Найти идею введение в ТРИЗ – теорию решения изобретательских задач

пенно вырисовываются некоторые особенности «изобретательской физики». Так, становится ясным, что моносистема «физический эффект» применима лишь при решении задач, связанных с однократными, кратковременными действиями (например, взрыв). Между тем в изобретательской практике значительно чаще встречается необходимость обеспечить длительное действие. Такие задачи решаются использованием бисистемы «эффект

иантиэффект». Типичный пример — тепловая труба, основанная на одновременном применении двух противоположных процессов — испарения и конденсации. Широко используются в «изобретательской физике» и другие виды биэффектов, например эффект, реализуемый на двух веществах со сдвинутыми характеристиками (изгиб биметаллической пластины при нагреве).

«Эффект» — расплывчатое понятие, объединяющее физические феномены, самые различные по степени сложности. Изучение изобретений с «физическим уклоном» приводит к выводу, что физэффекты можно построить в цепочку с усложняющимися звеньями. Первое звено этой цепочки — элементарное действие, например прямолинейное перемещение тела, повышение или понижение температуры, изменение массы и т. д. Из этих действий конструируются простые эффекты, являющиеся «строительным материалом» для синтеза биэффектов и полиэффектов, из которых, в свою очередь, синтезируются еще более сложные

полибиэффекты и биполиэффекты. Например, падение тела — элементарное действие. Движение по инерции — тоже элементарное действие. Сочетание этих действий дает эффект движения маятника (от одной верхней точки до другой). Эффект

и«антиэффект» образуют биэффект — одно полное колебание маятника (туда-сюда). Соединение таких биэффектов — это уже поли-биэффект: многократные колебания, волновое движение. Сложение двух колебательных движений — би-поли-биэффект с новым физическим выходом — интерференцией.

Анализ письменных работ по решению задач с «физическим уклоном» показывает, что большинство ошибок при поиске нужного эффекта связано с непониманием «многоэтажности» физи-

Определим сначала элементарные действия. Как сделать, чтобы колесо слегка повернулось? В обычной червячной передаче при вращении винтовая нитка давила на стенку зуба, заставляя колесо поворачиваться. У нас винтовой нитки нет, вместо нее гребень, который не может дотянуться до стенки прорези. Что ж, если гора не идет к Магомету, пусть Магомет пойдет к горе: нужно, чтобы на одной стороне прорези появился дополнительный слой вещества; когда этот слой упрется в гребень, колесо чуть-чуть повернется.

Нарастание вещества на стенке прорези — элементарное действие. А обеспечить это действие можно, используя, например, эффект электрического осаждения.

Задача решена? Нет. Моноэффекты, как мы уже знаем, дают кратковременное действие. Из-за нарастания металла прорезь станет более узкой и «схватит» гребень, колесо не сможет поворачиваться. Значит, нужен биэффект: нарастание металла на одной стенке прорези должно сопровождаться удалением (электролитическим или механическим) тонкого слоя металла с противоположной стенки прорези.

Придумал такую передачу специалист по ТРИЗ Виктор Хрисанфович Подойницын. Описание деталей читатель найдет в а. с. 896285 и 937832.

* * *

Вернемся теперь к задаче 9.3. Ролик покрыт тонким и легко деформирующимся слоем электропроводного материала. Идеально было бы после каждого оборота — на ходу! — снимать деформированный слой и наносить новый слой — ровный, недеформированный. Два противоположных действия, для выполнения которых нужен инверсный биэффект: электролитическое растворение и электролитическое же осаждение (а. с. 872165). При решении этой задачи часто выходят на идею электролиза. И останавливаются перед психологическим барьером: электролитическое осаждение металла на неровную поверхность только увеличит степень ее неровности. Весь фокус в том, что нужен

все происходит на химическом (молекулярном) уровне и с участием чисто химического фактора — способности полимерной молекулы удерживать мономолекулы гидроокиси, не снижая их сорбционных свойств.

Другой пример. Качество многих химических процессов часто зависит от того, насколько точно удается отдозировать реагенты. Обычно точность пытаются обеспечить применением сложных механизмов, анализаторов, ЭВМ. Примером может служить производство кристаллов карбида кремния. Сырьем для получения кристаллов служат газообразные соединения кремния и углерода, причем требуется очень точное соотношение этих газов. Громоздкое и капризное дозирующее оборудование усложняет и удорожает производство. В а. с. 327779 предложено получать газовые соединения разложением химических веществ (например, метилдихлорсилана), в которых углерод и кремний уже находятся в требуемом соотношении. Точность дозировки идеальная — до атома...

Группа исследователей под руководством В. А. Михайлова выявила несколько десятков подобных химических приемов (Использование физических и химических эффектов при совершенствовании химических систем / Сост. В.А. Михайлов. — Чебоксары, 1985). Продолжение этой работы, надо полагать, приведет к созданию «Указателя применения химических эффектов и приемов».

* * *

Впрочем, между «изобретательской физикой» и «изобретательской химией» нет резкого разграничения.

■ З а д а ч а 9.7. В а. с. 547665 описан индикатор давления — прибор, показывающий, есть ли в пневмосистеме давление. Представьте себе вертикальную трубку, внутри которой может перемещаться ярко окрашенный поршень — шарик. Верхний срез трубки закрыт выпуклым стеклом — это окно индикатора. Нижний срез подсоединен к контролируемой магистрали. Если в магист-

т. е. к физической химии. Вещества эти — студни, переходящие при увеличении давления в жидкую фазу и восстанавливающие студнеобразную структуру при снятии давления. Студни (гели) — обширный класс веществ самого разного состава, причем каждой структуре присуще свое «критическое давление». Например, гель гидрата окиси железа имеет темный красно-коричневый цвет, а гель хлористого натрия сильно опалесцирует. Под давлением эти гели становятся почти прозрачными. Снятие нагрузки вызывает быстрое восстановление студнеобразных структур — снова появляется первоначальная окраска. Детали устройства индикатора давления, использующего этот эффект, даны в а. с. 823915. Для нас важно другое: «Указатель применения эффектов» должен включать и чистую физику, и чистую химию, и физическую химию. Если учесть сочетания эффектов и приемов — фонд почти безграничный. Эффективно пользоваться им можно только при условии предварительного анализа задачи. Стоит «отключить» ориентировку на идеальность при решении задачи 9.7 — и выход на нужный эффект резко затруднится.

* * *

Оказавшись на необитаемом острове, Робинзон Крузо, естественно, попытался выбраться оттуда и начал строить лодку, точнее пирогу. Для начала Робинзон с превеликим трудом повалил огромнейший кедр: двадцать дней ушло на то, чтобы перерубить ствол, четырнадцать — чтобы обрубить сучья. Еще месяц потребовался на придание стволу «лодкообразной формы». И еще три месяца, чтобы выдолбить лодку изнутри... Закончив свой титанический труд, Робинзон пришел в восторг. Лодка получилась громадная!.. Но восторги быстро стихли: выяснилось, что нет никакой возможности дотащить огромную лодку до берега...

О печальном опыте Робинзона напоминает Юрий Васильевич Горин, автор первого «Указателя применения физических эффектов». «Чтобы собрать банк физэффектов, нужен колоссальный труд, потому что основная масса сведений рассеяна в безбрежном океане физической литературы, — пишет Ю.В. Горин. — Каждые

10–12 лет объем сведений по физике удваивается. У Робинзона не раз возникала мысль о том, что лодку будет трудно спустить на воду. Но он отгонял эту мысль «глупейшим ответом»: прежде сделаю лодку, а там будет видно... Неразумно собирать банк эффектов, предполагая, что потом каким-то образом удастся использовать ЭВМ для поиска необходимого эффекта или сочетания эффектов»*. С этим трудно не согласиться. Ключ к проблеме применения физэффектов — в законах (правилах) перехода от задачи к приметам искомого физэффекта. В идеале анализ задачи должен дать столь точный «словесный портрет» физэффекта, что «опознание» не потребует поиска.

** *

■З а д а ч а 9.8. Перед сортировкой коконов их надо сориен-

тировать по длинной оси. Коконы имеют разные диаметры, поэтому устройства, рассчитанные на некий несуществующий «средний кокон», работают плохо. Пробовали применять пневмоустройства — тоже не очень удачно: пневматика сложна, требует подвода энергии. Как быть?

Тщетно искать ответ в перечне физхимэффектов. В формуле изобретения по а. с. 621626 сказано: «...с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения ориентации предметов разных диаметров, упругая стенка выполнена из отдельных упругих нитевидных волокон, верхние концы которых жестко закреплены». Иными словами, использована самая обыкновенная щетка! При движении сквозь щетку кокон принимает положение, при котором сопротивление минимально: поворачивается длинной осью вперед. Щетка — конструкция, работающая благодаря сочетанию физических и геометрических свойств. Сочетание очень удачное: щетку успешно применяют при решении многих изобретательских задач. Например, вращающаяся щетка, полуопущенная в воду, оказывается прекрасным аэратором (а. с. 1037900). Щетка служит опорой для саней, позволяя

* Горин Ю. Пирога Робинзона // Техника и наука. — 1982, № 8. — С. 14.

преодолевать препятствия без тряски и без повреждения груза (патент Великобритании 1541134). По а. с. 838556 «трубоход» (устройство для перемещения внутри трубы) движется, опираясь на «щеточные ноги»...

* * *

Помните, в седьмой главе мы пытались строить модель идеального вещества? Щетка — одна из промежуточных структур на пути к такому веществу. Своего рода антипод «кирпича» с капиллярами — воздух, пронизанный «антикапиллярами» упругих волокон.

«Щеточные» изобретения красивы, но, знакомясь с ними, часто испытываешь недоумение: почему не сделан следующий шаг? Ведь это так просто — выполнить волокна ферромагнитными и управлять ими с помощью магнитного поля...

* * *

Лента Мёбиуса — в отличие от щетки — чисто геометрическая структура. Применение этой ленты давно стало типовым приемом решения изобретательских задач. Назову лишь малую часть «мёбиусных» изобретений, сделанных за последние два десятилетия:

шлифовальная лента (а. с. 236278);

ленточный фильтр (а. с. 321266);

лента станка для анодно-механической резки (а. с. 464429);

конвейер в установке для нанесения покрытий (а. с. 526395);

игрушечная железная дорога (а. с. 665924);

ленточная пила (а. с. 719586);

устройство для разглаживания покрытий (а. с. 856580);

лопасти смесителя (а. с. 903130);

лента водоподъемника (а. с. 1057707).

Каждое десятое изобретение сделано с применением геометрических структур, геометрических свойств, геометрических