Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач - Генрих Альтов

Построение и заполнение подобных таблиц является прекрасным упражнением на развитие «аризного» мышления и с 1976 г. систематически используется на занятиях в общественных школах и институтах изобретательского творчества. При этом нередко делают интересные изобретения и открывают новые направления исследований и разработок.

ЗАДАЧИ

Задачи 57-59 вы решите легко, хотя они весьма трудны для тех, кто не слышал о стандартах. А вот с задачей 60 придется поработать без спешки, терпеливо. Решение этой задачи можно развернуть в интересное исследование.

Задача 57

В а. с. № 206 207 описан станок для нарезания резьбы метчиками; для разгрузки инструмента от осевых усилий станок имеет камеру, заполненную жидкостью, и поплавок, соединенный со шпиндельным блоком. По а. с. № 354 297 аналогичное поплавковое устройство используют для разгрузки опорных подшипников в установке, измеряющей крутящие моменты. Чем больше поплавок, тем, естественно, больше развиваемая им гидростатическая сила. Но увеличивать размеры поплавковой камеры невыгодно. Использовать вместо воды тяжелую жидкость дорого, неудобно, опасно. Спрогнозируйте, в каком направлении будут развиваться подобные поплавковые камеры.

П р и м е ч а н и е. Если возникнут трудности, вернитесь к задаче 50.

Задача 58

Имеется установка для получения полимера в виде мелких шариков. Установка представляет собой бак, в котором находится расплавленный полимер. К его поверхности подведена труба, по которой поступает сжатый воздух, захватывающий и распыляющий полимер. Воздушный поток с капельками полимера отводится по трубе: капельки застывают, падают на нижнюю стенку трубы и скатываются в специальную емкость. К сожалению, установка дает много крупных шариков. Пробовали по-разному подавать воздух - лучше не получается. Ставили в трубе решетки, сетки - снижалась производительность.

Какой стандарт надо использовать? Каково решение задачи по этому стандарту?

Задача 59

Консервы выпускают в литровых башках с металлическими крышками. Необходимо проверять, достаточно ли плотно крышка закрывает горловину банки. Для этого опускают банки в ванну с водой и смотрят - появятся ли пузырьки воздуха (вода через неплотности проходит внутрь банки и вытесняет воздух). Способ медленный и ненадежный. Какой стандарт надо применить? Каково решение по стандарту?

П р и м е ч а н и е. Задача состоит в обнаружении капелек воды, проникших внутрь банки. Модель задачи относится к классу 1: дано одно вещество. Содержимое банки, сами банки, крышки не входят в модель задачи.

Задача 60

Ответ на задачу 59 разверните в таблицу «расположение частей - агрегатные состояния изделия». Используйте приведенные в тексте книги примеры изобретений для заполнения некоторых клеток таблицы. Попытайтесь заполнить пустые клетки схемами. Какое применение может быть у этих схем? Нет ли среди них новых изобретений?

НАУКА ИЗОБРЕТАТЬ

«БЛУЖДАЯ РАССЕЯННЫМ ВЗГЛЯДОМ...»

Все-таки можно ли изобретать без теории? Без вепольного анализа, без дотошных операций по АРИЗ, без всей этой нелегкой науки? Можно. Вот типичный пример.

Сталь выплавляют в конверторах - огромных металлических тиглях с внутренней футеровкой (облицовкой) из огнеупорного кирпича. Каждые 7-10 дней футеровка сгорает, приходится прекращать работу, охлаждать конвертор, выламывать футеровку и выкладывать ее заново. Возникла идея: менять тигель конвертора целиком. Но конвертор - это сооружение высотой с восьмиэтажный дом; слишком сложно снимать тигель с подшипников, а потом устанавливать заново. Как же быть? Над этой проблемой долго размышлял изобретатель канд. техн. наук В. Горелов. Проблема не поддавалась, шли «пустые» пробы. И вот однажды... «Дочке необходимо было купить игрушку, - рассказывает Горелов. - Блуждая рассеянным взглядом по магазинным полкам, залюбовался русскими матрешками, красиво оформленными и выстроившимися за своей «мамой», в которую остальные вставляются одна в другую. Что-то они напоминали, но что? Прошел мимо, а потом вернулся - вспомнил! Да ведь если убрать верхнюю часть и пристроить руки-цапфы - это же конвертор, в который вкладывается чуть меньший корпус с футеровкой» («Изобретатель и рационализатор», 1976, № 9, с. 20).

Ну, а если бы В. Горелов не зашел в «Детский мир»? Или если бы в тот день на полках магазина не стояли матрешки?.. Конечно, задачу так или иначе решили бы, но с еще большими потерями времени.

Обратимся теперь к таблице основных приемов [13]. Нужно повысить «удобство ремонта» (строка 34). Если идти известными путями (снимать весь тигель), потребуется дополнительное время на установку отремонтированного тигля. Колонка 25 («потери времени») или 32 («удобство изготовления»); приемы в первой клетке: 32, 1, 19, 25; во второй: 1, 35, 11, 10. Прием 1 - разделить объект на части. Именно этот прием и обнаружил В. Горелов, «блуждая рассеянным взглядом». (Матрешка уже реализована в конструкции тигля, так как футеровка находится внутри корпуса. Суть изобретения в отделении футеровки, поэтому «рассеянный взгляд» должен был зафиксировать именно разобранную матрешку).

Другая задача и другой изобретатель - канд. техн. наук А. Белоцерковский: «...к идеальной жидкости для гидроэкструзии предъявляются два взаимоисключающих требования: в зоне действия ее на заготовку жидкость должна быть маловязкой и хорошо передавать высокое гидростатическое давление, а в зоне герметизации и трения (на входе плунжера в контейнер) жидкость должна быть высоковязкой с хорошими смазочными свойствами. Мы предпринимали многочисленные попытки скомбинировать такую жидкость из различных компонентов, обращались в институты химического профиля, терпеливо изучали литературу и патенты. Подходящую жидкость найти не удавалось. Решение пришло внезапно и в самом неподходящем для научного творчества заведении - в коктейль-холле. Как-то субботним вечером мы рассеянно поглядывали на манипуляции девушки-барменши, ловко сбивающей многослойные искрящиеся напитки. Тогда-то и возникла простая до нелепости идея: что, если сделать «коктейль» и в контейнере для гидро- экструзии (а. с. № 249 906). Попробовали - и действительно все прошло отлично» («Изобретатель и рационализатор», 1970, № 12, с. 21).

Физическое противоречие лежит на виду, решение задачи предельно облегчено. Сразу ясно, что противоречивые свойства мало разделить в пространстве. Следовательно, могут быть две и только две возможности: 1) взять одну жидкость и создать разные условия в разных частях машины; 2) взять две жидкости и разделить их в пространстве, причем жидкости не должны смешиваться друг с другом. Изобретатель долгое время видел только первый путь, да и то частично: искал жидкость, которая в разных частях машины ведет себя по-разному. Любой слушатель общественной школы изобретательского творчества знает, что есть жидкости, меняющие вязкость в магнитном или электрическом поле; есть жидкости, меняющие вязкость в зависимости от температуры, от градиента скорости в слоях... Но проще идти вторым путем: пусть в разных частях машины работают разные жидкости. Для этого надо подобрать несмешивающиеся жидкости («коктейль») - вязкую и маловязкую. Интересно сопоставить рассказ изобретателя и давным-давно опубликованный комментарий к одной из учебных задач [12, с. 176]:

«...Мы налили в контейнер для гидроэкструзии... маловязкую рабочую жидкость - попросту говоря, воды... В полость контейнера мы залили слой высоковязкой жидкости с плотностью ниже плотности воды... минеральное масло марки СУ».

«...Главное требование - не смешиваться с нефтью... Все вещества бывают либо органические, либо неорганические. Еще алхимикам было известно, что «подобное растворяется в подобном». Нефть - вещество органическое. Значит, экран должен быть неорганическим. Самая распространенная неорганическая жидкость - вода».

Конечные ответы совпадают: вода и масло, вода и нефть. В обоих случаях состав «коктейля» один и тот же...

Порой трудно понять, почему в поисках идеи «блуждают рассеянным взглядом» где угодно, но только не там, где следовало бы «блуждать» в первую очередь - в книгах по теории решения изобретательских задач. Ведь можно просто перебрать 40 основных приемов, этому даже учиться не надо...

Инженер Ю. Портнягин столкнулся с задачей, очень похожей на ту, которую решал В. Горелов: нужно было ускорить ремонт печи, на этот раз стекловаренной. Дно печи выкладывают огнеупорными шамотными брусьями - на это уходит 90 % времени, затрачиваемого на ремонт. Все дело в том, что брусья должны плотно прилегать друг к другу, поэтому их приходится обрабатывать вручную. Ю. Портнягин был на лекциях по ТРИЗ и знал, что существуют 40 приемов. Поэтому решение задачи пошло иначе. «Перебирая приемы решения изобретательских задач, - пишет Ю. Портнягин («Изобретатель и рационализатор», 1973, № 4, с. 28), - я все время ломал голову, как же сделать, чтобы швы между брусьями были минимальными? Есть такой прием - усилить вредный фактор и превратить его в полезный... Мысленно увеличиваю - шире и шире... Что дальше? Вот что: надо это пространство с неровными криволинейными стенками засыпать высокоогнеупорным бетоном... Наши экономисты подсчитали экономический эффект от облегчения труда -103 руб. 36 коп. за каждый кубометр кладки!.. Комитет по делам изобретений выдал мне на этот способ авторское свидетельство № 270 209».