Казалось бы, не все ли равно — сто грузовиков вместимостью по полторы тонны каждый или один грузовик, везущий полторы сотни тонн? Грузоподъемность одна и та же, но для обслуживания сверхгрузовика нужно в двадцать раз меньше людей, да и погрузка и разгрузка идут раз в десять быстрее. Многие изобретательские задачи возникают именно из-за стремительного увеличения размеров машин. Вот одна из таких задач.
Задача 14. После аварии
Тяжелый транспортный самолет совершил аварийную посадку на вспаханное поле в двухстах километрах от аэродрома. Самолет разгрузили, осмотрели повреждения: трещины, вмятины, местами сорвана обшивка. Необходимо доставить самолет на аэродром, в ремонтную мастерскую. Но самолет весит свыше ста тонн. Транспортировать такую махину надо очень осторожно, чтобы не было дополнительных повреждений. Специалисты собрались на совещание. Будь самолет поменьше, все было бы просто…
— Что тут думать! — воскликнул студент-стажер. На совещание его никто не приглашал, но у него была идея, которую ему очень хотелось высказать. — Тут без дирижабля не обойдешься. Подцепим самолет и…
— Молодой человек, — грустно сказал один из специалистов, — нет дирижаблей с такой грузоподъемностью. Да и нельзя аварийный самолет поднимать в воздух. Так что — никаких дирижаблей!
И тут появился изобретатель.
— Не согласен, — сказал он. — Дирижабль нужен и не нужен. Самолет надо поднимать и не надо поднимать…
И он объяснил, как выполнить противоречивые требования. Попробуйте догадаться, что предложил изобретатель?
Машины растут быстро, но не безгранично. Они увеличиваются в десять, двадцать, сто раз… Однако наступает момент, когда дальнейший рост становится невыгодным. Тогда одна машина объединяется с другой — возникает новая техническая система, небольшая, но имеющая резервы для роста.
Вспомним историю корабля. Первые корабли приводились в движение веслами. Сначала строили корабли с одним рядом весел, потом покрупнее — с веслами в два, три, четыре ряда… В Древнем Риме однажды соорудили корабль с тридцатью рядами весел! Гребцам было трудно согласованно работать веслами. Да и сами весла стали очень тяжелыми: расстояние от верхних рядов до воды превышало двадцать метров.
А потом появились корабли весельно-парусные. Их размеры тоже увеличивались, но уже не за счет нагромождения весел. Теперь совершенствовались паруса, и постепенно весельно-парусные корабли стали парусно-весельными, а затем и чисто парусными. Начался быстрый рост парусного оснащения: увеличивали число мачт, их высоту, делали паруса шире, устанавливали дополнительные паруса между мачтами… Потом был создан парусно-паровой корабль, и все повторилось: парусно-паровые корабли постепенно уступили место паро-парусным, а затем и чисто паровым.
Каждый раз, когда происходит объединение А и Б в систему АБ, возникает нечто принципиально новое, обладающее качествами, которых нет порознь у А и Б. Даже если система образуется по схеме А+А, все равно сумма равна не 2А, а чему-то большему. Одна лодка плюс одна лодка, объединенные в систему, это уже не две лодки, а катамаран с более высокой устойчивостью, «непереворачиваемостью».
Это важнейшая особенность систем хорошо видна на задаче о жуке-долгоносике.
Задача 15. Термометр для долгоносиков
Однажды собрались ученые, чтобы обсудить, как бороться с жуком-долгоносиком. И тут выяснилось, что условия существования жука изучены еще очень слабо. Никто не знал, например, какова температура тела долгоносика.
— Жучок маленький, — сказал один ученый, — обычным термометром не измеришь.
— Придется разрабатывать специальный прибор, — согласился другой. — Потеряем много времени…
И тут появился изобретатель.
— Не надо никаких новых приборов, — сказал он. — Возьмите обыкновенный…
Как вы думаете, что предложил изобретатель?
Эта задача была напечатана в «Пионерской правде», причем в текст добавили слово «стакан». Изобретатель говорил: «Возьмите обыкновенный стакан…» Половина ответов, присланных читателями, гласила: «Надо взять стакан, наполнить его водой, бросить туда долгоносика и измерить температуру обычным термометром». Разумеется, это неправильный ответ: маленький долгоносик практически не изменит температуру воды. Подвела психологическая инерция: раз есть стакан — наполним его водой, он для того и существует…
В задачах часто встречаются слова-ловушки, наталкивающие на неверные идеи. Поэтому следует придерживаться правила: из условий задачи надо обязательно убрать все специальные термины, заменив их простыми словами. Если, например, в задаче упоминается «микрометрический винт», можно заменить эти слова более простыми — «стержень, который очень точно перемещается». Исчезло слово «винт» — и сразу стало ясно, что решение не обязательно связано с «ввинчиванием».
Впрочем, об этом мы еще поговорим. Сейчас вернемся к задаче. Нужно наполнить стакан, коробку или мешочек долгоносиками и измерить температуру обыкновенным термометром. Сто долгоносиков, собранных вместе, образуют систему, обладающую новыми свойствами. Размеры этой системы намного больше размеров отдельных ее частей, поэтому измерение температуры не представляет никаких трудностей.
В каждом выпуске «бюллетеня изобретений» можно встретить технические новшества, заключающиеся в том, что одинаковые или неодинаковые объекты соединяют в одну систему (запомните: это уже шестой прием в вашей коллекции). Вот, например, авторское свидетельство № 408 586: котельные агрегаты, которые раньше располагались в линию, предложено собрать в «кучу» — в один блок. Упрощается строительство, сокращается длина водоводов и пароводов, достаточно одной дымовой трубы на весь блок.
В кормохранилищах постоянно выделяется тепло, помещения приходится охлаждать. А помещения для животных, наоборот, необходимо обогревать. В авторском свидетельстве № 251 801 предложено объединить эти здания: тепло кормохранилищ будет обогревать помещения для скота.
Обратите внимание: чтобы возникла система, надо так соединить объекты, чтобы появилось новое свойство. Например, если на моторную лодку просто установить снегоход (или мотоцикл), никакого изобретения не будет. Но изобретатель, получивший в США патент № 3 935 832, сумел сэкономить один двигатель: лодка приводится в движение мотором снегохода. Это уже система.
Еще один (очень красивый!) пример. На металлургических комбинатах отходы — золу и шлак — транспортируют водой по трубам. На внутренних стенках труб быстро образуется плотная корка, ее приходится удалять вручную. Над этим размышляли многие инженеры, но ничего не могли придумать. А другие инженеры в это время бились над задачей о сохранении труб, по которым «сплавляют» угольные отходы. Острые кусочки угля царапают металл, никак не удавалось предотвратить износ труб. Изобретатель Михаил Иванович Шарапов предложил образовать из этих труб единую систему. Сначала по трубам идут зола и шлак. На стенках образуется корка. Тогда по тем же трубам пропускают угольные отходы — они сдирают эту корку. И снова идут зола и шлак…
А теперь задача для тренировки:
Задача 16. Шиворот-навыворот
Завод получил заказ на изготовление больших стеклянных фильтров в виде цилиндров диаметром в один и высотой в два метра. Вдоль фильтра должны были идти ровные сквозные отверстия. Посмотрели инженеры на чертеж и ахнули: в каждом фильтре нужно сделать тысячи тонких отверстий.