На небольших речных ледоколах устанавливают вибрационные установки. «Многотонные чугунные диски закрепляют на валах специальных машин, которые намертво привинчивают к носовой палубе. Едва только эта машина заработает, ледокол начинает трясти и раскачивать, его нос ходит ходуном, так что не только находиться там — со стороны глядеть страшно! Кажется, что вот-вот виброустройство вырвет «с мясом». Судно бьется о лед, словно в лихорадке, — лед в конце концов не выдерживает ударов, поддается» (Каневский 3. Ледовая пахота. «Знание — сила», 1969, № 8).
Применение ВВ, вибрация — все это не дает существенного эффекта.
Нужно придумать способ, обеспечивающий быстрое продвижение ледоколов во льдах толщиною до 3 м. Способ должен быть экономичен и осуществим при современном уровне техники.
Сейчас мы не будем уточнять задачу — это входит в процесс решения по АРИЗ, введем лишь некоторые обязательные ограничения.
1. По условиям задачи транспортировку грузов по морю нельзя заменять; переброска их авиацией или железнодорожным транспортом отвергается.
2. Нельзя заменять корабль подводной лодкой. Подводные лодки имеют очень большую осадку в надводном положении. В Англии, например, спроектирован подводный танкер с осадкой в 18 м, его придется загружать и разгружать в открытом море.
Решать задачу надо применительно к кораблю водоизмещением в 5—20 тыс. т. Корабль должен иметь в свободной воде нормальную скорость (т. е. 18—20 узлов).
Часть 1
1—1. а) Надо увеличить скорость движения каравана судов и ледокола во льдах.
б) Нельзя увеличивать мощность двигателей ледокола — эта возможность исчерпана.
в) Надо снизить стоимость транспортировки грузов в ледовых условиях.
г) Затраты должны быть ниже, чем при использовании лучших современных ледоколов.
д) Цель — снизить стоимость одного тонно-километра транспортировки груза.
1—2. Обходный путь — отказаться от ледокола. Ледокол — машина для изготовления канала во льдах. Если транспортные суда научатся ходить во льдах без канала, отпадет необходимость в ледоколе.
1—3. Итак, с ледоколом или самостоятельно?
а, в) В водном транспорте отчетливо проявляется тенденция к «само» (например, от буксируемых барж — к самоходным баржам).
б, г) Тенденция к «само» наблюдается и в сельхозмашиностроении (различные самоходные установки вместо прицепов), и в авиации (поэтому не были осуществлены многочисленные проекты прицепных пассажирских планеропоездов).
д) Обходная задача представляется значительно более трудной, в некотором смысле даже нереальной, дикой: мы хотим, чтобы транспортное судно шло во льдах быстрее ледокола... Но анализ свидетельствует в пользу обходной задачи. Выбираем ее.
1—4. Примем требуемую скорость во льдах равной 6 узлам (втрое больше, чем у существующих ледоколов), толщину льда — 3 м.
1—5. Поправка на время: скорость — 8 узлов, толщина льдов — до 3,5 м (практически это предельная величина).
1—6. То, что нам предстоит придумать, должно надежно работать в полярных условиях. Отсюда требование: как можно меньше подвижных механизмов и выступающих деталей (они смерзаются, ломаются льдами и т. п.).
Часть 2
2—1. а) Анализ патентной информации сразу выявляет чрезвычайно интересный факт: нет изобретений, относящихся к выбранному нами обходному пути. Свыше ста лет развитие ледоколов идет в рамках исходной схемы. Даже наиболее оригинальные изобретения последних лет не выходят за пределы этой схемы. Изобретатели из Ленинградского НИИ Арктики и Антарктики предложили разрушать лед системой фрез или импульсными водометами[45]. В американском патенте № 3130701 предлагается заводить носовую часть ледокола под лед и взламывать лед снизу: опускание носовой части производится затоплением особых цистерн, а подъем — опорожнением этих цистерн и одновременной подачей воздуха в надувную емкость, расположенную под днищем ледокола. По патенту ФРГ № 1175103 предлагается в носовой части корабля устанавливать десятки бивней — «направленных вперед, изогнутых и спускающихся под лед стальных клиновидных плоскостей».
Совсем свежее предложение предусматривает, что «исполнительный орган выполнен в виде расположенных вдоль корпуса, регулируемых по высоте резцов, а в задней части корпуса шарнирно установлена стрела, на конце которой закреплена удаляющая разрушенный лед плита». Это уже не корабль, а специализированный агрегат по изготовлению канала во льдах...