциями развития ведущей отрасли техники.

Сравнить обходную задачу с тенденциями развития данной отрасли техники.

Сравнить обходную задачу с тенденциями развития ведущей отрасли техники.

Сопоставить первоначальную задачу с обходной. Произвести выбор.

1—4. Четвертый шаг. Определить требуемые количественные показатели.

1—5. Пятый шаг. Внести в требуемые количественные показатели «поправку на время».

1—6. Шестой шаг. Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения. Учесть особенности внедрения. В частности, допускаемую степень сложности решения. Учесть предполагаемые масштабы применения.

Какова же техническая цель решения задачи?

На первый взгляд кажется, что технической целью является очистка крыши, в данном случае объектом является крыша, а изменить требуется ее поверхностный слой: он должен быть чистым. Причем, естественно, нельзя менять такие характеристики крыши, как качество поверхностного слоя, допустимую нагрузку на квадратный метр поверхности. А какова экономическая цель? Избавить от ручного труда многих людей. На очистку крыши цеха обычно призывают десятки людей, которые часами соскребают и сбрасывают снег, но делают это не так уж часто: как правило, ближе к весне. Но ведь при очистке крыш нарушается техника безопасности, а здоровье человека никакими экономическими критериями не оценишь. Вот и получается, что даже специальную машину для этой цели изготовить — недорого.

Какой же главный технико-экономический показатель надо улучшить? Мы условились, что такие характеристики, как качество поверхностного слоя и допустимая нагрузка на квадратный метр поверхности, мы менять не можем. Почему? Да потому, что поверхность крыши служит для восприятия осадков, чтобы тот же снег (или дождь) не смог проникнуть в помещение. И рассчи тана крыша таким образом, чтобы максимальное количество осадков не нарушило ее прочности. Не зашли ли мы в тупик с нашими рассуждениями? Ведь выходит, что крыша рассчитана на то, что на ней будет лежать снег. Зачем же его тогда счищать?

Как видите, мы уже заменили основной вопрос задачи. Вместо того, чтобы спрашивать «как счищать снег?» мы спрашиваем: «зачем счищать снег?» Такая постановка вопроса в корне меняет и самое условие задачи. Оказывается, опасность представляет не тот снег, который лежит на крыше, а наледь, которая образуется по краям крыши. Она при весеннем таянии портит стены под карнизом, образующиеся при таянии и замерзании наледи сосульки по карнизам иногда достигают таких размеров, что под собственным весом отрываются от крыши и могут серьезно травмировать человека. Вот мы и пришли от задачи об очистке крыш от снега к задаче об очистке карнизов от наледи. Теперь главным технико-экономическим показателем, который надо улучшить, для нас будут затраты на ремонт стен под карнизами и опять-таки повышение безопасности людей, но уже не работающих на крыше, а находящихся возле здания цеха. Не кажется ли вам теперь, что задача несколько упростилась?

На этой же задаче можно рассмотреть и следующий шаг: проверить обходной путь.

Допустим, что задача об очистке крыши принципиально нере-шима, т. е. что крышу от снега невозможно очистить. Как предотвратить тогда образование наледи по краям крыши? Какую более общую задачу надо решить? Более общей задачей, чем задача об очистке, очевидно, является задача о предотвращении всякого попадания осадков на края крыши. Но на этом этапе задачу решать еще не надо, надо только ее сформулировать. Итак, формулировка на этом этапе следующая: предотвратить попадание снега на края крыши. Теперь можно делать следующий шаг (1—3), т. е. определить, решение ка кой задачи целесообразнее — первоначальной (очистка всей крыши) или обходной (защита краев крыши от попадания снега).

Для облегчения треть

его шага АРИЗ рекомендует сравнить обе задачи — прямую и обходную — с тенденциями развития данной отрасли техники. Каковы же тенденции развития, в пашем случае,

строительной индустрии?

Сейчас много говорят и пишут о домах повышенной благоустроенности — удобном, с точки зрения использования, расположении комнат, наличии кроме уже имеющихся коммунальных удобств, таких обязательных, как мусоропровод, телефон, электрические плиты вместо газовых и т. п. Кроме того, чтобы обезопасить дом от пожара, внутри него специально оборудуются пожаротушащие приспособления. В больших домах предусматриваются комбинаты бытового обслуживания. Словом, строительная индустрия старается делать все для полного самообслуживания домов.

Если же обратиться к ведущей отрасли техники, то по отношению к строительной индустрии в качестве ведущей можно рассмотреть, скажем, авиационную и кораблестроительную. Действительно, громадные самолеты, еще более громадные корабли для пассажирских перевозок вполне можно рассматривать, как «передвижные дома». И в авиации, и в морском деле приходится бороться с обледенением. Что мы можем у них заимствовать?

Вообще-то говоря, понятие «ведущая отрасль техники» весьма условно. Изобретатели, владеющие алгоритмом, выбирают для каждого объекта решения (даже внутри одной отрасли техники, например, в тяжелом машиностроении) разные отрасли в качестве «ведущих». Например, если нам надо автоматизировать какой-то процесс, то в качестве ведущей отрасли имеет смысл выбирать радиоэлектронную промышленность: в ней применяются автоматические линии, производящие сотни разнообразных операций. Если же проблема упирается в применение железобетона, то здесь ведущей является строительная индустрия. Отсюда вывод: правильный выбор ведущей отрасли во многом может предопределить качество решения задачи.

Попытайтесь дальнейший анализ проделать самостоятельно. Не забудьте: сравнивать надо первоначальную задачу п обходную! Далее, как и требует алгоритм, сопоставьте первоначальную задачу с обходной и произведите выбор.

Анализ многих заводских задач приводит к выводу, что часто гораздо выгоднее решать обходную задачу, чем идти «напролом». Но в любом случае правильный анализ условий задачи по алгоритму должен заметно упростить ее (разумеется, если она плохо сформулирована). Если первоначальный анализ не даст существенного упрощения условий, не огорчайтесь, попробуйте еще раз. Внимательно следите за логикой рассуждений и все вре мя сверяйтесь с алгоритмом. Для примера приведем две задачи из темников разных заводов:

Задача А. Разработать эффективный способ разгрузки вагонов со смерзшимися грузами (углем, доломитом, песком, глиной, рудой). Такие задачи встречаются во многих темниках, но, как правило, там речь идет о конкретных грузах, чаще всего только о песке.

Задача Б. В моечной камере вода сбрасывается после первого использования, так как дальнейшее использование воды невозможно ввиду отвратительного запаха. Предложить добавочные компоненты в воду для снятия запаха, чтобы можно было использовать воду несколько раз.

Никаких поясняющих фотографий или эскизов к задачам нет.

Даже самый беглый взгляд на задачи порождает множество вопросов. По задаче А: Где производится разгрузка — в закрытом помещении или на открытой эстакаде? Какова требуемая скорость разгрузки? Можно ли последовательно отцеплять вагоны или необходимо очищать прямо в составе? и т. п. По задаче Б (это как раз тот пример, когда задачу, видимо, пытались решать и недорешили): Какова величина камеры? Идет ли вода на проток или же вначале собирается в какие-то емкости? Как транспортируются детали в моечной камере? И почему обязательно пытаться искать отбивающие запах компоненты?

Вполне понятно, что решать эти задачи удобнее всего тем, кто имеет к ним непосредственное отношение. Но ведь именно они, те, кто постоянно сталкиваются с задачей, и сформулировали ее. Значит, сами они ее решить не смогли. Если же стремиться привлечь к задаче как можно больше людей, то формулировать ее необходимо гораздо подробнее.

Попытайтесь проанализировать эти задачи по первой части АРИЗ. Не сомневаемся, что многие из вас по задаче А, например, придут к обходному варианту — создать конструкцию вагона, исключающую саму возможность смерзания сыпучих грузов. Что же касается задачи Б, то, безусловно, ошпбочна сама постановка задачи. Ведь чтобы использовать оборотную воду, необходимо, чтобы она была очищена. В данном случае «задачедатель» предлагает ее не очищать, а ароматизировать. Но ведь совершенно ясно, что запах издает грязь, которую этой водой смывают. Значит, если мы воспримем задачу в том виде, в котором она дана, и попытаемся решить так, как советует темник, мы создадим ароматную грязь и будем ею «мыть» детали. Этот пример лишний раз убеждает в необходимости анализа условия любой задачи.

К рассмотрению первой части АРИЗа — выбору задачи мы еще вернемся, а пока — несколько пояснений к четвертому и пятому шагам первой части: определению требуемых количественных показателей и внесению в них «поправки на время».

Хотя за последнее время «расстояние» от создания изобретения до его внедрения сократилось, однако и сейчас оно достигает по крупным изобретениям от трех до восьми лет. Причем закономерность здесь такая: чем революционнее изобретение, тем больше времени уходит на его внедрение. Это вполне объяснимо: требуется сломать привычные представления спеппалистов, провести необходимые исследования и, главное,— убедить всех заинтересованных в преимуществах изобретения. Иначе говоря, изобретение должно пройти стадии в оценках специалистов от «Чепуха! Не может быть!» до «Как мы могли без этого обходиться? Это же ясно, как день!»

А ведь за это время техника достигнет новых рубежей, требования к техническим идеям могут возрасти. Поэтому, устанавливая предъявляемые к задаче требования, необходимо их ужесточить. Скажем, если мы в 1074 году решаем задачу, связанную с усовершенствованием конструкции трактора, то нам сразу надо предусмотреть более мощный трактор 80—85-х годов. В этом плане важно знать прогноз развития своей отрасли техники и составляющих ее объектов. Разве есть смысл изобретать стометровый подъемный кран, если для подъема тяжелых деталей на такую высоту уже используются вертолеты?

И, наконец, шаг 1—6. Он рекомендует изобретателю «спуститься на землю» и четко уяснить себе, на какие затраты можно рассчитывать при внедрении изобретения. В машиностроении, например, легче всего внедряются изобретения, которые не требуют капитальных затрат и выгода от внедрения которых настолько видна «невооруженным глазом», что не требует никаких специальных подсчетов. Хорошее изобретение достигает, как правило, одной из этих целей, но и от изобретателя требуется умение доказать преимущества своего детища. Иногда и простые вещи доказывать не так-то просто. Тем более, что доказывать нужно тому, кто давал задачу и психологически настроен на какое-то конкретное решение. Если вернуться к нашей первоначальной задаче, то изобретателю надо самому убедиться в том, что любой механизм, который бы стал очищать крышу, непременно нарушил бы ее покровный слой и, следовательно, появились бы затраты на ремонт крыши. Способ же очистки карнизов или предотвращения наледи на карнизах должен потребовать явно меньших затрат.

И уж вполне понятно, что если мы решаем задачу, актуальную для многих предприятий, то и большие затраты легко окупятся.

Короче говоря, по первой части АРИЗ мы выбираем задачу, которую будем в дальнейшем решать.

СЕМЬ РАЗ ОТМЕРЬ...

Под выбором задачи подразумевается не выбор одной задачи из нескольких, которые нам нужно решить, а выбор условий одной единственной задачи и определение целесообразности решения прямой (данной первоначально) или обходной задачи.

Коль скоро этот выбор произведен, необходимо перейти ко второй части АРИЗ — уточнению условий задачи. В сущности эта часть преследует своей целью правильную постановку уже выбранной задачи. Значение такой правильной постановки задачи трудно переоценить. Огромное количество нерешенных задач, как изобретательских, так и научных - вовсе не означает, что их ре шить невозможно. Просто их не сумели правильно сформулировать (поставить). С этим согласятся ведущие ученые мира, многие из них прямо говорят: мы не научились правильно задавать вопросы природе. Правильно заданный вопрос, правильно поставленная задача — это наполовину, а иногда и больше готовое ее решение. Недаром ни одна научная работа не признается достоверной, если в ней не подвергнута тщательному обоснованию постановка задачи. Математики, например, считают, что задача поставлена только тогда, когда решение уже «в кармане» или остается ее обсчет на электронно-вычислительной машине (ЭВМ).

Вторая часть АРИЗ также состоит из ряда шагов, четкое и последовательное выполнение которых должно привести нас к правильной постановке задачи. Итак...

Часть 2. Уточнение условий задачи.

2—1. Первый шаг. Уточнить задачу, используя патентную литературу.

Как (по патентным данным) решаются задачи, близкие к данной?

Как решаются задачи, похожие на данную, в ведущей отрасли техники?

Как решаются задачи, обратные данной?

2—1а. Дополнение к первому шагу. Как решались учебные задачи, аналогичные по смыслу данной задаче?

Сущность данной задачи.

Задача-аналог.

Что аналогично в этих задачах?

Идея решения задачи-аналога.

Как изменить эту идею применительно к данной задаче?

2—2. Второй шаг. Применить оператор РВС (размеры, время, стоимость).

A. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до нуля (размеры стремятся к нулю). Как теперь решается задача?

Б. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до бесконечности (до максимально мыслимых размеров, размеры стремятся к бесконечности). Как теперь решается задача?

B. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до нуля (время стремится к нулю). Как теперь решается задача?

Г. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до бесконечности (время стремится к бесконечности). Как теперь решается задача?

Д. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до нуля (стоимость стремится к нулю). Как теперь решается задача?

Е. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта пли процесса от заданной величины до бесконечности (стоимость стремится к бесконечности). Как теперь решается задача?

Что значит использовать патентную литературу? Для многих молодых читателей понятие «патентная литература» мало о чем говорит. Правда, выпускники наших вузов в большинстве своем имеют хотя бы общее понятие о патентной литературе. Знают •о ней и инженерно-технические работники таких заводов Карелии, как Онежский тракторный, «Тяжбуммаш», проектных и научно-исследовательских институтов. Но подавляющее большинство молодых людей вряд ли в своей практической деятельности сталкивается с патентными вопросами. Поэтому попытаемся в самом общем виде ознакомить читателей с имеющейся в нашей •стране и, в частности, у нас в Карелии патентной литературой.

Под «патентной литературой» подразумеваются описания изобретений и издания патентных ведомств всех стран мира. Все эти издания собраны во Всесоюзной патентно-технической библиотеке (ВПТБ), которая находится в Москве, а микрокопии их находятся в наиболее крупных городах Советского Союза, в частности, в ближайшем от Карелии крупном городе — Ленинграде. Всего насчитывается более 12 миллионов описаний, причем каждая страна мира публикует описания патентов на своем языке. Для того чтобы найти описания патентов по какой-либо теме (отрасли техники), необходимо знать, к какому классу она относится. В последнее время многие страны стали классифицировать свои патенты по так называемой Международной классификации изобретений (МКИ). Поэтому любой поиск патентных материалов надо начинать с классификации выбранной задачи.

Карелия не располагает большим патентным фондом, но и у нас имеются описания изобретений ГДР, Польши, Чехословакии по большинству классов, а также советские описания изобретений. Они находятся в Центре научно-технической информации (ЦНТИ), а также в Публичной библиотеке. Кроме того, все* технические библиотеки предприятий и институтов выписывают бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», в котором публикуются сведения обо всех изобретениях, защищенных в Советском Союзе. На Онежском тракторном заводе собраны описания изобретений СССР, США, Англии, Франции и других стран, касающиеся конструкций тракторов примерно с 1950 года. На заводе «Тяжбуммаш» им. В. И. Ленина и в научно-исследовательском институте целлюлозного машиностроения (НИИЦМаш) собраны описания изобретений СССР, США, ФРГ, Канады, Англии, Швеции, Финляндии и других стран в области целлюлозно-бумажной промышленности и машиностроения более чем за 35 лет. В Карельском научно-исследовательском институте лесной промышленности (КарНИИЛП) собраны описания изобретений, касающиеся обработки леса. Рефераты обо всех новинках, в том числе и патентах по всем отраслям техники, на русском языке публикуются в Реферативном журнале ВИНИТИ (Всесоюзного института научной и технической информации), который можно получить в Публичной библиотеке или в технических библиотеках предприятий и институтов.

Наиболее интересные патенты и изобретения публикуются в популярных журналах, таких как «Химия и жизнь», «Изобретатель и рационализатор», «Знание — сила», «Наука и жизнь», «Техника — молодежи» и многих других. Причем в этих журналах можно найти не только описания изобретений, но и сведе ния об их возможном применении, внедрении, перспективах их усовершенствования, а главное — о том, как они были созданы. Все это не может не повысить творческий потенциал пзобре-тателя.

Некоторых, возможно, испугает такое обилие информации, которую необходимо проработать для уточнения условий задачи. Да и не только количество информации...

Судя по данным анкетного опроса, проведенного общественной лабораторией изобретательского творчества, часть опытных изобретателей сознательно не желает знакомиться с патентной литературой до решения задачи. Изучение патентов, утверждают эти изобретатели, «мешает свободно думать». Впрочем, они не одиноки. Известный итальянский физик Ферми запрещал своим сотрудникам читать новейшую литературу по физике, считая, что такое чтение «сковывает свободу мысли, мешает полету фантазии». Сам А. Эйнштейн объясняет свои выдающиеся открытия (кто знает, может быть, и в шутку)... плохим знанием физики.

Ученые США считают, что если исследование стоит до 100 тысяч долларов, то нет смысла проверять, не выполнено ли оно где-то и кем-то: проще провести его заново. А совсем недавно промелькнуло и такое сообщение: нецелесообразно заниматься раскопками иечатных источников, если исследование обходится в сумму, меньшую 300 тысяч долларов.

Казалось бы,— ересь! Не станем ли мы в таком случае в ряды незадачливых изобретателей велосипеда?

Нет, мы не отрицаем пользу знаний — мы против того, чтобы эти знания сковывали воображение изобретателя, способствовали шаблонности его мышления. Все зависит от индивидуальных особенностей изобретателя: одним эти знания помогают в работе над изобретениями, другим, наоборот, мешают.

Что же касается изобретения велосипеда, мы твердо убеждены — изобретать велосипед нужно! Ведь был же совсем недавно

изобретен велосипед, приводимый в движение не только ногами, но и руками — вращением педалей, расположенных на руле. В полезности такого изобретения для общефизической подготовки вряд ли стоит сомневаться.

Но если вы решили, что вам необходимо работать с патентной литературой, то не стоит ограничиваться ознакомлением с патентами, непосредственно относящимися к данной задаче. Следует просмотреть патенты на аналогичные, но более «тяжелые» изобретения. Скажем, если задача связана с уменьшением шума в строительной технике, есть смысл просмотреть патенты, относящиеся к борьбе с шумом в авиации. Целесообразно также ознакомиться с «обратными» изобретениями (усилением звука). Их можно иногда использовать, взяв, так сказать, с обратным знаком.

Решая задачу методом «проб и ошибок», изобретатель опирается на предшествующий опыт: припоминает похожие задачи из своей практики, обращается к патентной информации, пользуется сведениями из научно-технической литературы и производственной практики. Здесь возможны три случая — в зависимости от уровня, на котором решается задача: на первом и втором уровнях предшествующий опыт помогает изобретателю; на третьем уровне предшествующий опыт в среднем нейтрален; на четвертом и пятом уровнях предшествующий опыт мешает изобретателю, направляя пробы в сторону от решения. В редких случаях изобретатель обнаруживает способность полезно применять предшествующий опыт на высших уровнях. Обычно это бывает у изобретателей, занимающихся проблемами из разных отраслей техники. Такой изобретатель, решая задачу, например, из области металлообработки, может обратиться, скажем, к опыту из кондитерской технологии. Этот достаточно очевидный факт косвенно нашел отражение в известной истине о том, что новые идеи чаще всего возникают на стыке наук. Например, бионика прямо основана на переносе дальнего опыта.

Однако в процессе обучения АРИЗ у изобретателя появляется: новый личный опыт, основанный на решении учебных задач, на разборе различных примеров и т. д. Этот «аризный» опыт, насыщенный сильными изобретательскими идеями и не омертвленный отраслевыми рамками, способен помогать и на высших уровнях. Следует, однако, помнить, что при использовании аризного опыта надо переносить смысл идей, а не конкретную конструкцию. В этом и заключается сущность шага 2—1а.

Процесс «расшатывания» исходных представлений продолжается с помощью оператора РВС (размеры, время, стоимость). Причем это «расшатывание» должно помочь нам уточнить или определить возможные направления решения задачи.

Психологическая инерция, наряду с другими факторами, обусловлена также привычным пространственно-временным представлением об объекте (психологическая инерция — это понятие психологии, характеризующее подсознательное стремление сохранить привычные представления и пути решения творческих, например, технических задач). Размеры объекта, продолжительность действия процесса, его стоимость либо прямо указаны в условиях задачи, либо подразумеваются сами собой.

Скажите, уважаемый читатель, вы когда-нибудь видели квантовый генератор (лазер)? Не видели? Неважно, ведь какие-то представления о его размерах вы имеете, не так ли? Так вот, по опыту преподавания в школе изобретательства нам известно, что, даже плохо зная квантовый генератор, слушатели видят предмет более или менее определенных размеров: «как холодильник», «с комнату», «как швейная машина».

Нет, квантовый генератор — это отнюдь не нечто размерами «с холодильник». Квантовый генератор может быть и отдельной молекулой, и огромной туманностью (астрофизики обнаружили, что некоторые очень протяженные туманности работают в режиме лазеров и мазеров — накапливают электромагнитные излучения, а потом выдают их в виде короткого импульса).

# * *

Итак, оператор РВС — это серия мысленных экспериментов, помогающих преодолевать привычные представления об объекте или процессе.

Рассмотрим, например, применение оператора РВС к задаче о подъеме затонувшего судна при помощи понтона или, если сформулировать задачу иначе,— о прикреплении понтона к корпусу судна.

А. Размеры стремятся к нулю. Чьи размеры? Корабля, понтона или глубины моря? Из следующих глав мы узнаем, что объектом надо брать инструмент. В данном случае инструментом является понтон. Корабль — обрабатываемое изделие. Море — внешняя среда. Итак, берем объектом понтон и начинаем мысленно уменьшать его размеры. Несколько сантиметров... Такие «понтоны» есть (легкие шарики из полистирола). Несколько миллиметров... В принципе — это те же гранулы полистирола, ничего нового. Понтон молекулярного размера... Это уже что-то новое. Если бы мы могли «прицепить» к корпусу много легких молекул... Что здесь трудного? Подобрать легкие молекулы можно. Подать их вниз тоже нетрудно. Задача в том, чтобы их «прицепить» без участия водолаза. Нужно уметь управлять (с поверхности) легкими и цепкими (клейкими) молекулами. Из двух требований («легкие» и «цепкие») достаточно одного — второго. Если есть управляемые цепкие (клейкие) молекулы, то им необязательно уже быть понтоном: они «прицепят» любой понтон к корпусу корабля. Сами молекулы могут быть и тяжелыми, плавучесть обеспечит понтон.

Итак, рисуется следующая картина: рядом с кораблем сбросили (уложили с помощью подводной телекамеры) понтон, какие-то цепкие молекулы прочно прицепились к кораблю и понтону.

Б. Понтон стал в сто раз больше корабля. Целая гора... Где взять такую гору? Единственный вид гор в море — айсберги. Айсберг обладает плавучестью — это почти «понтон». А у льда есть «липучесть», лед умеет прочно цепляться за любой материал. Итак, вывод: намораживать вокруг затонувшего корабля айсберг.

Кстати, эта идея использована в фантастической повести Г. Гуревича «Иней на пальмах».

Минусы: малая подъемная сила льда (0,1 т на кубометр) и, следовательно, необходимость большого расхода холода. Увеличить подъемную силу льда можно путем его газификации. Пористый лед будет легче (подъемная сила 0,3—0,6 т на кубометр). Можно использовать идею из предыдущего шага: пусть лед только примораживает к корпусу обычный понтон. В этом случае обе линии («мысленно уменьшить» и «мысленно увеличить») пересекаются на одной идее. Раз идея попала «на точку пересечения», это не случайно.

В. Понтон поднял корабль за одну тысячную секунды. Придется иметь понтон на корабле заранее. Выигрыш — быстродействие, проигрыш — мертвый вес. Хорошо, будем возить на корабле не весь понтон (он тяжелый), а только «клей» для прикрепления понтона—какие-то устройства, способные выделить «клей». Но зачем их иметь на корабле, проще иметь «тюбик с клеем» на понтоне («клей» — условное обозначение!). Обидно: пропадает идея иметь что-то на корабле заранее. Может быть, не «клей», а то, к чему потом хорошо пристанет «клей»: какие-то заранее предусмотренные участки на корпусе, удобные для «клея», помогающие ему зацепляться...

Г. Время на креплепие понтона — 1000 лет. Будем считать, что корабль сохранится в течение этого срока без перемен, иначе задача коренным образом меняется. Итак, понтон 1000 или 1 000 000 лет лежит рядом с кораблем. За это время на корабле и на понтоне нарастут водоросли. Общая кора наростов соединит корабль и понтон. Это очень близко к точке, в которой пересеклись идеи А и Б.

Д. Бесплатный подъем... Бесплатно — без расхода вещества и энергии... Без расхода вещества — используя в качестве «клея» воду, замерзшую воду. Та же точка пересечения. Без энергии — за счет даровых сил. Каких?..

Е. Стоимость подъема может быть в тысячу раз больше стоимости корабля. Осушить участок моря? Это подмена задачи. Нам надо поднимать понтоном. Может быть, взять «клеем» не воду, а какое-то дорогое вещество? Золото. Редкий металл. Легко плавящийся, легко застывающий. Понтон снабжен камерой, в которую залито это вещество. Камера открывается, вещество выливается, заполняет пространство между понтоном и кораблем — и застывает.

Так работает оператор РВС. Часто он не дает решения задачи (да он и не преследует эту цель), но с его помощью мы полу чаем серию идей, довольно точно направленных «в сторону решения». Это поможет преодолеть психологические барьеры при дальнейшей постановке и при анализе задачи.

Может случиться так, что в процессе мысленных экспериментов вы придете к решению, которое покажется вам интересным. Зафиксируйте его, но не останавливайтесь на этом. Мы еще находимся в плену. В плену слов.

ИЗ ПЛЕНА СЛОВ

С помощью оператора РВС мы попытались расшатать свою психологическую инерцию. Теперь вернемся к алгоритму.

2—3. Третий шаг. Изложить условия задачи (не используя специальные термины и не указывая, что нужно придумать, найти, создать) двумя фразами по следующей форме:

а) дана система (указать элементы);

б) элемент (указать) при условии (указать) дает нежелательный (указать, какой) эффект.

2—4. Четвертый шаг. Перенести элементы из 2—За в следующую таблицу:

а) элементы, которые можно менять, переделывать, переналаживать (в условиях данной задачи);

б) элементы, которые трудно видоизменить (в условиях данной задачи).

2—5. Пятый шаг. Выбрать из 2—4а такой элемент, который в наибольшей степени поддается изменениям, переделке, переналадке.

Примечания:

1. Если все элементы в 2—4а равноценны по степени допускаемых изменений, начните выбор с неподвижного элемента (его обычно легче менять, чем подвижный).

2. Если в 2—4а есть элемент, непосредственно связанный с нежелательным эффектом (обычно этот элемент указывают в 2—36), выберите его в последнюю очередь.

3. Если в системе есть только элементы 2—46, возьмите в качестве элемента внешнюю среду.

От шага 2—3 во многом зависит дальнейший ход решения задачи. Очень часто человек, сам этого не замечая, находится в плену слов, терминологии. Рассмотрим с этих позиций такую задачу.

Через ущелье глубиной более 100 метров и шириной 50 метров необходимо проложить нефтепровод определенной производительности. Трубопровод, по которому перекачивается нефть, имеет диаметр 2 м. Если мы перебросим этот трубопровод с одного края ущелья на другой, то возникает опасность обрыва трубопровода из-за усталостных напряжений, которые появляются в нем от раскачки под действием ветра. Необходимо устранить этот недостаток.

Теперь попробуем изложить эту задачу в той терминологии,, в какой она дана:

«Дана система, состоящая из ущелья и переброшенного через него трубопровода (а). Трубопровод при воздействии на него ветра раскачивается и ломается (б)».

При этом мы допускаем сразу две ошибки. Во-первых, мы ущелье назвали «ущельем», а это значит, что мы можем его представлять в виде бескрайних просторов земли, по которым прошла щель. Нас же в данном случае края ущелья интересуют лишь как опорные поверхности, поддерживающие трубопровод. А вот слово «трубопровод» — наша вторая ошибка. Ведь трубопровод — это всегда труба, по которой движется какое-то вещество, в данном случае нефть. Нас же она интересует лишь как нечто, удерживающее нефть в определенных границах. А теперь сформулируем эту задачу, соблюдая требования шага 2—3.

«Дана система, состоящая из двух опор и лежащей на них емкости, по которой транспортируется нефть (а). Емкость при воздействии на нее ветра раскачивается и ломается (б)».

Не кажется ли вам теперь, что нефть можно транспортировать не только по трубе, вернее, само понятие «труба» мы можем представить не только как нечто круглое в поперечнике: ведь емкость может иметь и треугольную, и квадратную, и даже фигурную форму.

Как видите, мы даже еще не указывали, что нужно придумать, а решение найдено: нефтепровод должен иметь «жесткое», например квадратное или тавровое сечение.

В книге Г. С. Альтшуллера «Алгоритм изобретения» автор приводит пример из опыта занятий в молодежной изобретательской школе (Баку). Рассматривалась такая задача:

Стеклянный фильтр имеет форму кубика со сквозными отверстиями. Если диаметр отверстий не очень мал, а длина кубика не очень велика, то изготовить такой кубик можно самыми различными способами. Хуже обстоит дело, когда сквозные отверстия должны быть капиллярными. И совсем усложняется изготовление, когда кубик с капиллярами увеличивается в размерах: трудно получить длинные и ровные капиллярные отверстия. Нужно найти способ изготовления стеклянного куба с капиллярными сквозными отверстиями. Длина куба до 1 метра. Количество капилляров — несколько десятков на квадратный сантиметр. Условия задачи вызывают (притом почти неощутимо) определенное исходное представление: дан стеклянный куб, надо проделать в нем капилляры. При решении на рисунках появляются куб и круглые (это привычно) отверстия. В большинстве случаев сохраняется это исходное представление: предлагают тем или иным способом делать отверстия в сплошной стеклянной заготовке (твердой или жидкой). Чтобы избавиться от привычного представления, изменим формулировку задачи: «Найти способ изготовления воздушного куба со стеклянными продольными перегородками». Или: «Найти способ изготовления воздушного куба со многими тонкими стеклянными стержнями (нитями)». Стеклянный куб с дырками — это все равно, что воздушный куб со стержнями, поскольку дырки тоже могут быть названы воздушными стержнями.

Если задача дана во второй формулировке, она решается всеми быстро и правильно. В сущности, когда от стеклянного куба с воздушными отверстиями мы переходим к «воздушному кубу со стеклянными стержнями», привычное переводится в непривычное и новый взгляд на задачу позволяет гораздо быстрее прийти к решению.

Отвечая на вопросы шага 2—3, мы переходим от неправильной формулировки задачи к правильной, в которой нет акцента на одном элементе (стекло). Системный подход заставляет увидеть все элементы (а это в большинстве случаев непри-вично). Подробнее о системном анализе мы расскажем несколько позднее.

Правильное выполнение шага 2—3 существенно облегчает решение задачи. При выполнении этого шага надо тщательно следить за тем, чтобы, во-первых, из формулировки задачи были убраны специальные термины и, во-вторых, были правильно перечислены все элементы, входящие в рассматриваемую систему.

Например, в формулировке «Дана система, состоящая из стеклянного куба и капилляров» две ошибки: 1) слово «капилляр» — специальное, лучше заменить словом «отверстие» или «дырка» и 2) «стеклянный куб» — это сплошной куб, у нас же то, что осталось от куба после того, как в нем проделали множество отверстий. Правильная формулировка: «Дана система из дырок и стеклянных стенок между ними».

Мы часто находимся в плену слов. Например, что вы представляете, когда слышите слова «фильтр», «контакт»? Опрос слушателей школ изобретательства показал, что у всех, как правило, есть более или менее четкое представление об этих объектах: фильтр — это какая-либо конструкция, содержащая сетку, либо* тело, имеющее пористую структуру; контакт — это что-то такое металлическое, соединяющееся из двух частей.

Для того чтобы вырваться из плена привычных представлений,, приходится прибегать даже к «детской» терминологии. Попробуйте заменить слово «фильтр» словом «очищалка». Неправда ли, вам на ум уже не приходят сетки? Такая внешне несерьезная замена позволила изобрести электромагнитный фильтр: электромагнитное поле, задерживающее и удаляющее предварительно наэлектризованные частицы (пыли, золы и т. п.). Примерно так же замена слова «контакт» на слово «замыкалка» позволяло слушателям на занятиях приводить в качестве примера и ионизированный столб воздуха, и газоразрядную трубку.

Вот, например, задача:

Многие сооружения требуют защиты от удара молнии. Обычно эта задача решается применением громоотводов (правильнее — молниеотводов)—высоких металлических штырей, притягивающих к себе молнию и отводящих ее ток в землю. Способ достаточно прост и надежен, однако он не годится для защиты некоторых специальных объектов, например антенн радиотелескопов. Обычные молниеотводы непрозрачны для радиоволн, а это очень, существенный недостаток, ибо молниеотвод создает радиотень, отражает радиоволны (в том числе и радиоизлучение Галактики, и волны, посылаемые сторонними радиолокаторами). Можно сделать молниеотвод из диэлектрика: тени не будет, но и толку тоже, так как диэлектрики не способны отводить ток.

Как же быть?

Многие из вас, наверное, уже решили задачу — ведь подсказка явно прозвучала при вышеприведенной замене слова «контакт» на прозаичное «замыкалка». Ответ — авторское свидетельство № 177497: молниеотвод, отличающийся тем, что с целью придания ему свойства радиопрозрачности он выполнен в виде изготовленной из диэлектрического материала герметически закрытой трубы, давление воздуха в которой выбрано из условия наименьших газоразрядных градиентов, вызываемых электрическим полем развивающейся молнии.

Не надо бояться «несерьезных» слов, наоборот, было бы идеально, если бы мы могли ко всем специальным терминам подыскать «несерьезные», но более общие заменители.

Теперь вернемся к задаче о кубе.

Шаг 2—4а. В данном случае оба элемента системы — дырки и стеклянные стенки можно менять, переделывать, переналаживать.

Шаг 2—5. На первый взгляд кажется, что в наибольшей степени поддаются изменениям стеклянные стенки, но это опять-таки результат инерции нашего мышления. Ведь что такое дырки? Пустота. Это как раз то, что проще всего поддается изменению. Мысленно нам легче экспериментировать с пустотой, ограничивая ее различной формой.

Еще одна задача:

В горнообогатительной промышленности транспортируют руду в виде пульпы (взвесь в воде) по трубопроводам. Управление лотовом пульпы осуществляют, регулируя площадь поперечного сечения трубопровода. Для этого в определенных местах трубопровода устанавливают металлические задвижки. Однако движущаяся пульпа обладает сильным абразивным действием: задвижки быстро истираются и выходят из строя.

Известен другой тип задвижек, выполненный в виде полости, помещенной внутри трубопровода. В полость подается сжатый воздух, объем полости меняется, и, следовательно, меняется проходное сечение трубопровода. К сожалению, пульпа очень быстро протирает резину (и другие гибкие материалы).

Необходимо предложить способ регулирования сечения трубопровода, обеспечивающий абсолютную надежность работы.

Шаг 2—3 для этой задачи для словесной обработки будет выглядеть так: «Дан трубопровод с задвижкой, по трубопроводу движется вода с частицами железной руды. Частицы будут истирать задвижку».

Шаг 2—4. К элементам 2—4а можно отнести трубопровод и задвижку. К элементу 2—4б можно отнести пульпу с частицами железной руды (задача возникла от наличия этого элемента).

Теперь сформулируем задачу, исходя из изложенных выше правил: «Дан жидкостепровод с регулятором сечения, по жидко-степроводу движется вода с частицами железной руды. Частицы руды истирают регулятор».

Исходя из рекомендаций шага 2—5, выбираем для дальнейшего анализа жидкостепровод, так как, во-первых, он — неподвижный элемент и, во-вторых, с нежелательным эффектом (истирание) связан регулятор. Попытайтесь сами решить эту задачу.

ИДЕАЛЬНАЯ МАШИНА - САМОВАР

До сих пор мы различными способами обрабатывали задачу. Нам надо было правильно ее сформулировать. Если задача поставлена правильно, как мы об этом уже говорили, она наполовину решена. Но ведь нас устраивает далеко не всякое решение.

Следующая стадия алгоритма решения изобретательских задач — аналитическая. Здесь мы вплотную подошли к фундаментальному понятию методики изобретательства — идеальному конечному результату (ИКР). Итак...

Часть 3. Аналитическая стадия.

3—1. Первый шаг. Составить формулировку ИКР по следующей форме:

а) объект (взять элемент, выбранный в результате выполнения шага 2—5),

б) что делает,

в) как делает: сам (сама, само),

г) когда делает,

д) при каких обязательных условиях (обстоятельствах, ограничениях, требованиях).

В чем смысл этого шага?

Обрабатывая задачу на предыдущих стадиях алгоритма, мы уточняли ее условия и, следовательно, сужали поле поиска идей, ведущих к решению. Где-то в «поле поиска» лежат решения высших уровней (четвертого и пятого). Где же?

Решение должно приближать исходный объект к идеальной машине (какой изобретатель не мечтает об зтом?) Определив, какой должна быть в каждом конкретном случае идеальная машина, изобретатель находит наиболее перспективное направление поиска. В самом деле, сразу найти решение высшего уровня невозможно. А вот указать идеальное решение можно до решения задачи. Впрочем, «идеальная машина» — довольно узкий термин. Ведь нам приходится иметь дело и с технологическими процессами, и со способами, и с рациональной организацией производства. Будем поэтому оперировать понятием «идеальный конечный результат» (ИКР). Итак, ИКР лежит в районе сильных решений.

Формулируя ИКР, не нужно знать, как этот результат достигается. Само определение «идеальный» говорит о том, что результат практически недостижим. Следует помнить, что определение ИКР имеет чисто вспомогательное значение — с его помощью мы входим в «район» сильных решений, а уж там-то, наверное, есть и наше, которое мы можем реализовать практически.

Непривычно, не правда ли?

В школе, институте и уж, конечно, на производстве пз нас старательно выколачивали все, что связано с «идеалистическим» мышлением, да так успешно, что само слово «идеалист» в наших глазах олицетворяет некоего интеллектуального хулигана. Впрочем, для некоторых «практичных» производственников слово «изобретатель» тоже. Как тут не вспомнить полные сарказма слова известного английского ученого Дж. Гордона, назвавшего таких производственников удивительно непрактичным племенем людей, которые сами себя зовут почему-то «практиками».

Так все-таки — идеалисты ли мы? Пожалуй, если речь идет о формулировке идеального конечного результата (идеальной машины) . И — нет, коль скоро мы признаем решением только тот результат, который легче внедряется в производство.

В правильной формулировке ИКР всегда есть кажущаяся невозможность, парадоксальность (крыша сама очищается от сне

\/г/

га, трубопровод сам регулирует свое сечение, затонувший корабль сам вылезает на поверхность океана...) или даже сказочность (вспомните скатерть-самобранку) .

Впрочем, мы не одиноки. С нами безусловно согласится изобретатель самовара. Он рассуждал примерно так же, глядя на костер,— «пусть чайник сам себя кипятит». Отсюда недолго додуматься до идеи спрятать угли внутрь самовара — термодинамический кпд такого устройства куда как выше, особенно в условиях тогдашнего «энергетического кризиса».

Что же такое — идеальная машина?

Машины развиваются не «как попало», а в определенной логической последовательности. При этом каждая машина стремится к определенному идеалу. «Идеальная машина» — это условный эталон, обладающий следующими особенностями: вес, объем и площадь объекта, с которым машина работает (т. е. транспортирует, обрабатывает и т. п.), совпадают или почти совпадают с весом, объемом и площадью самой машины. Почти — это значит, что отклонения возможны, но только в одну сторону. Например, небольшой по весу «инструмент» — заряд взрывчатого вещества, «обрабатывая изделие» — гору, направленным взрывом •строит плотину. Это — хорошее исключение. К сожалению, таких примеров немного.

И еще одна особенность идеальной машины: все ее части все время выполняют полезную работу в полную меру расчетных возможностей.

Машина существует для того, чтобы работать. Между тем многие машины работают лишь периодически. Больше того, мы привыкли считать машину работающей даже в тех случаях, когда фактически работает одна ее часть, а остальные части простаивают. Машина, перевозящая стеновые панели, простаивает при иаждом рейсе сорок—пятьдесят минут. При погрузке (или разгрузке) работает только кузов машины, а двигатель и ходовая часть бездействуют. Та же автомашина в комплексе с несколькими съемными кузовами почти не теряет времени на погрузку и разгрузку: пока нагружают один кузов, машина везет другой, а третий кузов уже разгружается, поджидая машину на стройке.

Прогрессивными и действующими в течение долгого времени оказываются только те тенденции, которые приближают реальную машину к идеальной. Взять хотя бы такую тенденцию, как увеличение размеров единичного агрегата. На первый взгляд неясно, почему увеличение размеров приближает машину к идеальной. Но все очень просто: чем больше машина, тем обычно меньше отношение ее собственного веса (объема, площади) к тому весу (объему, площади), с которым она работает. Грузовик, перевозящий три тонны груза, весит полторы тонны. Треть мощности дви-тателя тратится на то, чтобы «катать» саму конструкцию. Грузовик же, рассчитанный на пятнадцатитонный груз, весит всего пять тонн. Доля «мертвого» груза значительно снижается, а именно это и приближает машину к идеальной. 140-тонный самосвал разгружается за пятнадцать секунд — это намного меньше времени, необходимого для разгрузки двадцати восьми пятитонных машин.

Вот что напечатала газета «Известия» 11 апреля 1975 года.

«В Канаде разработан проект автомашины необычайно большой грузоподъемности. Новый грузовик условно назван «Титаном». Он будет настолько широким и тяжелым, что эксплуатировать его на обычных дорогах будет практически невозможно.

Расчетная длина грузовика 20,5 метра, ширина — 7,75 метра, кабина поднята над землей на 4,5 метра. Вес автомашины 250 тонн. Считается, что она сможет перевозить за один прием 600 тонн груза.

Дизельный мотор мощностью 3300 лошадиных сил будет вращать мощный генератор, ток которого поступит на четыре электромотора, приводящих в движение колеса диаметром 3,5 метра. Этот грузовик предназначается для перевозок руды на предприятиях горнодобывающей промышленности».

А в самолетостроении? Вот пример из уже упоминавшейся книги Б. Блинова «Загадочный импульс».

«У летчиков и авиационных инженеров прекрасная эмблема: крылышки и пропеллер. Это заявка на идеальный самолет. Действительно, что еще нужно надежному летательному аппарату, предназначенному для рейсов в воздушном океане?.. (Да и само слово «самолет» отдает чем-то идеальным. В свое время твердолобые «практики» упорно отказывались от него — «аэроплан» да и только.— А. С. и Г. С.).

«Стальные руки — крылья», чтобы опереться по законам аэродинамики о воздух. «Пламенный мотор», чтобы создать силу, перемещающую крылья относительно воздуха. А телу самолета — фюзеляжу — можно дать отставку.

Вопрос «Зачем самолету фюзеляж?»— не праздный... Самолеты-гиганты вовсе не прихоть инженеров, а необходимость. Мы их строим потому, что нуждаемся в транспортировке больших грузов на большие расстояния и с большими скоростями. Однако создавать сверхгрузоподъемиые самолеты очень трудно. Пойдемте по, казалось бы, самому естественному пути: начнем увеличивать размеры машины. Будем делать это сначала на бумаге, с помощью цифр и соответствующих вычислений. И тут выясняется, что если самолет увеличить в два раза, то это значит, что площадь его крыла возрастет в четыре раза, а вес машины увеличится в восемь раз. Следовательно, груз, приходящийся на единицу площади крыла, увеличится вдвое. Чтобы обеспечить нужную подъемную силу, придется увеличить скорость. Это можно сделать только за счет увеличения мощности двигателя. Будем повышать мощность двигателей, но тогда возрастет их вес, а кроме того, вес необходимого для них горючего.

Значит, если решать задачу в лоб — то есть увеличивать самолет в размерах,— его полезная нагрузка будет расти все медленнее, а затем начнет падать. Такой большой самолет становится бесполезным.

Природа подтверждает это по-своему: самые большие птицы не летают — разучились! При их весе и размерах удобнее ходить и бегать по земле, а не летать».

Сказанное — яркий пример комплекса технических противоречий, о которых мы рассказывали в главе «Откуда берутся гении».

Как же Б. Блинов пытается решить задачу, ликвидируя эти технические противоречия? По его мнению, задача решается созданием самолета схемы «летающее крыло». Примерно такая схема у сверхзвуковых пассажирских лайнеров: советского ТУ-144 и англо-французского «Конкорд».

Так ли уж «идеально» это решение?

А если нас устраивает скорость порядка 200 км в час? Теперь вы можете предложить подходящее решение?

Ну, конечно, дирижабль. Ему не нужно создавать подъемную силу, вся мощность двигателей пойдет лишь на создание крейсерской скорости. Нам же часто не нужна большая скорость, нам нужна грузоподъемность. Нужно ли говорить, что горючего в этом случае потребуется гораздо меньше. Не нужны и аэродромы с их гигантскими (до двух километров) взлетными полосами, достаточно лишь ангаров. Не случаен поэтому всевозрастающий интерес к дирижаблестроению в Англии, ФРГ, Франции. У нас также вынашиваются проекты использования дирижаблей в районах Сибири и Дальнего Востока, где самая острая проблема — транспортировка (грузов хватает).

В частности, газета «Лесная промышленность» напечатала сообщение, что предполагается использовать дирижабль на лесозаготовках в условиях бездорожья и в горных районах, где нецелесообразно (неэкономично) строить временные дороги для транспортировки древесины.

Да, нетрудно понять, отчего специалисты так и не смирились с «вымиранием» летательных аппаратов «легче воздуха». Ведь они обладают свойствами, которых нет у других видов воздушного, морского н наземного транспорта. Пассажира реактивного лайнера мало интересует, какую скорость развивает самолет. Счет часам ведется по времени путешествия «от двери до двери». Дорога от дома до аэропорта порой сводит на нет стремительность перелета. Современный дирижабль быстроходнее своих предшественников. Он будет разгоняться до 300 километров в час, поднявшись чуть ли не из центра города. 14—15 часов понадобится пассажиру, чтобы перенестись из Москвы в Душанбе. Сравните эти цифры с 9—11 часами, которые мы тратим на то, чтобы доехать автобусом из центра Москвы до аэропорта, пересесть на ИЛ-18, долететь до аэропорта столицы Таджикистана п вновь автобусом добраться до центра города. Потеря времени при полете на дирижабле не так уже велика, а хлопот куда меньше.

Дирижабль имеет все шансы стать идеальным пассажирским транспортом. Вот цифры.

На одного пассажира воздушного корабля приходится всего 5—7 лошадиных сил вместо 210—230 у турбореактивного самолета. Вероятно, многие предпочли бы лететь на дирижабле, пусть даже в три раза медленнее, заплатив в несколько раз меньше за билет. Вспомните трансатлантические лайнеры. Скорость, с которой они пересекают океан, ничтожна по сравнению со стремительностью реактивного ИЛ-62. Тем не менее желающих совершить морское путешествие предостаточно. Еще бы — комфорт и безопасность!

Рассмотрим в качестве еще одного примера задачу о гоночном автомобиле — ее мы давали в главе «Откуда берутся гении». Речь шла о том, что гонщику очень важно видеть колеса своего автомобиля для прикидки возможности наклона на виражах. Для этого колеса вынесены за капот. Но это делает автомобиль менее обтекаемым и снижает скорость. Закрыв же колеса обтекателями, мы делаем их невидимыми для гонщика.

Итак, шаг 2—3. Дана система из колеса и обтекателя. Сквозь обтекатель не видно положение колеса.

Шаг 2—4. а) обтекатель (элемент, который можно менять);

б) колесо (элемент, который трудно видоизменить). К колесу автомашины предъявляется много требований, любое изменение может вступить в конфликт с этими требованиями. К обтекателю предъявляется только одно требование — сохранение определенной формы. Значит, обтекатель — в условиях данной задачи — менять легче.

Шаг 2—5. Обтекатель.

Шаг 3—1. Обтекатель сам позволяет видеть колесо, когда нужно гонщику,— без ухудшения аэродинамических качеств машины.

Решение напрашивается уже на шаге 2—3. А шаг 3—1 с предельной точностью выводит на решение. Обтекатель сам пропускает лучи — следовательно, исключены все варианты с зеркалами, светопроводами и т. п. Без ухудшения аэродинамических качеств — следовательно, форму и положение обтекателя менять нельзя, дырки в обтекателе тоже нельзя делать. Остается одно — сделать обтекатель прозрачным.

Несколько практических советов по составлению формулировки ИКР. В качестве объекта нужно обязательно брать элемент, выбранный в результате выполнения шага 2—5, иначе ход решения теряет свою последовательность. Менять объект можно лишь в случае, если решение нас не удовлетворило и мы повторяем анализ вновь с последовательным «проигрыванием» всех шагов алгоритма.

В пункте «в» шага 3—1 уже дан ответ— «сам» («сама», «само»). Этим обеспечивается «идеальность» формулировки. В сущ-пости, «хорошая» формулировка ИКР или «идеальность машины» — когда машины нет, а действие совершается.

В самом деле, конструктор, получив задачу, ищет машину (устройство, механизм, приспособление), способную выполнить то, что требуется по условиям задачи. Изобретатель должен стремиться к тому, чтобы требуемое действие совершалось без машины, само собой.

Вот как иллюстрирует зто Б. Блинов:

«Человек, чтобы плавать быстрее, изобрел ласты. Они увеличивают скорость пловца в полтора раза. Тот же человек куда быстрее плывет в лодке. Спрашивается, почему? Ведь сила лобового сопротивления лодки в три, а то и в четыре раза больше, чем у пловца, и, кроме того, человек приводит в движение тяжелую лодку. Дело в том, что коэффициент полезного действия при гребке веслом выше, чем при гребке рукой, да н мощность, развиваемая человеком в лодке, куда больше: не менее четырех десятых лошадиной силы.

В лодке отличные условия для гребца. Тут вам и упор для ног, и сиденье для опоры туловища, и уравновешивание веса весел на уключинах? Кроме того, в работу интенсивно включаются самые мощные мышцы человека — спинные. Увы, наши руки утратили первобытную мощь! В лучшем случае онп способны длительно развивать десятую долю лошадиной силы. А вот в ногах еще заключена могучая сила, превышающая силу рук раз этак в пять.

В воде тело находится во взвешенном состоянии, туловище можно ни на что не опирать, силу на это не затрачивать. Так почему же не постараться ради создания плавательного аппарата, которому ноги отдавали бы всю свою работу? Наверное, можно будет плавать быстрее лодки!..

Лодка для пловца, с точки зрения конструктора-природы, вещь излишняя, необязательная деталь, роскошь. Работать будут ноги, грести — весла» плыть — человек. Это главные элементы. Но их нужно соединить в одно. Весла-то нужно на что-то опереть, где-то укрепить уключины.

Предположим, сделаем из дюралюминиевой трубы раму в виде латинской буквы «и». На концах ее уключины, а спинка — упор для ног. Руки только удерживают весла, а двигаются, собственно, уключины. В середине взмаха, когда ноги распрямляются, весла должны проходить над центром тяжести человека. Оба весла надо связать карданным шарниром, чтобы взмах ими был одновременен. В исходное положение весла возвратит пружина или резина...

Следующее испытание показало, что человек плавать на веслах может, может легко поворачивать, согнув корпус в бок, соревноваться в скорости с лодками».

Перед заводами, выпускающими бумагоделательные машины, возникает задача: как транспортировать полый лощильный цилиндр бумагоделательной машины весом 150 тонн, диаметром 6 метров и длиной около 8 метров? При транспортировке по железной дороге груз не проходит под мостами и в туннели. Вертолету и самолету такой груз не под силу. Конечно, можно транспортировать его на барже. Но решим эту задачу по АРИЗу.

Составим формулировку ИКР: «цилиндр сам себя транспортирует».

Решение напрашивается само собой. Цилиндр — полый. Закроем его с торцов герметичными шайбами, придадим одной пз них конусообразную обтекаемую форму и пустим его по реке — пусть сам себя транспортирует.

Аналогичная задача возникла при строительстве завода в Бомбее — нужно было опустить в колодец цоколь плавильной печи весом сто пять тонн.

Собственно, задача была решена без применения АРИЗ. Ну, а если с применением? Мы думаем, что задача была бы решена сразу же после формулировки ИКР: «цоколь сам плавно (иначе разобьется!) укладывается в колодец».

И решение — набьем колодец доверху льдом, закатим на лед печь (это нетрудно) и оставим. Лед растает и цоколь сам спокойно встанет на свое место.

...В США изобретена гайка (патент № 3789726): она изменением своей формы сама сигнализирует о достижении заданного усилия затяжки.

...Шагающая виброплита, созданная польскими инженерами, сама ходит по территории строительства и даже забирается в кузов автомобиля, если ее нужно перевезти на другой объект,— сообщает журнал «Изобретатель и рационализатор» № 8 за 1975 год.

...Предложено заделывать течи в трубопроводах (патент США № 3709712) путем нанесения на наружную поверхность трубы водного раствора соли металла и закачивания в полость трубы сжатого аммиака. Газ просачивается через любой дефект в трубопроводе и вступает в реакцию с солью металла. Образовавшийся твердый продукт реакции заделывает течь. Иными словами, течь сама себя заделывает.

И еще о самоваре. Те из вас, кто принял наши рассуждения о самоваре за шутку, глубоко заблуждаются. Идея, заложенная в самоваре, оказалась настолько сильной, что вошла почти без изменений в конструкцию всех современных паровых котлов.

И конечно, как и любая другая, конструкция котла развивается не как попало, а в определенном направлении — к идеальной.

Дело в том, что к конструкции котла предъявляются противоречивые требования: для обеспечения прочности при повышении давления котел должен иметь шаровую или цилиндрическую форму, а эта форма дает минимальную поверхность нагрева и, следовательно, низкий термодинамический кпд. Чтобы удовлетворить этим противоречивым требова ниям, пришлось сохранить цилиндрическую форму п одновременно увеличить длину циллндра. Котел-сосуд постепенно превратился в систему труб с большой суммарной поверхностью нагрева.

Итак, по нашему мнению, стремление к идеалу — это стремление к простоте. К этому ведет нас вся история человеческого мышления.

ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ

Третья (аналитическая) стадия алгоритма состоит из восьми шагов. Большинство задач решается именно на третьей стадии, но здесь приходится преодолевать целый ряд психологических барьеров.

Вернемся к задаче о регулировании поперечного сечения трубопровода, по которому течет пульпа с частицами железной руды. Условия задачи мы тогда изложили так: «Дан жидко-степровод с регулятором сечения, по жидкостепроводу движется вода с частицами железной руды. Частицы руды истирают регулятор».

Сформулируем для зтой задачи идеальный конечный результат (ИКР) исходя из правил шага 3—1:

а) объект — жидкостепровод;

б) что делает? — меняет свое сечение;

в) как делает? — сам;

г) когда делает? — когда надо регулировать поток;

д) при каких обязательных условиях? — не истираясь.

Далее требования алгоритма звучат так:

3—2. Второй шаг. Сделаем два рисунка: «было» (до ИКР) и «стало» (ИКР).

Примечания: 1. Рисунки могут быть условными — лишь бы они отражали суть «было» и «стало». 2. Рисунок «стало» должен совпадать со словесной формулировкой ИКР.

Проверка: на рисунках должны быть все элементы, перечисленные в 2—За. Если при шаге 2—5 выбрана внешняя среда, ее надо указать на рисунке «стало».

3—3. Третий шаг. На рисунке «стало» найти элемент, указанный в 3—1а, и выделить ту его часть, которая не может совершить требуемого действия при требуемых условиях. Отметить эту часть (штриховкой, другим цветом, обводкой контуров и т. п.).

3—4. Четвертый шаг. Почему эта часть сама не может осуществить требуемое действие?

Вспомогательные вопросы:

а) чего мы хотим от выделенной части объекта?

б) что мешает выделенной части самой осуществить требуемое действие?

в) в чем несоответствие между «а» и «б»?

3—5. Пятый шаг. При каких условиях эта часть сможет осуществить требуемое действие (какими свойствами она должна обладать)?

Примечание: не надо пока думать, осуществимо ли практически желаемое свойство. Назовите это свойство, не беспокоясь о том, как оно будет достигнуто.

3-6. Шест ой шаг. Что надо сделать, чтобы выделенная часть объекта приобрела свойства, отмеченные в 3—5?

Вспомогательные вопросы:

а) покажите на рисунке стрелками силы, которые должны быть приложены к выделенной части объекта, чтобы обеспечить желательные свойства;

б) какими способами можно создать эти силы? (вычеркнуть способы, нарушающие условия 3—1д).

3—7. Седьмой шаг. Сформулировать способ, который может быть практически осуществлен. Если таких способов несколько, обозначьте их цифрами (самый перспективный цифрой 1 и т. д.). Запишите выбранные способы.

3—8. Восьмой шаг. Дать схему устройства для осуществления первого способа.

Вспомогательные вопросы:

а) каково агрегатное состояние рабочей части устройства?

б) как меняется устройство в течение одного рабочего цикла?

в) как меняется устройство после многих циклов?

(После решения задачи следует вернуться к шагу 3—7 и рассмотреть другие перечисленные в нем способы.)

СТАЛО

БЫЛО

Проследим теперь ход решения этой задачи на протяжении всей третьей стадии.

Шаг 3—2. Делаем два рисунка: «было» и «стало».

Шаг 3—3. В нашем случае частью жидкостепровода, которая не может совершить требуемого действия (менять своего сечения)

при требуемых условиях (когда надо регулировать поток и притом без истирания), будет внутренняя поверхность жидкостепро-вода.

Шаг 3—4. а) мы хотим, чтобы внутренняя поверхность трубы сама меняла сечение потока;

б) однако внутренняя часть трубы неподвижна и не может оторваться от стенок трубы;

в) несоответствие именно в том и состоит, что внутренняя поверхность грубы в одно и то же время должна быть неподвижной (как элемент жесткой трубы) и подвижной (как сжимающийся и разжимающийся элемент регулятора).

Шаг 3—5. Теперь очень важно суметь сформулировать свойства, которыми должен обладать наш объект, чтобы он мог выполнять свою задачу. Для нашей задачи это можно выразить так:

«На внутренней поверхности жидкостеировода появляется какой-то слой вещества, тем самым внутренняя поверхность переносится ближе 1к оси трубы. При необходимости этот слой уменьшается или исчезает, и внутренняя поверхность отдаляется от оси трубы».

Шаг 3—6. Так что же сделать с жидкостенроводом, чтобы его внутренняя поверхность приобрела эти свойства (сужение и расширение) ?

а) эти силы должны быть приложены к выделенной части объекта, чтобы обеспечить желательные свойства;

б) вот он, момент «озарения»! А посмотрите, как нрозаическр1 он выглядит, если не нарушать логику рассуждений. Внутри жид-костепровода, по условиям задачи, движется вода с частицами железной руды. Значит, наращивать на внутреннюю поверхность трубы мы и можем либо воду (разумеется, «наращивать» воду можно только в том случае, если она находится в твердом состоянии — в виде льда), либо частицы железной руды.

Шаг 3—7. Поскольку быстрое замораживание воды — дело сложное, гораздо проще осуществить «наращивание» стенкп жиД-костепровода за счет частиц железной руды: ведь они обладают магнитными свойствами.

Итак, для того, чтобы иметь неистирающуюся задвижку, надо выполнить участок трубы из немагнитного материала и при помощи электромагнитного поля «наращивать» на внутренюю поверхность жидкостепровода частицы руды.

Шаг 3—8. Теперь ясно, что а) агрегатное состояние рабочей части нашего устройства — жидкое;

б) в течение одного рабочего цикла агрегатное состояние устройства меняется, переходя из жидкости (точнее,— суспензии) в твердое тело;

в) практически наше устройство «вечно»: оно совершенно не меняется при неограниченном количестве рабочих циклов.

Мы последовательно рассмотрели ход решения одной задачи. Но не всегда нам надо добиваться «озарения», осуществляя все восемь шагов третьей части АРИЗ. Очень важную роль в процессе решения играет шаг 3—2. Даже -если нам кажется, что мы

■очень удачно сформулировали идеальный конечный результат (ИКР), все равно обязательно надо сделать рисунки. Насколько рисунок может помочь решению задачи, можно убедиться на следующем примере.

Представьте себе, что вам необходимо повысить дальность пробега самоходного шасси (самоходное шасси представляет собой

автомобиль без кузова — роль опоры для грузов играет рама). Дальность пробега можно увеличить, увеличив бензобак, но это приводит к сокращению полезной площади рамы, т. е. к уменьшению полезного груза. Как быть?

Сформулируем ИКР. Самоходное шасси (терминологию оставляем, так как она дана нам по условиям задачи) пробегает гораздо большее расстояние с прежним грузом без бензобака. Сделаем рнсункп «было» п «стало».

Кслы мы теперь будем рассматривать самоходное шасси без бака, но с бензином, то нет сомпения, что задача будет решена без дальнейшего анализа. И действительно, разве нельзя в качестве резервуара для бензина использовать, скажем, самое раму, выполнив се полой? Или колеса?

Еще один пример, иллюстрирующий важность шаюв 3—2 и 3-3.

В гидростроительстве при перекрытии русел рек и разного рода отсыпках под воду используются саморазгружающиеся

баржи, например баржи по авторскому свидетельству № 163914-Баржи такого типа способны принимать в трюм сотни тонн горной массы и разгружаться автоматически в заданной точке русла путем перевертывания вверх килем за несколько десятков секунд. Возврат баржи в исходное состояние происходит также автоматически.

Такую баржу решено было использовать на строительстве Асуанской плотины в Египте. В этом случае, согласно техническому заданию, потребовалось судно с низкой осадкой в загруженном виде, т. е. более плоскодонное. При испытании на моделях выяснилось, что плоскодонный вариант баржи имеет недостаток: баржа при заданной грузоподъемности 500 тонн не возвращалась в исходное положение после перевертывания. Причиной этого был малый вес балластного груза на киле баржи. Но увеличить вес груза тоже нельзя было, так как в этом случае снижалась грузоподъемность баржи. Как быть?

Решение:

Шаг 2—3. Дана система — баржа, включающая корпус с поплавками, пустые баки вдоль бортов с отверстиями и груз на киле (балласт). Груз снижает грузоподъемность баржи (вес груза 50 тонн).

6ЫЛЭ

По условию задачи нельзя менять корпус с поплавками и пустыми баками вдоль бортов (строгое техническое задание по габаритам и грузоподъемности), а к грузу на киле просто опасно прикасаться, так как с его помощью происходит возврат баржи. Все элементы жестко закреплены на корпусе и ни один из них менять нельзя по условиям.

Шаг 2—5. Выбрать следует груз. Нельзя менять только его массу.

Аналитическая стадия.

Шаг 3—1. ИКР: груз «обезвешивается» сам при погружении киля в воду.

Шаги 3—2 и 3—3. Делаем рисунки «было» и «стало». На рисунке «стало» выделяем штриховкой груз. Теперь нетрудно увидеть, что грузом должна быть... вода. Именно так и была решена эта задача: под баржу подвешивается емкость с отверстиями для наполнения ее водой.

А теперь попытайтесь решить учебную задачу.

Известен способ групповой запайки ампул. По этому способу ампулы размещают в кассетах (5 рядов по 5 ампул) вертикально (капиллярами вверх), затем подводят сверху групповую горелку. Против каждой ампулы оказывается горелка, пламя нагревает капилляры, и они оплавляются.

При реализации этого способа возникают многочисленные затруднения. Пламя горелок нагревает не только капилляры, но и сами ампулы, —1 ^ что в ряде случаев недопустимо. Чтобы повысить производительность, нужно увеличить подачу газа, от этого сильнее нагреваются корпуса ампул (что, конечно, недопустимо). Пламя газовых горелок плохо поддается точному регулированию, небольшие колебания интенсивности пламени приводят к перегреву одних ампул и некачественному оплавлению капилляров у других.

Проведите анализ задачи только при третьей стадии АРИЗ, предложите такой групповой способ запайки ампул, который не имел бы перечисленных выше недостатков. Способ должен логически вытекать из анализа задачи.

В данном случае не надо работать над условиями задачи: ведь задача учебная и даем мы ее единственно с целью отработки третьей стадии, поэтому нельзя отказываться от описанной схемы (кассетная подача ампул, групповая газовая горелка).

И ЗДЕСЬ... САМООБСЛУЖИВАНИЕ (оснащение изобретателя)

Предположим, что, используя шаг за шагом алгоритм решения изобретательских задач, вы решили задачу. Что дальше?

Как что? Внедрить идею в производство, скажут оптимисты. Скептики возразят: оформить заявку на изобретение и приготовиться к длительной осаде экспертов Всесоюзного научно-исследовательского института государственной патентной экспертизы (ВНИИГПЭ). Что же касается внедрения — это еще одна задача..

Вспомните школу. Что делал каждый из нас, решпв задачу по физике или математике? Очевидно, заглядывал в конец задачника и искал ответ. Впрочем, некоторые сначала смотрели ответ, а затем подгоняли под него решение задачи. Так поступают и некоторые изобретатели: взяв за основу уже найденное техническое решение той или иной задачи и видоизменив его, они получают вполне патентоспособную формулировку. Думаете, это невозможно? Оказывается, вполне возможно. Тамерлан Кенгерлщ член Общественной лаборатории методики изобретательства (ОЛМИ), опубликовал работу «Перенос технических решений в изобретательском творчестве)). Он исследовал более 200 тысяч (!) изобретений и пришел к выводу, что множество технических решений изобретательских задач может быть сведено к ограниченному числу основных, так называемых «функциональных» решений. Иными словами, основных (хороших) решений мало,, остальные решения так или иначе повторяют основные. Отсюда автор делает вывод: достаточно знать все функциональные решения — и любая задача будет решена.

Какой же ответ мы предлагаем вам подсмотреть? Как же такг спросите вы, о каком ответе может идти речь, если весь смысл изобретательского творчества состоит в том, чтобы находить решения тех задач, на которые не было найдено ответа? Что ж, мы согласны, контрольного ответа нет. Но именно — контрольного. Ведь если решения задач но физике или математике подразумевают один ответ, при решении изобретательских задач ответов может быть несколько. Для чего нам был нужен отвей в школе? Чтобы заранее быть уверенным в том, что учитель поставит нам честно заработанную пятерку. Изобретателю пятерок никто не ставит, поэтому он сам обязательно должен произвести оценку найденной идеи.

В чем смысл этой оценки?

Изобретатель, нашедший идею решения, обычно склонен смотреть на ее достоинства «сквозь увеличительное стекло», а на недостатки — «сквозь уменьшительное стекло». Значит, нужно акцентировать внимание на недостатках, т. е. самому себя « выпороть».

Изобретатель должен развивать найденную идею. Если идея сильная, очень велик соблазн остановиться. А надо обязательно развивать идею «до упора» (до действительного упора, продиктованного уровнем развития науки и техники), а иногда даже и дальше.

Слабые идеи надо развивать, чтобы расширить область их применения. К этому мы еще возвратимся на завершающей стадии АРИЗ. Итак...

Часть 4. Предварительная оценка найденной идеи.

4— 1. П е р в ы й шаг. Что ухудшается при использовании предлагаемого устройства (что усложняется, удорожается и т. д.)?

4—2. Второй шаг. Можно ли видоизменением предлагаемого устройства предотвратить это ухудшение? Нарисовать схему видоизмененного устройства.

4—3. Третий шаг. В чем теперь ухудшение (что усложняется, удорожается и т. д.)?

4—4. Четвертый шаг. Сопоставить выигрыш и проигрыш: что больше? почему? Если выигрыш больше проигрыша (хотя бы в перспективе), перейти к синтетической части АРИЗ (синтетическая часть б будет рассмотрена нами в дальнейшем). Если проигрыш больше выигрыша, вернуться к шагу 3—1. Записать на том же листе ход повторного анализа и его результат.

4—5. Пятый шаг. Если теперь выигрыш больше, перейти к синтетической стадии АРИЗ. Если повторный анализ не дал новых результатов, вернуться к шагу 2—4, проверить таблицу. Взять в 2—5 другой элемент системы и заново провести анализ. Записать ход анализа на том же листе.

До сих пор мы исходили из предположения, что задача решена. А если нет? Что ж, самое время, выражаясь «военным языком», пустпть в ход артиллерию главного калибра.

Вспомним главу «Откуда берутся гении». Речь шла о технических противоречиях. В конце главы следовал вывод: решить изобретательскую задачу высшего уровня — значит найти техническое противоречие, выявить порождающие его причины и устранить их.

Что такое техническое противоречие?

Любая техническая система характеризуется комплексом взаимосвязанных параметров (веса, мощности, скорости, точности, надежности, стоимости и т. д.). Попытка улучшить один параметр приводит к ухудшению других параметров. Так, например, увеличение прочности конструкции связано обычно с возрастанием ее веса, увеличение точности — с ростом стоимости, увеличение предельной скорости — с увеличением мощности и т. д. Таким образом, противоречие типа «прочность конструкции — вес» — техническое противоречие.

Изобретательских задач — бесчисленное множество. Но содержащиеся в них технические противоречия довольно часто повторяются. А коль скоро существуют типичные противоречия, то должны существовать и типичные приемы II X устранения. Действительно, статистическое исследование изобретений обнаруживает четыре десятка наиболее эффективных приемов устранения технических противоречий. Их использование (порознь или в том или ином сочетании) лежпт в основе многих изобретений. Разумеется, тут нет и тени принижения творчества: в конце концов вся безграничная вселенная собрана из сотни элементов. В статье Э. Долота и И. Клямкина «Обыкновенные Эдисоны», напечатанной в журнале «Молодой коммунист» (1972, № 1), приведено любопытное высказывание актера Московского театра сатиры Лепко. Штампы, говорил он, вовсе не помеха в творчестве, наоборот, это рабочее орудие артиста. Весь вопрос в том, насколько широк набор этих штампов. У слабого актера три или четыре штампа, про него говорят, что он в каж дой роли повторяет себя. Если актер сильный, талантливый — у него пятьдесят штампов, сто, может быть...

Некоторые простые приемы были известны давно, например, прием «наоборот» или прием объединения. С начала XX века в разных книгах по изобретательству стали приводить списки приемов. Обычно эти списки составлялись на основе предыдущей информации и пополнялись за счет приемов, подсказанных опытом. Систематический анализ патентных материалов с целью выявления основных приемов был впервые применен при работе над АРИЗ Г. Альтшуллером. Тут изменилось и само понятие «прием». Раньше оно понималось как «прием изобретательства». Например, аналогия и фантазия считались приемами. В АРИЗ речь идет не об общих «приемах изобретательства», а о конкретных приемах устранения технических противоречий. Пока все приемы, как-то связанные, например, с дроблением, собраны в один прием «дифференциация», работать с ними нельзя. Мы имеем не прием, а кучу разнородных приемов. Десятки лет из книги в книгу кочевали списки таких «куч» (это продолжается и сейчас) — без какой бы то ни было пользы для изобретателей. Нужно, основываясь на патентных материалах, разделить «кучи» на отдельные приемы, выявить тонкую структуру приемов (иод-приемы), найти (опять-таки используя патентную литературу) новые, современные приемы и подприемы. Без этой работы приемы не станут рабочим инструментом творчества.

Итак, мы имеем технические противоречия и типовые приемы их устранения. Требуется найти, какие противоречия какими приемами устраняются.

Составим таблицу. В вертикальную колонку запишем показатели, которые желательно изменить (улучшить, увеличить, уменьшить и т. д.), в горизонтальную строку — показатели, которые недопустимо ухудшаются, если осуществить желаемое изменение обычными, уже известными способами. Такая таблица была составлена Г. Альтшуллером в результате анализа 40 тысяч изобретений и вошла в его книгу «Алгоритм изобретения». С использования этой таблицы и начинается следующая — пятая часть алгоритма.

В качестве примера использования таблицы возьмем уже рассмотренную задачу о гоночном автомобиле. Речь шла о том, что гонщику очень важно видеть колесо своего автомобиля для прикидки возможности наклона на виражах. Для этого колеса вынесены за капот. Но это делает автомобиль менее обтекаемым и снижает скорость . Можно ли обычными средствами уменьшить потери энергии, вызываемые несовершенной аэродинамической формой колес? Да, можно: надо спрятать колеса под обтекатели. Но тогда гонщик не сможет следить за положением колес. Таким образом, мы имеем противоречие типа «потери энергии — условия наблюдения» (или наоборот: «условия наблюдения — потери энергии»).

Обратимся теперь к таблице. В списке характеристик объекта есть «потери энергии», но нет «условий наблюдения». Возьмем вместо этого колонку 33 — «удобство эксплуатации». Итак, приведем часть таблицы с этими характеристиками.

На пересечении горизонтальной строки 22 и вертикальной колонки 33 получаем цифры 35, 32, 1. Это номера рекомендуемых приемов. Какие-то из них могут оказаться ключом к решению задачи.

Что нужно изменить (увеличить, уменьшить, улучшить) по условиям задачи

Что недопустимо ухудшается, если использовать и звестные способы

Удобство эксплуатации

1

33

22. Потери энергии

35, 32, 1

Нам еще придется детально познакомиться со всеми приемами. Сейчас отметим лишь, что среди трех приемов, подсказанных таблицей, есть и такой: «изменить степень прозрачности» (прием 32).

Если бы мы взяли противоречия тппа «удобство работы и контроля — потери энергии» или «потери энергии — потери информации», то и в этих случаях среди рекомендуемых приемов было бы—«изменить степень прозрачности».

Однако уже после того, как была составлена таблица для сорока приемов, были выявлены еще десять приемов, которые используются менее часто, но также являются достаточно сильными.

Все приемы можно разбить на три группы в зависимости от эффективности их применения. Группа комбинационных приемов, куда относятся, например, дробление, объединение, «матрешка», асимметрия и другие, наиболее легка для использования. Применение этих приемов не требует специальных знаний.

Группа физических приемов — использование сильных окислителей, фазовых переходов, термического расширения и др.— основана на применении физических эффектов или явлений. Эти приемы дают отличные результаты, но чтобы их правильно применять, необходимо знание курса физики и химии.

Самой сильной группой приемов является группа составных приемов, объединяющих приемы первых двух групп. К ним относятся применение ферромагнитных частичек в сочетании с магнитным полем, применение композиционных материалов п др. Применение этих приемов, как правило, дает решения, близкие к идеальной машине.

Все эти приемы хороши для применения в любой отрасли техники, они достаточно универсальны. Именно так ими и можно пользоваться: столкнулся с задачей, выявил техническое противоречие и подбирай себе нужный прием. Можно, но не нужно! Ведь для того и был проделан в свое время огромный труд

II создана таблица, чтобы с ее помощью выбрать наиболее перспективный прием устранения технического противоречия — один из сорока!

Рассчитывать на то, что прием даст готовое решение задачи, не приходится. Роль приемов — указать правильное направление для поисков. Если вернуться к аналогии с зарытым кладом, то прием — это сектор, ограниченный небольшим углом, но именно зв нем, в этом секторе, и надо копать.

Итак, 40 приемов...

1. Прием дробления.

A. Разделить объект на независимые части.

Б. Выполнить объект разборным.

B. Увеличить степень дробления (измельчения) объекта.

1.1. Авторское свидетельство Л! 168195. Ковш одноковшового экскаватора со сплошной полукруглой режущей кромкой, отличающийся тем, что для обеспечения быстрой и удобной замены сплошной режущей кромки последняя выполнена из отдельных съемных секций.

1.2. Авторское свидетельство № 177596. Способ искусствен

ной вентиляции легких, отличающийся тем, что с целью снижения среднего альвеолярного давления и улучшения гемо динамических показателей во время проведения искусственного дыхания газовую смесь вдувают раздельно и разновременно в правое н левое легкое. !

1.3. «Как перевозить библиотеки». Незадолго до переезда одной из шотландских библиотек в новое помещение ее директор предложил всем читателям города взять по нескольку книг для чтения, чтобы вернуть их через две недели уже в новое здание. Так на перевозку книг не было истрачено ни одного пенса («Знание — сила», 1974, № 2).

1.4. Авторское свидетельство Л! 240890. Способ контактной шовно-стыковой сварки с использованием дополнительного металла, отличающийся тем, что с целью снижения трудоемкости процесса и повышения качества сварного соединения металл вводят в зазор между свариваемыми листами в виде порошка.

2. Прием вынесения.

Отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или. наоборот, выделить единственную нужную часть (нужное свойство).

2.1. Очень хорошим решением задачи о ночном освещении участка строительных работ является изобретение по авторскому свидетельству № 247704. Здесь принцип вынесения действует особенно ярко: вместо того чтобы поднимать на аэростате всю осветительную аппаратуру, поднимают только отражатель (он может быть сделан, например, из серебристой пленки), а прожекторы оставляют внизу. Надо усилить освещение? Добавляйте любое количество прожекторов: нагрузка на аэростат все равно остается постоянной.

2.2. При рентгенографии легких поток лучей обычно затрагивает всю грудную клетку и позвоночник. Чтобы избежать облучения ненужных для исследования частей, была предложена диафрагма, которая выделяет из потока лучей только ту часть, которая соответствует форме легких (советское изобретение по авторскому свидетельству № 187933).

2.3. Авторское свидетельство № 257301. Газотеплозащитный костюм, отличающийся тем, что с целью уменьшения веса костюма, увеличения маневренности работающего в нем человека и общей холодопроизводительности запас хладоагента, теплообменник и побудитель циркуляции хладоносителя помещены в отдельном контейнере. Вся «холодильная часть» размещена не в ранце, а в отдельном чемодане, соединенном с костюмом при помощп шланга. Приступая к работе, горноспасатель может поставить «чемодан» на землю (раньше «чемодан» был постоянно закреплен на спине).

3. Прием местного качества.

A. Перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.

Б. Разные части объекта должны иметь разные функции.

B. Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.

3.1. В газете «Социалистическая индустрия» от 19 декабря 1971 года была опубликована заметка под названием «Защита для рук, защита от ...рук». По мере того как в промышленности появляются новые процессы, материалы, способы обработки, повышаются требования и к средствам индивидуальной защиты, обеспечивающим сохранение здоровья работающим. Взять, например, защитные перчатки. Чтобы удовлетворить запросы химиков и энергетиков, биологов и врачей, их еще недавно можно было изготовлять из резины. Б о сегодня резина уже не в состоянии обеспечить комплекс необходимых защитных свойств.

Специалисты французской фирмы «Пьеркан» перешли на выпуск перчаток двухслойной конструкции.

Основа их, как правило, выполняется из каучука, который обеспечивает желаемую эластичность. А второй слой подбирается в зависимости от характера выполняемой в перчатках работы. Скажем, для защиты от химически агрессивных сред нужный слой делается из хайполо-на (хлорсульфированного полиэтилена). а покрытие — из стирольного каучука, предохраняющего руки от воздействия радиоактивных веществ.

Вместе с тем есть немало профессий, когда приходится защищать не руки, а рабочую среду от их воздействия. Всем известно, что к чистоте полупроводниковых материалов предъявляются очень жесткие требования. Или взять сварку электрических деталей в вакууме — на качество соединения здесь может повлиять даже ничтожное присутствие паров влаги, проникающих от рук через резину перчаток. Поэтому перчатки для рабочих таких специальностей приходится снабжать газонепроницаемой «броней» на основе полимерных материалов.

3.2. Устройство для ультразвуковой обработки отверстий (по авторскому свидетельству № 175876). Для уменьшения нагрева средняя часть устройства выполнена из теплопроводного материала, а концевые части для уменьшения износа — из износостойкого материала.

4. Прием асимметрии. Перейтп от симметричной формы объекта к асимметричной.

Больше но традиции, но часто п из чисто технических соображений мы стараемся изготавливать объекты симметричными. А иногда именно отход от привычных симметричных форм позволяет решать изобретательские задачи.

4.1. Тиски со смещенными губками. В отличие от обычных они позволяют зажимать в вертикальном положении длинные заготовки.

4.2. Фары автомобиля должны работать в разных условиях: правая должна светить ярко и далеко, а левая так, чтобы не слепить водителей встречных машин. Требования разные, а устанавливались фары всегда одинаково. Лишь несколько лет назад возникла идея несимметричной установки фар: левая освещает дорогу на 25 метров, а правая значительно дальше.

5. Прием объединения.

А. Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты.

Б. Объединить во времени однородные или смежные операции.

5.1. Как поднять громоздкую вещь на верхние этажи высокого дома? В таких домах два лифта рядом, но пианино, например* ни в одну из кабин не входит. Вот как решает эту проблему изобретение по авторскому свидетельству № 183339. С целью возможности транспортировки предметов, превышающих габариты кабины, две кабины лифтовой установки размещены в общей шахте, а смежные их стенки выполнены раскрывающимися.

5.2. Раньше при работе в зимних условиях приходилось останавливать роторный экскаватор, чтобы разогреть мерзлый грунт. Изобретение по авторскому свидетельству № 235547 решает проблему разогрева грунта в процессе работы экскаватора. Для этого непосредственно на роторе устанавливают форсунки, через которые подают горячий газ.

6. Прием универсальности.

Сделать объект выполняющим несколько разных функций, чтобы отпала необходимость в других объектах.

6.1. В США запатентовано (патент США № 3238911) парусное судно, которому не страшно безветрие. Вместо сплошного тяжелого киля судну придает устойчивость легкий пустотелый киль, внутри которого размещены аккумуляторные батареи. Когда яхта идет под парусом с большой скоростью, гребной винт работает как турбинное колесо и через электрпческую машину заряжает батареи. В штиль батареи приводят в действие электрическую машину для движения яхты.

6.2. Авторское свидетельство № 140338. Рама мотоцикла, отличающаяся тем, что с целью выполнения основных деталей рамы несущими, уменьшения веса и количества деталей мотоцикла переднюю часть рамы образует бензобак, выполненный в виде щитка для защиты водителя от грязи, к которому прикреплены две трубы, соединенные с задним кронштейном, являющимся одновременно передней частью грязевого щитка заднего колеса.

6.3. «Блузки-шпаргалки». Однажды палатку галантерейных товаров близ университетского здания в Инсбруке осадила толпа студентов. Поступившие в продажу дамские блузки из синтетической пряжи былп раскуплены моментально. Секрет успеха торговцев заключался в том, что блузки были испещрены необычным узором. Он состоял из математических и химических формул. Каждая студентка таким образом приобретает себе шпаргалку п становится «учебным пособием» для своих соседок. Администрация университета была вынуждена провести несколько внеочередных заседаний, чтобы обсудить создавшееся положение. После горячих дискуссий носить новые блузки было-разрешено. Но только на лекции. Надевать их на экзамен, естественно, запретили («Социалистическая индустрия», 26/ХП 1973 г.).

7. Прием «матрешка».

А. Одпн объект размещен внутри другого объекта, который,, в свою очередь, находится внутри третьего, и т. д.

Б. Одпн объект проходит сквозь полость в другом объекте.

7.1. Для получения некоторых новых материалов необходимы давления в миллионы атмосфер. Современная же техника позволяет получить только десятки тысяч атмосфер. Советские ученые разработали способ получения нескольких миллионов атмосфер. Вот что рассказал об этом академик Верещагин:

«Весь мир знает русскую матрешку. Но когда перед началом одной из лекций в ФРГ я ее выставил на стол, в аудитории раздался смех. Для чего, мол, потребовалась советскому ученому эта куколка во время выступления? Улыбки исчезли, лишь только я перешел к объяснению, каким образом мы собираемся получить металлический водород. Я раскрыл матрешку, расставил кукол и заявил: вот основная идея получения давления в несколько миллионов атмосфер — одна кадшра в другой камере и так далее, а между ннмп мягкая горная порода. На впешнюю камеру, сделанную из стали, будет давить 50 тысяч тонн нового пресса, строительство которого мы ведем. Следующая камера из сверхпрочной стали имеет меньшую площадь внешней поверхности, а поэтому по закону мультипликации давление в ней выше. В нее поместим камеру из сверхтвердого сплава, затем из алмазного сплава, а внутреннюю соберем из алмазов. В алмазной камере будет создаваться давление примерно в 2,5 миллиона атмосфер — столько, сколько просят у нас теоретики» («Социалистическая индустрия», 7/1У 1973 г.).

7.2. «Способ снижения загрязнений, сбрасываемых судном в реку». На выхлопную трубу двигателя надевают еще одну, большего диаметра, а в пространство между ними закачивают грязную воду. Вода испаряется и улетучивается через паропроводящую трубу. Нефтяные остатки, касаясь раскаленных стенок

выхлопной трубы, сгорают V улгО («Изобретатель и рационализа-

1 тор», 1974, № 1, с. 23).

8. Прием антивеса.

А. Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой.

Б. Компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэродинамических, гидродинамических и тому подобных сил).

8.1. При создании и эксплуатации шахтных электровозов возникает явное техническое противоречие: для увеличения тяги нужно утяжелять электровоз, а для уменьшения его мертвого веса следует делать электровоз возможно более легким. Группа сотрудников Ленинградского горного института разработала и успешно применила простое устройство, позволяющее снять это техническое противоречие и в полтора раза увеличить производительность рудничных электровозов: в ведущие колеса монтируется мощный электромагнит. Создается магнитное поле, охватывающее колеса п рельсы; сила сцепления резко возрастает, а вес электровоза может быть снижен.

8.2. Английские инженеры разработали круг для поворота железнодорожных вагонов на 180° с помощью воздушной подушки. Устройство занимает меньше места, чем традиционные поворотные мосты, а сам поворот длится теперь 3—4 секунды. Большим преимуществом нового приспособления является небольшая мощность мотора, создающего воздушную подушку,— всего 2 л. с.

9. Прием предварительного напряжения.

Заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям.

9.1. Пресс сверхвысокого давления. Стальная легированная лента, намотанная в 10—15 слоев, образует кокон. Под действием намотки на распорные стержни действует сжимающая сила.

Получается предварительно напряженная конструкция. Теперь при усилии прессования распорные стерженн должны работать сначала до нулевого напряжения, а лишь затем — на растяжение.

9.2. Точно так же предварительно напрягают оболочки, выдерживающие сверхвысокие давления жидкости. Ци-липдры обматывают легированной и прочной стальной лентой с большим усилием намотки. Получается сильно сжатая оболочка, которая с успехом выдерживает большие внутренние давления (растягивающие оболочку), не разрушаясь.

9.3. Останкинская телебашня. Под ветровой нагрузкой башня испытывает изгиб (как консольно закрепленная балка).

При этом с наветренной стороны возникают растягивающие напряжения, с подветренной — сжимающие. Бетон плохо выдерживает растягивающие напряжения. Поэтому вся башня сжата тросами, пропущенными через нее и уходящими к силовым механизмам подвала.

10. Прием предварительного исполнения.

А. Заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или хотя бы частично).

Б. Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить-в действие без затрат времени на их доставку и с наиболее удобного места.

10.1. «Утопающих ищет радар». Кораблекрушения в наш век техники случаются почти так же часто,, как и в прошлом. Однако средства спасения сейчас стали значительно лучше. И они непрерывно совершенствуются. В Бельгии, например, недавно разработаны специальные костюмы для моряков. Они сделаны из синтетической ткани, в которую вплетены эластичные металлические нити. Благодаря этому одежда получает свойство отражать радиолокационные сигналы. Бертолеты и самолеты спасательной службы теперь могут обнаружить людей в океане в любую погоду и в любое время суток. Нп туман, ни водяные брызги не исказят силуэт человека

на экране радара («Социалистическая индустрия», 7/Ш 1974 г.).

10.2. Чтобы облегчить уборку улиц от снега, в Финляндии, в одном из пригородов Хельсинки, под дорожным покрытием на глубине 10 см проложили нагревательные элементы.

10.3. В Японии основан метод окраски древесины до того, как дерево срубили: красители сами поступают под кору дерева и опять же сами разносятся соками по всему стволу.

10.4. Авторское свидетельство № 246030. Способ изготовления окрашенных пластмассовых изделий, включающий операцию формирования изделий в пресс-форме методом литья под давлением, отличающийся тем, что с целью упрощения способа перед формованием изделия на формообразующие элементы разомкнутой пресс-формы предварительно наносят слой краски,

* * *

А теперь для закрепления прочитанного попытайтесь решить задачу. В книге К. Кайтанова «Повесть о парашюте» (Л., «Детская литература», 1975) рассказано об инженере В. Коврижныкове. Коврижников был награжден в годы граждапской войны орденом Краспого Знамени за то, что сумел спасти железнодорожный эшелон с самолетами, которые в разоб-рапном виде (со снятыми плоскостями) стояли па платформах. На станцию, где стоял эшелон, внезаппо напал белогвардейский конный отряд. Паровоза не было, и эшелон мог попасть в руки врага. Тогда Коврижников приказал...

Коврижппков блестяще решил эту задачу. Попробуйте п вы спасти эшелон с самолетами, применив один из вышеперечисленных приемов.

11. Прием «заранее подложенной подушки».

Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.

11.1. Чтобы предотвратить фильтрацию воды строящегося на юге Киргизии Торт-Гульского водохранилища, на дно будущего

моря (его площадь свыше 650 га) укладывают полиэтиленовую пленку, поверх которой засыпают грунт слоем 0,5 м. Подсчитано, что такая «подкладка» в течение года сохранит количество воды, нужное для орошения 1000 га хлопковых полей.

11.2. Во Франции для предотвращения трагических случаев, возникающих в результате

те наезда автомобилей на фонарные столбы, сконструированы гибкие столбы. Бовая конструкция фонарного столба — это спиральная пружина из тонкого металла, сделанная в виде сужающегося вверх конуса. Для упрочнения такой спираль-мачты ее наполняют специальным пластиком, который сцепляется с металлом. В зависимости от скорости наезда машина либо отскочит от столба, либо свалит его.

11.3. А это изобретение наверняка принадлежит неудачливому рыболову. Патент США № 3624849. Устройство для обнару-^ женпя места затонувших предметов. К предмету, например* к удилишу. заранее посредством растворимого клея крепится-ионлавок, соединенный отрезком троса с предметом. При погружении предмета клей растворяется п поплавок всплывает на поверхность, обозначая место затонувшего предмета.

11.4. Горноспасательная альпийская станция в Швейцарии применила метод быстрого обнаружения людей, попавших в снежную лавину. Теперь лыжник или житель местности, в которой часты лавины, носит небольшой магнит. При несчастном случае этот магнит позволяет легко обнаружить пострадавшего с помощью искателя даже иод трехметровым снежным покровом.

12. Прием эквипотенциальнссти.

Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.

12.1. Чтобы перевозить

крупноразмерные железобетонные трубы, сконструировали машину-трубовоз, которая

«пролезает» внутрь секции трубы, чуть-чуть приподнимает ее домкратами и в таком положении перевозит.

12.2. Как возводят крыши современных зданий? «Сначала поднимают наверх все необходимые элементы, а затем собирают из них покрытия»,— скажете вы и не ошибетесь.

Действительно, до последнего времени так оно и было. Б о. учитывая возможности современной грузоподъемной техники, проще делать так, как считают ленинградские инженеры. Крышу крупными блоками (до 300 м^2) можно собирать на земле, на специальной конвейерной линии. Этот метод не только удобнее, но и дешевле, а главное — значительно производительней. Он был с успехом применен при строительстве одного из корпусов Горьковского автозавода.

13. Прием «наоборот».

A. Вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие (наирпмер, не охлаждать объект, а нагревать).

Б. Сделать движущуюся часть объекта (или внешней среды) неподвижной, а неподвижную — движущейся.

B. Перевернуть объект «вверх ногами».

13.1. Животноводы знают, сколько хлопот доставляет клеймение животных раскаленными металлическими клеймами. В Советском Союзе применяют так называемое холодное клеймение. Если охладить металлическое клеймо до —70° С, то животное не почувствует боли, клеймение продлится 5—20 секунд. Интересно, что на месте клеймения шерсть будет расти, но станет совершенно белой.

13.2. Авторское свидетельство № 187577. Устройство для тренировки пловцов, отличающееся тем, что оно выполнено в виде бассейна с замкнутым проточным каналом, в котором установлен гидронасос, создающий в бассейне направленный водный поток. Поток движется с такой скоростью, с какой плывет человек. Можно, оставаясь на одном месте, тренироваться в плавании на дальние дистанции без поворотов, неизбежных в обычном бассейне.

13.3. Мост предназначен не для автомобилей — по нему течет вода. Такое решение швейцарские инженеры применили, чтобы сохранить русло реки при строительстве в низине автомагистрали («Социалистическая индустрия», 19/Х1 1974 г.).

13.4. Мы уже привыкли к тому, что ракеты штурмуют космос. Но вот советский изобретатель М. И. Циферов предложил применить ракеты для «полетов» под землей. Уже прошли промышленные испытания ракеты для бурения артезианских 'колодцев..

14. Прием сфероидальности.

А. Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда, к шаровым конструкциям.

Б. Использование роликов, шариков, спиралей.

14.1. Современные аэродромы занимают все больше и больше места.Чтобы сократить площадь, разработан проект кольцевого аэродрома, который имеет бесконечные посадочные площадки в виде концентрических окружностей. Это позволяет сократить площадь аэродрома вдвое.

14.2. Приставной «китовый лоб». Специалистами давно установлено, что острая носовая часть морского судна гораздо хуже,, чем тупая. Сейчас почти все новые корабли имеют уже округлый нос, отдаленно напоминающий голову кита. Это повышает скорость почти на 12 процентов. А что же делать со старыми кораблями? Польские инженеры запатентовали приспособление «китовый лоб», которое может быть смонтировано временно или постоянно на любом судне. Подобная приставка из листовой стали придает судну дополнительную обтекаемость, позволяет экономить топливо, увеличивает маневренность («Знание — сила», 1975, № 2).

14.3. Авторское свидетельство № 462919. Стыковое соединение строительных элементов с помощью составной прокладки с круглыми дисками, отличающееся тем, что диски прокладок, имеют форму линзы, а поверхности стыкуемых элементов выполнены сферическими.

15. Прием динамизации.

А. Характеристики объекта

(или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы.

Б. Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга.

15.1. Изобретение но авторскому свидетельству № 147765 представляет интерес для модниц. Это — шляпка с растягивающимся верхом, способная принимать форму любой прически!

15.2. В современных обширных залах конструкторских бюро инженеру порой очень трудно сосредоточиться. Специалисты по технической эстетике ФРГ предложили оригинальное решение рабочего места инженера. Когда инженеру необходимо в общей комнате сконцентрироваться, чтобы спокойно подумать или что-то записать без внешних помех, он может поднять над своим •столом защитный пластмассовый купол, прикрепленный на двух шарнирах к боковым стенкам стола. Это и создает необходимое подчас «чувство временной изоляции».

15.3. В Чехословакии создано одеяло из стекловаты, покрытое слоем полиэфира. Оригинальность создается зеркальной алюминиевой фольгой, наклеенной на одеяло с одной стороны. Если спящий перевернул одеяло фольгой книзу, то зеркальная поверхность удерживает 90 процентов тепла. При обратном повороте поверхность фольги будет отражать тепловые лучи.

15.4. «Световая ловушка для насекомых». Биоэнерголабора-чгория сельхозинститута в Волгограде создала движущуюся (например, на тракторе) световую ловушку для вредных насекомых. Сокращается количество химических обработок садов и снижается количество вредных химикатов («Знание — сила», 1974, № 2).

15.5. «Очки-хамелеон». Завод оптических приборов в Ратено-ве (ГДР) начал серийное производство очков из так называемого фотохромного стекла. Изготовляет их всемирно известное предприятие «ШОТТ». Это стекло обладает своеобразным свойством: на свету оно темнеет, а при затемнении вновь становится светлым. Эффект вызывают соединения серебра, которые повышают чувствительность стекла по отношению к свету. Реакция на изменение света и прозрачности длится у стекла несколько минут. Интересно, что стекло становится особенно чувствительным к свету при низких температурах. Такие противосолнечные очки из фотохромного стекла особенно удобны полярникам п альпинистам («Социалистическая индустрия», 20/ХН 1973 г.).

16. Прием частичного или избыточного решения.

Если трудно получить 100 процентов требуемого эффекта, надо получить «чуть меньше» или «чуть больше». Задача при этом может существенно упроститься.

16.1. Магнитопроводы для запоминающих устройств представляют собой пластины из немагнитного материала, имеющие пазы, заполненные ферромагнетиком. Заполнение пазов ферромагнетиком представляло' довольно сложную операцию. По авторскому свидетельству № 257633 предложено ферромагнетик наносить на всю поверхность пластины так, чтобы он заполнил пазы и покрыл пластину, а затем прошлифовать пластину так, чтобы ферромагнетик остался лишь в пазах.

16.2. Обводы современного судна — плавные линии, обеспечивающие минимальное сопротивление воды. Но эта плавность дается дорогой ценой: листы обшивки приобретают весьма сложную, неправильную форму, приходится создавать дорогие шаблоны, но которым будут вырезать эти листы,— и все равно без подгоночных работ обойтись не удается. Австрийская судостроительная фирма «Блом-Фосс» решила избавиться от плавных обводов, не теряя при этом обтекаемости,— иными словами, превратить листы обшивки из причудливых фигур в простые треугольники, четырех- или пятиугольники. Как ни странно, попытка удалась. Судно, на которое фирма получила патент, отличается угловатостью и малыми расходами на постройку, поскольку форма его очень проста. И при этом никакой потери скорости («Знание — сила», 1970, № 3).

16.3. Для того чтобы можно было наблюдать за процессом плазменно-дуговой резки металлов, советские изобретатели предложили создавать дугу «с избытком». Это гарантирует ирореза-ние металла и позволяет проводить исследование дуги (авторское свидетельство № 239458).

17. Прием перехода в другое измерение.

A. Трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (т. е. по плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, упрощаются при переходе к пространству трех измерений.

Б. Многоэтажная компоновка объектов вместо одноэтажной.

B. Использование обратной стороны данной площади.

Г. Использование оптических потоков, падающих на соседнюю площадь или •обратную сторону имеющейся площади.

17.1. Сеноподборщик, позволяющий механизировать все операции от скашивания до подачи в кормушки. Сено наматывается на вращающийся шпиндель, как бумага. Рулоны не боятся дождя, их

удобно транспортировать, складывать («Изобретатель и рационализатор», 1967, № 10, с. 39).

17.2. Для деревообрабатывающих и целлюлозно-бумажных комбинатов актуальной является проблема хранения бревен, особенно тех, которые транспортируются по воде. Иногда, особенно поздней осенью, акватории рейдов возле комбинатов сплошь покрываются плавающими бревнами. Чтобы увеличить емкость акваторий и уменьшить объем примороженной древесины, предложено (авторское свидетельство № 236318) формировать бревна в пучки шириной и высотой в поперечном сечении, превышающими длину бревен, а пучки устанавливать в вертикальное положение.

17.3. Авторское свидетельство № 244783. Теплица для круглогодичного выращивания овощных и других культур, отличающаяся тем, что с целью улучшения светового режима растений за счет использования солнечных лучей она снабжена вогнутым отражательным экраном, установленным поворотно с северной стороны теплицы.

17.4. Авторское свидетельство № 141146. Способ сушки искусственного волокна. Прежде тепловой поток обдувал волокно сбоку. Теперь поток идет навстречу волокну. Скорость сушки увеличивается в десять раз.

17.5. Топливный кризис в капиталистических странах заставил вспомнить о ветряных двигателях. Двигатели эти имеют ряд очень ценных качеств: они не загрязняют окружающую среду, могут использоваться в труднодоступных местах, например в горах, а главное, не требуют никакой (кроме воздуха) энергии. Канадцами разработана конструкция ветряного двигателя, вращающегося вокруг вертикальной оси. Его изогнутые лопасти имеют размах 5 метров, что позволяет при скорости ветра 25 км/час вырабатывать один киловатт электроэнергии. Конструкция такого двигателя значительно проще традиционной, так как она имеет гораздо меньше механических передач.

18. Прием использования механических колебаний.

A. Привести объект в колебательное движение.

Б. Если такое движение уже совершается — увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой).

B. Применить вместо механических вибраторов иьезовибра-торы.

Г. Использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.

18.1. По патенту СССР № 247141 разработан способ колебательного перемешивания расплавленного металла, отличающийся тем, что сосуд с металлом подвергают эпицентрическому вращению попеременно в прямом и обратном направлениях.

18.2. В Советском Союзе разработан способ применения ультразвука для <<сварки» ... человеческих костей. Оказывается, если сломанную кость обрабатывать ультразвуком, она срастается гораздо быстрее (авторское свидетельство № 312601).

18.3. Английская супружеская чета Богерби разработала новый конвейер для перемещения багажа. Он выглядит как обычная металлическая лента. Однако если на него положить, например, чемоданы или другие вещи, они начнут бесшумно двигаться. Это вызвано тем. что переменный ток высокой частоты прикладывается к рабочей поверхности пьезоэлектрического вещества, расположенного непосредственно под конвейерной лентой. Вызываемые в пьезокристаллах согласован ные колебания с амплитудой всего в несколько микрон и частотой 70 тысяч колебаний в минуту оказываются вполне достаточными для передвижения грузов.

18.4. По авторскому свидетельству № 187658 для удаления осадка с фильтра использован принцип вытряхивания пляжного коврика, т. е. резкое волнообразное движение. Удары по фильтрующему элементу наносятся в противофазе. Импульсы гасят друг друга и не передаются на фундамент.

19. Прием периодического действия.

А. Перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному) .

Б. Если действие уже осуществляется периодическп — изменить периодичность.

19.1. Алма-атинские ученые разработали специальный гидро-имнульсатор, который встраивается в одноструйную дождевальную установку. Он превращает дождевальную установку в своеобразную пушку, способную с огромной скоростью выстреливать

небольшие порции воды. Намного возросла дальность выброса влаги, уменьшились размеры капель. «Скорострельность» этой пушки можно регулировать в широких пределах — от ста до трех тысяч порции в минуту.

19.2. Замечено, что кольцами дым поднимается гораздо выше, чем обычно. На этом принципе основана дымовая труба, разработанная инженерами в Западной Германии. Такая труба выглядит необычно, она короткая в широкая. Дым из нее выходит кольцами, так как труба работает в импульсном режиме. Зато такие кольца поднимаются на высоту до 3000 метров (у обычных труб 700—800 метров) и не загрязняют воздух.

19.3. Авторское свидетельство Л° 241916: способ гашения вибраций, возникающих при резании, например, при поперечном точении широким резцом, отличающийся тем, что с целью устранения условий образования срывающегося нароста, а также заклинивания резца осуществляют периодическое кратковременное прекращение резания с заранее заданной частотой отводов резца.

19.4. Способ удаления льда с самолета путем подачи коротких импульсов тока в преобразователи, расположенные под обшивкой, которые преобразуют импульсы тока в упругие колебания, и последние колют лед («Изобретатель и рационализатор», 1974, № 2, с. 8).

20, Прием непрерывности полезного действия.

A. Вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой).

Б. Устранить холостые и промежуточные ходы.

B. Перейти от возвратно-поступательного движения к вращательному.

20.1. Сливная непрерывная стружка — самая неприятная с точки зрения техники безопасиости: легко может поранить, да и убирать ее приходится вручную. Словом, от нее одни неприятности. Ленинградский изобретатель Л. Юткин предложил оригинальный способ утилизации непрерывной металлической стружки. Выходящую из-под резца стружку он пропускает сразу через волочильную фильеру. Готовая проволока тут же наматывается на специальный вращающийся барабан. Важно только, чтобы стружка была в сильно нагретом, пластическом состоянии. Обычно она нагревается сама собой в процессе резания. В противном случае между резцом и фильерой ставят виток высокочастотного индуктора и дополнительно подогревают ее.

20.2. Чтобы избежать холостых пробегов нефтеналивных судов, их после выгрузки нефти тщательно очищают и загружают... сахаром-сырцом (авторское свидетельство № 286926).

20.3. По авторскому свидетельству № 105897 для непрерывности пайки длинных изделий предложен паяльник в виде ролика. Припой подается в зону пайки из камеры, расположенной сверху ролика.

20.4. Авторское свидетельство № 217313. Вращающий

ся лабораторный стол. При работе за таким столом лаборант, не вставая со стула, может придвинуть к себе нужный участок стола.

А теперь проверьте себя: водберите прием для решения следующей задачи.

Кто из нас не любит шоколадных конфет с ликерной начинкой? А вот как изготовить такие конфеты, да еще если они имеют самые различные формы? Ведь не делать же каждую конфету отдельно, это слишком дорого. Если же вначале сделать шоколадные оболочки, а затем с помощью шприца заливать внутрь каждой конфеты ликер, то она будет заливаться тем лучше, чем он будет более горячим. Но тогда может расплавиться шоколадная оболочка. Попробуйте найти способ быстрого изготовления ликерных конфет любой конфигурации.

# # #

21. Прием проскока.

Преодолеть вредные или опасные стадии процесса на большой скорости.

21.1. Для того чтобы разгрузить палубный лесовоз, его необходимо сильно наклонить. Эту операцию выполняет судно-кре-нователь. Но при сильном наклоне (а ведь надо, чтобы свалился весь лес) лесовоз может перевернуться. Это противоречие устраняет советское изобретение (авторское свидетельство № 112889): предлагается разгружать лесовоз рывком с наклоном на небольшой угол. При этом возникает динамическая нагрузка, и лес легко разгружается.

21.2. В ФРГ запатентовано устройство для разрезания тонкостенных пластмассовых труб большого диаметра. Нож устройства рассекает трубу так быстро, что она не успевает деформироваться (патент ФРГ № 1134821).

21.3. Авторское свидетельство № 338371: способ обработки древесины прн производстве шпона путем прогрева, отличающийся тем, что с целью сохранения природной древесины прогрев ее осуществляют кратковременным воздействием факела пламени газа с температурой 300—600° С непосредственно в процессе изготовления шпона.

21.4. Авторское свидетельство № 241484: способ скоростного нагрева металлических заготовок в потоке газа, отличающийся тем, что с целью повышения производительности и уменьшения обезуглероживания поток подают со скоростью не менее 200 м/сек при сохранении потока постоянным на всем протяжении его контакта с заготовками.

22. Прием «обратить вред в пользу».

А. Использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта;

Б. Устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором.

В. Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

22.1. Для охлаждения помещений в жарких районах страны, например в Туркмении, применяют ... солнечное охлаждение. Солнечные лучи воздействуют на адсорбционную холодильную установку. В результате температура в помещении в самые жаркие летние дни не превышает 25°.

22.2. В журнале «Химия и жизнь» (№ 2 за 1970 г.) предложен способ удаления родимых пятен красного цвета: он компенсируется зеленым цветом вводимого под кожу пигмента.

22.3. «Комары против комаров». В странах Восточной Африки появился новый способ борьбы с малярией. Биологам Танзании удалось развести огромные колонии комаров, которые питаются личинками своих кровососущих собратьев и тем самым уничтожают будущих разносчиков малярии. Они безвредны для человека («Знание — сила», 1974, № 2).

22.4. Для борьбы с шумом армянские инженеры предложили специальное магнитофонное устройство. На пленку записывается шум какого-либо работающего механизма, затем эту пленку вставляют в устройство, которое помещают внутрь или рядом с работающим механизмом. При пуске станка магнитофонная запись воспроизводится в противофазе.

Возникает интерференция звуковых волн, которая «рождает» тишину.

23. Прием обратной связи:

А. Ввести обратную связь.

Б. Если обратная связь есть — изменить ее.

23.1. Авторское свидетельство № 219374: способ регулирования давления при сварке трением, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварного соединения давление изменяют в зависимости от мгновенных значений коэффициента трения между свариваемыми поверхностями.

23.2. Автоматизация процессов управления транспортными средствами не всегда оказывается полезной. Так, например, в самолетах летчик обязательно должен чувствовать возрастание нагрузок на командных рычагах при увеличении угла отклонения рулей. Для этой цели на «Илах» сконструировано специальное нагрузочное устройство. С его помощью на рычагах создаются незначительные, но ощутимые нагрузки, изменяющиеся с увеличением угла отклонения поверхностей управления самолетом. Такая обратная связь «человек — машина» значительно повышает безопасность полета.

24. Прием посредника.

Использовать промежуточный объект-нереносчик.

24.1. Как нанести слой консервирующего вещества на внутреннюю поверхность детали, имеющей сложную конфигурацию? Советские изобретатели решили эту проблему (авторское свидетельство № 178005). Сквозь деталь продувают горячий воздух, насыщенный парами консервирующего вещества. Вещество конденсируется на поверхности детали даже в самых недоступных для механического воздействия местах.

24.2. Чтобы изготовить однослойный алмазный круг, алмазный порошок наносят на ткань, ткань наносят на основу круга, а затем все это помещают в ацетоновую ванну. Ацетон растворяет ткань, и алмазный порошок оказывается нанесенным на круг (авторское свидетельство № 334044).

24.3. Патент США № 3551998: способ соединения разнородных металлов, например меди и алюминия, с использованием промежуточных прокладок, которые хорошо свариваются между собой и со взятыми металлами.

24.4. «Защита от туристов». Многочисленные надписи и «автографы», оставляемые туристами на исторических памятниках,— проблема, давно беспокоящая археологов. Для защиты этих сооружений разработана специальная смола, которая образует 'гонкий прозрачный слой на стенах, незаметный невооруженному глазу. Теперь надписи вместе со смолой легко смываются струей растворителя («Социалистическая индустрия», 16/У1 1973 г.).

25. Прием самообслуживания.

А. Объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции.

Б. Использовать отходы (энергии, вещества).

25.1. Предложен способ очистки ленты конвейера в виде вечного «скребка». В зазор между лентой и стальной пластинкой сами попадают частицы транспортируемого материала. Они трутся о ленту, выполняя функции «вечно возобновляемого скребка».

25.2. Для предотвращения обледенения проводов ЛЭП на них через каждые несколько метров надевают обрезки алюминиевых труб, снабженных кольцевым сердечником из специального сплава с точкой Кюри выше 0°С. При понижении температуры сердечник приобретает магнитные свойства и вместе с трубами превращается в короткозамкнутый трансформатор, нагревая проводник ЛЭП лишь в том месте, где он охладился («Изобретатель и рационализатор», 1967, № 2, с. 23).

25.3. Для предотвращения износа днища ковша экскаватора из-за трения о него грунта и камней предложено к днищу со стороны грунта приварить невысокие редкие поперечные ребра, разделяющие дно на ячейки. При выгрузке грунта в этих ячейках застревают мелкие кусочки, которые образуют предохранительный слой над днищем. Ребра увеличивают жесткость днища, что позволяет сделать его из более тонких листов.

25.4 В стесненных условиях космических кораблей необходимо для длительных полетов иметь большие запасы кислорода. Куда же их поместить? Доктор Вайдивен (США) разработал электролизную систему, которая разлагает на кислород и водород пары воды, которые выделяют в воздух при дыхании и потении сами космонавты. Это дает возможность использовать внутренние объемы корабля в течение 80 дней.

26. Прием копирования.

A. Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии.

Б. Заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии).

B. Если нельзя использовать видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым.

26.1. Чтобы изучить, как распределяются воздушные потоки внутри производственных помещений, и тем самым уберечь рабочих от простудных заболеваний, сотрудники Киевского НИИ ги-гйены труда и профзаболеваний «продувают» в аэродинамической трубе модели будущих заводских цехов.

26.2. Для обмера бревен, перевозимых на железнодорожных платформах, канадская фирма «Крютер Палп» пользуется специальной фотоустановкой. Обмер фотографических отпечатков в 50—60 раз быстрее ручного.

26.3. К бегемотам — на подлодке.

Группа французских кинооператоров снимала цветной фильм о животном мире Танганьики. Когда дело дошло до бегемотов, возникли трудности. Ведь эти солидные существа только с первого взгляда кажутся добродушными, в гневе они очень опасны. Под водой незваного гостя, например аквалангиста с камерой, они могут просто раздавить. Выход из положения подсказал знаменитый океанолог Жак-Ив Кусто. По его совету была сооружена миниатюрная подводная лодка из каучука. Ей придали форму взрослого гиппопотама. В ней и разместился кинооператор, передвигавший искусственного бегемота с помощью педалей. Ему удалось близко подойти к стаду животных на дне болотистой реки и снять уникальные кадры (Г. Малинин, «Социалистическая индустрия», 19/1 1975 г.).

26.4. Авторское свидетельство № 94734: фотоинфраметриче-ский способ обнаружения и изучения тепловых явлений в твердых, жидких и газообразных средах, отличающийся тем, что с целью исследования характера распределения тепловых полей

используют фотоснимки нагретого предмета или среды, сфотографированных на негативную пленку или пластинку, чувствительную к инфракрасным лучам.

27. Прием замены дорогой долговечности на дешевую недолговечность.

Заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

27.1. В Советском Союзе изобретен шприц-тюбик одноразового действия. Корпус его в заводских условиях заполняется лекарством, шприц стерилизуется и закрывается герметичным колпачком. Для того чтобы использовать его в полевых условиях, надо лишь снять колпачок — и шприц готов к действию. Использованный же шприц-тюбик выбрасывается.

27.2. По патенту США № 3430629 предложена пеленка одноразового действия, содержащая наполнитель типа многослойной промокашки.

27.3. Резец, режущая пластина которого имеет несколько граней. Если затупилась одна грань, в действие вводится другая.

27.4. Авторское свидетельство № 219861: бумажные емкости для молока вместо стеклянных.

27.5. В Соединенных Штатах большим спросом пользуются наборы бумажных мужских сорочек одноразового пользования. Такие рубашки сдаются не в стирку, а в макулатуру.

28. Прием замены механической схемы.

A. Заменить механическую схему электрической, оптической, тепловой, акустической или «запаховой».

Б. Использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом.

B. Перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных к меняющимся во времени, от неструктурных к имеющим определенную структуру.

Г. Использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.

28.1. На Губахинской шахте «Центральная» в 1973 году впервые в Союзе пущены установки «ароматической» сигнализации. Специальные датчики располагаются среди лав и улавливают малейшее присутствие вредных газов. Тут же срабатывает сигнальная система: автоматически разбивается ампула с безвредным, но имеющим острый запах газом. Потоки воздуха разносят его по выработкам. Почувствовав сигнальный запах, горняки покидают рабочие места. Запаховый сигнал опасности лучше звукового, который можно не расслышать из-за работы механизмов.

28.2. Американская фирма «Магна Клин» выпускает приспособления для мытья окон одновременно с двух сторон. Две тряпочки — одну с внутренней стороны оконного стекла, другую с наружной — прижимают к стеклу сильными постоянными магнитами. Достаточно перемещать тряпочку с одной стороны стекла, чтобы двигалась также и вторая тряпочка.

28.3. Авторское свидетельство № 250521: способ обозначения расположения закрытых подземных дренажей из конструкций, не имеющих металлических деталей, отличающийся тем, что с целью уменьшения объема поисковых работ в местах изменения направления и разветвления трасс дренажей устанавливают подземные ферромагнитные метки.

28.4. «Двигатель мощнее...». Мощность двигателя можно повысить с помощью устройства, созданного польскими учеными. Горючее в нем проходит через камеру, где имеются электроды и магниты. Образующееся электромагнитное поле способствует эффективному распылению горючего и его равномерному смешиванию с воздухом. Помимо увеличения мощности двигателя, устройство уменьшает расход горючего. Установить такое устройство можно на двигателях внутреннего сгорания любого типа, причем это не требует изменения их конструкции («Социалистическая индустрия», 31/У11 1973 г.).

28.5. «Стоит ли намагничивать глину?» Землесосный снаряд качает из реки на берег смесь воды и глины — пульпу, чтобы намыть из нее плотину. А потом, когда земляной вал поднимается над низменными берегами, приходится немало времени ждать, пока мельчайшие частички глины вновь сольются в прочный грунт. Инженер Ю. Водяницкий предложил пропустить пульпу между полюсами мощного магнита. Крупинки окиси железа, которых в глине очень много, намагничиваются и легко слипаются друг с другом, когда вода схлынет. Намытый грунт очень быстро приобретает такую прочность, какую без магнитной обработки он достигал лишь после двух-трех лет выдержки («Знание — сила», 1969, № 2).

29. Прием использования пневмоконструкций и гидроконструкций.

Вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

29.1. Известно, какие страдания испытывает больной, кожа которого поражена ожогами. Даже самое легкое прикосновение вызывает нестерпимую боль. Кроме того, вес тела замедляет процесс рубцевания кожи. В одной из английских больниц решили использовать в качестве матрацев ... восходящий поток стерилизованного теплого воздуха. Больные с сильными ожогами могут теперь спокойно лежать на «воздушной подушке».

29.2. Чтобы в случае необходимости приподнять автомобиль, водителю не нужно пользоваться ручным домкратом. Одна пз норвежских фирм разработала домкрат, представляющий собой баллон из прочной воздухонепроницаемой ткани. Баллон соединяется шлангом с выхлопной трубой глушителя. Наполняясь выхлопными газами, баллон поднимает автомобиль на нужную высоту.

29.3. Патент Японии № 44-20959: предложена конструкция охотничьего ружья. В коротко.^ стволе имеются газовыпускные отверстия. На ствол надет кожух, обрез которого совпадает с обрезом ствола. При выстреле пороховые газы выходят в кольцевой канал между стволом и кожухом и выбрасываются в виде кольца, которое охватывает заряд дроби и создает кучность.

30, Прием использования гибких оболочек и тонких пленок.

А. Вместо объемных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки.

Б. Изолировать объект от внешнехг среды при помощи гибких оболочек II тонких пленок.

30.1. В ФРГ разработан весьма экономичный метод прокладкп бетонных трубопроводов. На дне траншеи укладывается бетонное основание с небольшим центральным желобком. Затем в него помещают наполненную сжатым воздухом круглую оболочку из пластика. Диаметр зтой «колбасы» должен соответствовать размерам будущего трубопровода. После этого оболочка обкладывается жидким бетоном. Когда бетон затвердевает, из оболочки выпускают воздух и используют ее для последующих этапов работы.

30.2. Для защиты рабочих в вертикальной шахте от падающих камней используют надувной нейлоновый баллон, который плотно заполняет ствол шахты.

30.3. Авторское свидетельство № 183624: способ сушки обуви или других изделий, отличающийся тем, что с целью ускорения процесса сушку осуществляют на колодках или других формах, покрытых токопроводящими полимерными пленками, через которые пропускают ток.

30.4. Многие неприятности, связанные с очисткой окон промышленных цехов, можно устранить, если заменить стекла лавсановой пленкой. Эта пленка прозрачна, легка, не боится паров плавиковой кислоты, не бьется, от ветра сама сбрасывает с себя пыль. Для «остекления» такой пленкой не требуется тяжелых рам.

А теперь еще одна задача на использование одного из десяти приведенных примеров.

В дробеметных аппаратах слабым местом является внутренняя облицовка. Хотя облицовку делают из износоустойчивых плит, она быстро выходит из строя от ударов стальной дроби.

Предложите способ повышения стойкости внутренней облицовки дробеметных аппаратов.

31. Прием использования пористых материалов.

А. Выполнить объем пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т. д.).

Б. Если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-нибудь веществом.

31.1. Авторское свидетельство № 187135: система испарительного охлаждения электрических машин, отличающаяся тем, что с целью исключения необходимости подвода охлаждающего агента к машине активные части и отдельные конструктивные элементы ее выполнены из пористых металлов, например пористых порошковых сталей, пропитанных жидким охлаждающим агентом, который при работе машины испаряется и таким образом обеспечивает кратковременное, интенсивное и равномерное ее охлаждение.

31.2. Американские ученые из Франклиновского научно-исследовательского института создали пористый асфальт. Покрытая им дорога обходится дешевле, поскольку она не нуждается в различных дренажных сооружениях — прямо через асфальт дождевая вода уходит в почву. Пористое покрытие, кроме того, обеспечивает лучшее, чем на обычном асфальте, сцепление автомобильных колес с дорогой. Новым продуктом рекомендуют покрывать также аллеи в парках, поскольку это не нарушает естественного водоснабжения почвы.

31.3. В мемуарной литературе встречаются описания того, как во время войны советские солдаты применяли в качестве дров ... кирпичи. Для этого кирпичи предварительно •опускали в керосин, который .заполнял поры кирпичей.

32. Прием изменения окраски.

А. Изменить окраску объекта или внешней среды.

Б. Изменить степень прозрачности объекта или внешней среды.

В. Для наблюдения за плохо видимыми объектами или процессами использовать красящие добавки.

Г. Если такие добавки уже применяются, использовать меченые атомы.

32.1. Чтобы айсберги были видны издалека, предложено их окрашивать в красный цвет люминесцентной краской. Это позволяет п в темноте хорошо видеть ледяную гору.

32.2. Патент США № 3425412: повязка, выполненная из прозрачного материала, позволяющего наблюдать за состоянием раны, не снимая повязки.

32.3. «Окрашено фотоспособом». Новый способ окраски тканей предложили специалисты японской фирмы «Михара инджинииринг» в Токио. Прежде всего ткань пропитывается светочувствительной краской, после чего, подобно обычной фотобумаге, экспонируется через негатив, содержащий необходимый рисунок. Под воздействием света краска становится несмываемой и закрепляется на тканн. в то время как неосвещенные места легко смываются. Новый метод позволяет окрашивать практически все типы тканей — шелк, хлопок, нейлон, ацетатный шелк, полиэстер, а также обычную бумагу и кожу. Подсчитано, что новый метод значительно дешевле и, кроме того, дает более стойкую окраску, нежели обычный процесс. Он также экономически выгоден и при окраске малых партий ткани, так как позволяет расширить ассортимент выпускаемых ткапей по рисунку («Социалистическая индустрия», 11/ХН 1973 г.).

33. Прием однородности.

Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам).

33.1. Авторское свидетельство № 234800: способ смазывания охлаждаемого подшипника скольжения, отличающийся тем, что-с целью улучшения смазывания при повышенных температурах в качестве смазывающего вещества берут тот же материал, что-и материал вкладыша подшипника.

33.2. Для придания металлу большей прочности его в расплавленном состоянии обрабатывают ультразвуком. Ультразвук создается при помощи стержня, один конец которого помещен в металл, а другой соединен с излучателем ультразвука. Но сам стержень в процессе работы разрушается и засоряет расплавленный металл. Чтобы частицы не засоряли металл, предложено делать его из того же металла, в котором он создает колебания (авторское свидетельство № 116596).

33.3. Авторское свидетельство № 259298: способ сварки металлов, при котором свариваемые кромки устанавливают с зазором и подают в него присадочный материал с последующим нагревом свариваемых кромок, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварки в качестве присадочного материала используют летучие соединения тех же металлов, что и свариваемые.

34. Прием отброса или регенерации частей.

А. Выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т. п.) или видоизменена.

Б. Расходуемые части объекта должны восстанавливаться непосредственно в ходе работы.

34.1. Последнее время особенно пристальное внимание уделяется очистке окружающей нас среды, а также борьбе с ее загрязнением. В Канаде доктором Д. Джилитом в университете города Торонто разработан новый вид пластмассовой упаковки «Эколит С>>. Особенность ее в том, что она разлагается под действием солнечных лучей. В Швеции пз пластмассы с такими же свойствами делают бутылки. Это вселяет надежду на то, что туристские и охотничьи привалы перестанут напоминать места свалок битых бутылок и консервных банок.

34.2. Предложена конструкция спутника связи из проволоки. После выхода на орбиту включается устройство, надувающее шар, который заложен внутри сетки. Принимая сферическую форму, шар расправляет проволочную сетку. Вакуум и солнечные лучи разрушают поверхность шара, который в космосе распадается и остается антенна для отражения радиоволн, посылаемых с Земли.

34.3. При гидротранспортировке кислых гидросмесей с абра-зивнымп материалами внутренние стенки трубопроводов быстра изнашиваются. Защита их футеровкой сложна, трудоемка, ведет к увеличению наружного диаметра труб. Способ защиты труб па авторскому свидетельству № 212672 предусматривает образование на внутренних стенках трубы защитного слоя (гарниссажа). Для этого в транспортируемую гидросмесь периодически вводят известковый раствор. Таким образом, внутренние стенки трубопроводов всегда защищены от износа, а сечение трубопровода уменьшается незначительно, так как гарниссаж изнашивается под действием абразивной кислой смеси.

35. Прием изменения физико-химических параметров объекта*

A. Изменить агрегатное состояние объекта.

Б. Изменить концентрацию или консистенцию.

B. Изменить степень гибкости.

Г. Изменить температуру, объем.

35.1. При строительстве метрополитена в Москве метростроевцы страхуются от обвалов, от плывуна (жижицы из песка и воды) тем, что замораживают землю вокруг будущего забоя. Этот «стакан» из замороженной породы отлично предохраняет от всяких сюрпризов природы. Кроме того, такая защита гораздо дешевле, чем строительство специальных опалубных сооружений.

35.2. Предложены жидкостные бамперы для автомобилей* предотвращающие пожары при столкновении («Наука и жизнь»* 1968, № 1).

35.3. «Огонь под пленкой». В Швеции испытан новый состав, который значительно быстрее гасит пламя, чем вода. Рецепт довольно прост — 97 процентов простой воды, один процепт минерального масла и еще два — особой жидкой модификации полиэтилена. При соприкосновении с горячим предметом этот состав мгновенно образует желеобразную пленку, через которую не проникает кислород. Этого достаточно, чтобы в 30 раз быстрее сбить нламя, чем чистой водой («Социалистическая индустрия», 7/Ш 1974 г.).

35.4. Авторское свидетельство № 412478: способ подго

товки мягких материалов к контролю качества их поверхности контактными датчиками* отличающийся тем, что у материалов повышают модуль упругости, например, замораживанием.

36. Прием использования фазовых переходов.

Использовать влияния, возникающие при фазовых переходах, например изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. п.

36.1. Советский инженер А. Бадин изобрел «ледяной пресс» (авторское свидетельство № 190855), использовав широко известный закон физики: вода, замерзая, расширяется. В плотно закрытую с двух сторон трубу под давлением подают воду. Потом в искусственном холодильнике или на естественном морозе вода замерзает. Снаружи труба заключена в форму, которая имеет выпуклости и впадины. Лед работает как пресс, и, расширяясь, стенки трубы заполняют форму. Этим способом можно делать на трубах ребра жесткости, штамповать монтажные выступы, фланцы и т. п. Способ доступен для использования не только при монтаже трубопроводов, но и в условиях химического кабинета.

36.2. Чтобы предотвратить перегрев космического аппарата при проходе атмосферы, предложена конструкция многослойной оболочки. При прохождении атмосферы часть слоев оболочки сгорает, и тем самым предохраняется от перегрева сам корабль.

36.3. Авторское свидетельство № 330299: способ герметичного соединения бесфланцевых трубок, например кварцевых, путем сжатия в месте соединения уплотнительных упругих колец, преимущественно резиновых, отличающийся тем, что с целью повышения механической прочности соединения сжатие осуществляют путем введения в зазор, образованный резиновыми кольцами, легкоплавкого металлического сплава, расширяющегося при затвердевании.

37. Прием использования термического расширения.

А. Использовать термическое расширение (или сжатие) материалов.

Б. Если термическое расширение уже используется, применить несколько материалов с разными коэффициентами термического расширения.

37.1. Температурное расширение и сжатие используют, когда необходимо получить еле заметное, но плавное перемещение. В этом случае объект, требующий плавных перемещений, соединяют с металлическим стерженьком, а стержень подогревают или охлаждают в зависимости от того, в какую сторону необходимо передвинуть объект.

37.2. Для того чтобы получить многослойное изделие, например втулку с напряженными слоями, предложено каждую втулку изготовлять из материала, имеющего температурный коэффициент линейного расширения выше температурного коэффициента линейного расширения материала втулки, расположенной внутри нее. При сборке такие втулки разогревают до температур, позволяющих одной из них входить внутрь другой, а когда температуры выравниваются, создается эффект напряжения (авторское свидетельство № 312642).

38. Прием использования сильных окислителей.

A. Заменить обычный воздух обогащенным.

Б. Заменить обогащенный воздух кислородом.

B. Воздействовать на воздух или кислород ионизирующими излучениями.

Г. Использовать озонированный кислород.

Д. Заменить озонированный кислород озоном.

38.1. Основная цель этого приема — повышение интенсивности процессов. В условиях машиностроительного производства мы сталкиваемся с этим приемом при плазмепно-дуговой резке нержавеющих сталей: там в качестве режущего газа берут чистый кислород.

38.2. Авторское свидетельство № 223975: способ получения пека окислением сырого антрацена, отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса окисление ведут озонированным кислородом или воздухом.

38.3. «Один вместо десяти». По сравнению со стандартной эмульсией новая смазочно-охлаждающая жидкость в десять раз увеличивает стойкость резцов. Авторское свидетельство № 348596 на это изобретение выдано В. Латышеву, сотруднику Ивановского текстильного института имени М. В. Фрунзе. Он предложил ввести в жидкость в качестве окислителя перекись водорода. В процессе резания такая смазочно-охлаждающая жидкость выделяет атомарный кислород, обладающий высокой химической активностью. Образующаяся при этом пленка окислов в сочетании с поверхностно-активными веществами резко уменьшает износ режущего инструмента.

38.4. Французская фирма «САП» предлагает для очистки масел от микроорганизмов использовать озон. Все дело в том, что микроорганизмы, имеющиеся в маслах и эмульсиях, быстро погибают и начинают разлагаться при нагреве, особенно в жаркую погоду. Это не только уменьшает эффективность смазки, которая становится кислотной и теряет антикоррозийные свойства, но и вызывает неприятные испарения и запахи, в ряде случаев приводящие даже к заболеваниям глаз и экземе у обслуживающего персонала. Продуваемый через смазку озоп убивает микроорганизмы. Опыты показали, что для очистки 200 литров эмульсии требуется примерно 10 граммов озона в сутки. Это также позволяет гораздо реже (в 5—7 раз) менять смазку.

39. Прием изменения степени инертности.

по

A. Заменить обычную среду нейтральной.

Б. Ввести в объект нейтральные части, добавки и т. п.

B. Проводить процесс в вакууме.

39.1. Какие только способы и вещества не применяются для гашения пожаров! Французские инженеры, например, предлагают гасить вспыхнувшую нефть ... пылью. Конечно, это не простая пыль, а инертный микропорошок, густое облако которого направляют в очаг огня. Опыты показали, что это весьма эффективное средство борьбы с пожарами.

39.2. «Склады под водой». Японские специалисты советуют сохранять пищевые продукты: зерно, консервы, особенно овощные, рыбные и грибные — в специальных мешках. Большие, герметически закрытые пластиковые мешки с рисом японцы помещают на дно рек или озер — на глубину до шести метров. Система эта оказалась очень практичной. Естественные «холодильники» действуют безотказно, температура там постоянна, к тому же нет доступа воздуха («Социалистическая индустрия», 18/1V 1974 г.).

39.3. Азот против пожаров. Пожары в замкнутых объемах, например в подводных лодках или небоскребах, представляют в настоящее время серьезную проблему. При тушении таких пожаров необходимо сохранить атмосферу пригодной для дыхания, иначе находящиеся в помещении люди могут погибнуть. Одна из исследовательских лабораторий США предлагает решение этой задачи. Идея заключается в добавлении к воздуху азота и увеличении давления в помещении, охваченном пожаром. Опыты показали, что «лишнего» давления в 0,5 атмосферы вполне достаточно для эффективного тушения пламени. В этом случае количество кислорода в газовой смеси остается неизменным и достаточным для дыхания. В то же время парциальное давление кислорода уменьшается до уровня, который уже не поддерживает процесса горения («Социалистическая индустрия», 18/1V 1974 г.).

40. Прием использования композиционных материалов.

Перейти от однородных материалов к композиционным.

40.1. Мы привыкли к тому, что корабли делают из дерева и металла. В последнее время специалисты многих стран ищут для кораблей более легкие и дешевые материалы. Как правило, эти материалы композиционные. Так, в Англии уже существует проект корабля изо льда. Однако лед оказался недостаточно прочным материалом. Его прочность усилили, создав композицию изо льда и опилок. Выяснилось, что прочность такой композиции не уступает прочности бетона. На Кубе же начали делать корабли из железобетона. Эти плоскодонные корабли широко используются для прибрежного лова: они исключительно устойчивы на любой волне.

40.2. «Лучше асфальта». В Швеции разработан новый материал под названием «рубит», служащий для дорожного покрытия. Он является смесью асфальта, дробленого камня и резины в определенных пропорциях. Подвергнутая специальной обработке эта смесь приобретает отличные качества. Она в два раза долговечнее традиционного асфальта, обеспечивает лучшее сцепление шин автомобиля с дорогой. Благодаря эластичности покрытия уменьшается опасность обледенения, поскольку ледяная корка трескается иод колесами автомобилей. К достоинствам нового материала относится его высокая сопротивляемость температурным изменениям и минимальная отражающая способность (что особенно ценится ночью). Для производства «рубита» идеально подходят старые автомобильные шины, с которыми обычно не знают, что делать. Шведы подсчитали, что если использовать для выработки «рубита» четыре миллиона отслуживших свой срок шин (именно столько шин каждый год выбрасывается но всей стране), можно получить материал на строительство 500 км дороги. Отсюда еще одно достоинство нового материала: он дешевле обычного асфальта («Социалистическая индустрия», 14/У1 1973 г.).

* * *

И еще одна задача.

Как полировать оптические стекла, имеющие выпуклую или вогнутую форму?

Полируются стекла полировочным порошком, который наносится на полировальный крут, имеющий форму поверхности обрабатываемого стекла. Но полируемая поверхность должна охлаждаться. Если же подавай под полировальный круг охлажденную жидкость, например воду, то она будет уносить с собой и порошок.

Один из перечисленных выше десяти приемов подскажет вам идеальное решение.

ВОДКА... В МОТОРЕ ПЛИ ОПЕРАЦИЯ «СКОРОСТЬ»

В предыдущих главах мы рассказали об «инструментах» изобретателя — типовых приемах устранения технических противоречий, при помощи которых можно решптъ задачу. Вопрос о том, когда какой прием применить, мы рассмотрели на примере гоночного автомобиля.

А вот словесная формулировка пятой оперативной стадии.

Часть 5. Оперативная стадия.

5—1. Первый шаг. В таблице устранения технических противоречий выбрать в вертикальной колонке показатель, который надо улучшить по условиям задачи.

5—2. Второй шаг.

А. Как улучшить этот показатель, используя известные пути (если не считаться с проигрышем)?

Б. Какой показатель недопустимо ухудшится, если использовать известные пути?

5—3. Третий шаг. Выбрать в горизонтальном углу таблицы показатель, соответствующий шагу 5—2Б.

5—4. Четвертый шаг. Определить по таблице приемы устранения технического противоречия (т. е. найти клетку на пересечении строки, выбранной в шаге 5—1, и ряда 5—2Б).

5—5. Пятый шаг. Проверить применимость этих приемов (у нас их теперь 40 и все сильные — не так ли?).

Если задача решена, вернуться к четвертой части АРИЗ, оценить найденную идею и перейти к шестой части АРИЗ. Если задача не решена, проделать следующие шаги пятой части.

* * *

...Здесь, нам кажется, необходимо взять небольшой тайм-аут н продемонстрировать вышесказанные шаги пли работу с таблицей на небольшом примере.

Итак, «простая» задача — необходимо увеличить скорость транспортного средства, например автомобиля. Начнем с шага 5-1.

Шаг 5—1. Скорость.

Шаг 5-2.

А. Необходимо увеличить мощность двигателя, это очевидно. Каждый знает, что скорость «Волги» больше скорости «Жигулей», а скорость «Жигулей» больше скорости «Запорожца». В горы с крутыми подъемами на «Запорожце» не поедешь. Почему? Потому что мотор «не потянет».

В этом шаге также записано: если не считаться с проигрышем. Это означает, что мы не считаемся с затратами («проигрышем»): хочешь прокатиться с «ветерком»—покупай «Волгу».

Б. Что ухудшится? И это ясно: потребуется больше горючего, так как возрастет потребление энергии. Итак...

Шаг 5—3. Энергия.

Шаг 5—4. Смотрим таблицу: горизонтальная строка — скорость, вертикальная — энергия. На пересечении строк читаем: приемы 8, 15, 35 и 38.

Прием 8: принцип антивеса. Казалось бы, для автомобиля это мало подходит, но вспомните — мы решаем задачу о транспортном средстве. Для самолета подходит вполне, подходит и для судов (суда на подводных крыльях, на воздушной подушке). Впрочем, и для автомобиля подходит тоже, если подумать. Чем аэросани не автомобиль? Уменьшая вес автомобиля аэродинамическими средствами, например крыльями, мы увеличиваем его скорость. Одно плохо — уменьшается сцепление с дорогой, ухудшается управление. Ну, а если ехать только по прямой? Тогда все в порядке. Мировые рекорды скорости установлены на поверхности соляного озера в США с применением аэродинамических сил. Впрочем, и управлять автомобилем можно при помощи тех же аэродинамических сил, например килем. Автомобили на воздушной подушке уже существуют. Говорят, за ними — будущее (А. Кларк. «Черты грядущего»).

Прием 15: принцип динамичности. Нет ли здесь чего-либо подходящего? Пожалуй, есть!

Вот, например, идея — выбросить что-нибудь, «разделить объект на части». Что же можно выбросить из автомобиля? Да тот же двигатель, ведь из-за него у нас разгорелся сыр-бор. Скажете, ерунда, какой же это автомобиль без двигателя? Не такая уж и ерунда, если вспомнить про трамвай или троллейбус. Правда, двигатели у них все же есть, но зато источник энергии «выброшен», значит, не надо горючего. Да и электродвигатель весит значительно меньше, причем при увеличении мощности вес возрастает незначительно. Что же касается скорости, то вспомните электропоезда в метро — чем не скорость?

Пойдем дальше. Многие любители научной фантастики, наверное, помнят популярную в свое время идею электроавтомобиля, который получал бы энергию от высокочастотного кабеля, проложенного под дорогой. Двигатель у такого автомобиля отсутствовал, если не считать устройства, преобразующего высокочастотную электроэнергию электрического поля в механическую. Во всяком случае, вес предполагался минимальным, а скорость — неограниченной. И если бы не вездесущие фантасты, которые всегда успевают первыми, мы хоть сейчас подали бы заявку на это вполне патентоспособное решение нашей задачи.

-Опять двигатель барахлит...

Как это, увы, часто бывает, нас уже опередили. В 1943—1944 годах, в разгар Великой Отечественной войны, появился ряд изобретений, относящихся к области высокочастотного транспорта, созданных доктором технических наук Г. II. Баба-том. А после войны Г. И. Бабат возглавил •отдел высокочастотного транспорта в од ном из крупных НИИ. Был даже построен опытный участок пути длиной в один километр. Была доказана принципиальная осуществимость идеи ВЧ-транспорта. А затем по ряду причин эти изобретения были незаслуженно забыты. Интересующимся рекомендуем прочитать статью «Несостоявшаяся автодорожная революция», напечатанную в журнале «Изобретатель и рационализатор» № 4 за 1976 год под рубрикой «Реанимация изобретений».

Во всяком случае, французы запатентовали следующую идею электропоезда (сейчас он уже успешно испытан): по рельсам, выполняющим роль статора, пропускается переменный ток и ротор-поезд втягивается, но не во вращательное, как в обычном электромоторе, а в поступательное, вдоль рельсов, движение. Скорость? Знатоки электротехники скажут: какая угодно, меняй только частоту тока.

Прием 38: применение сильных окислителей. Этот прием, как товорят конструкторы, «один к одному» подходит к нашему случаю. Речь идет о форсаже (увеличении мощности) двигателя. Форсировать двигатель можно, во-первых, увеличениел! расхода горючего, что мы делаем, когда, нажимая педаль акселератора в автомобиле и тем самым воздействуя на дроссельную заслонку карбюратора, подаем в двигатель обогащенную смесь бензина с воздухом, и во-вторых, увеличением интенсивности окисления, т. е. сгорания топлива, когда мы вводим в смесь вместо воздуха более сильный окислитель.

Впервые это было применено в турбореактивном двигателе: здесь обычный воздух заменялся обогащенным. Затем в ракетной технике. Наряду с топливом — жидким водородом, ракеты стали заправлять и окислителем — жидким кислородом. Сейчас такая-комбинация стала общепризнанной и получила название «топлива высоких скоростей» (см. журнал «Химия и жизнь» № 1 за 1975 г.).

Вот мы и добрались при помощи алгоритма до максимальной скорости сегодняшнего дня - скорости космических кораблей.. А как же автомобили? Ну. во-первых, в настоящее время уже существуют автомобили (гоночные) с реактивными двигателями. А во-вторых, имеются тысячи патентов на новые двигатели, в ко торых топливо (керосин, бензин, водород и т. д.) окисляется кислородом, жидким или газообразным.

Вот, например, сообщение в журнале «Химия и жизнь» (№ 6,. 1975) под названием «Водка в моторе»: «В известной детской повести о Незнайке упоминается автомобиль, который работает

V' V

на газированной воде с сиропом. Вполне серьезный конструктор — француз Жан Шам-брен — предложил не менее-оригинальный двигатель, который приводится в действие водкой. Впрочем, такое слово в техническом описании не употребляется, но суть дела это-не меняет: двпгатель Шамбре-на работает на смеси воды и спирта, причем концентрация спирта составляет классические-

40%...

Агентство Франс Пресс, сообщившее об изобретении, не-рассказывает о принципе действия двигателя; говорится лишь, что водка, перед тем как поступить в камеру сгорания, разлагается при высокой температуре на водород и кислород и уже в виде горючей смеси подается в цилиндры. На грузовике с таким двигателем изобретатель совершил недавно пробег в 1500 км».

И, наконец, прием 35: изменение физико-химических параметров объекта. Вот здесь, пожалуй, промах. Впрочем, промах ли? Ведь трубопровод — тоже транспортное средство, не так ли? И требование изменить концентрацию или консистенцию (вязкость) транспортируемой жидкости с целью увеличения ее скорости звучит вполне разумно.

На этом наш тайм-аут кончается, продолжим описание пятой оперативной стадии.

^ ^ *

5—6. Шестой шаг. Проверить возможность применения физических эффектов и явлений (подробнее об этом будет сказано в главе «Вместо лирического отступления — физическое»).

5—7. Седьмой шаг. Проверить возможные изменения по времени.

Вспомогательные вопросы:

а) нельзя ли устранить противоречие, «растянув» во времени пропс ходящее по условию задачи действие?

б) нельзя ли устранить противоречие, «сжав» во времени происходящее по условиям задачи действие?

г) нельзя ли устранить противоречие, выполнив требуемое действие заранее, до начала работы объекта?

г) нельзя ли устранить противоречие, выполнив требуемое действие после того, как объект закончит работу?

д) если по условиям задачи действие непрерывно — проверить возможность перехода к импульсному действию;

е) если по условиям задачи действие периодично — прове^ рить возможность перехода к непрерывному действию.

Проиллюстрируем этот шаг несколькими примерами.

Шаг 5—7а. Пуск различных машин и механизмов, в особенности мощных, растягивают во времени, чтобы избежать перегрузки двигателя.

Шаг 5—76. Патент ФРГ № 1134821: устройство для разрезания тонкостенных пластмассовых труб большого диаметра. Особенность устройства — нож рассекает трубу так быстро, что она не успевает деформироваться.

Шаг 5—7в. Авторское свидетельство СССР № 162919: способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы, отличающийся тем, что с целью предупреждения травмы и облегчения снятия повязки пилу помещают предварительно в смазанную подходящей смазкой трубу, выполненную, например, из: полиэтилена, н заранее загипсовывают под повязку прп ее наложении. Благодаря этому распиливать повязку можно от тела наружу — без опасения задеть тело.

Шаг 5—7г. Патент США № 3160950: чтобы при резком старте ракеты не пострадали чувствительные приборы, их погружают в жидкий пенопласт, который, выполнив роль амортизатора, быстро испаряется в космосе.

Шаг 5—7д. Вместо дорогостоящих высоких дымовых труб применяют широкие, работающие в импульсном режиме. Дым выходит кольцами и поднимается на высоту до 3000 м (у обычных труб всего на 700—800 м, а при ветре и того ниже — иногда стелется по земле).

Шаг 5—7е. Авторское свидетельство СССР № 126440: способ многоствольного бурения скважин двумя комплектами труб. При одновременном бурении двух-трех скважин применяются ротор с несколькими стволами, включенными в работу независимо друг от друга, и два комплекта бурильных труб, поочередно поднимаемых и опускаемых в скважины для смены отработанных долот. Операции по смене долот совмещаются во времени с автоматическим бурением одной из скважин.

ДИАЛЕКТИКА ПРИРОДЫ

Общее количество патентов на изобретения, выданные во всем мире, составляет около 14 миллионов. Есть, однако, еще один «патентный фонд», количество изобретений в котором не подсчитал никто. Это — патентный фонд природы.

Человек издавна пользовался идеями, «запатентованными» природой. Количество изобретений, имеющих прямые прообразы в природе, вероятно, измеряется десятками тысяч. И все же пока освоена ничтожная часть «изобретений» природы — лишь те, которые лежали на виду.

Природа, действуя методом проб и ошибок, создала такие живые «изобретения», которые не под силу и сверхсовременной технике. И вполне естественно наше желание воспользоваться этой «кладовой идей». Так возникла бионика — наука, решающая инженерные проблемы приемами, заимствованными у природы.

Казалось бы, появление бионики должно было сразу дать каскад ошеломляющих изобретений во всех отраслях техники. Ведь «изобретений» природы бесчисленное множество! Но знаменитое правило больших чисел здесь дает осечку. Дело в том, что все «изобретения» природы хитро зашифрованы. Поэтому сейчас отдача бионики пока заметна лишь в кибернетике. Но это и не удивительно. Кибернетика — это наука природа, как не талантливый дирижер или попросту управляющий эволюцией живых организмов?

В других же отраслях техники и науки живые организмы-прототипы используются не чаще, чем в те времена, когда ■вместо слова «бионика» употреблялось выражение «копирование природных прообразов».

Достаточно прочесть несколько книг и статей по бионике, чтобы обнаружить один и тот же весьма скромный набор примеров: ультразвуковая локация у летучих мышей; жужжальца-гироскопы у мух; китообразная форма судов; кожа дельфина, снижающая сопротивление воды при движении; искусственное «ухо медузы», предупреждающее о приближении шторма...

Кстати, «ухо медузы» было изобретено задолго до того, как возникла бионика. И тем не менее АРИЗ включает в себя ее использование.

5—8. Восьмой шаг. Как решаются аналогичные задачи в природе?

Вспомогательные вопросы:

а) как решаются подобные задачи в живой природе?

б) как решались подобные задачи у вымерших или древних организмов?

в) как решаются подобные задачи у современных организмов? Каковы в данном случае тенденции развития?

г) какие поправки надо внести, учитывая особенности используемых техникой материалов?

Вот два подхода, облегчающие ориентпровку в гигантском патентном фонде природы:

1. Нужно искать прототипы среди древних животных;

2. Нужно рассматривать общие тенденции в развитии патентов природы. Найти готовое решение очень трудно, но почти всегда можно выявить тенденции развития природных аналогов.

Представьте себе патентную библиотеку, в которой миллиарды самых различных патентов расставлены по полкам в неизвестном для вас порядке. Именно такой видит «патентную библиотеку» природы изобретатель. Надежной методики или системы выбора живых прототипов пока нет. Указанные два подхода должны в значительной степени упростить поиск нужного патента. Поясним это несколькими примерами.

Допустим, биолог укажет инженеру достаточно совершенный живой прототип. Хорошо? Нет. Ибо такие прототипы, как правило, сложны. Детально разобраться в их устройстве очень трудно, а построить копию просто невозможно.

Именно так обстоит дело с попытками скопировать кожу дельфина. В этом патенте природы и сегодня много остается загадочным. Уже ясно, что дельфин обладает тонкой и сложной системой кожного демпфирования. Нервные окончания в каждой точке кожного покрова улавливают изменение давления и передают соответствующие сигналы в центральную нервную систему, которая регулирует демпфирующую работу кожи. Практически невозможно и невыгодно копировать столь сложный прототип.

Выбирая наиболее совершенный природный прототип, мы; пользуемся последними томами патентной библиотеки природы. Не приходится удивляться, что многое оказывается непонятным:, ведь мы читаем с конца!

Отсюда вывод: гораздо перспективнее брать в качестве прообразов сравнительно менее совершенные, но зато более* простые «патенты» — древних животных, изучаемых палеонтологией.

Особенно полезен палеобионический подход в тех случаях,, когда приходится решать изобретательские задачи, связанные с малоизученными процессами. Здесь природные прототипы могут стать главными ориентирами. Это подтверждает, например, история изобретений антпкавитационных покрытий гидротехнических сооружений.

Кавитационное разрушение бетона плотин — явление, еще не достаточно исследованное. Многочисленные способы защиты, предлагавшиеся различными изобретателями, оказывались либо* слишком дорогими, либо нена-

дежными. Удачное решение задачи нашел В. И. Сахаров. Вот как об этом рассказано в очерке, посвященном его изобретению: «Однажды на берегу Черного моря В. И. Сахаров заметил, что камни и валуны, покрытые водорослями или мхами, от ударов волн практически не разрушаются. Голые камни, лежащие совсем рядом, были испещрены бороздами

и ямками. Нежный мох уберегал камень от разрушения. Отсюда» был один шаг до технического воплощения идеи, уже осуществленной в природе» («Знание — сила», 1971, № 2).

Авторское свидетельство № 279443, полученное В. И. Сахаровым, действительно точно воспроизводит древний «патент» природы: «Кавптационностойкое покрытие поверхностей, например* бетонных п железобетонных гидротехнических сооружений-включающее защитный слой, отличающееся тем, что с целью'

предотвращения непосредственного контакта кавитационных ударов с телом сооружения и образования прослойки неподвижной воды защитный слой выполнен со свободно выступающими одним

концом отдельными упругими стержнями, волокнами или пластинками».

От подсказки природы до технического осуществления идеи — один шаг... Почему же этот шаг был сделан с таким опозданием? Не было потребности? Нет, гидротехнические сооружения создавались и до нашей эры. Не только плотины, но и портовые волноломы, дамбы, причалы, быки мостов... Неужели нужно было вплотную столкнуться с готовым решением, чтобы увидеть его? Бетон — искусственный камень. Значит, достаточно было задать вопрос, как защищаются от разрушения (кавитации) естественные камни, чтобы прийти к правильному ответу. Старые камни, заросшие мхом, поэтому и «доживают» до старости, что мох защищает их от разрушения. К этому выводу можно было прийти и вдали от Черного моря.

Восьмой шаг оперативной стадии АРИЗ рекомендует изобретателю не только отыскать древний прототип, но и определить направление развития природных конструкций. Нужно определить, зачем и как перестраивала природа тот или иной прототип. Для чего это нужно?

Мы уже упоминали, что природа в своем развитии, т. е. в процессе эволюции, действует стихийным методом проб и ошибок. При этом теми или иными путями ликвидируются противоречия, возникающие, например, между видами животных, либо между средой и видом обитания. Усовершенствование либо ухудшение (проба и ошибка) предопределяет жизненность либо исчезновение вида.

То же самое и в технике. Ликвидация противоречия в технической системе в результате какого-либо усовершенствования приводит к решению задачи, к изобретению.

Таким образом, если мы будем знать ошибочные «ходы» природы и то, какими путями они исправлялись, мы научимся не повторять этих ходов.

Поясным это аналогией. Молекула воды — система, а не арифметическая сумма двух атомов водорода и одного атома кислорода. Человек — система, а не простая сумма скелета, мышц,, сердца и т. д. Точно так же любая машина — система, целостный организм, а не сумма частей, ее составляющих.

Относительно человека это понимают все — каждому ясно* что все части человеческого организма взаимосвязаны и что в этой связи есть основные элементы и второстепенные. Все знают, что человек может прожить без руки или ноги, но вряд ли проживет без сердца или печени. В технике же это понимают далеко не все. И, может быть, поэтому не все сразу признали кибернетику, которая впервые применила системный подход к технике.

Сейчас кибернетика достигла расцвета и обязана этим во многом методике системного подхода к технике. Некоторые отголоски этого успеха нашли свое отражение в технической политике в нашей промышленности, получившей название «комплексная автоматизация и механизация производственных процессов». Но вот беда — не каждый инженер или даже руководитель промышленного предприятия сможет точно ответить на вопрос: что-же это такое? В лучшем случае мы услышим рассуждения о том, что нужно автоматизировать и механизировать все оптом или, по-научному,— «комплексно».

На самом деле это не так просто. Комплексная автоматизация п механизация вовсе не означает огульную автоматизацию и механизацию. Некоторые циклы производственных процессов не-нужно автоматизировать или механизировать — их быстрее или дешевле выполнять вручную (конечно, на современном этапе-развития техники). Необходима автоматизация наименее производительных циклов процесса, да и то там, где человек не может конкурировать с машиной. Кроме того, при комплексной автоматизации и механизации производительность отдельных циклов процесса должна быть кратной. Если, например, производительность одного цикла в три раза выше другого, то мы просто ставим на второй цикл три станка. А если в полтора? Ведь полтора станка не поставишь. Придется ставить два, и тогда каждый из: этих двух станков будет недогружен. В этом вся сущность проблемы — необходим системный подход, т. е. конструктор должен заранее знать, что его станок работает не сам по себе, а в системе других станков, выполняющих разные операции. При таком системном подходе он постарается увязать производительность, своего станка с другим, чего раньше не делал.

Конечная цель обучения АРИЗу и состоит в развитии системного мышления. Итак...

5— 9. Девятый шаг. Проверить возможные изменения ш объектах, работающих совместно с данным.

Вспомогательные вопросы:

а) в какую надсистему входит система, рассматрпваемая в задаче?

б) как решить данную задачу, если менять не систему, а надсистему?

Часть 6. Синтетическая стадия.

6— 1. Первый шаг. Определить, как должна быть изменена над система, в которую входит измененная система (данная по условиям задачи).

6—2. Второй шаг. Проверить, может ли измененная система применяться по-новому.

6—3. Третий шаг. Использовать найденную техническую идею (или идею, обратную найденной) при решении других технических задач.

* * *

Что же такое системное мышление? Приведем пример изобретения М. Шарапова, о котором рассказала газета «Магнитогорский металл» за 26 апреля 1969 года (Шарапов решал задачу по АРИЗ).

Для удаления золы и шлаков на комбинате применялся гидротранспорт. Транспортируемая зола и шлак откладывались на стенках, и трубы зарастали. Возникла задача: как удалять твердую корку, образующуюся на стенках внутри труб? Ее отбивали — это была весьма трудоемкая работа. Пытались ее сдирать, пропуская по трубам воздух с коксом. Ручного труда при этом не было, но на время прочистки трубы пропесс приходилось останавливать.

Шарапов подошел к задаче иначе. Зная АРИЗ, он рассуждал так: идеальный конечный результат очевиден — труба должна очищаться сама. Очевидно и другое: если борьба с вредным фактором оказывается безуспешной, целесообразно выбить клин клином, т. е. устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором. В самой трубе нет «другого вредного фактора». Следовательно, надо объединить трубу с чем-то — создать такую систему, в которой «минус на минус дает плюс». Самое простое — найти трубы, которые не зарастают, а изнашиваются. Износ плюс зарастание дадут то, что требуется,— самоочистку. Найти изнашиваемые трубы оказалось легко: это были трубы для гидроудаления угольных отходов. Они изнашивались настолько сильно, что решено было вовсе отказаться от гидротранспорта и возить угольные отходы на автомашинах... Две линии труб шли рядом. Но одни специалисты боролись с зарастанием труб, используемых для золы и шлака, и интересовались только этим. А другие специалисты боролись с износом труб, предназначенных для удаления угольных ОТХОДОВ, II тоже видели только своп трубы.

Шарапов предложил (авторские свидетельства № 212672 и 239752) пропускать гидросмеси поочередно. Сначала вода, несущая золу и шлак, создает на стенках трубы корку — защитный слой гарниссажа. Потом этот слой (а пе металл трубы!) сдирается водой, несущей угольные отходы. И в трубе снова создают слой гарниссажа... Это изобретение сейчас успешно применяется на ряде предприятий.

* * *

Задавались ли вы вопросом — чем отличается талантливое мышление от обычного?

Прежде всего, качественное отличие мышления талантливого изобретателя состоит в умении видеть не только данную в задаче систему, но и надсистему и подсистему. Иными словами, когда речь идет о дереве, надо— хотя бы «боковым зрением» — видеть лес (надсистему) и отдельные клетки древесины (подсистему).

Более высокая степень таланта отличается умением видеть — на каждом уровне (системы, надспстемы и подсистемы) — не только настоящее, но также прошлое н будущее.

Еще более высокая степень таланта связана с умением видеть не только систему, но и ее антипод, антисистему. Это особенно важно в тех случаях, когда система исчерпала возможности своего развития и должна быть заменена чем-то принципиально новым.

Есть еще одна очень важная особенность талантливого мышления — динамичность. Каждый элемент надо видеть не только в традиционных размерах, но и «пульсирующим» — то очень малых, то очень больших размеров.

Но пока наша схема отражает лишь минимальную картину талантливого мышления. Настоящее талантливое мышление должно иметь много этажей вверх от системы (система—надсистема— наднадсистема... и т. д.) и много этажей вниз от системы (система—подсистема—подподсистема... и т. д.). И много «клеточек» влево от системы (недавнее прошлое, далекое прошлое, очень далекое прошлое) и вправо от системы (близкое будущее, далекое будущее, очень далекое будущее).

Сложно?

Да, сложно. Мир, в котором мы живем, устроен сложно. И если мы хотим его познавать и преобразовывать, наше мышление должно правильно отражать этот мир. Сложному, динамичному, диалектически развивающемуся миру должна соответствовать в нашем сознании его полная модель — сложная, динамичная, диалектически развивающаяся. Зеркало, отражающее образ мира, должно быть большим, но, к сожалению, в реальной изобретательской деятельности обычно пользуются маленьким осколком зеркала...

Будем надеяться, что для вас он станет немножко больше.

ВМЕСТО ЛИРИЧЕСКОГО ОТСТУПЛЕНИЯ — ФИЗИЧЕСКОЕ

Вернемся к вопросу, поставленному нами в начале книги: можно ли научиться изобретать? Многие из наших оппонентов помимо тезиса о некоей исключительности изобретателей (впрочем, и некоторые из изобретателей тоже —■ кому не льстит признание собственной исключительности?!) в качестве обязательного условия способности изобретать назовут еще эрудицию, или наличие определенного багажа знаний.

Что ж, эрудиция — это неплохо, но это ли главное? Спросите любого преподавателя высшего учебного заведения, к чему он стремится в своей преподавательской деятельности — дать студентам как можно больший багаж знаний или научить их творческому подходу к ним, пусть даже в ущерб объему знаний?

Любой преподаватель ответит — вторая задача неизмеримо важнее по той причине, что ни один институт не может дать студенту полный объем знаний в выбранной специальности; более того, некоторые знания устаревают и отбрасываются, появляются новые — иначе говоря, хороший специалист учится всю жизнь и эта способность усваивать новые знания самостоятельно, творчески во многом определяется навыками, усвоенными в институте.

Один из авторов этой книги окончил в свое время Ленинградский политехнический институт и хорошо помнит принятую там в то время методику преподавания. На экзаменах разрешалось пользоваться любой справочной литературой — преподаватель проверял способность студента хорошо ориентироваться в потоке информации, в том числе и той, которая не давалась в основном курсе.

Нужно ли говорить о том, что таким образом закладывался фундамент будущей работы инженера — специалиста высокой квалификации, способного творчески осмысливать новейшие достижения науки и техники и претворять их в свои конструкции? К сожалению, такой стиль присущ только некоторым, ведущим институтам страны. К ним относится и знаменитый «физтех» с не менее знаменитыми «задачами Капицы».

Для тех, кто не знает: на каждом курсе Московского физико-технического института студентам дают для решения несколько задач. Студенты в течение всего учебного года решают эти задачи, и по результатам этих решений их переводят на следующий курс. Естественно, что решая задачи в течение всего года, студент может и в учебники заглянуть, и получить консультацию, и посоветоваться с товарищами.

Казалось бы, где тут устоять любой задаче! И шпаргалок полно, и подсказок! Но не тут-то было. «Задачи Капицы» не решаются традиционным путем. Часто бывает, что они содержат только словесную формулировку, необходимые исходные данные нужно найти самому; бывает, что и этих данных не хватает, и нужно решать промежуточную задачу, не менее сложную, чем первоначальная. Иные задачи вообще неразрешимы, но вы-то этого не знаете, н нужно взять на себя смелость доказать это. Словом, здесь, как нигде, нужен творческий подход.

Вот, например, одна из самых простых задач, уже решенная и поэтому вынесенная на приемные экзамены.

Задача Капицы. Определить траекторию самолета, в котором необходимо создать условия невесомости.

Само собой напрашивается решение — свободное падение. Это — если решать задачу в лоб, или методом проб и ошибок. Решение, прямо скажем, слабое. Потолок современных самолетов — до 26 километров, много экспериментов при падении с такой высоты не поставишь: земля близко. Кроме того, самолет тормозится встречным потоком воздуха, скорость его становится меньше скорости свободпого падения в вакууме и условия невесомости в кабпне исчезают.

Можете ли вы подсказать какой-нибудь физический эффект или явление, которые можно использовать в данном конкретном случае? Вряд ли... Вас ведь тоже не учили творческому подходу к физическим задачам. В школе или в институте мы твердо знали — эта задача из раздела электричества, эта — из молекулярной физики, эта — из механики. А раз так, ищем подходящую формулу из этого раздела, подставляем в нее исходные данные — и задача решена.

Как же быть?

Вывод напрашивается сам собой: необходим творческий подход к физической задаче. Воспользуемся алгоритмом решения изобретательских задач. На шаге 5—6 АРИЗ предусматривает использование так называемого указателя физических эффектов. В нем описаны многие эффекты, приведены примеры их изобретательского применения, прослежены некоторые закономерности их применения. А главное, указано, в каком случае какой эффект применять. Пока указатель содержит около 60 физических эффектов. Общественной лабораторией методики изобретательства ведется работа над новым, более полным указателем, в котором их содержится уже более тысячи (!).

Обратимся к указателю. По условиям задачи нам нужно создать условия невесомости, иначе говоря, компенсировать или уничтожить силу веса. В графе «требуемое действие» под цифрой 5 находим: силовые воздействия, регулирование сил. И напротив читаем: физический эффект «центробежные силы».

Это и есть ответ на «задачу Капицы». В развернутом виде он будет звучать так.

Самолет должен лететь по дуге окружности. Образующаяся при этом центробежная сила направлена против силы тяжести и компенсирует ее.

Скорость самолета и радиус траектории его полета подобрать легко: нужно только помнить, что величина центробежной силы прямо пропорциональна квадрату скорости п обратпо пропорциональна радиусу траектории. И здесь налицо техническое противоречие: хочешь увеличить дальность полета и, следовательно, длительность экспериментов в невесомости — увеличивай радиус, но при этом неизбежно придется увеличить скорость, чтобы сохранить требуемую величину центробежной силы.

* * *

Среди множества технических новшеств, называемых изобретениями, выделяется группа изобретений, в которых изобретательская задача решена путем прямого использования физических эффектов и явлений. В качестве типичного примера можно привести авторское свидетельство № 280115: применение жидкого гелия в состоянии сверхтекучести в качестве смазки подшипников жидкостного трения. Или патент ГДР № 51194: для изменения диаметра дробинок при их отливке используют влияние электрического поля на поверхностное натяжение жидкого металла. Меняя интенсивность поля, управляют поверхностным натяжением и, следовательно, размером капелек, из которых получают дробинки.

Или, например, авторское свидетельство СССР № 284303, в котором используется оригинальный эффект изменения во времени магнитных свойств металла, подвергшегося взрывному воздействию: «Способ установления давности выстрела при судебно-баллистической экспертизе путем определения изменяющихся во времени физических свойств ствола после стрельбы, отличающийся тем, что, с целью определения времени выстрела из обнаруженного на месте происшествия оружия, замеряют магнитным прибором степень намагниченности ствола и производят контрольный отстрел из этого же оружия, а затем осуществляют контрольные замеры степени намагниченности ствола каждые 24 часа до момента показания прибора, равного степени намагниченности во время изъятия оружия». (Это очень изящное решение трудной задачи, оно способно доставить истинное удовольствие каждому, интересующемуся изобретательским творчеством.)

Иногда изобретение непосредственно вытекает из нового открытия. Таковы, скажем, изобретения, основанные на электро-тидравлическом эффекте. Иногда в изобретении использовано открытие, сделанное в незапамятные времена. Например, авторское свидетельство № 306036: «Рейсфедер, содержащий ручку с двумя створками и винтовую пару для разведения створок, отличающийся тем, что с целью повышения точности регулирования раствора створок он снабжен редуцирующим элементом, выполненным в виде двуплечного рычага, одно плечо которого связано с винтовой парой, а другое контактирует со створкой рейсфедера». Изобретатель, как видим, применил рычаг — открытие, совершенное тысячелетия назад. Впрочем, здесь исходное открытие еще усматривается, хотя и в глубине веков. Бывает же и так, что исходное открытие не имеет ни срока, ни автора, ни четкой формулировки. Вот авторское свидетельство № 184219: «Способ непрерывного разрушения горных пород зарядами ВВ (взрывчатого вещества), отличающийся тем, что с целью получения мелких фракций Непрерывное разрушение поверхностного слоя производят микрозарядами...». Здесь в первооснове — сделанное неизвестно кем и неизвестно когда открытие, которое можно сформулировать примерно так: маленький молоток отбивает маленькие частицы, большой — большие...

Физические эффекты и явления — костяк той самой физики, которую современный изобретатель годами изучает в школе и в институте. Но, как мы уже говорили, изобретательскому применению физики там не учат. Поэтому физические законы и эффекты, хотя и лежат в памяти инженера, но плохо стыкуются с информацией об изобретательских задачах. Изобретатель держит в руках связку ключей, но не умеет (не обучен) открывать этими ключами хитрые, «с секретом» замки изобретений: иногда наугад перебирает ключи, иногда, правильно выбрав ключ, не так его вставляет — и за все это расплачивается потерями времени.

Из школьной физики хорошо известно: если взять стеклянную трубку, из которой выкачан воздух, то любое тело в такой трубке будет падать с постоянным ускорением, т. е. каждую секунду падающее тело будет проходить увеличивающееся, но вполне определенное расстояние. Можно ли построить на этом принципе... часы? Ответ кажется очевидным — практически невозможно. В первую же секунду падающее тело (стрелка наших часов) пройдет 4,9 м, за 10 секунд — около 500 метров, за минуту —

18 километров! Слишком большая нужна трубка!

В нашем представлении часы — прибор, который должен работать долго (сутки, несколько суток). Психологическая инерция глухой стеной отделяет знание закона свободного падения тел от задачи о создании простых и точных часов.

В самом деле, разве не нужны часы с «заводом», скажем, на 0,5 секунды? Тогда трубка получается чуть больше метра. В итоге мы получили предельно простое и надежное устройство, позволяющее точно отсчитывать малые промежутки времени.

И вот авторское свидетельство СССР № 189597: падающий грузик замыкает контакты, электрический ток взрывает заряды взрывчатого вещества — при сейсморазведке их надо взрывать как раз через доли секунды. Часы специального назначения... Четверть века назад их мог бы изобрести любой студент-геолог.

Интервал между собственно открытием и изобретением на его основе составляет десятки лет; в последние годы наметилась явная тенденция к сокращению этого интервала. Первые изобретения на основе нового открытия делаются, естественно, исследователями, работающими в данной узкой области физики. Эта группа людей малочисленна и не знает, какие задачи в других областях науки и техники могут потребовать для своего решения применения открытого физического эффекта. А широкий круг изобретателей не имеет информации о сути нового открытия (если, конечно, эта информация не попала в популярную и массовую литературу). К тому же информация о физических эффектах н их применениях разбросана в огромном числе сугубо специализированных изданий, и следить за ней трудно или просто невозможно.

Существуют также трудности субъективного характера. Не только новые, но и старые, хорошо известные эффекты зачастую используются плохо. Сильна психологическая инерция — изобретатели не привыкли видеть в физических явлениях ключи к решению своих задач, не решаются использовать эффекты, относящиеся к чужой области.

В результате выдвигаются громоздкие, но «традиционные» решения, затягивается переход к новым принципам. Так, задача получения высокого напряжения много лет решалась при помощи стандартного способа с применением двух обмоток трансформатора и лишь в конце 60-х годов к решению этой задачи было применено (в Японии) явление пьезоэлектричества. Причина очевидна: электротехники, хотя и знали про пьезоэффект, но не подозревали о его широких возможностях — этот эффект принадлежит к области знания, традиционно не имеющей отношения к технике высоких напряжений.

Провести четкую грань между физическими явлениями и физическими эффектами невозможно. Обычно под явлением понимается какой-либо процесс, например прохождение тока через проводник. Каждый процесс сопровождается какими-либо внешними проявлениями, например нагреванием проводника, появлением вокруг него магнитного поля и т. д.,— иначе, наблюдаются физические эффекты. Очень часто физические эффекты есть следствие нескольких, одновременно протекающих физических явлений; с другой стороны, одно явление может сопровождаться различными эффектами.

Физические явления подчиняются физическим законам. Часть этих законов, выполняющихся точно и безусловно, носит название фундаментальных законов (законы сохранения энергии, импульса, электрического заряда). В большей же части физические законы являются приближенными — они определяют поведение рассматриваемых ими систем только при вполне определенных условиях и вне этих условий представляют большую свободу (законы Ома, Гука, Фарадея и т. д.). Естественно, при попытках применить какое-либо явление никогда не следует забывать о приближенном характере соответствующего закона — вполне допустимо использовать не только правила, но и исключения из них. Так, например, известно, что тела при нагревании расширяются. Однако вода при нагревании от нуля до 4°С уменьшает свой объем и это отклонение играет большую роль в существовании многих живых организмов.

В первый «Указатель», автором которого является физик Ю. Горин и примеры из которого мы здесь используем, включены самые различные эффекты и явления: простые (например, тепловое расширение), известные читателю еще по школьному курсу физики; более сложные (эффект Холла, эффект Керра), но уже нашедшие широкое применение в изобретательстве; «экзотические» (эффект Ганна, эффект Молтера) —их применения пока немногочисленны.

«Указатель» показывает — в зависимости от особенностей и условия задачи — эффекты и явления, которые можно использовать в данном конкретном случае. В каком-то смысле справочник по эффектам представляет собой нечто прямо противоположное изобретательскому темнику: в темнике даны задачи — нужно найти ответы; в справочнике по эффектам даны ответы — надо найти подходящие задачи.

В конце «Указателя» даны таблицы, классифицированные по признаку: требуемое действие (например, по шагам 3—5, 3—6, 3—7, 3—8) —физическое явление, эффект, фактор, позволяющие осуществить это требуемое действие, и наоборот, физические эффекты и явления — возможные их применения.

Вот, например, три изобретения — вариации на хорошо известную еще из школьной физики тему «разноименные заряды притягиваются»:

Авторское свидетельство № 259019: способ электрической коагуляции аэрозоля в шахтах при очистке воздуха сухим пылеосаж-деннем, отличающийся тем, что с целью повышения пылеулавливания пылевой поток разделяют на части, каждую из которых захшжают разноименно и направляют затем навстречу друг другу.

Авторское свидетельство № 120753: способ получения бетона, отличающийся тем, что цемент и воду, распыленные механическим способом в виде аэрозолей, подвергают дальнейшему дроблению с одновременной зарядкой униполярным электричеством, затем два распыленных и противоположно заряженных потока цемента и воды подают в реактивную камеру.

Авторское свидетельство № 306606: способ изготовления бетонных и железобетонных изделий в металлических формах, отличающийся тем, что с целью получения декоративного уплотненного наружного слоя изделий в бетонную смесь вводят водорастворимые добавки красителя в виде мелкодисперсных частиц, обладающих электрокинетическим потенциалом, а после формирования металлическую бортосиастку подключают к полюсу, разноименному по знаку с зарядом частиц добавок.

Приведем несколько примеров изобретений, основанных на прямом применении физических эффектов и явлений.

т

Авторское свидетельство № 275751: «Регулируемый лабиринтный насос, содержащий статор и ротор, отличающийся тем, что с целью регулирования расхода насоса с помощью изменения температуры статор и ротор выполнены из материала с различными коэффициентами теплового расширения».

Обычно расход насоса изменяется либо числом оборотов двигателя, что требует сложной системы регулирования скорости, либо задвижками и вентилями на напорном трубопроводе, что связано с неэкономичным расходом энергии на преодоление сопротивления в задвижке. В данном случае задача решена изящно и просто: при изменении температуры диаметры статора и ротора изменяются неодинаково, следовательно, изменяется величина зазора между ними — изменяется расход.

Авторское свидетельство № 310811: «Способ разрушения горных пород путем приложения распорных усилий в предварительно подготовленных отверстиях, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности разрушения распорные усилия создают с помощью нагреваемого электрическим током биметаллического элемента, имеющего коэффициент термического расширения не менее 21*10~6°С».

Еще из школьной физики мы знаем, что при температурном расширении твердых тел развиваются огромные силы. В современной технологии эти силы используются очень широко (штамповка, прессование).

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

Авторское свидетельство № 246725: «Способ контактной точечной электросварки, при котором усилие сжатия электродов создают за счет инерции подвижных частей привода, отличающийся тем, что с целью увеличения усилия сжатия электродов без повышения статических усилий осуществляют продольную вибрацию электрода с инфразвуковой и звуковой частотой».

Авторское свидетельство № 271051: «Способ измерения массы вещества в резервуаре, например, жидкого, отличающийся тем, что с целью повышения точности и надежности измерения возбуждают механические резонансные колебания системы резервуар — вещество, измеряют их частоту, по величине которой судят о массе вещества».

В изобретении использована основная формула колебаний в режиме резонанса

где о) — частота собственных колебаний системы, К — жесткость системы и т — масса (в том числе и измеряемая).

Авторское свидетельство № 119132: «Вибрационный транспортер, выполненный в виде желоба или трубы с размещенными вдоль них с определенным шагом вибраторами, отличающийся тем, что с целью уменьшения количества вибраторов, приводящих в движение транспортер, часть из них замепена подпружиненными реактивными массами, настроенными резонансно со всей колеблющейся системой транспортера».

Патент США № 3467331: «Способ разматывания ленты и устройство для его осуществления. Участок ленты, сматывающийся с подающего рулона, приводится в колебание, под действием которого преодолевается сила сцепления между витками ленты подающего рулона».

УЛЬТРАЗВУК

Авторское свидетельство № 204314: «Способ равномерного распределения жидких сред на стекло, стеклонити или стекловолокна, отличающийся тем, что с целью повышения качества смоченные жидкой средой нити или волокна подвергают ультразвуковому колебанию».

Авторское свидетельство № 345210: «Способ вакуумирования жидкого металла методом циркуляции его через вакуумную камеру, отличающийся тем, что с целью повышения степени рафинирования и дегазации струю металла во всасывающей трубе подвергают обработке ультразвуковыми колебаниями».

Авторское свидетельство № 120613: «Устройство для автоматической чистки деталей, например сеток радиоламп, посредством промывочной жидкости..., отличающееся тем, что с целью повышения качества очистки в промывочной ванне установлены ультразвуковые излучатели с концентраторами ультразвуковой энергии, служащие для создания фонтанов промывочной жидкости, омывающих сетки, перемещаемые над промывочной ванной».

В Англии выпущен подводный переговорный аппарат на модулированной ультразвуковой волне, при помощи которого исследователи морских глубин успешно переговариваются с поверхностью с глубины 2000—3000 м. В ФРГ появился прибор, улавливающий ультразвуковые колебания, производимые утекающим из микрощели газом или жидкостью. В Японии применены «невидимые занавески» из ультразвука, не пропускающие пыли.

На конкурс «Туристские новинки)), объявленный в «Неделе», среди прочих новинок поступил ультразвуковой прибор на батарейках, умещающийся на ладони, под многозначительным названием «Кыш, комарик».

Во Франции выпущен аппарат сходного назначенпя, который действует по принципу подобное — подобным, клин — клином.

Это звук довольно высокой частоты (однако в диапазоне слухового восприятия человека). Частота его в источнике информации («Bild der Wissenschaft», 1974, № 2) не названа; тем не менее научное определение должно быть дано совершенно точное: писк. Этот писк, как оказалось, лишает комарих желания пить нашу, бычью, оленью или иную кровь, необходимую комарихам, чтобы отложить свои 100 000 яиц и продолжить таким образом комариный род (напоминаем: комары мужского пола крови не пьют и не кусаются, поэтому мы не совсем справедливы, браня всех комаров подряд). Размером французский прибор для производства писка со спичечный коробок; питается он от батарейки 9 вольт и рассчитан на сто часов работы. Предназначен только для индивидуального пользования — расстояние, на котором он держи г комарих (а, возможно, и комаров), достаточное только для того, кто несет коробок в кармане или на шнурке.

МАГНЕТИЗМ

Паралич лицевого нерва, к несчастью, не столь уж редкое явление. Поскольку этот нерв приводит в движение лицевую мускулатуру, у больных нарушается мимика одной стороны лица, опускается угол рта, плохо работают веки. Иногда глаз на больной стороне вообще не закрывается; такое состояние называется логофтальмом — «заячьим оком».

Любопытный способ исправления этого недуга изобретен в Мюнхене доктором В. Мюльбауером; о нем сообщил журнал «Bild der Wissenschaft» (1974, № 2). Дело в том, что лицевой нерв управляет только смыканием век; мышцы же, поднимающие веки при открывании глаз, «включаются» другими нервами. Поэтому как только крохотный мускул, ведающий подниманием века, произвольно или рефлекторно расслабится, веко немного опустится. При этом расстояние между верхним и нижним веками уменьшится. Этого достаточно, чтобы миниатюрные магниты-пластинки длиной 1—2 мм, вживленные под кожу век, притянулись друг к другу и глаз закрылся (конечно, сила магнитов не настолько велика, чтобы мускул, поднимающий веко, не мог открыть глаз).

Магниты подбирают индивидуально; сначала, разумеется, их аккуратно приклеивают. Остается добавить, что глазные магниты изготовляются из биологически инертных сплавов (например, платпна-кобальт или самарий-кобальт), не раздражающих ткани.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

Патент США № 3239283. Американские изобретателп Дж. Броз и В. Лаубендорфер разработали конструкцию подшипника, в котором трение уничтожается вибрацией, но для ее создания не требуется специальных механизмов. Втулки подшипника изготовляются из пьезоэлектрического материала. Ток заставляет пьезоэлектрик сжиматься и расширяться, создавая вибрацию, уничтожающую трение.

Установка на реактивных самолетах пьезопреобразователей позволяет экономить почти треть топлива, которое шло на выработку электроэнергии, следовательно, позволяет увеличить дальность полета. Здесь в электроэнергию непосредственно превращаются колебания и вибрация фюзеляжа и крыльев.

Фирма «Филипс» успешно разрабатывает идею пьезоэлектрического привода для механизмов малой мощности. В частности, ею создан светофор, батареи которого заряжаются от шума автомобилей на перекрестке.

Поговаривают о создании звукоизолирующих перегородок многоквартирных домов из пьезоэлектриков. Здесь двойной эффект — п поглощение шума, и выработка электроэнергии, скажем, для обогрева квартир.

ВЕКТОР ФАНТАЗИИ

Проверьте свою фантазию: попробуйте за полчаса придумать какое-нибудь фантастическое растение...

* * *

Еще не так давно творческие способности изобретателя и ученого рассматривались как нечто весьма неопределенное и практически не поддающееся изучению. Если время от времени человека «озаряет» — зпачит у него есть способности, «не озаряет» — способностей нет... Ныне установлено, что творческие способности представляют собой сплав многих качеств. II хотя паука еще пе знает точных формул этих качеств, можпо с уверенностью сказать: все творческие качества включают фантазию. Подобно тому как углерод входит во все органические соединения, фантазия составляет непременный и очень важный элемент всех без исключения творческих качеств. Развивать творческие качества — значит развивать воображение, фантазию.

Но удивительный парадокс: признание величайшей ценности фантазии не сопровождается планомерными усилиями по ее развитию. В школах нет уроков воображения; студенты пе изучают курс развития творческого воображения; аспиранты не сдают экзамена по воображению. В рассказе Р. Джоунса «Уровень шума» психолог Бэрк с горечью говорит: «Мы постепенно взрослеем, и по мере того как мы учимся в школе и получаем образование, в наших фильтрах шума появляются ограничительные уровни, которые пропускают лишь ничтожную часть сведений, приходящих из внешнего мира и из нашего воображения. Факты окружающего мира отвергаются, если они не подходят к установленным уровням. Творческое воображение суживается...» !.

Пока единственным массовым и практически действенным средством развития фантазии остается чтение научно-фантасти- [5] ческой литературы (НФЛ). Для современности характерно увлечение НФЛ, но особенно сильна тяга к ней у инженеров и ученых. Пятьдесят два процента опрошенных инженеров и физиков отметили, что ценят НФЛ прежде всего за новые научно-фантастические идеи. Действительно, в этом отношении НФЛ может дать очень многое думающему инженеру. Вплоть до темы, за разработку которой можно взяться, или даже до готового решения, которое остается лишь перевести на инженерный язык. Недавно, например, в ФРГ выдан патент № 1229969 с такой формулировкой предмета пзобретенпя: «Способ добычи полезного ископаемого из космических месторождений, отличающийся тем, что в качестве месторождения выбирают астероид с небольшой собственной массой и такой орбитой, при которой возможны затраты на осуществление импульса для транспортирования астероида на Землю». Человек, хорошо знающий фантастику, сразу отметит, что в числе авторов этого изобретения следовало бы указать Жюля Верна («Золотой метеор») и Александра Беляева («Звезда КЭЦ»).

Перелистывая латентные материалы последних лет, невольно замечаешь, что все чаще и чаще встречаются изобретения «на грани фантастики», а порой и за этой гранью. Вот, например, выданное недавно советское авторское свидетельство № 239797: способ съемки и воспроизведения кинематографических фильмов, отличающийся тем, что с целью получения кинестетических ощущений при съемке фильма на соответствующие участки тела артиста в местах расположения периферических нервов накладывают электроды и при игре артиста записывают, например, на магнитную пленку его биотоки, а при воспроизведении фильма на соответствующие участки тела зрителей накладывают электроды, на которые передают записанные при съемке биотоки артиста. Любители фантастики знают: в фантастике эта идея была высказана еще в тридцатые годы.

Прямое использование идей НФЛ чаще всего имеет место на ранних этапах развития новой отрасли науки или техники. В какой-то период (правда, очень короткий) фантастика оказывается одним из основных источников идей для возникающей отрасли знания. Так было, например, по свидетельству В. В. Ларина и Р. М. Баевского, с космической биологией: «Наши писатели-фантасты изложили в своих произведениях много «кибернетических» идей, которые могут и должны быть взяты на вооружение космической биологией. Так, например, проблема регулируемого анабиоза имеет громадное значение не только для обеспечения межзвездных перелетов, но и для космических полетов большой продолжительности в пределах солнечной системы, которые, возможно, состоятся еще в нашем столетии. К сожалению, наиболее подробное рассмотрение этого вопроса содержится не в научной литературе, а в романе И. Ефремова «Туманность Андромеды»

Даже чисто приключенческая фантастика нередко содержит интересные изобретательские задачи. Вот отрывок из фантастической повести Гарри Гаррисона «Неукротимая планета»:

«Когда Язон пристегнул кобуру к предплечью и взял в руки пистолет, он увидел, что они соединены гибким проводком. Рукоятка пистолета пришлась ему точно по руке.

— Тут заключен весь секрет силовой кобуры.— Бруччо коснулся провода пальцем.— Пока пистолет в деле, провод висит свободно. А как только тебе надо вернуть его в кобуру...

Бруччо что-то сделал, провод превратился в твердый прут, пистолет выскочил из руки Язона и повис в воздухе.

— Смотри дальше.

Увлекаемый проводом, пистолет нырнул в кобуру.

— А когда надо выхватить пистолет, происходит все то же самое, только в обратном порядке.

— Здорово! — сказал Язон.— Но все-таки, с чего надо начинать? Посвистеть или там еще что-нибудь?

— Нет, ов гте звуком управляется.— Бруччо даже не улыбнулся.— Тут все потоньше и поточнее. Ну-ка попробуй представить себе, что ты сжимаешь левой рукой рукоятку пистолета... Так, теперь согни указательный палец. Замечаешь, как напряглись сухожилия в запястье? Ну вот, на твоем правом запястье помещепы чувствительные датчики. Но они реагируют только на сочетание импульсов, которое означает «рука готова принять пистолет». Постепенно вырабатывается полный автоматизм. Только подумал о пистолете, а он уже у тебя в руке. Не нужен больше — возвращается в кобуру»[6] [7].

Почти готовое техническое задание на создание устройства, подающего инструмент! Такое устройство пригодилось бы хирургам, сварщикам, монтажникам, фотокорреспондентам...

Разумеется, НФЛ далеко не всегда содержит идеи зрелые и правильные. Нередко читателю приходится встречать идеи, с научно-технической точки зрения сомнительные или откровенно условные. Более того, в ряде случаев в фантастической идее все неверно. Но в силу своей яркости, необычности она привлекает внимание исследователей, вызывает интенсивные поиски, приводящие к ценным открытиям или изобретениям.

Лауреат Ленинской премии Юрий Денисюк рассказывает: «Я решил придумать себе интересную тематику, взявшись за какую-то большую, на грани возможности оптики, задачу. II тут в памяти выплыл полузабытый рассказ И. Ефремова...». Речь идет о рассказе «Тени минувшего». В пещере, в результате редкого сочетания условий, возникло подобие фотоаппарата, узкий вход в пещеру сыграл роль входного отверстия камеры-обскуры, а противоположная входу стена, покрытая смолой, стала огромной фотопластинкой, запечатлевшей мгновения давно минувших эпох. Денисюк подошел к проблеме иначе: а нельзя ли получить изображение вообще без объектива? Исследования привели к открытию одной из систем голографии. Но первый толчок все-таки был дан рассказом! «Я не только не отрицаю,— говорит Денисюк, — своеобразное участие И. Ефремова в моей работе, но подтверждаю его с удовольствием».

НФЛ помогает преодолевать психологические барьеры на путях к «безумным» идеям, без которых не может развиваться наука. Это тонкая н пока малоизученная функция научно-фантастической литературы, становящейся элементом профессиональной тренировки ученого.

Обычно механизм воздействия ИФЛ состоит в том, что НФЛ вступает в реакцию с реальными «рабочими» мыслями. Суть этой реакции становится понятной, если воспользоваться схемой творческого процесса, предложенной академиком Б. М. Кедровым^8.

В поисках решения задачи мысль человека движется в определенном направлении а от единичных факторов Е к выявлению того особенного О, что присуще этим фактам. Следу ющим шагом должно быть установление всеобщности В, т. е. формулировка закона, теории и т. п. Переход от К к О не вызывает особой трудности, но дальнейший путь от О к В прегражден познавательно-психологическим барьером I. Нужен какой-то трамплин Г, позволяющий преодолеть барьер. Чаще всего таким трамплином бывает случайно возникающая ассоциация, причем появляется эта ассоциация при пересечении линии а с другой линией мыслей р.

Научно-фантастическая литература хорошо работает в качестве линии р.

НФЛ воздействует на творческий процесс п косвенно. Чтение фантастики постепенно ослабляет психологическую инерцию, повышает восприимчивость к новому. На схеме Кедрова это можно показать как уменьшение высоты познавательно-психологического барьера и появление способности к самообразованию трамплина, т. е. к преодолению барьера без непосредственного внешнего воздействия ЛИНИИ р.

Нельзя, конечно, сказать, что НФЛ стала незаменимым инструментом развития творческих способностей. Г1о она безусловно является одним из важных инструментов. Возможности НФЛ в этом смысле далеко не исчерпаны.

* * *

И все-таки: нет ли других способов развития воображения?

Одна из немногих попыток в этом направлении была предпринята профессором Стенфордского университета Джоном Арнольдом !. По методу^7 Арнольда предлагается решать изобретательские задачи в условиях воображаемой планеты Арктур IV. Эта придуманная планета отличается своеобразными условиями: температура на ее поверхности колеблется от минус 43 до минус 151 градуса; атмосфера состоит из метана, моря — из аммиака, сила тяжести в десять раз больше земной. На Арктуре IV живут разумные существа — метаниане. У метаннанина руки с тремя пальцами, две ноги, клюв и три глаза, а тело покрыто перьями.

На занятиях со своими студентами Арнольд последовательно разрабатывает метанианскую технику: дома, средства транспортировки, дороги, инструменты... Нужно преодолеть немало психологических барьеров, чтобы придумать, например, автомобиль для условий Арктура IV. Регулярно решая подобные задачи, студенты профессора Арнольда постепенно развивают воображение.

К сожалению, метод Арнольда очень узок. В сущности, это одно упражнение в разных вариантах. Для эффективного развития творческой фантазии нужна система упражнений и — главное — нужно обучение приемам фантазирования. Мало сказать: «Придумай то-то» — надо объяснить, какими приемами следует при этом пользоваться.

* * *

Фантастика, легко наделяющая своих героев любыми качествами — невидимостью, бессмертием, способностью проходить сквозь стены, менять внешность, подниматься в небо усилием воли и жить на дне океана — безудержно смелая фантастика становится очень робкой, когда речь заходит о развитии фантазии. [9]

Действительность здесь обогнала фантастику: в нашей страпе разработан курс развития творческого воображения (РТВ). Создан этот курс Общественной лабораторией методики изобретательства при Центральном совете Всесоюзного общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР).

Фантазия — величина векторная, она характеризуется численным значением и направлением. Управлять фантазией — значит уметь «включать» и «выключать» ее, менять ее «направление» и, главное, направлять так, чтобы получить максимальную творческую отдачу. Этому и учит курс развития воображения.

Начинается курс с проверочных упражнений, позволяющих выявить исходный уровень способности к фантазии и наметить наилучшую для данной группы программу тренировки. Вот одно из таких упражнений: «Нужно придумать какое-нибудь фантастическое животное». На первый взгляд, все очень просто. Представим себе собаку, добавим ей орлиные крылья и хвост дельфина — чем не фантастическое животное? Так ли уж много мы нафантазировали, механически соединив части известных животных?

Ведь мы не получили ничего качественно нового. Когда-то такое механическое объединение было очень сильным приемом: мифы, предания, сказки населены множеством фантастических существ (кентавры, русалки, драконы), «сделанных» приемом объединения. Но сегодня к творческой фантазии предъявляются значительно более высокие требования, обусловленные уровнем современной науки. Старый прием изменился, стал более гибким, глубоким. Хорошие образцы нового уровня фантазирования можно найти в научно-фантастической литературе. Так, в рассказе С. Гансовского «Хозяин Бухты» описано животное, способное распадаться на отдельные одноклеточные организмы. Когда надо охотиться, эти клетки объединяются в единый организм, и с морского дна поднимается нечто вроде гигантского спрута...

В изобретении по авторскому свидетельству № 156133 работает такое же «животное». Металлические частички образуют (в электромагнитном поле) пористую структуру, играющую роль фильтра. Когда фильтр забивается пылью, ноле выключают, и фильтр падает, разделяясь на «клетки», на отдельные частицы. Потом поле снова включают, металлические «клетки» поднимаются и образуют структуру фильтра, а пыль остается лежать на дне аппарата.

Вряд ли Ю. А. Измоденов, изобретатель этого фильтра, знал о рассказе С. Гансовского. Но идея составного фильтра удивительно близка к идее фантастического составного животного. Опыт показал: те, кто знают рассказ С. Гансовского «Хозяин бухты», легко решают задачу о фильтре. Фантастика дает идеи и образы, способные играть роль инструментов творчества.

Кстати сказать, при разработке курса развития творческого воображения все упражнения сначала испытывались на писате-лях-фантастах. Это дало эталоны для сравнения, позволило построить своего рода «шкалу фантазии». Как правило, уровень развития фантазии до начала тренировок весьма невысок. Искра фантазии высекается с трудом — и тут же гаснет. Это далеко не случайно. На протяжении всей эволюции человеческий мозг приспосабливался оперировать привычными представлениями. Вот человек начал придумывать фантастическое животное — и сразу мысль услужливо подсказывает привычный прообраз («представим себе, например, собаку...»), привычное добавление («...прибавим ей орлиные крылья...»). Нужны сотни и тысячи попыток, пока мысль, скованная привычными представлениями, преодолеет психологические барьеры.

Вероятно, человеку, впервые увидевшему гимнастические занятия, трудно понять, что это такое: собрались взрослые люди, зачем-то без дела размахивают руками, подпрыгивают на месте, а потом расходятся, ничего не сделав и ничего не добыв... Столь же странными могут показаться стороннему наблюдателю и занятия по тренировке фантазии. А между тем это серьезная и очень напряженная работа. От занятия к занятию осваиваются приемы фантазирования: сначала простые (увеличить, уменьшить, сделать «наоборот» и т. д.), затем более сложные (сделать свойства объекта меняющимися во времени, изменить связь между объектом и средой), мысль приучается преодолевать психологические барьеры.

Попросите придумать фантастическое растение — и десять человек из десяти обязательно начнут видоизменять цветок или дерево, т. е. целый организм. А ведь можно опуститься на микро-уровень: менять клетку растения, и тогда даже небольшие изменения на клеточном уровне дадут удивительные растения, которых нет и в самых фантастических романах. Можно подняться на макроуровень — и менять свойства леса, опять-таки здесь окажутся интересные и неожиданные находки.

Однажды в Институте зерна академик Лисицын сказал изобретателю Качугину, что состоится совещание по важнейшей на-умной проблеме — борьбе с жуком-долгоносиком. Нужно исследовать условия его существования н, в частности, определить точную температуру тела жучка. Приборов, позволяющих решить такую задачу, в то время не было.

^— Тема стоит пятьдесят тысяч, но неизвестно, можно ли на эти средства сконструировать пужный прибор,— сказал с озабоченностью академик.

— А зачем строить прибор? Температуру долгоносика можно измерить обыкновенным медицинским термометром,— ответил Калугин.

Лисицын посмотрел на изобретателя так, как смотрят на человека, который сделал вид, что понял устройство паровоза, а сам уточняет, в каком месте к паровозу пристегивают лошадей.

Но Калугина не смутил этот взгляд.

— Надо набрать стакан долгоносиков, закрыть его, чтобы долгоносики не расползлись, и через отверстие в крышке опустить в середину стакана медицинский термометр. Через некоторое время он покажет температуру тела долгоносиков. А вы подумали, что я предложу ставить термометр долгоносику под мышку?

Академик задумался на минуту.

— Возможно, вы правы,— сказал он.

Опыт показал, что Калугин был прав» *.

Качугип легко решил задачу потому, что за «деревом» сумел увидеть «лес». Когда один объект объединяется с другими такими же объектами, образуется система, обладающая некоторыми новыми качествами. Собранные в стакан жучки сохраняют свою температуру, но измерить ее у «жучества» намного легче, чем у одного жука.

Каждый объект (животпое, растение, корабль, токарный станок п т. д.) надо уметь видеть не только как «дерево», но и как «лес» и как «клетку дерева». Поэтому курс развития воображения начинается с тренировки в составлении и применении фанто-грамм. Фантограмма — это таблица, на одной оси которой записаны главные характеристики объекта (из каких «клеток» состоит, в какую систему входит, откуда берет энергию, в каком направлении развивается и т. д.), а на другой — всевозможные приемы изменения: увеличить, уменьшить, разделить, объединить, «перевернуть» и т. д.

Если фантазия нс развита, человек видит одну-две характеристики объекта и один-два приема их изменения. Фантограмма получается крошечная. Богатство фантазии означает, в сущности,

3 В. Брагин. След нейтрона. «Изобретатель и рационализатор», 1975, № 9, с. 32.

что человек легко строит (мысленно, конечно) большую фанто-грамму и умеет выискивать на ней редкие комбинации.

Изучение техники фантазирования нисколько не похоже на зазубривание шаблонных приемов. Одно и то же упражпение может быть выполнено по-разному в зависимости от личности человека. Здесь, как в музыке, технические приемы помогают раскрытию индивидуальных качеств, и интересно выполненные упражнения порой доставляют подлинно эстетическое удовольствие, как хорошо сыгранная вещь.

— Возьмите, пожалуйста, объектом дерево,— говорит руководитель занятий,— и используйте прием увеличения.

Слушатель, молодой инженер, выходит к доске.

— Итак, надо увеличить дерево. Что ж, пусть его высота будет триста метров, даже четыреста...

— Такие деревья существуют,— замечает кто-то с места.

— Да,— соглашается инженер,— но я только начал увеличивать. Допустим, высота дерева тысяча метров. Или две тысячи. Вероятно, ветви деревьев не выдержат собственной тяжести, они работают на изгиб, как консоли, вес увеличивается пропорционально кубу линейных размеров. Значит, ствол высотой в две тысячи метров будет иметь сравнительно пеболыиие ветви. Продолжим: две тысячи метров, три тысячи...

— Пока нет нового качества,—напоминает руководитель.

— Пусть высота будет десять тысяч метров. Тогда вершина попадет в область вечных снегов. Вот и новое качество...

— Пожалуйста, чуть смелее,— настаивает руководитель.

— Двадцать тысяч...

— Метров?

— Нет. Двадцать тысяч километров!

В аудитории оживление. Неожиданный скачок: ствол дерева

диаметра Земли, гм... растение?

На доске появляется рисунок (рис. А). Но инженер тут же спохватывается:

- - Нет, не так... На ствол будет действовать сила Кориолиса, вершина отклонится. К тому же вершина должна стремиться вниз, к теплу, к воздуху... Инерция мысли: я увеличивал высоту, тянул ствол вверх. Ствол должен удлиняться, оставаясь у поверхности земли. Сразу отпадает вопрос о прочности. Дерево просто лежит на земле (рис. Б).

— Вероятно, это не единственное дерево, — подсказы вает руководитель.

— Конечно. Их много. И в целом это выглядит так.

Появляется третий рисунок (рис. В).

— - Похоже на марсианские каналы... А почему бы и нет?

Почему не допустить, что марсианские каналы не просто полосы растительности (была такая гипотеза), а именно гло бальные деревья?... Может быть, не на Марсе, а на какой то другой планете.

Один из слушателей, астро физик по специальности, возражает:

— У так называемых «марсианских каналов» есть ряд

особенностей, каждая новая гипотеза обязана их объяснить. Сезонные изменения, например. Удвоение некоторых каналов...

— Очень хорошо,— отвечает инженер,— ствол продолжает расти, появляется второй виток, отсюда удвоение... Вообще в условиях Марса дереву выгодно иметь глобальные размеры. Какая-то часть всегда там, где лето. К тому же на Марсе нет океанов, нет гор, ничто не мешает дереву удлиняться...

— Дерево только часть биосферы,— не сдается астрофизик.— Дерево не может существовать само по себе.

— А кто сказал, что на Марсе нет биосферы? Она находится внутри дерева, вот в чем дело. Ведь ствол не только длинный, но и широкий. Внутри развивается жизнь, может быть, даже разумная...

Через полчаса фантастическая гипотеза марсианской биосферы сконструирована во всех деталях. Конечно, это чистая фантастика, но, быть может, не менее интересная, чем мыслящий океан, описанный С. Лемом в «Солярисе».

Инженер, придумавший «марсианские» деревья, вскоре получил свое первое авторское свидетельство. Называется оно вполне прозаически — мастика для полов. Занятия по развитию воображения не сделали инженера «пустым фантазером» (скептики высказывали и такие опасения).

* * *

Итак, проверьте свою фантазию: попробуйте за полчаса придумать какое-нибудь фантастическое растение. Теперь у вас есть с чем сравнить то, что вы придумаете...

* * *

А занятия продолжаются. Теперь идут упражнения посложнее.

...Предположим, сто миллионов лет назад нашу планету посе-тила экспедиция, прилетевшая из далекой звездной системы. К великому разочарованию экспедиции, по Земле еще бродили динозавры и не было никаких признаков разумной жизни. Впрочем, высокоразвитая наука пришельцев позволила с высокой точностью (плюс-минус десять миллионов лет) вычислить время, необходимое для возникновения цивилизации. Решили улететь, оставив будущей цивилизации нечто такое, что поможет потом установить контакт. Понятно, оставить это «нечто» на Земле нельзя: за сто (плюс-минус десять) миллионов лет уйдут под воду одни материки и появятся другие, «нечто» окажется где-то в недрах планеты. Целесообразнее оставить «нечто» на почти не меняющейся Луне.

И вот — уже в XX веке — космонавты обнаруживают на Луне два десятка черных ящиков. С виду это самые обычные ящики, наподобие посылочных. Но совершенно гладкие, без намека на крышку, шов или замочную скважину. И тут же на скале нацарапаны картинки, поясняющие происхождение ящиков и их назначение. Конечно, рисунки — это условное допущение, необходимое для создания проблемной ситуации.

Лента магнитофона. Запись сделана в группе новичков.

«— И что от нас требуется?

— Не знаю. Я описал вам ситуацию. Поставьте себя на место космонавтов, нашедших эти ящики. И сами решайте — что делать.

— Непонятно, в чем задача... Ну, взяли один ящик п отнесли на базу.

— Взяли? Так вот, когда вы его взяли, он сразу рассыпался.

— Как это... рассыпался?

— Очень просто. Рассыпался в порошок, а порошок тут же превратился в газ — и все.

— Возьмем другой ящик.

— Другой ящик тоже рассыпался, превратился в газ, исчез.

— А почему?

— Это ваше дело — узнать почему.

— Возьмем еще один ящик, пусть рассыпается, но мы соберем газ и исследуем.

— Исследовали. Восемьдесят процентов углекислого газа, двадцать процентов азота...»

Могучий способ исследования: сожжем, например, книгу п по составу газа будем судить о ее содержании... Это не последняя ошибка. Группа будет уничтожать ящик за ящиком, постигая простую, но необходимую мораль: фантазией надо управлять.

Свободный полет фантазии часто отождествляют с примитивным перебором вариантов: «Хочу — попробую так, хочу — попробую иначе...» Формально при таком переборе фантазия ничем не стеснена. А на самом деле психологическая инерция намертво сжимает неокрепшие крылья воображения. Мысль топчется на тесном пятачке простеньких комбинаций. Какой уж тут полет!.. Для полета нужно управление.

Еще одна лента. Запись, сделанная в группе, прошедшей первые этапы тренировки:

«— В расположении ящпков нет закономерности?

— Нет.

— Хорошо. Тогда фотографируем ящики. Один ящик доставляем на базу.

— Ящик, который вы взяли, рассыпался.

— Как?

— Очень просто. Рассыпался в порошок, а порошок тут же превратился в газ — и все.

— Понятно... Глупо было тащить ящик. Инерция мысли. Сначала надо понять —что делать.

— Ну, а все-таки: каковы ваши действия?

— Зачем вы пас подталкиваете к действиям? В этой задаче как раз не нужно действовать.

— Почему?

— Я хотел сказать: не надо спешить с действиями. Ящики пролежали сто миллионов лет. Что для них еще год или десять лет? Мы должны сначала выработать обоснованную тактику.

— Как?

— Перевернем задачу. Поставим себя на место пришельцев. Мы оставляем ящики цивилизации, которая появится через сто миллионов лет. Как мы запрограммируем ящики? Прежде всего, они должны определить, что представляет собой цивилизация, обнаружившая ящики. А этого не сделаешь с одной встречи. Ящикам придется долго присматриваться к разным людям, к обществу. Я бы сказал: им нужно пожить среди нас. Тогда они не ошибутся.

— Так что же вы предлагаете?

— Не трогать ящики. Пусть изучают пас. Ящики оставлены высокоразвитой цивилизацией. Ее представители еще сто миллионов лет назад совершали межзвездные перелеты. Такой цивилизации легче понять нас, чем нам понять ее.

— А ящики?

— Пусть лежат. Поняв нас, они сами что-то предпримут. Конечно, потребуется немало времени... Но и решение они должны принять ответственное. Не со всякой цивилизацией нужен контакт, не всем можно передать знания...»

* * *

А занятия продолжаются — месяц за месяцем. «Чисто фантастические» упражнения теперь сочетаются с решением изобретательских задач. Впрочем, об этом — в следующей главе.

КУРС «ЭРТЭВЭ»

(из записок преподавателя)

Я расскажу о нескольких занятиях.

Курс развития творческого воображения (РТВ) неповторим, фантазия всегда остается ездой в незнаемое. Вероятно, с другими слушателями те же занятия прошли бы иначе.

Но у нас было так.

эпизод ПЕРВЫЙ

МАЛЕНЬКИЕ-МАЛЕНЬКИЕ ЧЕЛОВЕЧКИ

Задача. К внутренним стенкам сделанной из диэлектрика трубки попарно подведены контакты. Для замыкания контактов используют свободное падение металлического груза (внутри трубки вакуум, а пары контактов расположены на определенном расстоянии друг от друга). Здесь, однако, возникает трудность: чтобы груз свободно падал, он не должен соприкасаться с контактами л стенками трубки, а чтобы замкнуть контакты, груз должен с ними соприкасаться.

Как быть?

Менять общую схему устройства (вакуумная трубка и свободно падающий груз, замыкающий контакты) и предлагать другие способы замыканпя, например с помощью фотоэлементов, нельзя.

— Ну, хорошо, а если сделать груз жидким? — сказал один из слушателей, инженер-конструктор.

— Ничего не получится,— ответил я.— Жидкость начнет испаряться, исчезнет вакуум, не будет свободного падения.

С задачей возились уже два часа, первоначальный энтузиазм давно исчез. Вот-вот должно было возникнуть недовольство.

— Можно сделать груз магнитным, а контакты выполнить в виде витков проволоки,— предложил другой слушатель, физик.— Правда, абсолютно свободного падения не будет, часть механической энергии превратится в ток... Вы хотите, чтобы груз обязательно соприкасался с контактами?

— Хочу,— подтвердил я.

— II одновременно требуете, чтобы при этом соприкосновения не было?

< — Да-

— Но это несовместимые требования. Вы дали нам задачу, которая в принципе неразрешима! Мы напрасно тратим время.

Ну вот, на борту назревает бунт. Остается слегка подогреть страсти.

— Почему?— невинно осведомился я. — Нужно, чтобы груз основательно, со скрежетом, терся о контакты. Но чтобы при этом сохранялось свободное падение. Разве это противоречит законам природы?

— Еще как! Если есть трение, не может быть свободного падения. «Со скрежетом»...,— возмущенно повторил физик.— Твердое тело со скрежетом трется о другое твердое тело II при этом не происходит потерь энергии... А откуда берется скрежет?!

— Откуда? Давайте посмотрим. Вот металлический груз. Кусок металла. Из чего он состоит? Что мы увидим, если наше зрение станет в тысячи, в десятки и сотни тысяч раз острее?

— Кристаллическую решетку увидим,— сказал физик.

— А если еще увеличим остроту зрения?

— Ну, увпдим атомы.

— Нет, ничего подобпого мы не увидим: ни кристаллической решетки, нп атомов. Между нами говоря, их не существует.

— Совсем не существует?

— Ага, совсем. Если хорошенько присмотреться, мы увидим, что груз состоит из толпы маленьких-маленышх человечков.

Теперь физик (да и другие слушатели) смотрел на меня с величайшим вниманием. Не каждый день приходится видеть, как преподаватель сходит с ума.

— А что они делают, эти... человечки?— осторожно спросил кто-то.

— Ничего. Они ждут нашего приказа. Вот тогда они будут что-то делать. Давайте все смоделируем. Пятеро слушателей возьмутся за руки и станут там, у стенки. Это будут человечки груза: А1, А2, АЗ, А4 и А5. Ну, пожалуйста...

С сумасшедшим не спорят. Пятеро слушателей, смущенно улыбаясь, стали у стены п взялись за руки.

— Прекрасно. Но контакты тоже состоят из человечков. Кому-то придется сыграть их роль.

! 111 ?

а-я

а-я

ЯЯ '

■%&

a-я ш

Я-Я

в ff

яя

m T

Ш

m и

Я-Я-Я

a-a-f-*-

Ш

а-я-я

№

^ *

а-я-я-я-я

Через две минуты у нас была прекрасная модель (рис. I). Физика я поставил на место Б1. Пока я расставлял других слушателей, Б1 о чем-то шептался с БЗ...

— Внимание,— сказал я,—груз начал падать.

Шеренга А двинулась вперед и, когда она поравнялась с первой парой контактов, Б1 и БЗ вцепились в руки А1 и А5 (рис. II).

— Мы моделируем трение,— охотно объяснил физик.— Вы же хотели, чтобы трение было основательное, со скрежетом... Пожалуйста, трение со скрежетом остановило груз.

— Хорошо, попробуем еще раз.

Шеренга А вернулась в исходное положение. Я тихо сказал пятерке: «Двигайтесь так же, но не держите друг друга за рукю> (рис. III).

Б1 и БЗ были, разумеется, начеку и снова схватили А1 и А5. Но на этот раз А2, АЗ и А4 спокойно продолжали движение (рис. IV).

В1 и ВЗ схватили за руки А2 и А4 (рис. V), но АЗ продолжал идти вперед, пока не был остановлен третьим контактом (рис. VI).

— Гениально,— сказал физик, и все рассмеялись.— Разрезаем груз на пластинки, они падают в вакууме как одно целое, но каждая пара контактов задерживает только свою пластинку. Проще простого.

Да, теперь это казалось проще простого. Потребовалось немножко фантазии, только и всего. Представили груз в виде шеренги человечков; увидели, что движению человечков мешает не только трение, но и внутренние связи в шеренге; дали команду человечкам не держать ДРУГ друга за руки...

Потом встретятся задачи посложнее. Но прием будет срабатывать всегда. Он всегда поможет заменить невыгодный зрительный образ (жесткий, сопротивляющийся изменениям) выгодным (гибким, готовым к любым изменениям). За внешним, назойливо лезущим в глаза (в нашем примере — трение груза о контакты) он всегда поможет увидеть внутреннее, незаметное (сцепление между частями груза) —то, что нужно и можно изменить, чтобы решить задачу.

— А почему именно человечки? — спросил физик.— Почему не атомы? Или какие-нибудь шарики?

Черт его знает, почему, подумал я. Наверное, атомы слишком конкретны, они будут действовать по своим реальным законам и не позволят мне фантазировать. Человечкам я могу сказать: «Отпустите руки!»—и они отпустят. А как я скажу атомам: «Не взаимодействуйте друг с другом...» Шарики тоже не годятся, из них трудно построить исходную модель.

— Между нами говоря,— ответил я,— они на самом деле существуют, эти маленькие-маленькие человечки. Скоро вам будет казаться странным, что вы их раньше не замечали...

эпизод ВТОРОЙ

НА ПЫЛЬНЫХ ТРОПИНКАХ ДАЛЕКИХ ПЛАНЕТ

Упражнение. Космический корабль приблизился к неизвестной планете. Планета закрыта тонким слоем условных облаков: сквозь них могут пройти спускаемые с корабля автоматические станции, но не проходят никакие излучения. Проводная связь тоже невозможна.

На планете действуют те же физические законы, те же геологические, климатические и т. п. факторы, что и на Земле, на Луне или на Марсе. И только один фактор и з м е не н.

Задавая автоматическим станциям определенные программы исследований, надо с наименьшего числа попыток найти этот икс-фактор.

Преподаватель играет за плапету, слушатели — за экипаж корабля.

— Непонятно... Что это за облака?

— Условные облака. Они нужны, чтобы создать ситуацию «черного ящика».

— Значит, разогнать облака нельзя?

— Ни в коем случае. ЧВ вашем распоряжении только один способ: запуск автоматических станций. При этом нельзя поддерживать связь со станцией сквозь облака. Программа должна быть задана заранее.

— Непонятно... Опустим станцию, она там все выяснит, вернется, сообщит. В чем же смысл упражнения?

— А вы попробуйте.

— Хорошо. Станция может выполнить любую программу?

— Да.

— Тогда посылаем станцию с таким заданием: опуститься на поверхность, взять пробы грунта, воздуха...

Программу коллективно дополняют: измерить радиацию, сделать снимки и т. д. Я пока проверяю магнитофон. Запись будет идти весь урок.

— Программа готова. Запускаем станцию.

— Прекрасно. Запустили. Но она не вернулась.

— Как это — не вернулась? Почему?

— Это ваше дело — узнать, почему. Там ведь может быть все что угодно. Вулканы. Или в миллион раз большая сила тяжестп. Или какие-нибудь чудовища, которые спокойно слопают вашу станцию.

— Хорошо. Отправим еще трп станции. В разные места.

— Станции не вернулись.

Через пару месяцев я им прокручу эту пленку. Подумать только, какая психологическая инерция: одна станция не вернулась, давай пошлем еще три...

— Количеством станций мы нс ограничены?

— Нет.

— Тогда посылаем еще десять станций.

— Станции не вернулись.

Смех.

— Ни одна? Учтите, наши станции имеют автоматы, выводящие их на посадку только в безопасном месте.

— А как они узнают, что место безопасно?

— По рельефу хотя бы. Еслп внизу ровный грунт, значит, безопасно.

— Прекрасно. И все-таки станции, снабженные системами выбора места посадки, не вернулись... Что вы будете делать дальше?

— Наверное, опасно садиться на поверхность... Пошлем еще одну станцию, но с другой программой. Пусть станция опустится под эти облака, сделает снимки и сразу вернется. Спуститься она должна совсем немного —на метр, не больше.

— Станция вернулась.

— Наконец-то! А снимки получились?

— Да.

— И что на них?

— Степь, река, холмы, лес... Все, как на Земле. Снято с высоты в десять километров. Взяты пробы атмосферы — воздух тоже, как на Земле. Опасной радиации нет.

— А почему посланные в этот район станции не вернулись?

— Это уж ваше дело — узнать, почему.

— На снимках видны станции? Или хотя бы их обломки?

— Нет.

— Непонятно... А можно, чтобы следующая станция, оставаясь на высоте в десять километров, сбросила вниз зонд с радиопередатчиком?

— Можно.

— Хорошо! Посылаем станцию. Она остается наверху, под облаками. И сбрасывает зонд на какое-нибудь ровное место. Например. на холм. Зонд должен подавать сигналы с поверхности. Станция их запишет и вернется на корабль.

— Станция вернулась, но никаких сигналов зонда она не записала.

— Почему?

— Это ваше дело — узнать, почему...

Упражнение продолжается и еще не скоро удастся обнаружить, что икс-фактор на этой планете — замедленная скорость света и других электромагнитных колебаний: один сантиметр в секунду. До станции, находящейся на десятикилометровой высоте, свет доходит на двенадцатый день. Стапция видит степь, реку, холмы, а внизу — болото или горные вершины...

На следующем занятии такое же упражнение мы разыграем иначе. Я отберу «экипаж». Два человека в «экипаже» будут толь-го выдвигать предложения — что делать дальше. Третий тоже будет занят одним делом: проверкой поступивших предложений на психологическую инерцию. Пройдут только те предложения, в которых не окажется психологической инерции. Полученная информация («станция не вернулась...») поступит к четвертому члену «экипажа», который будет специально заниматься выявлением странностей, т. е. признаков проявления икс-фактора. Пятый п шестой члены «экипажа» займутся поиском возможных объяснений этих странностей, будут выдвигать гипотезы. А двое первых используют эти гипотезы для корректировки плана исследования.

Слушатели, следящие за действиями «экипажа», будут заранее знать «секрет» планеты. Пусть смотрят со стороны и анализируют ход поиска: перед ними будет наглядная модель творческого процесса.

Все это — в дальнейшем. Сегодня слушатели, загубив множество автоматических станций, с трудом раскрывают икс-фактор первой планеты.

— А можно мы теперь будем играть за планету, а вы — за экипаж?

Бурный восторг.

— Можно,— покорно соглашаюсь я. Каждая группа рано или поздно приходит к этой светлой идее.

Шепчутся, сговариваясь. Ладно, первую станцию я вам отдам.

— Программа первой станции: поднырнуть под облака, метров на десять, не больше. Снимки, пробы... Вернуться через пять минут.

— Станция пе вернулась!

— Печально,— говорю я,— ах, как печально, такая была хорошая станция, совсем еще новая...

Это прекрасно, что станция не вернулась. Она погибла, но я получил необходимую информацию. Теперь я знаю, что икс-фактор действует под самыми облаками, он не связан с поверхностью планеты. Какое-то изменение законов природы. Пожалуй, я догадываюсь — какое именно. Мои слушатели еще не умеют бороться с психологической инерцией: я им дал плапету с измененной скоростью света и они тоже изменили какую-то скорость.

— Вторая станция. Не нужно снимков, не нужно проб. Пусть станция опустится под облака и через секунду вернется.

Мои оппоненты в явном замешательстве.

— Ну, вернулась станция?

— Вернулась. Через семнадцать минут. Какова программа третьей станции?

Это они наталкивают меня на неверную тактику. Нет уж...

— Не будет третьей станции. Я подожду, пока вернется первая станция. Ведь она вернется, не так ли? На вашей планете время идет в тысячу раз медленнее, вот и весь секрет.

ЭПИЗОД ТРЕТИЙ

ЕЩЕ К ВОПРОСУ О ЗОЛОТОЙ РЫБКЕ

Задача. Цех изготавливает металлические изделия, имеющие форму боковой поверхности усеченного полого конуса. Диаметр большого основания от 0,5 до 1,0 м. Требуемая точность обработки внутренней поверхности — 0,05 мм. Контроль качества готовой продукции ведут с помощью набора точно изготовленных дисков-шаблонов, поочередно вставляя их внутрь изделия.

Возникает противоречие: чтобы повысить точность контроля, нужно при проверке каждого изделия использовать возможно больше шаблонов, а чтобы упростить и ускорить процедуру проверки, шаблонов должно быть возможно меньше.

Как усовершенствовать контроль?

Рано утром выпал первый в этом году снег. Мы сидим в холодной аудитории (снег всегда выпадает внезапно). С улицы доносятся азартные крики: «Давай, давай!» Окруженный зрителями троллейбус пытается одолеть заснеженный подъем.

Я вожусь с журналом. Фантазия фантазией, а учет посещаемости — святое дело. У нас железный закон: пропустил без уважительной причины два занятия — и прощай. Сегодня нам предстоит рассмотреть метод последовательного перехода от фантазии к реальности.

Метод хитроумный и тонкий, а слушатели шепчутся о снеге. Мысленно они там, на улице: все-таки это романтично — первый снег...

Приходится на ходу менять план занятия.

— Начнем по сезону. С теплого южного моря. Однажды случилась такая любопытная история. Некий рыбак поймал золотую рыбку, а рыбка говорит ему человеческим голосом: «Отпусти ты, старче, меня в море...».

Я вполне серьезно пересказываю Пушкина. Все идет нормально, постепенно о снеге забывают.

— Ну, вот. После такой проработки старик снова идет к морю, зовет рыбку, та появляется и спрашивает: «Чего тебе надобно, старче?» Как вы думаете, фантастична ли эта ситуация?

Молчание. Народ приобрел опыт и не спешит к ловушке.

— Ладно. Вот другая ситуация: Алладин потер старую медную лампу — и появился джин. Фантастика это или нет?

Соглашаются: да, фантастика, сказка.

— А если я сейчас, вот здесь, прямо перед вами осуществлю подобную сказку?

Теперь снег совершенно забыт.

— Сказка будет осуществлена в буквальном смысле?

— В самом буквальном.

— Нет. Невозможно.

— Ошибаетесь. Разве я не могу потереть старую медную лампу?

— Сколько угодно. Но джин не появится.

— Тем не менее часть сказочной ситуации (потереть старую медную лампу) я все же могу осуществить.

— Ну и что?

— Как что? Ведь отсюда следует, что сказочная, фантастическая ситуация содержит реальный компонент. Запишем это так:

Ф =Р_1 + ФА.

Подойти к морю и позвать золотую рыбку я могу. Это Р\, реальный компонент. А все прочее — это Ф\, фантастический компонент. Исходную фантастическую ситуацию Ф я свел к более простой фантастической ситуации Ф]. А ее в свою очередь можно разложить на Р2 и Ф2. А Ф2 можно разложить на Рз и Фз. И так далее — пока не придем к пренебрежимо малому остатку Фп:

Ф

Л Фг

\

і I

Р-> Фо

1 ~

і

Р_3 Ф_3

Фп-\

— Если так, пусть появится золотая рыбка. Хотя бы без Фп, без хвоста.

— А зачем вам золотая рыбка? Пушкин убедительно показал, что из контактов с ней ничего хорошего не получится. Давайте лучше используем этот метод для решения изобретательской задачи.

Три минуты на ознакомление с условиями задачи. Я специально тороплю, чтобы задачу не стали решать другим методом.

— Сначала сформулируем исходную ситуацию Ф. Как бы вы решили задачу, если бы у вас была золотая рыбка?

Шум, крики. Староста говорит:

— Ладно, сформулирую общую мысль. Мы потребовали бы, чтобы первое контрольное сечение, назовем его сечением Л1 1, само доложило, что в таком-то месте есть такое-то отклонение от заданного размера. Потом следующее сечение... Можно еще проще. Допустим, у меня чертеж изделия, вид сверху. И на нем концентрической окружностью показано сечение № 1. Так вот, я хочу, чтобы на этом чертеже сама собой возникла окружность, соответствующая фактическим размерам.

— Прекрасно. Это исходная ситуация Ф. Что в ней соответствует реальному компоненту Р\?

— У нас есть чертеж. Это реально.

— Вычтем Р\ из Ф и получим Фц на чертеже нет линии, соответствующей фантастическим размерам сечения «№ 1, а мы хотим, чтобы эта линия там была.

Кто-то ехидно замечает:

— Рыбак есть, нет золотой рыбки...

— Ничего, пойдем дальше. Что в ситуации Ф\ можно считать Рч п

— Сечение № 1 существует в изделии, наверное, это и есть реальность Рч- Сечение вообще существует, но не переходит на чертеж, не фиксируется. Золотая рыбка где-то есть, но она не приплывает на наш крик.

— Отлично! Значит, Фч — переход сечения № 1 с изделия па контрольный чертеж.

— Нет. Перейти оно может. Поставим сверху зеркало и в нем отразятся все сечения, вся внутренняя поверхность изделия. Дело .йе в переходе. Сечение № 1 не может выделиться, оно не отличается от соседних сечений.

— Не возражаю. Мы сделали еще один шаг: установили, что операция перехода Фч состоит из выделения Фз и отражения Рзт фиксации на чем-то. Выходит, все дело в том, чтобы сечение № 1 как-то выделилось среди других сечений.

— Покрасить надо.

— Не пойдет,— возражает староста.— Линия не имеет толщины, нечего красить. Хотя... можно покрасить по одну сторону сечения одним цветом, а по другую — другим. Как на красно-синем карандаше. Но это тупик. Как мы будем красить? Чтобы красить, нужно выделить эту линию, а чтобы выделить, надо покрасить... Тупик.

— Почему? Это не тупик, а ситуация Фа'- надо, чтобы изделие вдруг само окрасилось точно по уровню сечения № 1. Здесь тоже есть Р и Ф. Покрасить мы можем (намажем краской—и все), это реальность Р$. А точно покрасить мы не можем, это пока фантазия Ф5.

— Кажется, есть идея!

Пора бы, подумал я. Ведь золотая рыбка уже появилась, вот она...

— Есть такая идея: опустить изделие в ванну с краской. Горизонтальная поверхность краски отметит сечение № 1. Потом опустить глубже, получим сечение № 2. И так далее. Остается зафиксировать эти сечения в зеркале или на фотопластинке.

Снова шум, обговаривают конструкцию. Как расположить аппарат, что взять вместо краски, как сравнить полученный снимок с контрольным. Задача решена, ответ совпадает с изобретением по авторскому свидетельству № 180829. Именно так решили

эту задачу изобретатели В. Коротков, А. Никольский и В. Шпаков. Не знаю, сколько времени они потратили на поиски изобретения, у нас ушло менее получаса. До конца занятия еще шесть минут, и я успеваю подвести итоги и дать домашнее задание.

Мы еще порешаем с десяток таких задач. Отшлифуется умение превращать техническую задачу в фантастическую ситуацию Ф и строить цепь Ф1— Ф_2—Фз—Ф_4—...

А на сегодня хватит. Сегодня мы хорошо поработали.

ЭПИЗОД ЧЕТВЕРТЫЙ

«НАЧНЕМ С УВЕЛИЧЕНИЯ В МИЛЛИАРД РАЗ...»

Домашнее задание. На строительстве Усть-Илимской ГЭС понадобилось соорудить несколько водоводов — железобетонных труб диаметром около 10 м и длиною около 40 м. Вес каждого водовода — 4000 т. Водоводы должны лежать на откосе в 45°.

Изготовлять водоводы в наклонном положении крайне неудобно. Лучше строить их вертикально, а потом опускать на откос. Однако проектировщики подсчитали, что для этого потребуется очень сложная и дорогая система грузовых стрел, талей, блоков. Пришлось изготавливать водоводы в наклонном положении. А когда работа была сделана и деньги потрачены, два молодых инженера пред ложили решение, которое, поспей оно вовремя, позволило бы легко опустить готовые водоводы и дало бы огромную экономию.

Найдите это решение, используя оператор РВС.

Третий месяц мы воюем с психологической инерцией. Первая линия обороны нашего противника — технические термины. Инженеры привыкли уважительно относиться к терминологии. Размышляя о задаче, они думают терминами. Между тем, каждый термин отражает старое, уже существующее. Термин стремится навязать традиционное, привычное представление об объекте. В безобидной, казалось бы, формулировке: «Как повысить скорость движения ледокола сквозь лед?»—слово «ледокол» сразу навязывает определенный путь. Надо колоть лед, дробить лед, ломать лед...

Мы заменяем термины словом «штуковина», оно играет у нас ту же роль, какую играет в математике «икс». Поначалу инженеры посмеивались, заменяя «штуковипой» привычные термины «вибродатчик», «экстрактор», «опалубка», «коррелометр». Но довольно скоро обнаружилось, что любую задачу можно изложить без терминов.

Психологическая инерция отступает, но не сдается. Уже нет слов, навязывающих старые, привычные представления, но остается старый зрительный образ. Я не произношу слово «ледокол», но все равно у меня перед глазами нечто ледоколообразное.

Чтобы преодолеть психологическую инерцию, мы используем оператор РВС. Это шесть мысленных экспериментов, которые последовательно расшатывают привычное зрительное представление. Мысленно увеличиваем размеры (или другой основной параметр) «штуковины» в тысячу, в миллион раз... уменьшаем размеры... увеличиваем продолжительность процесса... уменьшаем... увеличиваем допустимую стоимость... уменьшаем...

Оператор РВС не всегда дает решение задачи. Собственно, он п не предназначен для этого. Его цель — сбить психологическую инерцию перед решением. Но задача о водоводе несложная, и в листках с выполненным домашним заданием я сразу замечаю много правильных ответов.

Что ж, возьмем наугад одну работу (странный феномен: наугад я почему-то всегда вытаскиваю работы, написанные хорошим почерком).

«1. Р-^оо. Размеры бетонной штуковины увеличиваются в сто раз. Громадина наподобие Останкинской башни. Никакие краны не годятся, это ясно. Как уложить махину высотой в четыре километра и диаметром в километр? Нет, это не башня, у башни диаметр мал сравнительно с высотой. Это гора. Как уложить гору? Идеально было бы, если бы гора легла сама. Но горы никогда не падают. Не знаю. Задача стала сложнее. Этот шаг ничего не дал.

2. Р—Ю. Для начала уменьшим размеры в сто раз. Высота 40 см. Все очень просто: уложим штуковину вручную. Высота 0,4 см. Снова вручную. Высота 0,04 мм. Задача опять усложнилась.

3. В >-оо. В условиях задачи не указано, сколько времени отводится на спуск штуковины. Предположим, месяц. Увеличим этот срок в 100 раз. 8 лет. Не вижу особой разницы. Увеличим срок еще в 1000 раз. 8000 лет. Осядет грунт и штуковина опустится сама? Во всяком случае, за 8 миллионов лет могут произойти большие геологические изменения.

4. В—М3. Штуковина опустилась за одну минуту или за одну секупду. Это значит, что она упала. Чтобы штуковина упала, ее центр тяжести должен изменить свое положение.

Появилась идея, относящаяся к пункту 1. Есть горы, которые сами падают. Это — айсберги. Подтаивает основание, смещается центр тяжести, гора опрокидывается. Пункт 3 тоже наводит на подобную мысль: за миллионы лет могут выветриться, вымыться самые твердые породы. Отсюда идея...»

Далее идет описание. Все верно, можно ставить пятерку, решение совпадает с изобретением по авторскому свидетельству № 194294, в котором сказано: «Способ монтажа тяжелых конструкций путем опускания их на рабочее место, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса монтажа под конструкцией возводят колонны из природных веществ — льда, соли, которые затем у основания соответственно растапливают и растворяют, обеспечивая тем самым уменьшение длины колонн с одновременным опусканием конструкции».

Другая работа.

«1. Р—>-оо. Начнем с увеличения в миллиард раз. Получается, что длина штуковины 40 миллионов километров. Диаметр Земли — 12 тысяч километров. Положить такую штуковину на Землю нельзя. Можно Землю положить на нее. Новая формулировка задачи: как откос положить на водовод? На откосе должно что-то нарасти. Нужно иметь что-то (например, подушку со сжатым воздухом), способное увеличиваться и уменьшаться. Когда водовод изготовлен, пространство между откосом и водоводом должны заполнить маленькие человечки. Те человечки, которые окажутся около водовода, прочно вцепятся в его поверхность. А потом толпа человечков начнет редеть (испарение, таяние?). Водовод наклонится (его потянут человечки) и постепенно ляжет на откос.

Решение: заполнить пространство между откосом и водоводом льдом, приморозить трубу ко льду и постепенно расплавлять лед, чтобы он уходил из этого пространства. Вместо льда можно взять какое-нибудь химическое вещество п действовать на него реактивом, но лед дешевле».

Придется усложнить задачу, слишком легко с ней справляются. В этом решении есть любопытный нюанс: лед положен не под тРУбу» а рядом с ней, в пространстве между трубой и откосом. Использована способность льда хорошо сцепляться с бетоном, это остроумно. Следовало бы поставить пятерку. Но отработан только один шаг оператора РВС, в другой раз это может подвестп: опасно останавливаться на первой подходящей идее. И потом, меня смущают маленькие человечки: хорошо пли плохо, что они применены здесь? Все-таки это упражнение на оператор РВС.

Преодолев психологическую инерцпю, я ставлю оценку

5 ±0,5.

эпизод пятый

ПОДОЗРИТЕЛЬНО ПРОСТАЯ ЗАДАЧА

Задача. На стальном тросе А висит груз. В плоскости, перпендикулярной тросу А, движется трос Б. Как сделать, чтобы трос Б, продолжая движение, не разорвал бы трос А и сам не был бы разорван?

Я оставляю магнитофон и выхожу в коридор. Пусть решают самостоятельно. Устраиваюсь у окна, закуриваю. Докурить мне не удается, зовут в класс.

— Повторите, пожалуйста, условия.

Повторяю.

— И это все?

— Все.

— Тогда задача решена. Мы думали, там есть еще что-то. Подозрительно простая задача.

Включаю магнитофон.

«— Веселая ситуация. Можно показывать в цирке: трос проходит сквозь трос, а тому хоть бы что... На грани фантастики.

— Раз ситуация фантастическая, позовем золотую рыбку. Трос А может свободно дойти до троса Б. Это реальность Р\. А вот остальное — фантастика.

— Почему? Трос А может частично войти в трос Б. У троса Б должен быть какой-то запас прочности, обрыв произойдет не сразу.

— Значит, мы разложили Ф\ на Р2 п Ф2.

— <Х>2 тоже можно разложить. Трос А может полностью пройти сквозь трос Б, это реальность Рз. А вот совпадение оборванных концов — это уже фантастика, то есть Фз.

— Человечки на одном конце троса должны схватить человечков на другом конце.

— Если представить, что размеры троса Б стремятся к нулю, трос Б свободно пройдет между человечками троса А...»

Шум... С трудом разбираю обрывки фраз: «Магниты... Магнитное сцепление... А если груз тяжелый?..»

Приходится расспрашивать, восстанавливать ход решения. Выясняю, что одни продолжали работать с золотой рыбкой, другие использовали маленьких человечков, третьи— оператор РВС. Приверженцы маленьких человечков вручают мне рисунок: «Тут же все ясно...» Решение у всех одинаковое.

— Правда, похоже на руки? Человечки перехватывают руками верхнюю часть троса...

АРИЗ В ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

АРИЗ не стоит на месте. Он постоянно развивается и совершенствуется. Впервые он был опубликован в 1959 году — отсюда название АРИЗ-59. Затем появились АРИЗ-61, АРИЗ-64, АРИЗ-65, АРИЗ-68 и, наконец, АРИЗ-71. Сейчас (пока писалась эта книга) уже создан АРИЗ-75.

Задача 1, которую мы предлагаем вашему вниманию, решалась в 1970 году, естественно, с применением АРИЗ-68. Остальные же задачи решались позднее с применением уже АРИЗ-71. Схема решения и в том и в другом случае одинакова, п читатель, вооруженный знанием АРИЗ-71, легко разберется в решении задачи на основе АРИЗ-68; более того, он поймет, как развивается АРИЗ в целом и, может быть, представит (!), каким будет АРИЗ в будущем.

ЗАДАЧА 1

Повышение производительности бумагоделательных машин достигается увеличением их скорости. Однако простое увеличение скорости машин без конструктивных изменений обезвоживающих элементов сеточной части и технологического режима обезвоживания и формования бумажного полотна приводит к резкому ухудшению качества бумаги. Происходит это вследствие резкой интенсификации процесса обезвоживания полотна на сетке машины и преимущественной в связи с этим ориентации волокон в направлении скорости фильтрации, т. е. перпендикулярно плоскости листа.

Для устранения этого технического противоречия (производительность — качество) была предложена принципиально новая схема формования бумажного полотна напылением, реализуемая на машине типа «Кивач». Основное достоинство этой схемы: процессы обезвоживания и формования бумажного полотна разделяются и, следовательно, исключается влияние резкой интенсификации обезвоживания на качество формования. На рис. I показано, как масса из напускного устройства 1 подается в клин между

сеткой 2 п отжимным валом 3, обезвоживается п в виде факела 5 со сбрасывающего вала 4 напыляется на подвижный экран (сетку) 6 прессовой части.

Такая схема позволила резко (в 5 раз) увеличить производительность машины без ухудшения качества формуемого бумажного полотна.

КРУПНЫЕ ВОЛОКНА

п

бумагоделательных машинах

Наряду с многочисленными достоинствами нового способа формования бумажного полотна обнаружился один существенный недостаток. Вследствие того, что бумажная масса представляет собой полидисперсную систему (волокна различных размеров), а также оттого, что адгезия волокон разных размеров к сетке различна, в факеле напыляемой массы наблюдалась сепарация (фракционирование) волокон. При этом в верхней части факела сосредоточивались крупные и длинные волокна, в нижней — мелкие. Это. в свою очередь, приводит к разносторонности формуемого листа — к градации волокон по толщине листа (рис. И). Правда, и на обычных имется такая разносторонность, но там она менее явно выражена. Причина в том, что в начальный период обезвоживания массы на сетке мелкие волокна проваливаются в ее ячейки до тех пор, пока не образуется фильтрующий слой из более крупных волокон. При этом получается следующая градация волокон на толщине листа (рис. III).

Итак, задача — избежать нежелательной разносторонности полотна (хотя бы в рамках, регламентируемых соответствующими ГОСТами на бумагу).

Решение задачи не было найдено ни на стадии проектирования, ни на стадии экспериментальных исследований нового способа формования, и при защите проекта на научно-техническом совете головного института отрасли (НИИЦМАШ) на этот недостаток было указано как на самый существенный, могущий опорочить многочисленные достоинства нового способа прп выработке массовых видов бумаг.

МЕЛКИЕ ВОЛОКНА

В связи с этим необходимо отметить, что существует целый класс бумаг (обойные, кабельные и пр.), к которым предъявляются противоположные требования —г здесь нужна разносторонность.

ж

В дальнейшем при решении этой задачи было решено использовать АРИЗ.

Первая стадия алгоритма — это выбор задачи и, более конкретно,— рассмотрение следующих вопросов:

Какова техническая цель решения задачи? Очевидно, в нашем случае — устранить сепарацию, так нам тогда казалось.

Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи? Во-первых,— сам принцип раздельного обезвоживания и формования (пе только из-за чувства авторского самолюбия, но и из-за многочисленных достоинств метода); во-вторых,— производительность машины (т. е. скорость) .

Проверяем, можно ли достичь той же цели решением «обходной» задачи. Задача должна иметь принципиальное решение. «Обходная» — это более общая задача: лпбо отказаться от принципа напыления и получится обычная плоскосеточная машина, лпбо найти другой способ.

Далее АРИЗ-68 рекомендует сравнить первоначальную задачу с тенденциями развития данной отрасли техники. Но аналога нет, т. е. нет машин, работающих на данном принципе.

Сравнение же «обходной» задачи с тенденциями данной отрасли техники приводит нас к применению способов, могущих уменьшить разносторонность. Это, во-первых, увеличение процентного содержания более однородной фракции — целлюлозы до 100% (кстати, высококачественные сорта бумаг вырабатываются именно из 100%-ной целлюлозы). Во-вторых — замедление обезвоживания в первоначальной стадии, в начале сеточного стола — в результате интенсивная тряска, снижение скорости машины, мокрые отсасывающие ящики, желобчатые регистровые валики, гпдропланки, которые снижают промой волокна и, следовательно» разносторонность.

В-третьих, более тщательный размол, преследующий своей целью выравнивание фракционного состава бумажной массы перед отливом. Многие зарубежные фирмы (Швеции. Англии, Японии) интенсивно работают над созданием промышленных фракционаторов волокна. Фракционирование, т. е. разделение волокон по размерам (фракциям), дает возможность использовать при выработке отдельных видов бумаг волокна одной фракции и тем самым компенсировать разносторонность.

В-четвертых, зарубежные фирмы широко используют двухсеточные машины, в которых бумажное полотно обезвоживается между двумя сетками. Это — «Инверформ», «Вертиформа», «Пап-риформер», «Бел-Байформер», «Аркуформа» и т. п. Скорость фильтрации в них уменьшается вдвое, так как при той же производительности процесса обезвоживания фильтрация идет через

КРУПНЫЕ ВОЛОКНА

две сетки. При этом на каждой из сеток откладывается, как уже рассматривалось, слой крупных волокон, препятствующих провалу мелких (рис. IV).

В-пятых, применяются ровнители. Ровнитель — это цилиндрг обтянутый точно такой же сеткой, что и основная сетка на машине. Механизм действия его аналогичен рассмотренному для двухсеточных машпн. Зарубежные фирмы придают ровнителям первостепенное значение несмотря на то, что они сложны в изготовлении и капризны в эксплуатации.

Далее в АРИЗ рекомендуется сравнить прямую и «обходную» задачи с тенденциями развития ведущей отрасли техники.

Хотя в нашем случае трудно определить, какую же отрасль техники считать ведущей по отношению к целлюлозно-бумажной промышленности, мы нашли простой выход — искали аналоги везде, где можно. Аналогичные устройства имеются в теплоэнергетике. Это так называемые ПМЗ — пневмомеханические загрузчики угля в топки мощных котлов.

Механический загрузчик разбрасывает уголь ровным слоем по цепному поду топки. Так как крупные куски угля летят дальше, факел пламени в топке неоднороден. С целью равномерной загрузки угля по крупности по всему поду печи применяется поддув — при этом струя воздуха подхватывает мелкие куски угля и угольную пыль и транспортирует их равномерно с крупными (рис. V).

В нашем случае такое решение не подходило но той причине, что мы не представляли себе возможных последствий поддува п неизбежных в связи с этим искажений факела, а следовательно, и профиля (поперечного) бумажного полотна.

Сопоставление первоначальной и «обходной» задач предопределяет выбор — первоначальная задача проще и экономичнее.

V

Определяем требуемые количественные показатели (скорость, производительность, качество, габариты) и вносим в них поправку на время, т. е. учитываем, что от момента нахождения решения п до создания новой машины или приспособления, позволяющего решить задачу, вышеперечисленные показатели могут возрасти.

Уточняем требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения, в частности, учитываем тот факт, что экспериментальная установка уже создана и установлена на Кондопожском целлюлозно-бумажном комбинате и поэтому решение должно касаться незначительных конструктивных изменений.

Вторая стадия АРИЗ — уточнение условий задачи. АРИЗ рекомендует уточнить задачу, используя патентную литературу,— аналогов, к сожалению, в отрасли не оказалось. Просматривать же все другие патенты при современной их классификации не представлялось возможным из-за недостатка времени. Рекомендуется также ответить на вопрос: можно ли решить данную задачу, если не считаться с затратами — своеобразное снятие тормозов с побочных решений, могущих привести к требуемому результату. Ответ: «обходную» — можно, первоначальную — нет.

Как изменится задача, если уменьшить величину требуемого показателя почти до нуля (производительность). В этом случае можно, например, предложить ручной отлив: масса наливается на сита и встряхивается. Раньше так и делали. В настоящее время ручной отлив не применяется. Это для «обходной» задачи. На нашей схеме при Р=0 (нулевой скорости) не будет напыления. При очень же большой скорости факел выродится в плоскость, полотно. В этом случае, казалось бы, задача решена. Однако остается неблагоприятная ориентация волокон в поперечном направ-лешш к плоскости листа, связанная с резким обезвоживанием на отжимном валу.

Третья стадия—аналитическая.

1. Определить идеальный конечный результат (ИКР), т. е. ответить на вопрос: что желательно получить в самом идеальном случае? Очевидно, было —внизу мелкая фракция, стало —равномерная градация по толщине листа.

2. Определить, что мешает получению ИКР, т. е. ответить на вопрос: в чем состоит помеха? Ответ, очевидно, будет: в сепарации.

3. Определить, почему мешает, т. е. ответить на вопрос: в чем непосредственная причина помехи? Ответ: центробежные силы, различная адгезия волокон в зависимости от размеров и физической массы.

4. Определить, при каких условиях ничто не мешало бы получить идеальный конечный результат, т. е. ответить на вопрос: при каких условиях помеха исчезает?

А. Можно ли сделать так, чтобы помеха исчезла? Нельзя, так как без действия центробежных сил не будет напыления;

Б. Можно ли сделать так, чтобы помеха осталась, но перестала быть вредной? Можно, если сделать факел напыляемой массы симметричным. Какпм образом? Может быть, регулировать радиус сбрасывающего вала? В этом случае мы меняем угол раскрытия факела. Чем меньше радиус, тем меньше угол раскрытия факела. В частности, при радиусе, равном пулю, сепарация исчезает.

Кстати, ИКР должен быть иным, чем мы его ранее представляли. Действительно, гораздо лучше пметь в центре толщины полотна грубые и длинные волокна — несущий скелет листа, обеспечивающий необходимые фпзико-мсханическпе качества бумажного полотна, а по обеим сторонам — мелкие волокна, придающие полотну хорошие потребительские свойства.

На этом этапе задача решается. В самом деле, для достижения ИКР — симметрии распределения волокон по толщине полотна достаточно сделать симметричный факел. Это достигается постановкой дополнительного верхнего сбрасывающего вала, обтянутого сеткой (рпс. VI).

Это решение неявным образом существовало на этапе выбора задачи (вспомним ровнитель). Но ранее сработала, на наш взгляд, инерция — коль скоро наша машина не плоскоееточная, то и метод производства другой, и функции, выполняемые в данном случае сбрасывающим валом п ровнителем, разные. Ровнитель подтягивает волокна, а сбрасывающий вал изменяет всю картину факела. Поэтому на той стадии правильное решение прийти не могло.

В дальнейшем было решено поставить верхнюю сетку — из конструктивных соображений, а также в связи с тем, что при малых скоростях обезвоживающий вал брал на себя массу.

Как видим, алгоритм не только позволил решить задачу, но и решил ее более качественно, чем мы могли ожидать. «Вредный» эффект сепарации перестал быть вредным и, наоборот, позволил получить такой эффект, который невозможен на обычных бумагоделательных машинах, «благополучных» с точки зрения сепарации.

В данном случае решение этой задачи пришло на аналитической стадии алгоритма. Но мы продолжили решение задачи дальше с целью нахождения возможно большего числа вариантов. Следующая стадия использования алгоритма и наиболее эффективная — оперативная.

Устанавливаем с учетом решений на предыдущих стадиях техническое противоречие (ТП) типа «форма» (схема машины) — «вредные факторы» и находим с помощью таблицы типовых приемов возможность устранения ТП — это приемы № 1, 33, 21, 22.

1 — принцип дробления. Он уже использовался при разделении процессов обезвоживания и формования бумажного полотна, преследуя в принципе те же цели. Вспомним, что в противоречие вступили «форма» машины (схема — илоскосеточная) —«вредные факторы», ухудшающие качество формуемого бумажного полотна.

33 — прием гласит: объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала. В самом деле, на факел мы воздействовали другим факелом, совместив их по плоскости раздела в один.

21 — принцип проскока. Вредные или опасные стадии процесса должны преодолевать на большой скорости. И это было — факел на большой скорости превращается в плоскость.

22 — принцип «обратить вред в пользу». Он и был использован при решении задачи.

Создается обманчивое впечатление, что три предыдущие стадии решения по АРНЗ не давали решения и только четвертая стадия — оперативная давала каскад принципов, в зашифрованном или почти в явном виде содержащих решение. Что ж_7 мы тоже пытались это сделать, а именно: использовать таблицу типовых приемов устранения технических противоречий, минуя первые три стадии АРИЗа и не тратя времени на очистку ее (задачи) от шелухи внешних атрибутов. И — ничего не получилось.

Прежде чем приступить к решению задачи оперативным путем, необходимо четко выявить условие задачи, найти ИКР и ТП. В противном случае можно до бесконечности манипулировать таблицей, используя лишь кажущиеся ТП (вспомним хотя бы, как мы неправильно определили ИКР). И наоборот, используя первоначальные стадии АРИЗ, можно прийти к решению гораздо раньше.

Имея уже приемлемое решение, мы несколько раз применяли АРИЗ с учетом этого решения, чтобы отыскать возможно больше побочных вариантов. И здесь пришло еще одно интересное прикладное применение рассмотренного выше способа устранения сепарации при производстве бумажного полотна методом напыления. Мы уже отмечали, что чем меньше радиус сбрасывающего вала, тем меньше угол раскрытия факела, и наоборот. А в нашем случае, когда сбрасывающих валов два? Оказывается, что симметрия факела в этом случае нарушается, т. е., изменяя радиус сбрасывающих валов, мы можем регулировать положение крупной фракции по толщине листа, располагая ее ближе то к одной, то к другой стороне листа. Значение этого решения трудно переоценить. Существует целый класс бумаг с покрытием: хром-эрзац, клеевые ленты, кабельные бумага, мешочные бумаги с ламинированным слоем— одним из существенных недостатков которых является скручиваемость. Тот же недостаток существовал и при эффекте сепарации. В малой степени он выражен во всех бумагах, так как эффект сепарации в них не изжит (на этом основано, кстати, определение машинной и свободной сторон листа).

Регулируя структуру листа по толщине, мы можем, следовательно, менять характеристики скручиваемости. Наносим, предположим, клеевой слой на ленту для склейки шпона (в мебельной промышленности) и, чтобы избежать скручиваемости, загоняем на противоположную сторону исходного листа мелкую фракцию волокон — моменты от усадки компенсируются.

ЗАДАЧА 2

Что представляет собой сеточная (формующая) часть бумагоделательной машины? Это — система валов (параллельных), обтянутых бесконечной сеткой. По существу, обыкновенный транспортер, в котором роль тягового элемента выполняет сетка. На сетке происходит обезвоживание и формование бумажной массы (рис. I).

В последнее время за рубежом появилось много машин двухсеточного типа («Инверформ», «Вертиформа», «Бел-Байформер», «Паприформер»), В них бумажная масса транспортируется, обез

воживается и формуется между двумя сетками (рис. II). Сетки по мере их износа нуждаются в смене (примерно раз в неделю). Как происходит смена сетки?

На односеточной машине один из валов опускают — на сетке образуется слабина. Сетку растягивают на «скалках» — легких алюминиевых стержнях — и выводят вбок за пределы валов.

Надевание новой сетки производят в обратном порядке. Время смены — до четырех часов.

На двухсеточной машине оба вала отводят внутрь каждой петли — сетки дают слабину; растягивают обе сетки на скалках так, чтобы они не касались друг друга, иначе их невозможно вывести вбок за пределы валов.

Необходимо учесть, что вес каждого из валов до 30 тонн.

Валы установлены горизонтально с отклонением не более 0,1 мм на длину вала — 10 м; при отводе валов все горизонтирование нарушается. Валы с торцов соединены с вакуумной системой. Соединения, естественно, герметизированы. При отводе валов соединение необходимо разбирать.

Итак, задача: найти способ быстрой смены сеток.

Часть 1. Выбор задачи.

Шаг 1—1. Какую характеристику объекта надо изменить? Время и простоту смены сеток.

Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи? Схему машины, ее конструкцию. Стоимость машины велика (до 10 миллионов рублей), переделывать нерационально. Кроме того, конструкция машины тесно связана с технологией производства бумаги, можно ее нарушить.

Какие расходы снизятся, если задача будет решена? Уменьшится простой машины, т. е. увеличится выработка бумаги. Отпадет надобность в сложных устройствах для отвода валов.

Каковы (примерно) допустимые затраты? Затраты равны стоимости бумаги, которая могла бы быть выработана за время простоя машины, умноженной на количество простоев в год. Время простоя 4 часа = 240 мин; скорость машины 700 м/мин; ширина машины 8 м. 700 м/мин X 240 минХ8 м = 1 344000 м^2 бумаги. Масштаб — только целлюлозно-бумажная промышленность. Количество простоев в году — 48. Значит, за год недовыработано 1344000X48=64512 000 м^2 бумаги. С 1 января 1966 г. оптовая цена за 1000 м^2 газетной бумаги — 7 р. 65 к. Итак, 7 р. 65 к.Х64512=493516 руб. (но одной машине).

Какой главный технико-экономический показатель надо улучшить? Время п простоту смены сеток.

Шаг 1—2. Обходной путь — сделать сетки «вечными», тогда не понадобится их смена.

Шаг 1—3. Определить, решение какой задачи целесообразнее — первоначальной или обходной. Мероприятия по уменьшению износа сеток—технологические. Сетки постоянно совершенствуются по мере появления новых материалов. В данных условиях выгоднее решать первоначальную задачу.

Шаг 1—4. Время смены сеток 1 час (уменьшим простой в 2—4 раза).

Шаг 1—5. «Поправка на время». Эту поправку «в лоб» можно понять как дополнительное уменьшение времени простоя: ведь скорости бумагоделательных машин растут, а значит, растет и недовыработка бумаги из-за простоев. Однако появляются и новые схемы машин, где смена сеток еще труднее — двухсеточные машины.

Итак, наша «поправка на время» — уменьшить время смены сеток до 0,5 часа не на обычной, а на двухсеточной машине — такие машины получают все большее распространение.

Шаг 1—6. Степень сложности решения — требуется, чтобы расходы не превышали 0,5 млн. рублей, а времени на смену тратилось 0,5 часа без изменения схемы машины.

Часть 2. Уточнение условий задачи.

Шаг 2—1. Аналогов в патентной литературе, к сожалению, не нашлось.

Шаг 2—2. Применить оператор РВС.

А. Р-Ч). Сетка состоит из проволок — основы и утка. Уменьшаем размеры проволок. Теперь это маленькие иголки. Понадо-билось отлить бумажное полотно — включили электромагнитное поле — иголки «сцепились» в сетку — через эту сетку с успехом будет проходить вода из бумажного полотна.

Б. Р->оо. Проволоки стали бесконечно большими, иначе — очень толстыми. В этом случае получится не сетка, а полотно (сплошное) из металла. Что ж, можно «просверлить» в нем дырки. Итак, бесконечная лента из износостойкого материала с перфорацией. Это может быть решением.

В. В-Ч). Сетка надета на машину заранее. Вернее, много сеток. Износилась одна — исчезла, начала работать вторая и т. д. Такие сетки есть. Одна, так называемая подкладочная, работает на износ, вторая служит формующим элементом. Иногда подкладочную сетку пускают только над темп элементами сеточной части, где наиболее интенсивен износ.

Г. В—оо. Подождем, пока сетка в результате коррозии сама лохмотьями свалится с машины. Надеть новую сетку? Пожалуйста, можно разобрать всю машину целиком с валами без всяких приспособлений.

Д. С—и!). Бесплатно? Трудновато. Разве что по пункту Г. Впрочем, бесконечно долго — отнюдь не бесплатно (простои машины!). Быть может, «повалить» машину набок? Тогда сетка при ее ослаблении упадет вниз. А новую сетку можно набрасывать, «ронять» сверху.

Е. С—^оо. Изготовим сетку из чрезвычайно прочного и износостойкого материала — «усов» (нитевидных кристаллов, выращиваемых пока только в лаборатории). Обходная задача будет решена.

Шаг 2—3. Дана система из валов и сетки. Сетка при смене плохо (долго) снимается с валов.

Шаг 2—4а. Сетка, валы — элементы, которые можно менять.

Шаг 2—5. Сетка — ее легче менять, она проще п дешевле, мобильнее.. Валы связаны с конструкцией машины в целом.

Часть 3. Аналитическая стадия.

Шаг 3—1. Составить формулировку ИКР. Сетка сама сходит с валов прп смене — быстро, не повреждаясь. И надевается так же быстро. Мы, кажется, забыли отметить весьма существенное обстоятельство: новую сетку растягивают на скалках (и очень осторожно) еще и потому, что нельзя допустить ее смятия — иначе она бракуется. Сетка, растянутая в рабочем положении на машпне, не должна иметь ни малейших складок.

Шаг 3—2. Делаем рисунки «было» и «стало» (рис. III).

Шаг 3—3. Не может выполнить требуемого действия внутренняя поверхность сеток или одной сетки, если нужно снять (надеть) одну сетку не трогая другой.

Шаг 3—4: а) выделенная часть должна смещать одну сетку или обе сетки одновременно вбок за пределы машины;

б) выделенная часть касается валов, а так как сетки растянуты, возникает тренде между сеткой и валами;

выло щ СТАЛО

в) она не должна касаться валов при смене (или не давать трения) и должна касаться валов (и давать трение) при работег чтобы обеспечить тягу.

Шаг 3—5. Внутренняя часть сетки сможет выполнить требуемое действие, если будет трение при работе и не будет тренпя при смене.

Шаг 3—6. Вид сверху (рис. IV):

Ш

а) стрелками на рисунке показаны силы, способствующие съему сеток; однако взятые сами по себе эти силы не исключают трения о валы;

б) эти силы можно создать простым одергиванием сеток с валов либо перекосом хотя бы одного из валов.

Примечание. Как бы мы ни горизон-тировали валы, перекос будет. В процессе работы некоторые из валов, натягивающих сетку, также перекашиваются, так как они подвижные. Все это приводит к тому, что сетка постоянно стремится уйти в сторону. Для ее удержания на валах применяются сложные автоматические устройства со слежением. Предположим, сетка пошла вправо — следящее устройство дает сигнал через усилитель на исполнительный механизм, тот перекашивает один из валов (так называемый сеткоправитель-ный вал) влево и сетка возвращается в нейтральное положение. Если же она это нейтральное положение проскочила — опять сигнал, и сеткоправительный вал возвращает сетку на место.

Вот она — психологическая инерция! Сетка сама стремилась покинуть валы, но мы загоняли ее обратно. Когда же нам понадобилось сетку снять, мы выключили машину (естественно, сетка остановилась) и стали ломать голову: как же ее оттуда вытащить?

Шаги 3—7 и 3—8. В авторском свидетельстве № 377459 содержится решение этой задачи, которое коротко можно изложить так: перекашиваем один из валов, запускаем машину на «ползучей» скорости, п сетка сама входит на приемное устройство, которое состоит из тех же «скалок», но уже вне машины (поэтому подготовку данного приемного устройства можно вести во время работы машины). При надевании новой сетки с того же съемного устройства тот же вал перекашиваем в другом направлении — и сетка сама «поехала» на валы в рабочее положение на той же «ползучей» скорости. Тридцати минут хватит... А скалки все-таки нужны, иначе сетка сомнется. Как уже указывалось, дороги и сложны не скалки, а механизмы для отвода валов. Натяжные валы легкие и сплошные, поэтому отводить их легко: общий вес их не превышает 500 кг (сравните с тридцатитоннымн формующими валами).

И еще. Вращаясь вместе с валами и «перекатываясь» друг но другу, сетки совершенно независимо перемещаются в осевом на-правленшт. Следовательно, мы имеем возможность менять одну (изношенную) сетку, не трогая другой. Естественно, надобность в сложных и дорогих механизмах для отвода формующих валов отпала.

ЗАДАЧА 3

Для изготовления бумаги используют древесную щепу, получаемую после рубки предварительно окоренных бревен в руби-тельнон машине. Чтобы снять кору с бревен (кора загрязняет полуфабрикат, из которого изготавливается бумага), их пропускают через корообдирочный барабан, который представляет собой трубу диаметром до четырех и длиной до десяти метров. Труба, вращаясь, перемешивает бревна, которые трутся друг о друга и о стенки барабана и за счет этого очищаются от коры. Из корообдирочного барабана бревна падают хаотично на лоток, а с него прп помощи системы транспортеров подаются в рубительную машину.

Для того чтобы подать бревна в приемное устройство руби-тельной машины, их необходимо сориентировать в одну линию, желательно непрерывную, чтобы бревна попадали в машину друг за другом. В последнее время для более равномерной выдачи бревен из корообдпрочного барабана на выходе из него устанавливают диск диаметром 6—8 метров, которых!, вращаясь в горизонтальной плоскости, раскатывает бревна к периферии, откуда по касательной они сходят на транспортер. Недостатком этого способа является конструктивная сложность и неудовлетворительная ориентация бревен (падая с диска на транспортер, они иногда опять меняют свою ориентацию), а самое главное, большие габариты ориентирующего механизма.

Поскольку задача была взята из заводского темника, который составлялся специалистом по АРИЗу, она была обработана до шага 2—2 (почти все решение задачи было проделано на занятии изобретательской школы).

Итак, начинаем с шага 2—2, с применения оператора РВС.

A. Р-*Ч). Маленькие бревна. Иголки. Можно ориентировать гидро- и аэродинамически, в струе, где

(I есть разность скоростей (градиент скоро-

1 "а стей). На верхний конец иголки действу-

[ // ет большая сила, чем на нижний,— со-

I // здается момент, разворачивающий игол-

\/ ку (рис. 1).

V/ Б. Р—^оо. Большое бревно. Из бао-

ху * баба. Не влезет в корообдирочный бара

бан. А если и влезет, то одно. Одно бревно легче ориентировать, нежели кучу. Не надо растаскивать.

B. В->0. Быстро сориентировалась вся куча бревен. Значит, нужны какие-то мощные силы. Но бревна тяжелые. Какие-нибудь антигравитационные? Погрузим бревна в воду — уничтожим силу веса. Вот и антигравитация. А ориентировать будем, создав водоворот — воронку, проскакивающую через патрубок рубительной машины (рис. 2).

Г. В—^оо. Ориентировать сколь угодно долго. Тысячу лет. Сгниют бревна ... нечего будет ориентировать...

Д. С—Ю. Бесплатно. Значит, под дехйствием бесплатных сил. Каких? Опять гравитационных. Пусть самп бревна скатываются по лотку. Лоток должен иметь конфигурацию, ориентирующую бревна.

Е. С—^оо. Очень дорогой транспортер. Тогда можно от-казаться от рубительной машины (она теперь стоит пренебрежительно мало по сравнению с транспортером). Рубить бревна в куче. Например, взрывом. Или лазером. Или мощными бегунами. Или дать большое давление и затем сбросить — и так неоднократно, пока не получим щепу нужных размеров.

Шаг 2—3. Дана система, включающая транспортирующую часть, бревна, корообдирочный барабан, рубитель-ную машину. Бревна подаются транспортирующей частью из корообдирочного барабана в рубительную машину неориентированно (беспорядочно — насыпью).

Шаг 2-4.

а) можно менять транспортирующую часть;

5.

V, < У г < У 5 < V *

б) трудно и нежелательно видоизменить бревна, барабан, рубительную машину. Бревна — природный элемент, а ко-рообдирочнып барабан и руби-тельная машина — высокопроизводительные агрегаты. Раньше для окорки использовались ножевые и шарошечные короочистные машины — в нпх подавались бревна одно за другим, т. е. онп уже были ориентированы и в таком виде шли дальше. Таким образом, при замене барабана его

предшественниками задача была бы решена, но корообдирочный барабан значительно производительнее.

Шаг 2—5. Итак, транспортирующая часть.

Шаг 3—1. Транспортирующая часть ориентирует бревна в одну линию сама, не снижая производительности (скорости подачи) .

Шаг 3—2. Делаем рисунки «было» и «стало» (рис. 3).

Шаг 3—3. Не может совершить требуемое действие поверхность транспортирующей части.

Шаг 3—4. Причина — поверхность транспортирующей части движется как одно целое, все точки ее контактируют со всеми бревнами, в том числе и неориентированными.

Шаг 3—5. Требуемое действие сможет осуществиться, если разные точки поверхности будут по-разному действовать на бревна, создавая усилия, разворачивающие или ориентирующие бревна.

Шаг 3—6. Различные точки поверхности должны иметь различные скорости (вид сверху, рис. 4). Из-за сил трения (разных!) появится момент, разворачивающий бревно.

Шаг 3—7. 1-й способ: ленты, движущиеся с различной скоростью (рис. 5).

2-й способ: пустить ленты «враздрай» — по-морскому так, на «пятке», разворачиваются двухмоторные суда (рис. 6).

Шаг 3—8. Центральная лента движется со скоростью подачи (исходя из производительности системы: корообдирочный барабан — транспортер — рубительная машина). Крайние ленты движутся враздрай на вспомогательной скорости — для разворота бревен (эта скорость может быть сколь угодно малой).

Для того чтобы уже сориентированные бревна, не мешая еще не сориентированным, шли на подачу, необходимо ввести вертикальную «развязку», широко распространенную на железнодорожном и автотранспорте (рис. 7). Тогда бревна могут вываливаться из корообдирочного барабана кучей. Эта куча будет вертеться на «пятке» (именно вертеться — без транспортировки, так как Кі = Кз, а У\ и Кз меньше Кг). Развернувшиеся нижние бревна упадут на нижнюю транспортировочную ветвь, которая подаст их в рубительную машину.

Для того чтобы бревна шли непрерывно в рубительную машину, можно сделать скорость У\ несколько большей, чем требуется по условиям производительности системы, и далее подавать бревна на транспортер со скоростью Уг, обеспечивающей требуемую производительность. Будет происходить «подбивка» бревен в одну непрерывную линию (рис. 8).

8.

ПУСТЬ ТВОРЧЕСКОЙ СТАНЕТ ЛЮБАЯ ПРОФЕССИЯ

У американского писателя-фантаста Айзека Азимова есть рассказ «Профессия» (Айзек Азимов. Путь марсиан. М., «Мир», 1966). В этом рассказе описывается очень далекое от нас будущее, в котором человек все свои специальные знания получает лишь два раза в жизни: первый раз, когда его учат читать, и второй, когда он получает профессию, к которой наиболее пригоден (пригодность к профессии определяется анализом мозга). Причем все знания человек получает не путем их постепенного и планомерного накопления, а при помощи специального устройства, которое подсоединяется к голове и в считанные минуты передает заранее запрограммированные знания непосредственно в человеческий мозг. Врач говорит герою этого рассказа: «К моменту рождения ваш мозг уже окончательно сформирован... повлиять на строение мозга, упорно о чем-то думая, попросту невозможно». По Азимову, творцов невозможно воспитывать, творцом надо родиться.

А вот по Г. Альтову (литературный псевдоним Г. С. Альтшул-лера), творцов надо воспитывать. Причем истинным творцом может быть универсал, человек, овладевший несколькими специальностями. Лейтмотив его повести «Наш дом ■— вселенная» (Сборник научной фантастики, вып. 14., М., «Знание», 1974) — только универсалы могут быть величайшими специалистами. И именно этот тезис подтверждает алгоритм решения изобретательских задач.

Нет, человек не рождается изобретателем. Изобретательству тоже надо учить так же, как мы учим сегодня инженеров, музыкантов, врачей. Причем творчество — это не принадлежность каких-либо исключительных профессий, а свойство человека, делающее любую профессию интересной.

Мы не случайно привели ссылки на произведения двух писа-телей-фантастов. В № 11 журнала «Юный техник» за 1975 год ость статья М. Володина «Ипженер охраняет природу». В ней говорптся о профессии, которая появилась совсем недавно и является едва ли не самой нужпой сегодня профессией — специалист по охране окружающей среды. Вот что пишет автор: «Это удивительная профессия — специалист по охране среды. Не похожая ни на одну другую, профессия универсальная, комплексная, вобравшая в себя множество черт других профессий — инженеров-тех-нологов, биологов, химиков, физиков. Инженеры новой профессии должны быть готовы прийти на помощь любому из производств, должны, без преувеличения, разбираться во всем. И понятны поэтому требования, которые будут предъявляться к специалистам столь необычного профиля: это прежде всего фундаментальные знания, пной раз из самых несхожлх областей, завидная фантазия, умение находить самые неожиданные, оригинальные решения». Вот вам уже сегодня ответ на полемические идеи советского и американского фантастов.

Что касается фундаментальных знаний, то их мы получаем в вузах, а вот завидную фантазию и умение находить самые неожиданные, оригинальные решения может помочь получить АРИЗ. И это закономерно: профессия инженера по защите среды — новая, а чем больше профессия принадлежит будущему, тем большего творчества, большей изобретательности она требует.

Но несмотря на то, что АРИЗ завоевывает с каждым годом все больше сторонников, имеется еще немало скептиков, которые верят лпшь во врожденные творческие способности. II однако же применение этой методики во многих городах пашей страны убедительно доказало, что изобретательству можно научиться. АРИЗ изучали люди разных профессий: инженеры, астрономы, врачи, физики, химики, математики, даже один режиссер драматического театра. Это были люди разных возрастов и уровней знаний: пожилые деятели науки и техники, молодые инженеры п рабочие, техники, студенты вузов и техникумов, учащиеся профтехучилищ и школьники. И все они, даже те, кто еще не стал изобретателем, говорят, что АРИЗ им очень помог и продолжает помогать.

Чем же помог АРИЗ?

Прежде всего тем, что заставил поверить в свои силы. Анализируя большое количество самых различных изобретательских решений, человек убеждается, что многие из них сравнительно легко мог бы сделать сам, если бы столкнулся в жизни с такими задачами. По ходу занятий слушателям школ изобретательства приходится решать много учебных задач, т. е. повторять уже кем-то сделанные изобретения. (И вы, наши читатели, убедились, что «не боги горшки обжигают», и есть изобретательские задачи, которые вам под силу уже сейчас.)

Кроме того, АРИЗ организует творческий процесс. Так, он учит не просто анализировать саму задачу, которая перед вами стоит, но требует выяснить причины возникновения этой задачи, рассмотреть задачу в системе, частью которой она является, т. е. требует системного подхода к задачам; он дает ориентир для изобретателя в виде идеального конечного результата и указывает пути достижения этого ориентира при помощи приемов устранения технических противоречий.

Очень ценен АРИЗ тем, что он учит путям устранения психологических барьеров, стоящих перед каждым создателем чего-то нового, необычного. Сегодняшний АРИЗ включает целый курс развития творческого воображения, а разве может быть изобретатель без полета фантазии?

И еще. До появления АРИЗа инженерам-разработчикам не всегда легко было находить общий язык, например, в оценках создаваемых объектов. АРИЗ позволил найти общие критерии оценок, такие как ИКР (идеальный конечный результат), технические противоречия, физические противоречия и т. п.

АРИЗ не стоит на месте: совершенствуются и детализируются отдельные шаги и стадии, растет количество примеров «на все случаи жизни», систематизируются физические эффекты и явления, разработан очень сильный комплексный метод, названный вепольным анализом, уже разработаны стандарты на некоторые виды решений изобретательских задач.

АРИЗ постепенно перерастает из метода решения изобретательских задач в теорию развития технических систем, становится частью этой теории. И с каждым годом к работе над АРИЗ присоединяется все большее количество людей самых различных профессий в разных концах нашей страны.

А параллельно идет обучение методике изобретательства. В Баку под руководством автора методики работает общественная лаборатория методики изобретательства (ОЛМИ). Ею разработано пособие «Теория и практика решения изобретательских задач», которым пользуются общественные школы и институты изобретательского творчества. Там же, в Баку, в течение ряда лет успешно работал Азербайджанский общественный институт изобретательского творчества (АзОИИТ). Многие выпускники АзОИИТа уже имеют по пять—семь авторских свидетельств.

С 1968 года ведет обучение АРИЗу в Ташкенте Ю. В. Чиннов. В Дубне при Объединенном институте ядерных исследований с 1969 года идут занятия по АРИЗ. В Ленинграде постоянно ведет обучение методике заместитель главного конструктора полупроводникового производства производственного объединения «Светлана» В. В. Митрофанов. В Горьком инженеры Ю. Н. Шело-мок и Б. И. Голдовский руководят школой изобретательского творчества. Первый выпуск сделала в 1976 году такая же школа в Волгограде под руководством инженеров Э. Л. Кагана и И. М. Сладкова. Большую работу по применению АРИЗ проводят в Свердловске инженер П. Я. Соболев, в Ульяновске — В. Н. Триханов, в Брянске — В. А. Бородицкий и многие другие энтузиасты более чем в 40 городах пашей страны.

В 1974 году в Москве была созвана всесоюзная конференция «Эвристика», которая обобщила опыт работы многих школ п семинаров.

Но методикой АРИЗ интересуются не только у нас в стране. В Баку приезжали учиться специалисты из Польской народной республики, а кандидат технических наук из Каунаса Ю. М. Че-пеле был приглашен в Болгарию для проведения семинара по АРИЗ.

Эффективность применения АРИЗ на сегодня доказана разработкой более 3000 изобретений. Так что используйте АРИЗ в своей деятельности, работайте творчески! Это сделает содержательней и интересней вашу жизнь.

ВМЕСТО ПРИЛОЖЕНИЯ

Мы не сомневаемся, что как бы вы ни решили предлагаемые нами задачи, вам все-таки захочется узнать контрольные ответы. «Контрольные» — потому что не все изобретательские задачи имеют один хороший ответ.

Задача о групповой запайке ампул. Ампулы погружают в воду такпм образом, чтобы над водой торчали только капилляры.

Задача о спасении эшелона с разобранными самолетами. «Тогда Коврижников приказал запустить моторы всех стоявших по ходу эшелона самолетов, и они буквально на глазах белогвардейских конников утянули эшелон со станции». Коврижников применил прием объединения: объединил платформы со стоящими на них двигателями.

Задача о технологии изготовления ликерных конфет. Используют прием «наоборот». Вместо того, чтобы внутрь шоколадной оболочки заливать горячий ликер, легче заморозить ликер, а затем покрыть его слоем шоколада.

Задача о защите стенок дробеметной камеры. Используем прием «Замена механической схемы». Применим магнитное поле в местах наибольшего износа стенок. Там образуется защитный слой из прилипших к кожуху дробинок, причем этот слой постоянно возобновляется «сам» по мере износа или выбивания самих дробинок.

Задача о полировке стекол. Прием использования фазовых переходов. Чтобы полировать оптические стекла, изготавливают суспензию из воды и полировального порошка и замораживают в форме, которую имеет обрабатываемая поверхность— теперь «сам» полировальник полирует и охлаждает.

ПРОЧТИТЕ И ПОРАЗМЫШЛЯЙТЕ...

Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. М., «Московский рабочий»), 1973.

Блинов Б. Загадочный импульс. М., «Молодая гвардия», 4969.

Б у ш Г. Тайны изобретательства. Рига, «Лиесма», 1973.

М у х а ч е в В. М. Как рождаются изобретения. М., «Московский рабочий», 1968.

Ощепков П. К. Жизнь и мечта. М., «Московский рабочий», 4967.

Орлов В. Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения. М., «Знание», 1964.

Тильде В., IIIтарке К.-Д. Нужны идеи. М„ «Мир», 1973.

Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений. М., «Мир», 1969.

Де Бон о Эдвард. Рождение новой идеи. М., «Мир», 1976.

О п т н е р С. Л. Системный анализ для решения деловых п промышленных проблем. М., «Советское радио», 1969.

Уилсон А., Уилсон М. Управление и творчество при проектировании систем. М., «Советское радио», 1976.

Хилл П. Наука и искусство проектирования. М., «Мир», 1973.

Э й р е с Р. Научно-техническое прогнозирование и долгосрочное планирование. М., «Мир», 1971.

Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. М.. «Прогресс», 1970.

От авторов ..............

Введение . ...............

Из плена слов...... - -........

Идеальная машина — самовар..... ......

Представьте себе...... ..........

И здесь ... самообслуживание (оснащение изобретателя) Водка ... в моторе или операция «скорость» . .

Диалектика природы...............

Вместо лирического отступления — физическое ....

Вектор фантазии...............

Александр Борисович Селюцкий, Геннадий Иванович Слугин ВДОХНОВЕНИЕ ПО ЗАКАЗУ (УРОКИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА)

Оформление В. М. Лаврова, рисунки Ю. Ф. Федосеева

Редактор- П. К. Генделева. Художественный редактор Л. Н. Дегтярев. , Технический редактор Э. С. Иванова. Корректор Т. К. Концевая.

ИБ № 292.

€дано в набор 26/УШ 1976 г. Подписано к печати 10/ХИ 1976 г.

Е-06089. Бумага 60Х84^1/1б, тип., Кс 1. 11,16 уел. печ. л., 11,34 уч.-изд. л. Изд. № 129. Тираж 10 000. Заказ 3513. Цена 57 коп.

Издательство «Карелия». Петрозаводск, пл. им. В. И. Ленина, 1. Типография им. Анохина Управления по делам издательств, полиграфии и книжной торговли Совета Министров Карельской АССР. Петрозаводск, ул. «Правды», 4.

Селюцкий А. Б,, Слугин Г. И.

Вдохновение по заказу. Уроки изобретательства. Петрозаводск, «Карелия», 1977.

190 с. с ил.

Попытки организовать труд изобретателя делались во многих странах. но именно в Советском Союзе родилась методика, которую автор ее Г. С. Альтшуллер назвал АРИЗом (алгоритмом решения изобретательских задач). Авторы данной книги проводили обучение АРИЗу в Петрозаводске среди рабочих, инженеров, студентов. Книга содержит обобщенный опыт занятий и поможет молодому человеку, решившему заняться техническим творчеством, сделать первые самостоятельные шаги.

30102—096

М127(03)—77

16—77

601

1

Все пояснения об изобретениях и рационализаторских предложениях мы даем по «Положению об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях», утвержденному Постановлением Совета Министров СССР от 21 августа 1973 г., № 584.

2

А. Л в а н о в. Первые ступени. М., «Молодая гвардия», 1970, с. 56.

3

Б. Блинов. Загадочный импульс. М., «Молодая гвардия», 1969. с. 126.

4

Б. Блинов. Загадочный импульс. М., «Молодая гвардия». 1969. с. 434—136.

5

Библиотека современной фантастики, т. 10. М.т «Молодая гвардия», 1967, с. 368.

6

«Известия Академии наук СССР». Серия биологическая, № 1, 1363, с. 13.

7

Библиотека современной фантастики, т. 24. М., «Молодая гвардия», 1972, с. 43.

8

Б. М. Кедров. О теории научного открытия. В сб.: «Научное творчество». М., «Наука», 1909, с. 78—82.

9

См.: Дж. Диксон. Проектирование систем: изобретательство, анализ в принятие решений. М., «Мир», 1969, с. 39.

Content

Селюцкий Александр Борисович и др Вдохновение по заказу. Уроки изобретательства

ВВЕДЕНИЕ

ИГРЫ... ДЛЯ КОСМОНАВТОВ

ИЗ ПЛЕНА СЛОВ

13. Прием «наоборот».

14. Прием сфероидальности.

21. Прием проскока.

22. Прием «обратить вред в пользу».

23. Прием обратной связи:

25. Прием самообслуживания.

26. Прием копирования.

40. Прием использования композиционных материалов.

ВОДКА... В МОТОРЕ ПЛИ ОПЕРАЦИЯ «СКОРОСТЬ»

Часть 5. Оперативная стадия.

КУРС «ЭРТЭВЭ»

АРИЗ В ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Селюцкий А. Б,, Слугин Г. И.

1