Немного практики
Теперь можно пополнить список известных вам приемов.
10. Переход с макроуровня на микроуровень (от «железок», рычагов, шарниров и т. д. — к перемещению молекул, атомов, ионов).
11. Применение теплового расширения для микроперемещений.
12. Применение коронного разряда (измерение кривизны поверхности, контроль состояния газа, получение заряженных частиц).
13. Использование перехода через точку Кюри для автоматического включения и выключения электрических приборов.
14. Применение пены (заполнение пространства веществом, если вещества в этом пространстве не должно быть).
15. Геометрические приемы (использование ленты Мёбиуса, гиперболоида и т. д.).
Кроме того, вы узнали, что, получив задачу, надо сформулировать ИКР и стремиться к его достижению: хорошее решение всегда близко к ИКР.
Попрактикуемся в применении этих инструментов.
Задача 31. Давайте выбросим винт!
Когда рассматриваешь что-нибудь в микроскоп, иногда нужно чуть-чуть передвинуть стеклышко, на котором лежит рассматриваемый предмет. Передвинуть надо буквально на толщину волоса — на сотые и тысячные доли миллиметра. Для этого используют винты: вращаешь винт — он передвигает стеклышко. Но изготовлять такие точные винты дорого и сложно.
Собрались инженеры и стали думать, как быть.
— Техническое противоречие, — сказал один инженер. — Точные винты до́роги, нарезка быстро портится… А при более крупной нарезке не будет нужной точности.
И тут появился изобретатель.
— Давайте совсем выбросим винт!
Что надо использовать для точного перемещения предметного стеклышка микроскопа?
Задачу 31 вы наверняка решите, даже не дочитав условий. Впрочем, тут есть тонкость: если вы внимательно читали эту главу, то дадите сразу три правильных ответа.
Задача 32. Что-нибудь попроще
Полимеры стареют. Процесс этот напоминает ржавление металла, потому что виновник старения — кислород, разрушающий молекулы полимера. Для защиты от кислорода нужно при «варке» полимера ввести в «котел» тонкоизмельченное железо. Атомы железа перехватят кислород и защитят полимер. Но чем тоньше мы измельчим железо, тем активнее оно будет соединяться с кислородом воздуха еще до внесения в полимер. Окислившись, железо потеряет свои защитные свойства.
— Придется работать в среде инертного газа, — сказал химик, приглашенный для консультации.
— Сложно и неудобно, — возразили заводские инженеры. — Нам бы что-нибудь попроще…
И тут появился изобретатель.
— Пожалуйста! — сказал он. — Есть очень простое решение.
Как вы думаете, что предложил изобретатель?
Идею решения этой задачи вы найдете легко. Но постарайтесь додумать ответ, чтобы он был поконкретнее.
Задача 33. Пудра на конвейере
На горном комбинате работала транспортерная линия — от одного цеха к другому. Тонкоизмельченная руда, переходя с конвейера на конвейер, в конце концов поступала к печам. Работницы, обслуживающие линию, жаловались инженеру: руда — как пудра, при малейшем движении воздуха она поднимается в воздух.
— А что делать? — сказал инженер. — Мы эту пудру смачиваем, но толку мало: вода быстро испаряется. А сильно намочить нельзя… Может быть, сверху чем-то прикрыть конвейерную линию? Но работы вам прибавится: придется что-то укладывать, потом снимать…
И тут появился изобретатель.
— Покрытие должно быть, — сказал он, — чтобы не было пыли. И покрытия не должно быть, чтобы не было лишних хлопот. Следовательно, надо…
Как вы думаете, что надо сделать?
Учтите, что конвейерную линию необходимо сохранить. Задача в том, чтобы предотвратить образование пыли.
Искусство изобретать
Дороги, которые мы выбираем
Изобретательская деятельность многогранна, это не только решение задач. Нужно найти задачу, решить ее, превратить новую идею в работоспособную конструкцию, внедрить новую машину, прибор или способ. И все-таки важнее всего решить задачу. Можно взять готовую задачу, нередко изобретатели решают конкурсные задачи. Разработку новой идеи, превращение ее в действующую конструкцию, внедрение могут осуществить другие, скажем, группа специалистов: прочитали описание изобретения, запросили подробности у автора и внедрили новинку в производство. Конечно, лучше всего, если автор участвует в работе на всех этапах. Но необходимо и достаточно, чтобы автор участвовал в решении задачи, тут автора заменить нельзя. Решение — основа основ изобретательства.
Изобретателем XIX века был мастер-умелец, он своими руками строил новую машину, переделывал ее на все лады, добиваясь, чтобы она работала. Современный изобретатель, прежде всего, мыслитель, интеллектуал. Разумеется, прекрасно, если у изобретателя умелые руки. Нужно знать производство, уметь вести расчеты, конструировать, чертить. И все-таки самое важное — тонкие и точные интеллектуальные операции. Прежде чем дело дойдет до черчения или изготовления модели, должна быть выработана идея решения, а это процесс сложный.
Сначала изобретателю приходится отвечать на нелегкий вопрос: браться ли за решение данной задачи или отказаться от нее, заменив ее другой задачей, направленной на достижение той же цели? В сущности, это вопрос о том, есть ли резервы развития у данной технической системы или резервы исчерпаны, и надо создавать систему принципиально новую. Давайте посмотрим на конкретных примерах, как возникает такой вопрос и как на него следует ответить.
Задача 34. Не надо гадать!
При выплавке чугуна в домнах образуется шлак — смесь расплавленных окислов магния, кальция и т. д. Шлак, имеющий температуру 1000°, сливают в большие ковши и на железнодорожных платформах отвозят на шлакоперерабатывающие установки. Расплав шлака — ценное сырье для изготовления строительных материалов. Но затвердевший шлак перестает быть таким сырьем: снова расплавлять его невыгодно.
Вначале весь шлак в ковше жидкий. Однако при транспортировке на его поверхности образуется и быстро нарастает твердая корка. Приходится пробивать ее с помощью специальных (довольно громоздких) устройств. Корка, даже с пробитыми в ней отверстиями, удерживает часть жидкого шлака. В результате на шлакоперерабатывающих установках сливают из ковша только две трети шлака. Остальное идет на свалку. Причем нужно потратить немало труда, чтобы освободить ковш от затвердевшего шлака, а потом вывезти этот шлак с территории завода.
И вот в научно-исследовательском институте созвали совещание.
— Нужно сделать ковш с хорошей теплоизоляцией, — предложил один ученый.
— Пробовали — не годится, — возразил представитель завода. — Теплоизоляция занимает много места, ковш становится шире, а это недопустимо при железнодорожных перевозках.