Технические системы, подобно живым организмам, состоят из взаимосвязанных частей. Если «просто так» увеличить одну часть системы, это отрицательно скажется на других ее частях. Поэтому изобретательские задачи всегда содержат два требования: надо улучшить какую-то часть (какое-то свойство) системы и при этом не ухудшить другие ее части (другие свойства) или всей системы в целом. Сделать изобретение — значит преодолеть техническое противоречие.
Задача 8. Вездеход на Марсе
В одном фантастическом рассказе описана экспедиция на Марс. Космический корабль опустился в долину с очень неровной поверхностью: всюду холмы, ямы, камни. Космонавты быстро снарядили вездеход — колесный, с большими надувными шинами. Но на первом же крутом склоне вездеход опрокинулся набок.
И тут… Нет, к сожалению, в рассказе изобретатель не появился.
А как вы думаете: что бы он предложил?
Учтите, у космонавтов не было возможности переделывать вездеход.
Эту задачу тоже напечатали в «Пионерской правде». В большинстве писем был такой ответ: «Под днищем вездехода подвесить груз. Центр тяжести станет ниже, машина будет устойчивее». Не спешите выдвигать свою идею, давайте сначала оценим чужие предложения. У нас теперь есть критерий для оценки: преодолевается техническое противоречие или нет?
Груз, подвешенный под днищем машины, повысит ее устойчивость. Но одновременно ухудшится проходимость: груз будет цепляться за выступы в почве, за камни. Техническое противоречие!
Были и другие предложения:
выпустить воздух из шин, чтобы они просели наполовину;
снабдить вездеход дополнительной парой боковых колес;
экипажу высовываться из окон и дверей и держать равновесие, как это делают мотогонщики…
Нетрудно заметить, что в каждом из этих предложений выигрыш связан с проигрышем. Просевшие наполовину шины резко замедлят движение вездехода. Дополнительные колеса — серьезное усложнение конструкции, а мастерских на Марсе нет. Заставлять космонавтов выполнять опасные акробатические трюки — недопустимый риск… Избежать противоречий так трудно, что автор одного из писем признался: «Ничего не могу придумать. Пусть космонавты идут пешком…»
Представьте себе моряка, который не знает, что рифы и скалы надо обходить. Примерно так выглядит изобретатель, не учитывающий, что нужно обязательно устранять технические противоречия. Помните задачу об измерении давления газа внутри лампы? Идея разбивать лампы была запатентована, но изобретения фактически не получилось: противоречие не было устранено. Чем больше ламп мы разобьем, тем точнее будет проверка… и тем больше получится брака, лома!
Прежде чем сказать: «Я решил изобретательскую задачу!» — обязательно спросите себя: «Какое противоречие я устранил?» Подвесить груз к вездеходу нетрудно, но подвешивать надо как можно ниже, а чем ниже расположен груз, тем чаще он будет задевать за камни и выступы. Попытка повысить устойчивость машины, не применяя изобретательской хитрости, приводит к ухудшению проходимости машины: вездеход перестает быть вездеходом…
Используем теперь такую хитрость: пусть груз будет расположен очень низко, у самого грунта, но не снаружи, а внутри вездехода. Спрячем груз в… колеса! Поместим туда металлические шарики или круглые камни — пусть перекатываются… Такое изобретение запатентовано в Японии для повышения устойчивости автопогрузчиков, тягачей, автокранов. Запомните этот прием, он называется «матрешкой»: для экономии места можно расположить один предмет внутри другого.
Задача и ответ — два берега реки. Попытка сразу угадать ответ — всё равно, что попытка перепрыгнуть с берега на берег. Технические противоречия, приемы образуют мост.
Впрочем, противоречия и приемы правильнее сравнить с опорами моста. Перепрыгнуть с опоры на опору тоже не так просто: нужна догадка, чтобы перейти от задачи к противоречию и от противоречия к приему. Кроме опор необходимы балки, соединяющие опоры, — вот тогда получится хороший мост, по которому можно спокойно и уверенно, шаг за шагом, перейти от задачи к ответу.
О таком мосте мы еще поговорим. Пока важно одно: изобретателю необходимо находить и преодолевать технические противоречия.
Поразмышляйте сами
У нас уже есть инструмент для работы с задачами — пять сильных приемов:
1. Сделать наоборот.
2. Использовать изменение агрегатного состояния.
3. Сделать заранее.
4. Сделать чуть меньше требуемого.
5. Применить «матрешку».
Вы знаете также, что приемами могут быть физические эффекты и явления. Наконец, у вас есть надежный критерий для оценки идей: хорошая изобретательская идея обязательно преодолевает противоречие.
Я приведу несколько задач, потренируйтесь. Постарайтесь использовать инструменты — приемы, физику, знание о противоречиях.
Задача 9. Один за всех
В лаборатории собрали установку для изучения движения капель жидких минеральных удобрений, распыляемых с самолета. В трубе мчался поток воздуха, несущий множество капель. Но заказанный и установленный распылитель давал только очень мелкие капли.
Между тем в ходе опытов выяснилось, что надо изучать движение и более крупных капель.
— Закажем еще несколько распылителей, — предложил один инженер.
— Долго и дорого, — возразил другой. — Для двадцати опытов потребуется двадцать разных распылителей.
И тут, разумеется, появился изобретатель.
— Один распылитель будет работать за всех, — сказал он. — Размеры капель можно увеличить, если…
И он объяснил, что́ нужно сделать.
А что предложите вы?
Наверное, задача 9 покажется вам легкой. Следующая задача потруднее, но и с ней вы справитесь.
Задача 10. Вечная краска
Директор мебельной фабрики сказал главному инженеру:
— В прошлом году мы выпустили сто комплектов мебели для детских садив. Жалуются потребители: ребята сдирают краску, царапают…
— А мы тут при чем? — обиделся главный инженер. — Самую прочную краску можно содрать или поцарапать. Это от нас не зависит. Может быть, им нужна некрашеная мебель?
— Нет, — вздохнул директор. — Для детских садов обязательно нужна разноцветная мебель. Вот если бы краска была не на поверхности, а пропитывала всю древесину…
— Фантазия! — рассмеялся главный инженер. — Тысячи раз пробовали пропитывать древесину краской. Ничего не получалось, вы же знаете.
И тут появился изобретатель.
— Нет, это не фантазия! — воскликнул он. — Хотя, конечно, нужны выдумки и смелость, чтобы решить эту задачу. Хитрость в том, чтобы…
А вы как думаете, в чем здесь хитрость?
Совместить несовместимое
Если верить Мюнхаузену, пойманная им лисица ухитрилась выскочить из собственной шкуры. Оставим эту охотничью историю на совести барона: с лисицей этого произойти не могло. Зато с изобретательскими задачами нечто подобное происходит! Вот началась охота за ответом, поймано техническое противоречие, и, казалось бы, ответ уже в руках… Но тут события начинают идти по Мюнхаузену: ответ неожиданно ускользает, в руках охотника остается пустая шкура — оболочка задачи.