АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ТАБУ НА СЛАБОЕ РЕШЕНИЕ

В изобретательских задачах никогда и нигде нет недостатка, так как применение и развитие техники связано с решением многочисленных и разнообразных задач. Обычно решение этих задач начинают с поиска и применения уже известных технических средств и знаний. Однако часто эти средства и знания оказываются непригодными.

Задача 14. С появлением в начале века нового вида оружия - танков возникла острая потребность в их нейтрализации. Чем? Самолетами. Но в дуэли танк - самолет последний явно уступал, его легко было поразить пулеметом, которым оснащались танки. Как быть? Конструкторам многих стран одновременно пришла мысль о защите, бронировании самолета. Попытки предпринимались многими, но самолеты получались тяжелыми и тихоходными (например, "Ю-1" немецкой фирмы "Юнкерс") - легкая добыча для наземного стрелкового оружия. Поэтому в первую мировую войну многие летчики вынуждены были подкладывать под сиденье... чугунные сковороды. После войны пять лет безуспешно решали эту задачу американцы: пробовали множество вариантов бронирования, ставили мощные двигатели, снимали лишние грузы, ослабляли вооружение. Велись такие работы и у нас (в КБ А.Н.Туполева, Н.Н.Полякова) - тоже неудачно. Создалась парадоксальная ситуация: броня жизненно необходима в короткие мгновения боя, а все остальное время она мертвый груз, т.е. броневой щит должен быть, чтобы защитить экипаж и самолет от поражения, и его не должно быть, чтобы не увеличивать вес самолета. С началом Великой Отечественной войны проблема приобрела особо важное значение - сама обстановка накладывала запрет на слабые решения. Как быть?

Итак, в системе "самолет - броня" с улучшением защитных свойств ухудшаются ее скоростные свойства. И наоборот: для увеличения скорости надо уменьшить толщину брони или вовсе ее убрать, т.е. ухудшить защитные свойства. Подобные конфликты между частями или свойствами системы называют техническими противоречиями (ТП).
Задача, содержащая ТП, может быть решена либо поиском компромисса между противоречивыми характеристиками системы (сколько допустимо проиграть в одних свойствах, чтобы выиграть в других?), либо поиском путей устранения противоречия (как выиграть, ничего не проиграв?) Первый путь типичен для конструкторских решений, второй - для решений изобретательских.
Советский авиаконструктор С.В.Ильюшин блестяще разрешил ТП в системе "самолет - броня": он понял, что броня должна быть одновременно и несущей конструкцией самолета, она должна не только защищать машину, но и взять на себя силы, возникающие в полете; она должна работать на прочность, тогда в самолете не будет "мертвого веса". Знаменитый штурмовик "Ил-2" (а с 1944 года - "Ил-10"), "летающий танк", стал лучшей боевой машиной в своем классе самолетов. Выигрыш, полученный от изобретения С.В.Ильюшина, был велик (превосходство наших самолетов в воздухе, приближение победы!), а проигрыш - несоизмеримо мал (изменения в конструкции самолета, в технологии изготовления). Изобретательское творчество как раз и состоит в том, чтобы найти такое техническое решение, "плата" за которое или вообще бы не требовалась, или она была бы непропорциональна мала, по сравнению с полученным результатом. Об этом соотношении надо постоянно помнить, решая изобретательские задачи. Сравним, например, два решения следующей задачи.

Задача 15. Особенно опасно попадание снарядов и пуль в бензобак самолета - взрыв, казалось бы, неминуем. На самом деле вспышка возможна только в бензино-воздушной смеси, когда часть бака уже свободна и в воздушном пространстве скапливаются пары бензина. Как не допустить образование такой смеси и тем самым значительно снизить вероятность взрыва?

Очевидная идея: предотвратить попадание воздуха в бак при его опорожнении. Но без доступа воздуха бензин не будет вытекать из бака. ТП: воздух должен быть, чтобы бензин свободно вытекал из бака, и его не должно быть, чтобы не образовалась опасная бензино-воздушная смесь. Разрешение ТП: в 1942 г. было предложено заполнять бак по мере его опорожнения инертным газом азотом (воздух на 4/5 - это азот, т.е. воздух как бы есть и его нет - в обычном смысле). Задача решена, но какой ценой: баллоны с азотом, клапаны, трубки, система контроля и управления - все это весило десятки килограммов. Возможно в то время это было единственное приемлемое решение. (К 1942 г. было найдено более простое решение - заполнение охлажденными выхлопными газами двигателя.) А вот современное решение. Оно основано на разрешении другого ТП: бензин должен быть в баке, чтобы обеспечить работу двигателя, и его не должно быть, чтобы не образовались бензиновые пары. Бензин в баке, конечно, есть (иначе не будет выполняться полезная функция системы), но он в гелеобразном состоянии (гель - то же, что желе, студень). Этот процесс превращения топлива (в современных самолетах - керосин) в почти безопасное вещество называется "стабилизация топлива": достаточно ввести в топливо мизерную добавку (0,3-3%) специального полимера, и оно перестанет испаряться. Другие качества топлива не меняются (в том числе текучесть). Стабильное топливо не вспыхнет, например, при неудачной посадке самолета (Изобретатель и рационализатор.- 1982. -N9. -С.37), а в гоночных автомобилях бак можно вообще заменить каким-либо легким мешком (Химия и жизнь.- 1980. -N11. -С 729). Горсть порошка полимера заменила громоздкую систему по заполнению бака азотом. Вещество системы (топливо) стало само обладать нужным свойством, без дополнительных технических устройств. Понятно, что такой эффект (резкое снижение испарения при переводе жидкости в гелеобразное состояние) должен быть сначала известен в науке, а потом уж применен в технике. Использование в технике какого-либо эффекта, открытого наукой, может быть потом многократным - до тех пор пока применение не станет очевидным для всех. Но первое использование эффекта в технике всегда изобретение; оно обогащает технику новой идеей. Например, науке давно известен эффект исчезновения магнитных свойств вещества при нагреве выше точки Кюри, но он и сейчас активно используется в изобретательской практике.

Задача 16. В крупу иногда попадают личинки и яйца вредителей. Естественно, их надо обезвредить до расфасовки крупы. Лучшее средство - нагрев до 65⁰С. Но выше 68-70⁰С крупу нагревать нельзя. Обеспечить же точную температуру при высокой производительности никак не удавалось: толстый слой крупы на противне не прогревался (или подгорал снизу), а тонкий слой, т.е. нагрев малых порций крупы, сильно снижал производительность установки. Пробовали применять и другие способы нагрева больших объемов крупы, в том числе продувку горячим воздухом слоя крупы через сито снизу, - все равно крупа портилась из-за местного перегрева. Нужен предельно надежный и высокопроизводительный способ.

Абсолютную точность температурного режима обеспечили ферромагнитные дробинки, смешанные с крупой и имеющие точку Кюри 650С. Если такие дробинки попадут в переменное магнитное поле, то они, как и любые ферромагнетики, нагреваются за счет индукции, но только до 650С. При этой температуре у них исчезнут магнитные свойства и они перестанут нагреваться. Как только температура дробинок упадет хотя бы на чуть-чуть ниже 65 град., они снова сами включаются. После обработки крупы отделить дробинки не трудно - они магнитны. Какое ТП было в задаче? - Крупа должна обрабатываться большими объемами (высокая производительность) и одновременно малыми (точность температурного режима).
Таким образом, изобретательская задача - это такая техническая задача, которая содержит техническое противоречие, неразрешимое известными техническими средствами и знаниями, причем условия задачи исключают компромиссное решение. Если техническое противоречие преодолено - изобретательская задача решена, получено изобретение.
Иногда ТП, содержащееся в задаче, отчетливо видно. Таковы, например, задачи, приведенные в этом разделе. Иногда противоречие незаметно, оно как бы растворено в условиях задачи. Тем не менее изобретатель всегда должен помнить о техническом противоречии, которое ему предстоит преодолеть. Легче выделить противоречия в задачах типа: "Улучшить такой-то объект, чтобы получить такие-то результаты", труднее, если формулировка задачи половинчата: "Улучшить то-то" или "Достичь такого-то результата".

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 707 | Нарушение авторских прав