ИНСТРУМЕНТЫ ИЗОБРЕТАТЕЛЯ 7 глава

Конечно, са­мо­кат с дви­га­те­лем луч­ше обык­но­вен­но­го. Но воз­мож­нос­ти час­тич­ной идеи бы­ли ис­поль­зо­ва­ны очень сла­бо. Об­ра­ти­те вни­ма­ние, нап­ри­мер, на вы­со­ко рас­по­ло­жен­ное сед­ло. Рань­ше та­кое рас­по­ло­же­ние сед­ла вы­зы­ва­лось не­об­хо­ди­мос­тью: че­ло­век, вы­пол­няв­ший обя­зан­нос­ти дви­га­те­ля, дол­жен был сто­ять - это его ра­бо­чая по­за. За­тем со­вер­шил­ся пе­ре­ход от Лп к Дп+1: на са­мо­кат пос­та­ви­ли дви­га­тель внут­рен­не­го сго­ра­ния. Для че­го те­перь нуж­но вы­со­кое сед­ло? Ведь во­ди­те­лю нет не­об­хо­ди­мос­ти сто­ять, он мо­жет си­деть. А опус­тить сед­ло - зна­чит умень­шить вы­со­ту цен­т­ра тя­жес­ти, сде­лать ма­ши­ну бо­лее ус­той­чи­вой и луч­ше уп­рав­ля­емой. Это, в свою оче­редь, даст воз­мож­ность ис­поль­зо­вать бо­лее мощ­ный дви­га­тель, для ко­то­ро­го, соб­с­т­вен­но, уже ос­во­бо­ди­лось мес­то под си­день­ем во­ди­те­ля (но­ги «ушли» впе­ред, под си­день­ем об­ра­зо­ва­лось сво­бод­ное прос­т­ран­с­т­во). Сто­яще­го во весь рост че­ло­ве­ка не прик­ро­ешь об­те­ка­те­лем - по­лу­чит­ся неч­то слиш­ком гро­моз­д­кое. Дру­гое де­ло, ес­ли во­ди­тель си­дит: мож­но пос­та­вить об­те­ка­емые щит­ки, ко­то­рые зна­чи­тель­но умень­шат соп­ро­тив­ле­ние дви­же­нию.

Так изоб­ре­те­ние, ме­ня­ющее од­ну часть ма­ши­ны (дви­га­тель), при­во­дит к кас­ка­ду из­ме­не­ний в дру­гих час­тях и, сле­до­ва­тель­но, во всей ма­ши­не. Впро­чем, вмес­то «при­во­дит» пра­виль­нее ска­зать «мог­ло при­вес­ти». На прак­ти­ке судь­ба мо­то­рол­ле­ра сло­жи­лась ина­че.

Частичное изоб­ре­те­ние (за­ме­на дви­га­те­ля) так и ос­та­лось час­тич­ным: Ап­ прев­ра­ти­лось в Лп+1, и толь­ко В бо­лее поз­д­них мо­де­лях сед­ло пос­те­пен­но опус­ка­лось, а дви­га­тель пос­те­пен­но пе­ре­ме­щал­ся под сед­ло, к то­му сво­бод­но­му прос­т­ран­с­т­ву, ко­то­рое слов­но спе­ци­аль­но для не­го пред­наз­на­ча­лось. Од­на из та­ких про­ме­жу­точ­ных мо­де­лей по­ка­за­на на рис. 33, б. Дви­га­тель уже «ушел» с пе­ред­не­го ко­ле­са, но еще не «при­шел» к зад­не­му. Во­ди­тель поч­ти си­дит на дви­га­те­ле, а под крес­лом ос­та­ет­ся сво­бод­ное прос­т­ран­с­т­во…

Рис 33 Путь со­вер­шен­с­т­во­ва­ния мо­то­рол­ле­ра- А - мо­дель 1920 г; Б - про­ме­жу­точ­ная мо­дель, В -ма­ши­на сов­ре­мен­но­го ви­да.

Около трех де­ся­ти­ле­тий мо­то­рол­лер был толь­ко ди­ко­вин­ной за­ба­вой. В са­мом де­ле, ес­ли все рав­но при­хо­дит­ся си­деть вер­хом на дви­га­те­ле, то за­чем ну­жен мо­то­рол­лер, ког­да су­щес­т­ву­ют мо­то­цик­лы?… Но вот дви­га­тель, за­вер­шив пу­те­шес­т­вие, ушел под сед­ло мо­то­рол­ле­ра. Ма­ши­на при­об­ре­ла сов­ре­мен­ный вид (рис. 33, в) и но­вые ка­чес­т­ва, ко­то­рых нет у мо­то­цик­ла. Ока­за­лось воз­мож­ным пол­нос­тью зак­рыть мо­тор. Ос­во­бо­ди­лось очень удоб­ное, прик­ры­тое щит­ка­ми мес­то для ног во­ди­те­ля. Ма­ши­на ста­ла ус­той­чи­вой, ком­фор­та­бель­ной. На ней мож­но ез­дить да­же в бе­лой одеж­де. И мо­то­рол­лер на­чал ус­пеш­но (осо­бен­но» в го­ро­дах) кон­ку­ри­ро­вать с мо­то­цик­лом.

История мо­то­рол­ле­ра - не ис­к­лю­че­ние. В по­дав­ля­ющем боль­шин­с­т­ве слу­ча­ев изоб­ре­та­те­ли, ре­шив за­да­чу и вне­ся в объ­ект то или иное час­тич­ное из­ме­не­ние, воз­дер­жи­ва­ют­ся от дру­гих из­ме­не­ний, ка­за­лось бы оче­вид­ных и за­ко­но­мер­ных. Так, пер­вые ав­то­мо­би­ли бы­ли сде­ла­ны из обыч­ных ко­ля­сок: вып­ряг­ли ло­ша­дей и «впряг­ли» мо­тор» У не­ко­то­рых кон­с­т­рук­ций в пе­ред­ней час­ти был да­же рас­по­ло­жен ма­кет тор­са ло­ша­ди!

Первый мо­то­цикл был ве­ло­си­пе­дом обыч­ной для сво­его вре­ме­ни кон­с­т­рук­ции. Един­с­т­вен­ное от­ли­чие сос­то­яло в том, что на пе­да­ли жал не че­ло­век, а дви­га­тель внут­рен­не­го сго­ра­ния.

На рис. 34 изоб­ра­же­но од­но из но­вей­ших изоб­ре­те­ний-ма­ши­на для шов­ной свар­ки элас­тич­но­го плас­ти­ка­та. Уль­т­ра­сов­ре­мен­ная (и прог­рес­сив­ная!) идея ис­поль­зо­ва­ния то­ков вы­со­кой час­то­ты для свар­ки плас­т­мас­со­вых из­де­лий об­ле­че­на в до­по­топ­ную кон­с­т­рук­тив­ную фор­му. По­ка плас­т­мас­со­вые де­та­ли из­де­лий со­еди­ня­лись нит­ка­ми, го­ди­лась обыч­ная швей­ная ма­ши­на. Но вот ра­бо­чий ор­ган ма­ши­ны кар­ди­наль­но из­ме­нен - вмес­то иг­лы и нит­ки по­явил­ся ро­лик, на ко­то­рый по­да­ют­ся то­ки вы­со­кой час­то­ты. Здесь, поль­зу­ясь на­шей сим­во­ли­кой, на­до го­во­рить не о пе­ре­хо­де от Ап к Ап+1, а о стре­ми­тель­ном рыв­ке от ря­да А к ря­ду Б и да­же В. Од­на­ко стре­ми­тель­но­го рыв­ка не пос­ле­до­ва­ло - бы­ла соз­да­на ти­пич­ная «авто­ло­шадь».

Рис. 34. Уль­т­ра­сов­ре­мен­ная идея об­ле­че­на в ар­ха­ичес­кую кон­с­т­рук­тив­ную фор­му.

Традиционная ком­по­нов­ка швей­ной ма­ши­ны бы­ла обус­лов­ле­на тем, что фун­к­ции дви­га­те­ля вы­пол­нял че­ло­век Пра­вой ру­кой он кру­тил вал ма­ши­ны, а ле­вой ре­гу­ли­ро­вал по­да­чу тка­ни под иг­лу. При нож­ном при­во­де эта ком­по­нов­ка то­же бы­ла це­ле­со­об­раз­на. Од­на­ко в ма­ши­не, изоб­ра­жен­ной на рис. 34, шов об­ра­зу­ет­ся под дей­с­т­ви­ем то­ков вы­со­кой час­то­ты, по­че­му же те­перь че­ло­век дол­жен си­деть так, как он си­дел, ра­бо­тая в ка­чес­т­ве дви­га­те­ля?!

Если элек­т­ро­ап­па­ра­ту­ру спря­тать под ма­ши­ну, вся ус­та­нов­ка ста­нет зна­чи­тель­но ком­пак­т­нее, ее мож­но бу­дет прик­рыть од­ним ко­жу­хом. А си­деть удоб­нее сле­ва, в не­пос­ред­с­т­вен­ной бли­зос­ти к ра­бо­че­му ор­га­ну ма­ши­ны,- с этой сто­ро­ны и дол­жен на­хо­дить­ся че­ло­век, об­с­лу­жи­ва­ющий сва­роч­ную ма­ши­ну для плас­т­мас­со­вых из­де­лий.

* * *

Синтетическая ста­дия сво­е­об­раз­на. В от­ли­чие от пре­ды­ду­щих она, во­об­ще го­во­ря, не обя­за­тель­на. Но­вая тех­ни­чес­кая идея, ре­ша­ющая изоб­ре­та­тель­с­кую за­да­чу, воз­ни­ка­ет до син­те­ти­чес­кой ста­дии. А ког­да идея най­де­на, мож­но сра­зу пе­ре­хо­дить к ее кон­с­т­рук­тор­с­кой раз­ра­бот­ке. В боль­шин­с­т­ве слу­ча­ев так имен­но и пос­ту­па­ют. В ре­зуль­та­те изоб­ре­те­ние ос­та­ет­ся час­тич­ным, хо­тя мог­ло

Рис. 35. Прис­тав­ка-об­те­ка­тель.

бы стать пер­вым зве­ном в длин­ной це­поч­ке дру­гих изоб­ре­те­ний.

Был, нап­ри­мер, пред­ло­жен спо­соб тол­кать бук­си­ром не од­ну бар­жу, а две, пос­тав­лен­ные борт о борт. Од­на­ко при этом меж­ду но­со­вы­ми око­неч­нос­тя­ми барж по­лу­ча­лась ши­ро­кая впа­ди­на, тор­мо­зя­щая дви­же­ние сос­та­ва. Ка­за­лось бы, сам со­бой нап­ра­ши­вал­ся сле­ду­ющий шаг: на­до прик­рыть впа­ди­ну прис­тав­кой, ко­то­рая обес­пе­чит об­те­ка­емость (рис. 35). Од­на­ко эта идея (автор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 288575) по­яви­лась сов­сем не­дав­но.

Своеобразие син­те­ти­чес­кой ста­дии в том, что ее ша­ги не­за­ви­си­мы друг от дру­га и прос­ты, глав­ное - не за­быть их сде­лать. Но это опять-та­ки сво­е­об­раз­ная прос­то­та. Пред­по­ло­жим, что но­вая тех­ни­чес­кая идея при­ве­ла от ма­ши­ны А ъ к А±. Тог­да в ре­зуль­та­те син­те­ти­чес­кой ста­дии поч­ти каж­дый изоб­ре­та­тель мо­жет прий­ти от Л 4 к А^. Даль­ней­шее же прод­ви­же­ние все­це­ло за­ви­сит от объ­ема зна­ний (те­оре­ти­чес­ких или при­об­ре­тен­ных в про­цес­се про­из­вод­с­т­вен­но­го опы­та).

* * *

Взяв про­то­ти­пом объ­ект А п» изоб­ре­та­тель мо­жет пос­та­вить две раз­ные за­да­чи. Мож­но сфор­му­ли­ро­вать за­да­чу так: «Пе­рей­ти от А п к Ап+1 или да­же, раз­вив най­ден­ную идею, к Лп+2». А мож­но пос­та­вить за­да­чу ина­че: «Ми­нуя весь ряд от Лп+1 до Лп4т, сра­зу вый­ти к Б\».

Иногда спра­ши­ва­ют: что луч­ше - со­вер­шен­с­т­во­вать име­ющу­юся ма­ши­ну (спо­соб) или ис­кать неч­то со­вер­шен­но но­вое? С та­ким же ус­пе­хом мож­но до­пы­ты­вать­ся: что луч­ше - стре­лять на пять мет­ров или на пять­сот ки­ло­мет­ров?…

Все за­ви­сит от кон­к­рет­ных ус­ло­вий, и преж­де все­го от це­лей, ко­то­рые ста­вит пе­ред со­бой изоб­ре­та­тель или кол­лек­тив, ре­ша­ющий изоб­ре­та­тель­с­кую за­да­чу. Ес­ли нуж­но, что­бы за­да­ча бы­ла ре­ше­на как мож­но быс­т­рее, то це­ле­со­об­раз­нее со­вер­шен­с­т­во­вать про­то­тип. ИКР в этом слу­чае фор­му­ли­ру­ет­ся так: «То, что есть, ми­нус не­дос­тат­ки» или «То, что есть, плюс не­ко­то­рое улуч­ше­ние». При та­кой так­ти­ке за­да­ча ре­ша­ет­ся срав­ни­тель­но быс­т­ро (ча­ще все­го на треть­ем уров­не), а внед­ре­ние изоб­ре­те­ния не вы­зы­ва­ет осо­бых труд­нос­тей. Ес­ли же нуж­но по­лу­чить ка­чес­т­вен­но но­вый эф­фект, це­ле­со­об­раз­нее сра­зу от­ка­зать­ся от про­то­ти­па, на­вя­зы­ва­емо­го ус­ло­ви­ем за­да­чи. Про­то­ти­пом дол­ж­на быть иде­аль­ная ма­ши­на (иде­аль­ный спо­соб). В та­ких слу­ча­ях объ­ек­том в ИКР час­то бы­ва­ет «внеш­няя сре­да»: «Внеш­няя сре­да са­ма обес­пе­чи­ва­ет то-то и то-то». Сло­ва «внеш­няя сре­да» по­мо­га­ют отор­вать­ся от ста­ро­го, не­год­но­го про­то­ти­па и по­нять - что дол­ж­на де­лать но­вая ма­ши­на (но­вый спо­соб), как она дол­ж­на ра­бо­тать.

Действуя по­доб­ным об­ра­зом, мож­но прий­ти к идее чет­вер­то­го-пя­то­го уров­ней. Но и внед­ре­ние изоб­ре­те­ния пот­ре­бу­ет в этом слу­чае зна­чи­тель­но боль­ше­го вре­ме­ни. При­хо­дит­ся «с ну­ля» раз­ра­ба­ты­вать кон­с­т­рук­цию, мно­гок­рат­но ис­пы­ты­вать и пе­ре­де­лы­вать ее, пре­одо­ле­вать не­до­ве­рие и сом­не­ния тех, кто при­вык ос­та­вать­ся в рам­ках со­вер­шен­с­т­во­ва­ния ста­ро­го про­то­ти­па.

Оба пу­ти хо­ро­ши - в за­ви­си­мос­ти от кон­к­рет­ных об­с­то­ятельств. Но ес­ли вслед за Ап­ дол­жно ид­ти не Ап+1, а Б\, то ни­ка­кие по­пыт­ки со­вер­шен­с­т­во­вать про­то­тип (то есть изоб­ре­тать, ос­та­ва­ясь в рам­ках А и не пе­ре­хо­дя к ря­ду Б) не да­дут по­ло­жи­тель­но­го ре­зуль­та­та.

Историки тех­ни­ки и па­тен­то­ве­ды под­ме­ти­ли, что, ког­да про­то­тип мо­лод, он быс­т­ро и лег­ко из­ме­ня­ет­ся: за ко­рот­кое вре­мя по­яв­ля­ет­ся мно­го изоб­ре­те­ний, нап­рав­лен­ных на его улуч­ше­ние. Наб­лю­да­ет­ся сво­его ро­да «па­тен­т­ный пик». На этой ос­но­ве не­ко­то­рые ис­сле­до­ва­те­ли пред­ла­га­ли прог­но­зи­ро­вать пер­с­пек­ти­вы раз­ви­тия тех­ни­чес­ких объ­ек­тов: чем кру­че под­ни­ма­ет­ся кри­вая вы­да­чи па­тен­тов и ав­тор­с­ких сви­де­тельств, тем пер­с­пек­тив­нее рас­смат­ри­ва­емый тех­ни­чес­кий объ­ект. К со­жа­ле­нию, ког­да ряд Ль Лг… под­хо­дит к Б, то­же воз­ни­ка­ет «па­тен­т­ный пик». Изоб­ре­та­те­ли нап­ря­жен­но ра­бо­та­ют, чис­ло изоб­ре­те­ний быс­т­ро рас­тет, но ре­зуль­та­ты поч­ти не­ощу­ти­мы.

Сейчас та­кой «па­тен­т­ный пик» наб­лю­да­ет­ся, нап­ри­мер, в це­мен­т­ной про­мыш­лен­нос­ти. Сов­ре­мен­ная це­мен­т­ная печь - ги­ган­т­с­кая вра­ща­юща­яся тру­ба (дли­на до 250 м, ди­аметр до7 м). Вдоль тру­бы мед­лен­но пе­ред­ви­га­ет­ся по­ток сырья, а над ним не­сут­ся рас­ка­лен­ные га­зы. Да­же нес­пе­ци­алист мо­жет пред­с­та­вить, нас­коль­ко труд­но пе­ре­дать теп­ло от га­за к сырью: ведь газ соп­ри­ка­са­ет­ся толь­ко с по­вер­х­нос­тью сырь­ево­го по­то­ка. Что­бы улуч­шить ус­ло­вия теп­ло­пе­ре­да­чи (от это­го за­ви­сит про­из­во­ди­тель­ность пе­чи), дав­но бы­ло пред­ло­же­но на­ве­ши­вать внут­ри пе­чи цеп­ные за­ве­сы. Ме­тал­ли­чес­кие це­пи по­мо­га­ют пе­ре­но­су теп­ла от га­за к сырью. Пос­ле это­го изоб­ре­те­ния нас­ту­пи­ла па­уза, тя­нув­ша­яся де­сят­ки лет. Ес­ли хо­те­ли улуч­шить теп­ло­пе­ре­да­чу, прос­то уве­ли­чи­ва­ли ко­ли­чес­т­во це­пей. В сов­ре­мен­ной пе­чи об­щий вес це­пей свы­ше 100 тонн. И вот воз­ник «па­тен­т­ный пик»: по­явил­ся по­ток изоб­ре­те­ний на те­му «по­ве­сим це­пи не так, а так»… «Цеп­ная за­ве­са вы­пол­не­на с до­пол­ни­тель­ны­ми це­пя­ми, зак­реп­лен­ны­ми на ос­нов­ных це­пях и сво­бод­но ви­ся­щи­ми меж­ду ни­ми» (автор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 226453). «Кон­цы це­пей прик­реп­ле­ны к гиб­ко­му эле­мен­ту, вы­пол­нен­но­му, нап­ри­мер, из це­пи» (260484). «Це­пи дру­гим кон­цом прик­реп­ле­ны к кор­пу­су пе­чи» (310095). Це­пи гро­моз­дят­ся на це­пи, как ког­да-то, до изоб­ре­те­ния па­ро­хо­да, па­ру­са гро­моз­ди­лись на па­ру­са…

Чем боль­ше це­пей бу­дет в пе­чи - тем боль­шую до­лю теп­ла га­зов мож­но ис­поль­зо­вать. Но чем боль­ше це­пей - тем вы­ше соп­ро­тив­ле­ние дви­же­нию га­зов. Что­бы га­зу бы­ло удоб­нее дви­гать­ся, це­пей не дол­ж­но быть во­об­ще. А что­бы теп­лу удоб­нее бы­ло пе­ре­хо­дить от га­за к сырью, все прос­т­ран­с­т­во пе­чи дол­ж­но быть за­пол­не­но це­пя­ми. Чет­ко вы­ра­жен­ное тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие! И ес­ли по­ток од­но­тип­ных изоб­ре­те­ний не справ­ля­ет­ся с про­ти­во­ре­чи­ем, это вер­ный приз­нак, что воз­мож­нос­ти раз­ви­тия объ­ек­та (цеп­ных за­вес) ис­чер­па­ны.

Для изоб­ре­та­те­ля (а тем бо­лее для кол­лек­ти­ва, ре­ша­юще­го тех­ни­чес­кие за­да­чи на уров­не изоб­ре­те­ний) чрез­вы­чай­но важ­но иметь пред­с­тав­ле­ние о ло­ги­ке раз­ви­тия тех­ни­чес­ких объ­ек­тов. Это не­об­хо­ди­мо для прог­но­зи­ро­ва­ния но­вых тех­ни­чес­ких за­дач, для вы­бо­ра меж­ду пря­мым и об­ход­ным пу­тя­ми ре­ше­ния, для пра­виль­но­го ана­ли­за за­да­чи и ус­пеш­ной раз­ра­бот­ки най­ден­ной идеи.

Технических объ­ек­тов мно­го, и они очень раз­но­род­ны.

Но есть неч­то об­щее, при­су­щее всем тех­ни­чес­ким объ­ек­там: все они яв­ля­ют­ся сис­те­ма­ми. При сис­тем­ном под­хо­де тех­ни­чес­кие объ­ек­ты рас­смат­ри­ва­ют­ся как це­лос­т­ные ор­га­низ­мы, под­чи­ня­ющи­еся об­щим за­ко­нам раз­ви­тия. Кар­ман­ный фо­на­рик, дви­га­тель, теп­ло­воз, хи­ми­чес­кий за­вод, реч­ной тран­с­порт - все это при­ме­ры тех­ни­чес­ких сис­тем. Внеш­не они нис­коль­ко не по­хо­жи друг на дру­га. Их объ­еди­ня­ет то, что они сис­те­мы, т. е. неч­то боль­шее, чем ариф­ме­ти­чес­кая сум­ма сос­тав­ных час­тей. По­яс­ню ана­ло­ги­ей. Мо­ле­ку­ла во­ды - сис­те­ма, а не ариф­ме­ти­чес­кая сум­ма двух ато­мов во­до­ро­да и од­но­го ато­ма кис­ло­ро­да. Че­ло­век - сис­те­ма, а не прос­тая сум­ма ске­ле­та, мышц, сер­д­ца и т. д. Точ­но так же лю­бая ма­ши­на - сис­те­ма, це­лос­т­ный ор­га­низм, а не сум­ма час­тей.

Всякая тех­ни­чес­кая сис­те­ма - будь то швей­ная ма­ши­на, шах­та или сеть же­лез­ных до­рог - раз­ви­ва­ет­ся в оп­ре­де­лен­ной пос­ле­до­ва­тель­нос­ти. В при­ло­же­нии 2 да­на об­щая схе­ма раз­ви­тия тех­ни­чес­ких сис­тем. Да­вай­те раз­бе­рем­ся в ней.

История лю­бой тех­ни­чес­кой сис­те­мы на­чи­на­ет­ся с то­го, что… сис­те­мы еще нет. Это пер­вый - до­сис­тем­ный - уро­вень. Изоб­ре­та­те­ли по­нем­но­гу со­вер­шен­с­т­ву­ют от­дель­ные эле­мен­ты А, Б, В, хо­тя пу­тем объ­еди­не­ния эле­мен­тов в сис­те­му мож­но по­лу­чить но­вый эф­фект. Вот ти­пич­ный при­мер. Что­бы сох­ра­нить корм, за­го­тов­лен­ный на зи­му для ско­та, нуж­но под­дер­жи­вать оп­ре­де­лен­ную тем­пе­ра­ту­ру. В кор­ме вы­де­ля­ет­ся теп­ло, при­хо­дит­ся вен­ти­ли­ро­вать и ох­лаж­дать кор­мох­ра­ни­ли­ща; в этом нап­рав­ле­нии мно­го лет ра­бо­та­ли изоб­ре­та­те­ли в раз­ных стра­нах. Есть па­тен­ты на слож­ные (и не очень на­деж­ные) сис­те­мы под­дер­жа­ния за­дан­но­го ре­жи­ма. А тем вре­ме­нем дру­гие изоб­ре­та­те­ли соз­да­ва­ли сис­те­мы утеп­ле­ния и обог­ре­ва ко­ров­ни­ков, сви­нар­ни­ков и т. д. На­ко­нец, в ав­тор­с­ком сви­де­тель­с­т­ве № 251801 по­яви­лась идея соз­да­ния сис­те­мы: «Сель­с­ко­хо­зяй­с­т­вен­ная фер­ма, вклю­ча­ющая по­ме­ще­ние для со­дер­жа­ния жи­вот­ных и ба­шен­ные хра­ни­ли­ща кор­мов, от­ли­ча­юща­яся тем, что, с целью ис­поль­зо­ва­ния би­отер­ми­чес­ко­го теп­ла кор­мох­ра-ни­лищ для улуч­ше­ния мик­рок­ли­ма­та по­ме­ще­ния при со­дер­жа­нии жи­вот­ных, хра­ни­ли­ща вы­пол­не­ны в ви­де ли­ней­но­го бло­ка ба­шен, встро­ен­но­го в сте­ну по­ме­ще­ния для со­дер­жа­ния жи­вот­ных». Сис­те­ма «кор­мох­ра­ни­ли­ще и по­ме­ще­ние для жи­вот­ных» об­ла­да­ет но­вым ка­чес­т­вом: нет не­об­хо­ди­мос­ти ох­лаж­дать корм и наг­ре­вать по­ме­ще­ние.

Когда сис­те­ма соз­да­на, она ка­жет­ся ес­тес­т­вен­ной, оче­вид­ной. Но раз­г­ля­деть бу­ду­щую сис­те­му в раз­роз­нен­ных еще эле­мен­тах - де­ло не та­кое прос­тое. Здесь осо­бен­но нуж­но уме­ние ви­деть проб­ле­му под уг­лом зре­ния ос­нов­ных идей АРИЗ - я на­зы­ваю это ариз­ным мыш­ле­ни­ем. Об од­ном та­ком слу­чае рас­ска­зал изоб­ре­та­тель М. Ша­ра­пов в га­зе­те «Маг­ни­то­гор­с­кий ме­талл» за 26 ап­ре­ля 1969 г.

Для уда­ле­ния зо­лы и шла­ка, рас­ска­зы­ва­ет М. Ша­ра­пов, на ком­би­на­те при­ме­нял­ся гид­рот­ран­с­порт. При про­ек­ти­ро­ва­нии пред­по­ла­га­лось, что тру­бы бу­дут из­на­ши­вать­ся из-за тре­ния. Для уве­ли­че­ния сро­ка служ­бы ли­нии бы­ло ре­ше­но че­рез оп­ре­де­лен­ное вре­мя по­во­ра­чи­вать тру­бы, а тран­с­пор­ти­ру­емый шлак пред­ва­ри­тель­но из­мель­чать на дро­бил­ках. Тру­бы, од­на­ко, не из­на­ши­ва­лись, а, на­обо­рот, за­рас­та­ли. Воз­ник­ла за­да­ча* как уда­лять твер­дую кор­ку, об­ра­зу­ющу­юся на стен­ках внут­ри труб? Ее от­би­ва­ли -это бы­ла весь­ма тру­до­ем­кая ра­бо­та. Кор­ку пы­та­лись сди­рать, про­пус­кая по тру­бам во­ду с кок­сом. Руч­но­го тру­да при этом не бы­ло, но на вре­мя про­чис­т­ки тру­бы про­цесс при­хо­ди­лось ос­та­нав­ли­вать.

Зная ме­то­ди­ку ре­ше­ния изоб­ре­та­тель­с­ких за­дач, Ми­ха­ил Ива­но­вич Ша­ра­пов по­до­шел к за­да­че ина­че. ИКР оче­ви­ден труб.а дол­ж­на очи­щать­ся са­ма Оче­вид­но и дру­гое: ес­ли борь­ба с вред­ным фак­то­ром ока­зы­ва­ет­ся бе­зус­пеш­ной, це­ле­со­об­раз­но вы­бить клин кли­ном, т е. ус­т­ра­нить вред­ный фак­тор за счет сло­же­ния с дру­гим вред­ным фак­то­ром. В са­мой тру­бе нет «дру­го­го вред­но­го фак­то­ра». Сле­до­ва­тель­но, на­до объ­еди­нить тру­бу с чем-то, соз­дать та­кую сис­те­му, в ко­то­рой «ми­нус на ми­нус даст плюс». Са­мое прос­тое - най­ти тру­бы, ко­то­рые не за­рас­та­ют, а из­на­ши­ва­ют­ся Из­нос плюс за­рас­та­ние да­дут то, что тре­бу­ет­ся,- са­мо­очис­т­ку. Най­ти из­на­ши­ва­емые тру­бы ока­за­лось лег­ко: это бы­ли тру­бы для гид­ро­уда­ле­ния уголь­ных от­хо­дов. Они из­на­ши­ва­лись нас­толь­ко силь­но, что ре­ше­но бы­ло вов­се от­ка­зать­ся от гид­рот­ран­с­пор­та и во­зить уголь­ные от­хо­ды на ав­то­ма­ши­нах…

Две ли­нии труб шли ря­дом. Но од­ни спе­ци­алис­ты бо­ро­лись с за­рас­та­ни­ем труб, ис­поль­зу­емых для уда­ле­ния зо­лы и шла­ка, и ин­те­ре­со­ва­лись толь­ко этим. А дру­гие спе­ци­алис­ты бо­ро­лись с из­но­сом труб, пред­наз­на­чен­ных для уда­ле­ния уголь­ных от­хо­дов, и то­же ви­де­ли толь­ко свои тру­бы.

Шарапов пред­ло­жил (автор­с­кие сви­де­тель­с­т­ва № 212672 и № 239752) про­пус­кать гид­рос­ме­си по­оче­ред­но. Сна­ча­ла ще­лоч­ная во­да, не­су­щая зо­лу и шлак, соз­да­ет на стен­ках тру­бы кор­ку - за­щит­ный слой гар­нис­са­жа. По­том этот слой (а не ме­талл тру­бы!) сди­ра­ет­ся кис­лой во­дой, не­су­щей уголь­ные от­хо­ды. И в тру­бе сно­ва соз­да­ют слой гар­нис­са­жа… Мож­но тран­с­пор­ти­ро­вать один вид ма­те­ри­ала, дос­та­точ­но пе­ри­оди­чес­ки ме­нять ще­лоч­ную во­ду на под­кис­лен­ную, че­ре­до­вать­'на­рас­та­ние кор­ки и ее сди­ра­ние. Это изоб­ре­те­ние сей­час ус­пеш­но при­ме­ня­ет­ся на ря­де пред­п­ри­ятий.

Итак, за­пом­ним: ес­ли чис­ло по­пы­ток усо­вер­шен­с­т­во­вать объ­ект быс­т­ро рас­тет, но вмес­то улуч­ше­ния од­но про­ти­во­ре­чие за­ме­ня­ется дру­гим, на­до объ­еди­нить объ­ект с дру­ги­ми объ­ек­та­ми в но­вую тех­ни­чес­кую сис­те­му.

Такой пе­ре­ход не всег­да уда­ет­ся сра­зу, не­ред­ко из от­дель­ных эле­мен­тов сна­ча­ла по­лу­ча­ет­ся не­ус­той­чи­вая пе­ре­ход­ная сис­те­ма. На схе­ме (при­ло­же­ние 2) фор­му­лы та­ких сис­тем ус­лов­но взя­ты в круг­лые скоб­ки, а фор­му­лы ус­той­чи­вых сис­тем - в квад­рат­ные скоб­ки.

Примером сис­тем, пе­ре­ход­ных от пер­во­го уров­ня ко вто­ро­му, мо­гут слу­жить не­од­нок­рат­но стро­ив­ши­еся в XIX ве­ке под­вод­ные лод­ки с па­ро­вы­ми дви­га­те­ля­ми. Изоб­ре­та­те­лям ка­за­лось са­мо со­бой ра­зу­ме­ющим­ся, что на­до при­ме­нять са­мый со­вер­шен­ный дви­га­тель. А та­ким дви­га­те­лем тог­да бы­ла па­ро­вая ма­ши­на… Под­бор эле­мен­та для вклю­че­ния в сис­те­му на­до ос­но­вы­вать не на со­вер­шен­с­т­ве во­об­ще (т. е. не на со­во­куп­нос­ти по­ка­за­те­лей), а на со­вер­шен­с­т­ве глав­но­го для дан­ной сис­те­мы по­ка­за­те­ля. В под­вод­ной лод­ке та­ким по­ка­за­те­лем был за­пас энер­гии для под­вод­но­го хо­да. В па­ро­вом кот­ле не уда­ва­лось за­пас­ти сколь­ко-ни­будь* зна­чи­тель­ное ко­ли­чес­т­во па­ра и, сле­до­ва­тель­но, энер­гии. Не­со­вер­шен­ный еще элек­т­род­ви­га­тель с тя­же­лы­ми ба­та­ре­ями ока­зы­вал­ся - по это­му един­с­т­вен­но­му по­ка­за­те­лю - бо­лее силь­ным. Сис­те­ма «под­вод­ная лод­ка и па­ро­вой дви­га­тель» бы­ла не­ус­той­чи­вой; дол­гая жизнь жда­ла дру­гую сис­те­му-«под­вод­ная лод­ка и элек­т­ро­мо­тор с ба­та­ре­ями».

Иногда не­дос­та­ющий эле­мент сис­те­мы мо­жет быть за­ме­нен че­ло­ве­ком. Пер­вые са­мо­ход­ные эки­па­жи име­ли па­ро­вые дви­га­те­ли, и это де­ла­ло их тя­же­лы­ми, гро­моз­д­ки­ми, не­ра­бо­тос­по­соб­ны­ми. Ус­той­чи­вой сис­те­мой вто­ро­го уров­ня ока­зал­ся ве­ло­си­пед, в ко­то­ром вес дви­га­те­ля был ра­вен ну­лю…

История тех­ни­ки зна­ет мно­жес­т­во не­ус­той­чи­вых сис­тем, воз­ни­кав­ших при пе­ре­хо­де от вто­ро­го уров­ня к треть­ему: ве­сель­ный па­ро­ход, ша­га­ющий па­ро­воз, оп­ти­чес­кий те­лег­раф с ма­шу­щи­ми ры­ча­га­ми… Пы­та­ясь за­ме­нить че­ло­ве­ка ма­ши­ной (то есть пе­ре­вес­ти сис­те­му на тре­тий уро­вень), изоб­ре­та­те­ли и по сей день не­ред­ко за­дер­жи­ва­ют­ся на пе­ре­хо­де 2-3: ма­ши­на ко­пи­ру­ет дей­с­т­вия че­ло­ве­ка, и это обус­лов­ле­но не воз­мож­нос­тя­ми раз­ви­тия сис­те­мы, а прос­то-нап­рос­то пси­хо­ло­ги­чес­кой инер­ци­ей. По­рой та­кие изоб­ре­те­ния по-сво­ему изящ­ны. Их об­щая бе­да - от­сут­с­т­вие су­щес­т­вен­ных ре­зер­вов для раз­ви­тия. Ес­ли про­то­ти­пом ока­зы­ва­ет­ся та­кая сис­те­ма, поч­ти всег­да це­ле­со­об­раз­но не со­вер­шен­с­т­во­вать ее, а ис­кать но­вый прин­цип дей­с­т­вия.

Третий и чет­вер­тый уров­ни - на­ибо­лее ти­пич­ные для сов­ре­мен­ной тех­ни­ки. Мо­ло­дые сис­те­мы треть­его уров­ня уни­вер­саль­ны, зре­лые - спе­ци­али­зи­ро­ва­ны (уро­вень З1), ста­рые - из­лиш­не спе­ци­али­зи­ро­ва­ны. Уз­кая спе­ци­али­за­ция- вер­ный приз­нак не­об­хо­ди­мос­ти пе­ре­хо­да на но­вый^ уро­вень, ко­рен­ной пе­рес­т­рой­ки всей сис­те­мы.

Можно при­вес­ти лю­бо­пыт­ный при­мер из сте­коль­но­го про­из­вод­с­т­ва. При из­го­тов­ле­нии лис­то­во­го стек­ла рас­ка­лен­ная стек­лян­ная лен­та пос­ту­па­ет на вал­ко­вый кон­ве­йер. Прод­ви­га­ясь по это­му кон­ве­йе­ру, она при­ни­ма­ет тре­бу­емую фор­му и пос­те­пен­но ох­лаж­да­ет­ся. По­нят­но, что ка­чес­т­во по­вер­х­нос­ти стек­ла за­ви­сит при этом от рас­сто­яния меж­ду вал­ка­ми. Ес­ли это рас­сто­яние ве­ли­ко, стек­лян­ная лен­та бу­дет про­ги­бать­ся, ста­нет вол­нис­той. Что­бы по­лу­чить глад­кую по­вер­х­ность, нуж­ны вал­ки воз­мож­но мень­ше­го ди­амет­ра, тес­но прид­ви­ну­тые друг к дру­гу. Но та­кой кон­ве­йер бу­дет слож­ным по ус­т­рой­с­т­ву и кап­риз­ным в эк­с­п­лу­ата­ции. Мы сно­ва встре­ча­ем­ся с чет­ко вы­ра­жен­ным тех­ни­чес­ким про­ти­во­ре­чи­ем. Дол­гое вре­мя пы­та­лись обой­ти это про­ти­во­ре­чие, соз­да­вая спе­ци­али­зи­ро­ван­ные ли­нии для раз­ных сор­тов стек­ла (есть сор­та, ко­то­рые не обя­за­тель­но дол­ж­ны быть иде­аль­но плос­ки­ми) и ос­на­щая за­во­ды ма­ши­на­ми, по­ли­ру­ющи­ми стек­ло пос­ле зас­ты­ва­ния. А по­том бы­ло най­де­но по­ис­ти­не ре­во­лю­ци­он­ное ре­ше­ние.

Начнем мыс­лен­но умень­шать ди­аметр вал­ка: сан­ти-

метр, мил­ли­метр, со­тая до­ля мил­ли­мет­ра… Нас­коль­ко же слож­ным дол­жен быть кон­ве­йер с вал­ка­ми в со­тую до­лю мил­ли­мет­ра! Вот вам пси­хо­ло­ги­чес­кий барь­ер: со­тая до­ля мил­ли­мет­ра - страш­но да­же по­ду­мать, мик­рон или де­ся­тая до­ля мик­ро­на - сов­сем не­во­об­ра­зи­мо… А ес­ли ди­аметр вал­ка еще мень­ше? С мо­ле­ку­лу или атом? Из­го­то­вить кон­ве­йер с вал­ка­ми ди­амет­ром в мик­рон прак­ти­чес­ки не­воз­мож­но. Но ес­ли ди­аметр вал­ков со­из­ме­рим с ди­амет­ром ато­мов - все прос­то, по­то­му что ато­мы не на­до из­го­тов­лять. Пусть стек­ло ка­тит­ся по ато­мам, как по ша­ри­кам. Вмес­то кон­ве­йе­ра - ван­на рас­п­лав­лен­но­го оло­ва. Стек­лян­ная лен­та дви­жет­ся по ров­но­му слою ато­мов. И не на­до стро­ить кон­ве­йер, не на­до ре­гу­ли­ро­вать и ре­мон­ти­ро­вать вал­ки. Жид­кий ме­талл не толь­ко иде­аль­ный кон­ве­йер, но и пос­луш­ный ин­с­т­ру­мент: с по­мощью элек­т­ро­маг­ни­тов по­вер­х­нос­ти ме­тал­ла (сле­до­ва­тель­но, и по­вер­х­нос­ти стек­ла) мож­но при­дать лю­бую фор­му. Прек­рас­ное изоб­ре­те­ние! Оно сра­зу же по­ро­ди­ло «па­тен­т­ный пик». Уже вы­да­ны сот­ни па­тен­тов и ав­тор­с­ких сви­де­тельств на все­воз­мож­ные стек­ло­об­ра-ба­ты­ва­ющие ван­ны.

Поднявшись на чет­вер­тый уро­вень, тех­ни­чес­кие сис­те­мы бур­но рас­тут, и в ка­кой-*го мо­мент их рост впер­вые при­во­дит к кон­ф­лик­ту с внеш­ней сре­дой.

С древ­ней­ших вре­мен тех­ни­ка фор­ми­ро­ва­лась, ос­но­вы­ва­ясь на том, что ей пре­дос­тав­ля­ла при­ро­да. На на­шей пла­не­те мно­го во­ды и воз­ду­ха, по­это­му тех­ни­ка на­ша нас­к­возь «вод­ная» и «воз­душ­ная»: во­да и воз­дух бы­ли и ос­та­ют­ся глав­ней­ши­ми тех­но­ло­ги­чес­ки­ми ин­с­т­ру­мен­та­ми. На на­шей пла­не­те мно­го кис­ло­ро­да -и тех­ни­ка на­ша «окис­ли­тель­ная»: окис­ли­тель­ные про­цес­сы бы­ли и ос­та­ют­ся ос­но­вой энер­ге­ти­ки. На на­шей пла­не­те мно­го прос­то­ра - и тех­ни­ка ис­поль­зо­ва­ла и все еще ис­поль­зу­ет от­к­ры­тые схе­мы: внеш­няя сре­да да­ет тех­ни­чес­кой сис­те­ме ве­щес­т­во и энер­гию, а тех­ни­чес­кая сис­те­ма выб­ра­сы­ва­ет во внеш­нюю сре­ду от­хо­ды ве­щес­т­ва и энер­гии, ко­то­рые пе­ре­ра­ба­ты­ва­ют­ся, унич­то­жа­ют­ся внеш­ней сре­дой.

Природа бы­ла Уни­вер­саль­ным Очис­т­ным Бло­ком, ав­то­ма­ти­чес­ки под­со­еди­ня­емым к лю­бой но­вой тех­ни­чес­кой сис­те­ме. Уни­вер­саль­ный Очис­т­ный Блок об­ла­дал ог­ром­ной, ка­за­лось, без­г­ра­нич­ной из­бы­точ­ной мощ­нос­тью… И вот сей­час, ког­да все боль­шее чис­ло тех­ни­чес­ких сис­тем приб­ли­жа­ет­ся к по­тол­ку чет­вер­то­го уров­ня, Уни­вер­саль­ный Очис­т­ный Блок на­чи­на­ет ра­бо­тать на пре­де­ле, в из­нос­ном ре­жи­ме.

Конфликт меж­ду тех­ни­кой и при­ро­дой зат­ра­ги­ва­ет глу­бо­чай­шие, из­на­чаль­ные ос­но­вы тех­ни­чес­кой ци­ви­ли­за­ции. Что­бы пре­одо­леть этот кон­ф­ликт, нуж­но пе­рей­ти от «вод­ной» и «воз­душ­ной» тех­ни­ки к «без­вод­ной» ^н «без­воз­душ­ной», «от «кис­ло­род­ной» - к «бес­кис­ло­род­ной», от от­к­ры­тых тех­ни­чес­ких сис­тем - к зак­ры­тым. Этот пе­ре­ход не­из­бе­жен еще и по­то­му,, что че­ло­век вы­шел в кос­мос, я ес­ли бы да­же тех­ни­ка на Зем­ле прек­рас­но ужи­ва­лась с при­ро­дой, кос­ми­чес­кие ус­ло­вия все рав­но пот­ре­бо­ва­ли бы тех­ни­чес­ких сис­тем, рас­счи­тан­ных на вне­зем­ные ус­ло­вия. Ос­но­ву бу­ду­щей тех­ни­ки сос­та­вят зак­ры­тые сис­те­мы. Их «зак­ры­тость» бу­дет дос­тиг­ну­та не за счет при­со­еди­не­ния филь­т­ров к уже име­ющим­ся сис­те­мам, а ко­рен­ным из­ме­не­ни­ем ос­нов тех­но­ло­гии. Здесь ле­жат не тро­ну­тые еще плас­ты изоб­ре­та­тель­с­ких тем. Здесь скры­ты проб­ле­мы, ре­ше­ние ко­то­рых пот­ре­бу­ет ве­ли­ких изоб­ре­те­ний.

ЧЕЛОВЕК К АЛГОРИТМ

Мы рас­ша­та­ли ва­ши ум­с­т­вен­ные филь­т­ры, и в ре­зуль­та­те по­явил­ся от­вет. Ме­тод сра­бо­тал, он бу­дет дей­с­т­вен­ным всег­да. Все, что не­об­хо­ди­мо сде­лать,- -это из­ба­вить­ся от лиш­не­го гру­за пред­рас­суд­ков, от ока­ме­нев­ше­го му­со­ра в го­ло­ве, из­ме­нить про­из­воль­ную нас­т­рой­ку ва­ших ум­с­т­вен­ных филь­т­ров в от­но­ше­нии дру­гих ве­щей, ко­то­рые вам всег­да хо­те­лось сде­лать, и тог­да удас­т­ся най­ти нуж­ный от­вет на лю­бую проб­ле­му, ка­кую вы толь­ко по­же­ла­ете ис­сле­до­вать.

Р. Д ж о у н с

ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ

На од­ном из се­ми­на­ров по те­ории изоб­ре­та­тель­с­т­ва слу­ша­те­лям бы­ла пред­ло­же­на та­кая за­да­ча:

«Допустим, 300 элек­т­ро­нов дол­ж­ны бы­ли нес­коль­ки­ми груп­па­ми пе­рей­ти с од­но­го энер­ге­ти­чес­ко­го уров­ня на дру­гой. Но кван­то­вый пе­ре­ход со­вер­шил­ся чис­лом групп на две мень­шим, по­это­му в каж­дую груп­пу вош­ло на 5 элек­т­ро­нов боль­ше. Ка­ко­во чис­ло элек­т­рон­ных групп? Эта слож­ная проб­ле­ма до сих пор не ре­ше­на». Слу­ша­те­ли - вы­со­кок­ва­ли­фи­ци­ро­ван­ные ин­же­не­ры - за­яви­ли, что они не бе­рут­ся ре­шать эту за­да­чу:

- Тут кван­то­вая фи­зи­ка, а мы - про­из­вод­с­т­вен­ни­ки. Раз дру­гим не уда­лось, нам по­дав­но не удас­т­ся…

Тогда я взял сбор­ник за­дач по ал­геб­ре и про­чи­тал текст за­да­чи:

«Для от­п­рав­ки 300 пи­оне­ров в ла­герь бы­ло за­ка­за­но нес­коль­ко ав­то­бу­сов, но так как к наз­на­чен­но­му сро­ку два ав­то­бу­са не при­бы­ли, то в каж­дый ав­то­бус по­са­ди­ли на 5 пи­оне­ров боль­ше, чем пред­по­ла­га­лось. Сколь­ко ав­то­бу­сов бы­ло за­ка­за­но?»

Задача бы­ла ре­ше­на мгно­вен­но…

Изобретательская за­да­ча поч­ти всег­да име­ет ус­т­ра­ша­ющую ок­рас­ку. В лю­бой ма­те­ма­ти­чес­кой за­да­че есть бо­лее или ме­нее яв­с­т­вен­ный под­текст: «Ме­ня впол­не мож­но ре­шить. Та­кие за­да­чи уже не­од­нок­рат­но ре­ша­лись». Ес­ли ма­те­ма­ти­чес­кая за­да­ча «ие под­да­ет­ся», ни у ко­го не воз­ни­ка­ет мыс­ли, что она во­об­ще не ре­ша­ет­ся. В за­да­че изоб­ре­та­тель­с­кой под­текст сов­сем иной: «Ме­ня уже пы­та­лись ре­шать, да не выш­ло! Не зря ум­ные лю­ди счи­та­ют, что тут ни­че­го не по­де­ла­ешь…»