Воображайте-2. Полигон для мозгов

– Правильно. Вот ещё задача.

Задача 3

При изготовлении искусственных алмазов иногда получаются кристаллы с мелкими трещинками. Эти трещинки опасны – может преждевременно выйти из строя инструмент, в котором будут использованы такие алмазы. Лучше уж заранее расколоть алмаз по трещинам, пусть будут помельче – это ничего, всем работа найдётся – но зато целые. Но как это сделать? Алмаз хрупок, и, если по нему ударить, он расколется, но при этом могут возникнуть и новые трещины. То же самое может получиться, если использовать термоудар – быстрое нагревание и охлаждение. Как быть?

– Очень просто! Как с перцем, – не задумываясь отвечают ребята.

– Смотрите, что, казалось бы, общего между перцем и алмазом? А проблема была решена точно так же, только давление пришлось поднимать до нескольких тысяч атмосфер! А если нужно чистить картошку в столовой? Или семечки на кондитерской фабрике? Очищать от панцирей мельчайших морских рачков – криль? Снимать с деревьев кору? Ведь это же всё – одна задача! А решения её получены в разное время, разными изобретателями, в разных концах света!

Для будущих изобретателей очень важно знать, что многие идеи, решения могут быть использованы многократно. Именно на этом основаны стандарты на решение изобретательских задач, задачи-аналоги.

5.2. Разрешение физических противоречий

С приёмами разрешения физических противоречий мы в основном знакомы. Ребята уже умело пользуются разделением противоречивых требований в пространстве, во времени, получили понятие о системном переходе. Есть ещё фазовый переход, то есть использование фазовых превращений. Впрочем, их мы тоже применяли. Где?

– Мы решали задачу, как увеличить диаметр трубы. Там вода превращалась в лёд.

– Верно. А ещё?

– А ещё задачу про вулканизатор – поддержание температуры во время плавления.

5.3. Применение эффектов

– Хорошо. Следующий шаг – применение «Указателя физических эффектов». Мы уже говорили, что физических эффектов, используемых для решения изобретательских задач, – тысячи. Как среди них найти нужный?

– Сначала «сконструировать» с помощью маленьких человечков, а потом найти.

– В принципе верно. Но даже зная, что нужно, не всегда легко найти это нужное среди множества эффектов. Поэтому в начале 70-х годов был создан первый Указатель. Он представлял собой справочник, в котором кратко рассказывалось о каждом физэффекте, о том, как он может быть использован, приводились ссылки на литературу, где об этом эффекте рассказано подробнее. Поиск нужного эффекта облегчала таблица, состоящая из двух граф: в первой указывалось нужное действие, а во второй приведены эффекты, способные осуществить это действие. Например:

Сегодня несложно найти как сами указатели эффектов, так и описания нужных эффектов в Интернете. В процессе развития ТРИЗ развивалось и применение разных эффектов. Сегодня наряду с указателем физических эффектов существуют также указатели применения химических, геометрических и биологических эффектов, их легко можно найти в Интернете, как и описание самих эффектов.

В АРИЗ есть ещё шестая, седьмая, восьмая и девятая части, о которых мы расскажем лишь в общих чертах. Шестая часть предназначена для изменения или замены мини-задачи на другую, если решение первоначальной задачи не удалось найти. В седьмой части идет проверка, разрешено ли физическое противоречие, достигнут ли ИКР, содержит ли новая система хорошо управляемые элементы – словом оценивается качество найденной идеи. И если оно не удовлетворяет приведенным в тексте алгоритма требованиям, рекомендуется повторить решение. Здесь же выявляются дополнительные задачи и подзадачи, которые необходимо решить для того, чтобы внедрить найденную идею. Ведь для внедрения одного изобретения высокого уровня иногда приходится решить немало задач более низкого уровня.

Задача 4

Знаменитый учёный-изобретатель первой половины 20 века Огюст Пикар прославился изобретением стратостата и батискафа. При их создании ему пришлось решить немало задач, в частности об управлении клапаном гондолы стратостата. Управление производилось с помощью веревки, пропущенной через металлическую оболочку герметичной гондолы внутрь неё. (Электронике Пикар не доверял, считая её ненадёжной.) При этом возникла проблема: через узкое отверстие воздух из гондолы не выходил, но тяжело проходила верёвка. А через широкое – верёвка проходила легко, но также легко уходил и воздух. Как быть?

Решим задачу по АРИЗ, но запишем только узловые шаги.

1.1. Мини-задача. Техническая система для полёта и управления стратостатом включает гондолу, верёвку, отверстие и воздух.

ТП-1: если отверстие большое, то верёвка свободно ходит через него, но выходит воздух.

ТП-2: если отверстие маленькое, воздух не выходит, но верёвка ходит с трудом. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить свободное продвижение верёвки без потери воздуха.

1.2. Изделие – верёвка (B1), воздух (B2). Инструмент – отверстие (О) (большое, маленькое).

1.3.

1.4. Главный производственный процесс – управление гондолой. Выбираем ТП-1.

1.5. Отверстие очень большое, огромное.

3.1. ИКР-1. Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет выход воздуха, не мешая проходить веревке.

3.2. Икс-элемент должен быть из имеющихся ресурсов.

3.3. ФП на макроуровне. Оперативная зона (03) должна быть проницаемой, чтобы пропускать веревку, и должна быть непроницаемой, чтобы не пропускать воздух.

3.4. ФП на микроуровне. Частицы оперативной зоны должны быть связаны, чтобы 03 была непроницаемой, и не должны быть связаны, чтобы 03 была проницаемой. Проницаема для веревки (твердого тела) и непроницаема для воздуха… Да это же жидкость! Действительно, если ввести в отверстие жидкость, например воду, то веревка свободно будет проходить, а воздух – нет. Но возникает новая подзадача: как удержать жидкость? Во-первых, она растечется, во-вторых, перепад давления вытолкнет её из гондолы.

– Перепад давления можно уравновесить столбом жидкости.

– Ого! Для этого нужен столб в десять метров воды!

– Почему обязательно воды? Если жидкость тяжёлая, можно и поменьше.

– Ртуть?

– Нет, ртуть нельзя, все в гондоле отравятся.

– Вы решаете сразу две задачи, – замечает Преподаватель. – Сначала решите задачу, как сделать, чтобы вода или ртуть удерживалась в отверстии, а потом – как бороться с отравлением.

– Я знаю, как удержать. Как в школьном манометре – там трубка V-образной формы, заполненная ртутью, через неё можно пропустить верёвку.