И тут появился изобретатель
Шрифт:
Применим метод ММЧ. Физическое противоречие: по условиям задачи «человечки-жидкость» должны давить на изделие (рис. 9), а по законам физики они обязаны давить в противоположную сторону (рис. 10). Будем действовать по обычной нашей логике: совместим несовместимое. Пусть одновременно происходят два противоположных действия (рис. 11). К сожалению, человечки давят только на стенки; давления на изделие нет. Значит, давление на стенки надо «перевернуть» (рис. 12). Но как это сделать? Если мы столкнем одну шеренгу человечков
Попробуйте теперь самостоятельно применить метод ММЧ для решения задачи 38 о разделителе для нефтепровода. Представьте себе разделитель: группа «синих» человечков делит поток «красных» человечков на две части. Как должны действовать «синие» при движении по трубопроводу? Какой должна быть группа «синих», чтобы свободно проходить через насосы? И как надо вести себя «синим», когда транспортировка окончена и «синие» вместе с «красными» оказались в одном резервуаре?
Идеальная машина — когда машины нет…
Массивные, жесткие, неменяющиеся технические системы вытесняются системами легкими, воздушными, даже эфемерными, построенными из мелких частиц, молекул, атомов, ионов, электронов, управляемых полями. У идеальной машины вообще не должно быть веса, объема. Идеал — когда действие осуществлено, а машины нет. Поэтому определение ИКР, то есть идеального конечного результата, — это прием, основанный на использовании одной из главных закономерностей развития технических систем. И вместе с тем это — психологический прием: ориентируясь на ИКР, человек перестает думать о старой, привычной форме машины. Переход к ИКР — очень сильный прием, и существует множество правил, позволяющих точно сформулировать ИКР. Не будем вдаваться в тонкости. Важно главное: надо требовать, чтобы все происходило само собой, словно в сказке.
Задача 41. Как в сказке
В совхозе обсуждали проект новых парников.
— Вообще-то неплохо, — сказал директор, — но механизации нет. Смотрите, вот крыша парника: легкая металлическая рама со стеклом или пленкой, закрепленная с одной стороны. Если температура внутри выше 20°, надо приподнять раму, а если ниже — опустить. За день температура в парнике может измениться десятки раз. Что ж, все время вручную открывать и закрывать раму?
— Почему вручную? — сказал механик. — Можно поставить приборы — температурные реле. Изменится температура — они включат электромоторы. К моторам пристроим шестерни, рычаги, тросы, чтобы поднимать и опускать раму.
— Не пойдет, — решительно возразил бухгалтер. — У нас сотни парников, и на каждом вы установите машину. Слишком сложно и дорого.
— Возникает техническое противоречие, — подытожил директор. — Выиграем в механизации, проиграем в усложнении и удорожании парников.
И
— Сформулируем ИКР, — сказал он. — Чтобы было как в сказке. Хорошая формулировка ИКР плюс физика девятого класса — и задача решена.
Как сформулировать ИКР для этой задачи? Что имел в виду изобретатель, упомянув о физике девятого класса?
Разберем эту задачу вместе. Прежде всего, отметим, что перед нами не задача, а ситуация, из которой нужно извлечь задачу. Система «Парник» — молодая, она еще даже не стала динамичной, меняющейся. Поэтому задача здесь такая: сохраним парник, постараемся его не перестраивать, но уберем недостаток (крыша неподвижна, растения перегреваются). О механизации парника не может быть и речи. Ведь электромотор и передача от него к крыше — это уже новая система. ИКР должен звучать так: «Крыша сама поднимается при повышении температуры и сама опускается при ее понижении».
Несведущий человек воскликнет: «Невероятно!» Но мы с вами знаем, что такие «чудеса» вполне возможны. В задаче 27 о защите проводов ферритовые колечки сами становились магнитными и сами же теряли магнитные свойства. Почему же нельзя «договориться» с крышей, чтобы она сама поднималась и опускалась? Колечками командовало тепловое поле. Пусть оно командует и крышей. Значит, надо использовать тепловое расширение. Возьмем стержень и… Нет, так ничего не получится. Даже при большом увеличении температуры стержень удлинится всего на доли процента. Именно поэтому мы использовали тепловое расширение для микроперемещения. А в этой задаче крышу нужно приподнять на 20-30 сантиметров.
Заглянем в учебник физики для девятого класса. В главе о тепловом расширении есть рисунок биметаллической пластинки — двух соединенных полосок из меди и железа. Медь при повышении температуры удлиняется сильнее, чем железо. Но в биметаллической пластинке медь и железо соединены, поэтому пластинка при нагреве изгибается и очень сильно. Крышка парника, сделанная из таких пластин, при повышении температуры сама поднимется, а при понижении — сама опустится.
Задача 42. Корабли XXI века
В одном конструкторском бюро группа инженеров разрабатывала проект самоходной баржи. Работа скучноватая: баржа как баржа, ничего нового. Чуть мощнее двигатель, чуть больше скорость, вот и все.
— Эх, спроектировать бы корабль XXI века, — сказал однажды самый молодой инженер. — В нем все должно быть принципиально новым.
— Даже корпус? — спросил его товарищ.
— И корпус, — ответил инженер. — В первую очередь — корпус. Ведь он уже тысячу лет не менялся. Был деревянный, потом стальной. Все равно — обычная коробка.
— Корпус всегда будет коробкой…
И тут появился изобретатель.
— Не спорьте! — сказал он. — Надо применить теорию решения изобретательских задач. Сейчас корпус корабля — жесткая коробка обтекаемой формы. Техническая система на втором этапе развития. Значит, нужно перейти к подвижному, гибкому корпусу. Может быть, для этого придется перейти с макроуровня на микроуровень и построить корабль из атомов или молекул, управляемых полем… Можно поставить и более смелую задачу. Идеальная машина — когда машины нет, а действие осуществляется. Значит, идеальный корпус — это когда корпуса нет, а корабль существует, работает. Давайте используем моделирование маленькими человечками и оператор РВС…