Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск




http://химзаказ.рф/ купить спирт, продажа коньячного спирта.



предыдущая главасодержаниеследующая глава

Шаг первый. ТЕМА ИЗОБРЕТЕНИЯ. ПОВСЕДНЕВНЫЙ ТРУД РОЖДАЕТ ТЕМЫ

Шаг первый
Шаг первый

Изобрести - это значит увеличить следующую
дробь:
произведенные товары
затраченный труд

А. Эйнштейн

Можно ли сегодня изобрести молоток?

Молоток?! Да, ведь это один из самых древних инструментов человека. Его история началась по крайней мере миллион лет назад, когда наш далекий предок в расщепленной на конце палке укрепил камень. За истекший миллион лет появилась добрая сотня вариантов молотка: кузнечный, слесарный, кувалда, киянка, сапожный, обойный, председательский, для настройки роялей, для ремонта часов, отбойный... Так что же, человеческий ум уже исчерпал все варианты молотка и надо считать, что это изобретение закончено, отшлифовано временем, его даже можно назвать мертвым, окаменелым и в таком виде оно и войдет в историю техники земной цивилизации?!

Ничего подобного! Даже оно - древнейшее и простейшее творение человека - не может окаменеть и будет совершенствоваться и дальше. Читатель может спросить, откуда такая уверенность.

Ответ прост. Непрерывное развитие цивилизации, ее науки и техники ставит все новые и новые задачи, а открытие новых закономерностей в природе, получение новых материалов создает новую базу для совершенствования даже самых древних и самых простых устройств, машин, процессов.

Вот молоток с ультразвуковым вибратором, который облегчает и ускоряет труд. Вот молоток с встроенным магнитом: он сам хватает гвоздь за шляпку и ориентирует его под удар. А вот одно из последних детищ - молоток для работы в... космосе. Там потребовался молоток без отдачи. Ведь сила отдачи в условиях невесомости может вызвать опасное движение космонавта.

Такой молоток разработан конструктором Л. Некипеловой. Берем его в руку и, сильно размахнувшись, ударяем по стальной плите. Отдачи нет! Один металл словно прилип к другому. Опять встроенный магнит? Нет. Использован иной физический эффект: дробь, засыпанная в ударную часть инструмента, благодаря трению между шариками гасит отдачу.

А вот «молоток с памятью». Что же он помнит: сколько сделано ударов или координаты гвоздя, чтобы точно попадать в него? Ни то, ни другое. Его название связано с использованием нового металлического сплава - нитинола (55 процентов никеля и 45 титана), обладающего памятью. Пластинка из нитинола запоминает приданную ей форму и неизменно возвращается к ней сколько угодно раз. Говорят, на этом эффекте даже осуществлен «вечный двигатель», построенный американским инженером Р. Бенксом. На оси вращается без всякой видимой причины колесо размером с велосипедное. Но что это за две ванны под колесом с горячей и холодной водой? Вот в этом и заключена сущность конструкции. Со спиц колеса свисают подковообразные пластинки из нитинола. Когда очередная подковка окунается в горячую воду, она распрямляется и часть возникшей при этом энергии расходуется на вращение колеса. Попадая в холодную воду, пластинка «вспоминает» заданную ей форму и снова становится подковообразной. Самое удивительное, что усилие, необходимое для приобретения пластинкой подковообразной формы, гораздо меньше силы, возникающей при ее распрямлении. Что здесь - нарушение закона сохранения энергии? Конечно, нет, несмотря на то, что физики еще не дали убедительного объяснения этому эффекту.

Нитинол может быть использован для создания высоконадежного «дублера» пневматического молотка. Широко применяемые пневматические молотки, работающие на сжатом воздухе от компрессора, часто выходят из строя. Ремонтные мастерские буквально завалены этим инструментом. Использование S-образной нитиноловой пластинки в молотке может исключить и потребность в сжатом воздухе, и сделать его очень надежным и простым. Касаясь электрических контактов, пластинка нагревается и, распрямляясь, толкает ударный боек молотка. При этом она разрывает электрический контакт и теряет нагрев, касаясь теплоотводящих охлаждающих колодок. Тут пластинка «вспоминает» заданную ей S-oбразную форму, и цикл повторяется. Наверное, у читателя возникает сомнение в достаточной силе разгибающейся пластинки. Эксперимент опровергает эти сомнения: пластинка нитинола размером 1Ч10 сантиметров при нагревании разгибается с силой 600-700 килограммов. Комментарии, как видим, излишни.

Не пытайтесь пока приобрести такой молоток: его еще нет. А идею создания предложил инженер А. Иванов. Она с нетерпением «ждет» изобретателя, который воплотит ее в удачную конструкцию. Может быть, им станешь ты, читатель этой книги?

Итак, простая, даже простецкая, идея молотка, которую нашел, но не смог запатентовать по понятным причинам первобытный человек, живет и развивается миллион лет и, вероятно, никогда не окаменеет, пока существует род человеческий.

Если начать сейчас прослеживать эволюцию всех только простых инструментов и устройств, сопутствовавших человеку с самых первых его шагов по пути прогресса, то, конечно, не хватило бы страниц этой книги. Потребовалась бы многотомная энциклопедия. Ее можно было бы начать, например, со слова Абажур (кстати, уже изобретены электрические лампочки, взявшие на себя функции и абажура), многие варианты которого упоминал еще Владимир Даль: «Косой навесец на свет, на свечу, лампу для затина; навесец, тенник, затин, щиток, колпак, козырек...» С тех пор изобретено еще несколько сот вариантов этого устройства. Да и каждый читатель в случае необходимости сооружал свой оригинальный абажур из подручных средств. Ну а закончить такую энциклопедию можно было бы словом Ящик, для которого в том же словаре находим десятка два вариантов.

Еще одно изобретение, достойное внимания в связи с упоминанием молотка, это его извечный спутник - гвоздь. Он тоже не «застыл» и все время совершенствуется. Всем хорошо известны десятки вариантов гвоздей. Вот несколько последних изобретений. Гвоздь-шуруп объединяет достоинства того и другого: его заколачивают молотком, затем поворачивают на половину оборота, и готово. Гвоздь с двумя шляпками, одна под другой. Надеемся, что читатель сам догадается, зачем две. Гвоздь из прессованного... сахара. Им иногда «сколачивают» хирурги разошедшиеся кости. По мере срастания костей такие гвозди рассасываются в организме.

Итак, молоток и гвоздь продолжают развиваться, видоизменяться. И это не единственные примеры. Скажем, дымящая заводская труба тоже совершенствуется.

Приходилось ли вам видеть когда-нибудь летающую трубу? Речь идет не о выдумке, а об интересном изобретении.

Предлагаемое инженерами П. Каминским и А. Степаненко устройство внешне совсем на трубу не похоже. Это две гигантские оболочки, которые поочередно наполняются горячим дымом и поочередно транспортируют его в верхние слои атмосферы, где он выпускается из оболочек и нейтрализуется под действием ультрафиолетовых солнечных лучей. Каждая из оболочек соединена с тросом, с помощью которого спускают «пустую тару» на землю для следующего цикла. При размере каждой «трубы» в 100 метров высоты и 80 метров в диаметре, объем ее будет равен 500 тысячам кубометров. Две оболочки могут уносить весь дым тепловой электростанции в 1200 мегаватт, делая по пять рейсов в час.

Напрашивается следующий шаг: а что, если не возвращать обратно наполненные газом шары! Пусть уносятся еще дальше от поверхности Земли и еще меньше загрязняют им атмосферу. Надо только иметь запас дешевых объемных оболочек. При этом отпадает необходимость в лебедках и тросах.

Заглянем в общежитие студентов. Трое пьют чай, а четвертый зачем-то водит чайником по столу. Подходим ближе, и все становится ясно: четвертый гладит чайником брюки. Мы в студенческие годы пользовались более примитивным методом - всовывали картонки в штанины и укладывали под матрац. Если спешишь на свидание, то, конечно, «чайник-утюг» - лучшее решение.

А вот принципиально новый утюг - авторское свидетельство № 538074 В. Корнюхина. Он отлично гладит, не может прожечь ткань, обжечь руки, так как он... холоден! Здесь тепло заменено потоком фотонов. Испытания образца показали, что он гладит лучше, «так как прогревает материал объемно благодаря способности лучистой энергии проходить сквозь воздушные поры материала» (цитата из формулы изобретения). Заметим, что, несмотря на ряд преимуществ холодного утюга, на значительную экономию металла при массовом выпуске, его пока не производят. Но выступление «Правды» в защиту идеи, вероятно, сдвинет дело.

А что происходит с более сложными изобретениями? Естественно, у них этот процесс идет еще более широким фронтом, еще большее число модификаций и остроумных их вариантов рождается по мере развития науки и техники.

Уже во времена египетских фараонов существовали токарные станки. Об этом говорят и изображения на древних памятниках Египта, и находки в могилах фараонов. Первые станки были лучковые: заготовка приводилась во вращение движением лука, нить которого делала виток вокруг заготовки. Тысячи вариантов токарных станков отделяют лучковую его конструкцию, которую и теперь любят мастерить пионеры, от современного токарного станка с числовым управлением, гибкой программой, с высокой точностью выполняющего команды микропроцессора.

Теперь один пример из области радиоэлектроники. Мы не будем говорить о том гигантском скачке, который был вызван изобретением транзистора и больших интегральных систем. Замена ими электронных ламп позволила в сотни и тысячи раз уменьшить габариты приемников и потребляемую мощность. Это все знают по приборам, используемым и дома, и на работе.

Менее известна революционная роль сигналов, используемых для связи двух пунктов на Земле, для связи с космическими кораблями, например, летящими к комете Галлея, между подводными лодками и т. д. Ступени развития этой области обязаны изобретению новых форм используемых сигналов.

Многие из читателей наблюдали на экранах телевизоров не одно изображение, а два-три, но несколько сдвинутых друг от друга. Вместо приятного лица диктора мы видим странный размытый образ. Причина известна: на приемную антенну приходит несколько лучей от передатчика, но с разным запаздыванием. Например, второй и третий лучи приходят не прямым путем, а отразившись от соседнего небоскреба, башни. В подводной связи это могут быть лучи, отразившиеся от дна, водной поверхности, дельфина. В космосе такие дополнительные лучи возникают, например, из-за неоднородности межзвездной среды, скоплений пыли.

Многие десятилетия считалось, что разделить эти лучи в приемнике или выделить только один из них принципиально неразрешимая задача.

Но вот был придуман сигнал в виде отрезка шума или его искусственной подделки (псевдошум), и задача была решена. При этом можно не только выделить, например, самый сильный луч, но все лучи разделить, совместить их во времени и просто сложить! Если три луча имеют одинаковые амплитуды, то амплитуда суммарного сигнала возрастет в три раза, а его мощность почти в 10 раз.

Читатель, далекий от радиотехники, может спросить: каким образом шум, то есть хаос, может нести информацию? Оказывается, может, только на приеме надо точно знать те образцы шума или псевдошума, которые используются на передаче.

Таким образом, мы приходим к фундаментальному выводу: по мере развития общества все время возникают новые задачи и появляются новые возможности, которые приводят к совершенствованию абсолютно всех орудий труда и любых других устройств, используемых человеком.

Кратко это можно сказать так - нет мертвых изобретений, человек все совершенствует дальше.

Докажем теорему

Теорема краткая, но очень важная: «Каждый человек - потенциальный изобретатель». Пока ее нельзя доказать математически: наука слишком мало знает о законах творчества. Можно было бы попытаться сделать это статистическим экспериментом. Отобрать случайным образом, скажем, тысячу испытуемых, дать им набор творческих технических задач и подсчитать число участников, не решивших ни одной задачи. Допустим, что их оказалось 10. Тогда приближенно вероятность числа «неизобретателей» составит один процент.

Но этот эксперимент никак нельзя назвать чистым. Во-первых, если говорить о всем человечестве, то слишком мала выборка, всего тысяча человек. Во-вторых, и это более существенно, вдохновенно решать по заказу, по выданному тесту, без острой необходимости далеко не каждый из испытуемых захочет и сможет.

Поэтому у нас остается единственный путь - доказать нашу теорему чисто логическими рассуждениями, используя накопленный опыт людей.

Многие из читателей, покопавшись в своей памяти, обязательно вспомнят творческие задачи, пусть очень простые, которые они решали на работе или дома.

Некоторые, возможно, не придали им значения и забыли их. А как быть с теми, которые твердо знают, что им не приходилось решать таких задач? Ведь у математиков есть правило: для опровержения любой теоремы достаточно найти один случай, не согласующийся с ней. Вот для них и введено в теорему слово «потенциальный», то есть возможный, но еще не проявившийся.

Хорошо известно, что в случае острой необходимости человек может мобилизовать колоссальные резервы, таящиеся в живом организме. Это в полной мере относится как к физическим, так и к творческим возможностям. Примеров предостаточно.

Пример находчивости
Пример находчивости

Сколько смекалки, находчивости, неожиданных решений находили наши бойцы и командиры, громя немецких захватчиков. Недаром пословица гласит: «У сметливого солдата и рукавица - граната». Не меньше творческих находок было и в тылу, при передислокации заводов, быстром налаживании выпуска новой боевой техники. Можно вспомнить удивительную изобретательность полярников на дрейфующих льдинах у Северного полюса.

Полистайте подшивку газет, и вы обязательно встретите сообщения об удивительных творческих решениях, мгновенно найденных в экстремальных ситуациях - при тушении пожара, спасении утопающих, при аварии на заводах, на транспорте.

Итак, железная необходимость пробуждает в каждом творческие способности, мобилизует их. Значит, они есть у каждого! Но у одних они находятся всегда в боевой готовности, у других как бы в дреме, третьи из-за скромности просто не верят в свои способности творить новое.

Одна из задач авторов этой книги - пробудить в каждом веру в свои возможности творить новое, разбудить дремлющие способности. Миф о том, что творить могут только избранные, особо одаренные, что это «дар божий», насаждался веками. Он и до сих пор влачит существование, но он обречен.

Зайдите в любую школу молодых изобретателей, где обучают творчеству, где изучают современные методы поиска нового, где учеба завершается полезным изобретением каждого, подчеркиваем, каждого обучающегося, и вы убедитесь в справедливости нашей теоремы.

Конечно, способности к творчеству различны у людей, и решают они задачи различного уровня сложности, начиная от простой рационализации до создания невиданных доселе машин, работающих на основе новых закономерностей, открытых в природе. Но об этом речь впереди.

«Изобрести можно. Было бы что!»

Такую фразу приходилось слышать не раз. Ее могут сказать только те, кто не хочет глубоко вникнуть ни в свою работу, ни в работу окружающих людей, либо те, кто прикрывает ею свою лень и сладкую дремоту своих творческих способностей. Это изобретатели-обломовы.

В самом деле, сейчас по всей стране идет борьба за повышение производительности труда, за улучшение качества продукции, за экономию материала и энергии. Тут бескрайнее поле творческой деятельности.

Обратим взор на болт с гайкой. Гениально простое крепежное устройство, история которого уходит в глубь веков (вспомним винт Архимеда). Миллионы их, если не миллиарды, непрерывно изготовляются и используются. С первого взгляда кажется, что этот крепеж достиг своего полного совершенства: прост, удобен, надежен. Но творческая мысль, как мы уже говорили, не признает застоя, окаменелости.

Вот болт сварной. Цепочка из трех простых станков-автоматов работает так: первый штампует головой болтов, второй нарезает «тело» винта, третий соединяет головку с винтом точечной сваркой. Получаем большую экономию металла (более 80 процентов) и времени (более 50 процентов). Ведь теперь не надо точить его из толстой болванки - головки штампуются из более толстого прутка, винты из прутка потоньше.

Почему у этого болта не привычная шестигранная головка, а непонятная овальная? Брак? Отнюдь! Это маленький подарок людям от их детища - ЭВМ. У нее хватило терпения и настойчивости проанализировать сотни форм головок болта и гаечных ключей к ним. Результат: овал предпочтительнее. Эта форма обеспечивает большую долговечность: металл от ключа почти не сминается. Многим читателям, вероятно, приходилось с большими муками отвинчивать смятую гайку, шестиугольник уже почти окружность, ключ срывался, бил по рукам... И часто только зубило (тоже древнейшая находка) и молоток помогали ее отвернуть. Овал снимает эти муки. Мы все настолько привыкли к шестиугольнику, что десяток опрошенных автомобилистов при взгляде на овал отрицательно качали головами. Но эксперимент, самый объективный судья, показал, что ЭВМ молодчина, ей можно доверять. Не подумайте, что все уже решено с болтом и гайкой. Всем известно, что как бы мы ни затянули гайку, рано или поздно она отвернется. Это может быть опасно. Несмотря на множество изобретений на эту тему - контргайка, шайба гровера, шпилька, фиксация маленьким взрывом, разная резьба у болта и гайки, - простого, универсального и экономичного решения пока не найдено. Может, кто-нибудь из читателей попытает свои силы над решением этой древней задачи?

Смело можно держать пари, что, присмотревшись внимательно к организации своего рабочего места, проведя анализ и хронометраж своих рабочих операций, вы обязательно найдете пути более рациональной его организации, лучшего использования времени. В связи с этим вспоминается курьез. Для сокращения времени проводимых совещаний мягкие, удобные кресла, в которых участники почти лежали, заменили на жесткие табуретки. Обсуждения стали проходить в два раза быстрее. Есть и более радикальный пример. Совещания проводились в кабинете, где вообще не было ни одного стула. Вопросы решались еще быстрее. Но бывают и обратные примеры.

 Пример рациональной организации рабочего места
Пример рациональной организации рабочего места

Вот «кресло для размышлений» японского доктора И. Накамацу, получившее первую премию на выставке необычных изобретений в Токио. Голова сидящего в кресле и размышляющего покоится на мягкой подушечке, установленной на высокой спинке. Но это не простая подушечка, а скорей радиоподушка; она излучает микроволны, проникающие в мозг и стимулирующие, по мысли автора, его активность. Ноги сидящего покоятся на удобной подставке и обогреваются инфракрасными лучами. По сведениям печати первые испытания показали, что после десяти минут сидения в кресле студенты одного из университетов гораздо лучше запоминали числа, быстрее их складывали, перемножали, делили.

Традиционно токарь работает, стоя у своего станка, и, конечно, это создает дополнительную усталость, иногда появляются болезни ног. Мы наблюдали токаря, который помещался у станка на вращающемся кресле. Справа были расположены размеченные яркими рисунками гнезда с необходимым инструментом, а слева - такие же гнезда с заготовками и материалом. Простое усовершенствование заметно повысило производительность труда.

Раз уж мы коснулись токарного станка, то нельзя никак обойти вопрос о совершенствовании резцов. Здесь главная проблема - борьба с его нагревом. Как только резец перегреется, он теряет твердость, тупится, не снимает стружку. Есть много изобретений, «сражающихся» с силой трения, нагревающей резец: охлаждающие жидкости, термостойкие резцы, новые формы резцов. Но далеко продвинуться не удавалось. Творческое содружество токаря Л. Гика, теперь он уже кандидат технических наук, и академика АН БССР Е. Коновалова значительно потеснило вездесущую силу трения. Появился новый резец в виде вращающейся чашки с острым краем, свободно сидящей на оси. Вращает ее сама заготовка. Чашка-резец устанавливается под острым углом к обрабатываемой поверхности.

Произошло удивительное - скорость обработки, а она определяется допустимой скоростью вращения заготовки, возросла в 5-6 раз! Гребной вал длиной в 12 метров и диаметром в полметра обтачивали раньше сутки, а новым резцом - 4 часа. Более того, резец стал одновременно и шлифовальным. Форма чашки выбрана так, что ее задняя кромка выглаживает металл, убирая следы точения.

В чем же дело? Почему чашка лучше неподвижного резца? Если бы на этот вопрос отвечал Шерлок Холмс, то он, вероятно, сказал бы: «Ватсон, это элементарно!» Действительно, объяснение простое: к точке резания подходят все новые и новые участки кромки чашки. Получается нечто вроде бесконечного резца. Каждый участок работает очень недолго и успевает остыть до следующего момента резания. Это уже не рационализация, а принципиально новое решение.

Очень актуальной задачей сейчас является механизация ручного труда. Она ждет не дождется новаторов. И больно и смешно было видеть на здании красиво, крупно написанный лозунг: «РУЧНОЙ ТРУД НА ПЛЕЧИ МЕХАНИЗАТОРОВ!», а под ним с помощью лома и топора двое мобилизованных на борьбу со стихией интеллигентов, возможно конструкторов машин, скалывали лед.

Стройка. Машина за машиной подвозят необходимый материал. Приставной скоростной лифт мигом подымает все это ввысь. Но почему так велики паузы между его взлетами и почему работающие наверху так долго «скучают», ожидая его? Подходим к лифту. Все ясно. Связующим звеном между горой материалов и чудом скоростной техники является... одно из древнейших изобретений человека, ближайший родственник палки с закрепленным камнем - носилки, нагружаемые - передвигаемые - разгружаемые двумя гомо сапиенсами. Думается, комментарии здесь не требуются.

Что тащит этот человек в огромном мешке? Не гоголевский ли это кузнец Вакула с чертом в мешке? Все значительно проще. Это тоже «связующее звено» между мусоропроводом современного дома и мусорными контейнерами, которые лихо подхватывает сложная современная машина с собственным краном. Может, кого-либо из читателей, проектирующих современные дома, осенит простая идея: заканчивать мусоропровод домов сменными выдвижными контейнерами?

Может, он пойдет и дальше, навстречу давно назревшим потребностям: сконструирует простую надежную дешевую раздвижную стенку в современных квартирах, о которой многие мечтают, особенно при приеме гостей, или введет простейшую автоматику - нажал у постели кнопку, форточка или окно открылось, нажал - и закрылось...

Но почему все время авторы ведут речь об одиночках-изобретателях? Ведь сейчас изобретениями занимаются тысячи научно-исследовательских институтов и лабораторий, где этой проблемой заняты большие коллективы, где творит «коллективный ум». Подключив к проблеме вместо одного тысячу человек, мы действительно увеличиваем вероятность ее решения. Но не потому, что происходит сложение творческих способностей всех решающих задачу в «коллективный ум», который станет в 1000 раз лучше решать задачи! Большой коллектив может вести поиск по нескольким направлениям, появляется элемент соревнования, возникает больше возможностей ставить эксперимент на макетах и ЭВМ. Кроме того, есть методики коллективного поиска решений. Мы их будем обсуждать в следующих шагах. Но все равно объединить способности людей так, как мы объединяем работу нескольких генераторов на общую нагрузку и получаем суммирование их мощностей, для решения творческих задач, к сожалению, не удается. Идея нового решения задачи рождается одним индивидуумом. Конечно, чем больше людей участвует в решении задачи, тем больше будет разных идей, тем быстрее возникшие идеи будут дальше развиваться, усовершенствоваться, воплощаться в практику. Но акт рождения любой новой идеи есть индивидуальный акт творения одного человека.

Неужели, объединяя группу талантливых людей, нельзя сформировать коллективное гениальное мышление, коллективного гения! Можно! Рецепт дан в книге «Четверть гения» (М., «Молодая гвардия», 1970). Используя специальные тесты, подбирают талантливых людей, которые дополняют друг друга по глубине мышления, полету фантазии, по сумасшедшим идеям... Если каждый из них есть лишь 1\4 гения, то творческое объединение четырех и составит полного гения. К сожалению, автор этой захватывающей книги Р. Подольный «утаил» секрет этих тестов. Но, несомненно, удачное объединение талантов, конечно, есть нечто большее, чем их сумма. Достаточно вспомнить и поклониться двум создателям образа Остапа Бендера.

Самый древний способ поиска новых технических решений - «метод проб и ошибок», или так называемый слепой поиск. Попробовал так - не вышло, попробовал эдак - еще хуже, а если вот так... Несмотря на появление ряда эффективных методик поиска, применение которых уже принесло много полезных изобретений и усовершенствований, несмотря на то, что решить сложные задачи древним методом, который хлестко окрестили «методом тыка», невозможно, он очень живуч.

Как мы уже отмечали, первая задача книги состоит в пробуждении к творчеству тех, кто пребывает в сладкой дреме или не верит в свои способности творить новое.

Вторая задача - рассказать о современных методиках творчества и показать на конкретных примерах их эффективность и доступность.

Умение пользоваться этими методиками сделает акт творчества каждого индивида и коллектива более результативным, а творчество всего коллектива приумножится во много раз.

Мы показали на примерах, что творческие задачи буквально валяются у нас под ногами, мы ходим по ним. Все, что нас окружает на работе, дома, на улице - машины, устройства, инструмент, транспортные средства... - все может быть улучшено, усовершенствовано, решено по-новому, построено на новых, лучших принципах.

Мы приводили простые примеры, чтобы не утомлять читателя и не углубляться в анализ сложных современных систем. Но ведь каждому ясно, что если молоток и болт с гайкой продолжают до сих пор совершенствоваться, то более сложные системы, например автомобиль, самолет, радиолокатор, робот, принципиально обладают колоссальным числом вариантов их построения и большим числом принципов, на которых они могут быть построены. История развития этих систем блестяще подтверждает это.

Полезность и новизна

Вернемся все ж к выбору первой творческой задачи, с которой следует начать свой дебют. Поскольку, как мы говорили, темы буквально окружают нас, то выходит, что начинать усовершенствовать надо первое, что приглянется?

Не совсем так. Выбираемую задачу надо проверить на два критерия.

Первый из них - полезность. То, что вы задумали, должно приносить пользу. Или, как сказано в руководствах по изобретательству и рационализации, давать экономический или социальный эффект. Экономический эффект мы уже разбирали на примерах: экономия материала, увеличение числа производимых станком изделий, повышение надежности изделий...

Социальный эффект - это улучшение условий труда и быта, улучшение медицинской диагностики и профилактики и т. д. Несколько примеров.

Введение электронного противошумного устройства ликвидировало неприятный свист ткацких станков, что снизило утомляемость ткачих.

Добавка некоторых компонентов в топливо автомашин уменьшила токсичность выхлопных газов. Еще больший эффект даст замена бензина сжиженным водородом, использование электромобилей с питанием от аккумуляторов или солнечных батарей и автомобилей, движущихся за счет энергии солнца или накапливаемой в раскрученном маховике.

Второй критерий, по которому надо проверить выбираемую задачу, - не противоречит ли предполагаемое ее решение законам физики или, говоря кратко, решаема ли она принципиально.

Классический пример принципиально не решаемых задач, правда, изрядно затасканный, - древняя задача создания вечного двигателя, то есть устройства, которое создает энергию из ничего.

Несмотря на то, что, защищаясь от сотен изобретателей, предлагавших разные варианты вечных двигателей, Французская академия наук еще в 1775 году постановила не принимать к рассмотрению эти проекты, они продолжают поступать до сих пор. Время от времени в бюро по изобретениям разных стран появляются лица с фанатическим блеском в глазах и, застенчиво улыбаясь, сообщают, что проблема вечного двигателя наконец-то ими разрешена. Как правило, это способные люди, которые могли бы создавать новые, полезные устройства.

Совсем иное дело двигатели, которые только на первый взгляд кажутся творящими энергию из ничего, а на самом деле утилизируют некоторые свойства окружающей природы. Это устройства, использующие разность температур в разных слоях океана или атмосферы, разность температур земной коры на разных глубинах, движение воздуха и морские прибои, тепло земного покрова вблизи вулканов и др. Ряд остроумных изобретений, использующих эффекты такого типа, уже нашел практическое применение.

Задача создания вечного двигателя отнюдь не одинока. Сюда примыкает задача управления силой тяготения для осуществления полетов, поднятия тяжестей... так блестяще «решенная» Г. Уэллсом в книге «Первые люди на Луне» с помощью изобретенного им вещества кейворита. Силу тяготения Земли действительно можно устранить, точнее, компенсировать противоположно направленной силой, что первым экспериментально доказал в космосе Ю. Гагарин. Более того, возникающую при этом невесомость можно использовать для получения очень чистых сплавов, для выращивания невиданных кристаллов и т. д. Но это совсем другое дело.

Несколько лет назад в журнале «Техника - молодежи» шла горячая дискуссия по поводу так называемых инерциоидов, в которой участвовали и изобретатели этих машин, и ученые разных рангов. Что же такое инерциоид?

Устройство, которое якобы может перемещаться в пространстве, ни от чего не отталкиваясь и без всякого действия на него внешних сил. Это современное название давно известной пресловутой «машины Дина», движущейся под действием только внутренних сил.

Принцип предлагаемых различных инерциоидов можно пояснить на примерах. Имеется тележка на четырех колесах без всякого привода. Возьмем две увесистые гантели и сядем в тележку. При резком разведении рук с гантелями в стороны и назад, тележка немного сдвинется вперед. Снова сведем и разведем гантели - тележка еще немного прокатится и т. д. Но этот опыт ничего не доказывает: система «тележка - человек - гантели» не изолированная система, она колесами связана с дорогой, что и создает внешнюю силу трения.

Известный вращающийся диск «Грация», по прилагаемой инструкции, гарантирующей женщинам гибкость и грацию, тоже один из кажущихся инерциоидов. Став на диск и двигая руками и корпусом, легко вызвать вращательное движение. Но ведь подшипник, на котором вращается диск, удерживается от вращения опять-таки за счет силы трения. Так что природу не обманешь!

Закон инерции, установленный еще И. Ньютоном, говорит о невозможности сдвинуть центр масс механической системы только внутренними силами. Приведем любопытную цитату из упомянутой дискуссии доктора технических наук Н. Гулиа: «Выступаю в роли попа, по рвавшего с религией и читающего лекции на атеистическую тему. Семь лет своей жизни я отдал (к счастью лишь частично) изобретению инерциоидов. Я их изготовлял сотнями, испытывал, недоумевал, почему они не работают или работают не так, как хотелось бы, и упрямо делал их снова. Спасло меня то, что я стал преподавать теоретическую механику и получил возможность тщательно разобраться в тонкостях дела. Теперь мне смешно вспомнить о зря потраченном времени, а каково было раньше! Не желал бы я молодежи получать такие травмы».

Закон инерции И. Ньютона
Закон инерции И. Ньютона

А как же изолированная система в виде ракеты, летящей в межзвездной среде, меняет направление своего движения при включении двигателя? Ведь это тоже инерциоид? Да, ракету можно так назвать, но с существенной оговоркой. Изменение движения ракеты происходит за счет нарушения ее целостности. Часть системы в виде газовой струи покидает ее. Взаимодействие между струей и ракетой и вызывает изменение движения, но уже другой системы, ракеты с меньшей массой. При сохранении массы ракеты неизменной изменение движения за счет внутренних сил невозможно.

Это же относится и к космонавту, вышедшему из корабля в открытый космос, если он не связан с кораблем фалом или это связующее звено оборвалось. Снова приблизиться к кораблю он может, только нарушив целостность «своей системы»: выстрелить из пистолета или выбросить какой-либо предмет в сторону, противоположную направлению на корабль. Практически для этих целей в скафандр космонавта встраиваются миниатюрные реактивные двигатели.

На фоне гигантского потока полезных изобретений встречаются и бесполезные, курьезные творения, на которые не стоило бы тратить силы. Вот несколько примеров.

Электровилка для быстрого навертывания спагетти. Вряд ли ее будет применять истинный любитель этого блюда. Сюда же примыкает и зубная щетка с моторчиком, которой легко поранить десны.

А вот совсем странный и даже опасный американский патент: пропускать через тело пианиста электрический ток в момент нажатия им клавиш! Вероятно, с сомнительной целью увеличения эмоциональности исполнения. По ассоциации вспомнилось «изобретение», сделанное более 400 лет назад: весы для установления, связана ли та или иная женщина с... нечистой силой. Их и ныне показывают в небольшом голландском городе Оуде Ватер. Устройство работало элементарно просто. На огромную чашу из темного мореного дуба, висящую на тяжелых чугунных цепях, бросалась подозреваемая женщина вместе со своим движителем - помелом, на другую чашу ставили чугунные гири. Если суммарный вес женщины и движителя не превышал 49,5 килограмма, то ее признавали ведьмой, так как при таком весе она в состоянии вылететь через печную трубу.

Но вернемся в наши просвещенные дни. Хотелось бы, чтобы наш читатель, выбирая себе первую или одну из первых тем для творческой работы, не шел бы по пути бесполезных курьезов типа «удобная тарелка для чтения за едой», «зонтик с перископом», «шляпа с вентилятором», «шляпа, сама отвешивающая поклоны», «очки с дворником»...

Кроме бесполезных изобретений, встречаются и опасные. Например, разработка некоторыми зарубежными фирмами в Японии, ФРГ и США новых лекарств, которые без надлежащей проверки поступали в продажу и приводили к тяжелым последствиям.

Таким образом, выбирая задачу для решения, необходимо убедиться в ее несомненной полезности и в ее решаемости с точки зрения законов природы.

Наконец, последнее: начинать, конечно, надо с простейших задач и, постепенно набирая опыт и сноровку, осваивая современные методики творчества, о которых речь впереди, переходить к более сложным. Кто-то очень удачно сравнил поиск решения сложной творческой задачи с первовосхождением на трудную вершину. Путь неизвестен. Опасностей много. Высота большая. На такую гору идут только альпинисты, покорившие уже более простые вершины, хорошо тренированные, владеющие техникой движения по скалам, снегу, льду и техникой страховки.

Кстати, и с опасностями в горах сражаются изобретатели. Известно, что каждый год на земном шаре гибнут от снежных лавин десятки тысяч жителей горных районов, альпинистов, туристов, лыжников. Совет попавшим в лавину, который дается в некоторых руководствах, краток и прост - «делайте плавательные движения». Один из авторов, дважды попадавший в лавину, пытался делать эти движения и был наказан за свою наивность. Оказывается, в лавине действительно можно плыть, если воспользоваться простым изобретением. Отправляясь в лавиноопасный район, на спине закрепляется небольшой пакет с воздушным шаром и баллончиком со сжатым газом. При приближении лавины, нажимается кнопка, за одну-две секунды шар надувается и удерживает человека на поверхности снежного потока. Теперь действительно можно применить брасс или кроль для движения к краю лавины, где ее сила слабее.

С чего же начинать?

Уточним на примерах три основные градации технического творчества: рационализаторское предложение, изобретение, открытие.

Токарь А обтачивал деталь и переносил ее токарю Б для нарезки резьбы. Расстояние между станками составляло 15 метров. Проведя хронометраж, А установил, что 20 процентов рабочего времени уходит на переноску деталей. Поразившись этой величиной, которую считал значительно меньше, он сконструировал простейший транспортер деталей между станками в виде бесконечно бегущей широкой ленты. Положив на ленту деталь, он кричал (в цехе было довольно шумно): «Лови». Б, продолжая работать правой рукой, левой шарил по ленте, ожидая деталь. Поначалу такая игра забавляла и А и Б, но скоро надоела и стала утомительной. Поразмыслив, Б за два вечера сконструировал и установил автоматический сбрасыватель деталей в накопительное устройство. Когда А закричал: «Лови», Б ответил: «Не буду!»

Несколько обидевшись тайно сделанному усовершенствованию его ленточного механизма, А решил взять реванш. Начав как-то утром работу, Б заметил, что транспортер недвижим. «Включи ленту!» - закричал он. «И не подумаю», - ответствовал А.

Когда же на ленте появилась деталь, лента тут же двинулась и после сброса ее в накопитель остановилась. Это действовал оптический датчик, установленный А. Деталь прерывала луч, падающий на фотоэлемент, и мотор включался.

Наконец, А и Б, объединившись, нашли способ совместить операции обточки и нарезки на одном станке, который уже применялся на одном из заводов. Производительность возросла в три раза.

Бригадиром объединенной бригады, перешедшей на работу по единому наряду, стал комсомолец Е. Несмотря на молодость и спортивную закалку, он буквально валился с ног к вечеру. Оперативное руководство требовало контакта с пятью отдельными группами бригады. А это значило отмахать за день несколько десятков километров. Натягивая утром свои почти развалившиеся сапоги, он невольно вспоминал цитату из учебника: «Радиоволна распространяется с максимально возможной в природе скоростью...» Оснащение всех групп бригады портативными радиостанциями и использование коротких сеансов связи по точному расписанию резко увеличило производительность труда. У бригадира Е появилась возможность не только руководить, но и самому работать в одной из групп.

Приведенные примеры - типичная рационализация, то есть использование уже известных методов и устройств впервые на своем предприятии.

Если рацпредложение можно кратко определить формулой:

РАЦПРЕДЛОЖЕНИЕ = (НОВИЗНА НА ПРЕДПРИЯТИИ) + (ПОЛЕЗНОСТЬ),

то изобретение определиться как:

ИЗОБРЕТЕНИЕ = (НОВИЗНА МИРОВАЯ) + (ПОЛЕЗНОСТЬ).

Пример. Бумагу и картон веками резали с помощью ножниц, ножей, резаков. Но вот впервые предложен способ резания с помощью тончайшей струи воды под высоким давлением. Эксперимент одним махом погасил саркастические улыбки скептиков. Скорость резания газетной бумаги возросла до 1500 метров в минуту при не очень большом расходе воды - 100 литров в час. К этому надо добавить социальный эффект - водяной резак совершенно не загрязняет атмосферу вредной бумажной пылью, вода ее полностью поглощает. Это изобретение.

Что за «летающая тарелка» движется над самым виноградником? Это не пресловутая «летающая тарелка» инопланетян, а рукотворное сооружение землян: машина для внесения удобрений в почву и уничтожения вредных насекомых ядохимикатами. Но как же оно парит над макушками кустов? Очень просто: падению препятствует... воздушная подушка. Скорость обработки возрастает в десяток раз, и никаких следов от ног, колес, гусениц на почве. Несомненное изобретение!

Наконец, третья ступень творчества - открытия. По мере развития пауки и техники мы все глубже познаем законы окружающего нас материального мира. Каждая вскрытая закономерность делает человека более могущественным, позволяет создать новые устройства, новые процессы.

Конечно, речь идет о существенных открытиях, как сказано в определяющих документах, «вносящих коренные изменения в уровень познания».

Пример. Вы приобрели новую автомашину. Все вас радует. Особенно почти бесшумная работа мотора, мягкое включение и переключение скоростей, плавность управления. Прошел лишь год, и машину не узнать: мотор стучит, задний мост угрюмо гудит, скорости с трудом включаются. Это результат износа деталей за счет вездесущей силы трения.

И вдруг открытие - «эффект безызносности», - сделанное профессором Д. Гаркуновым и инженером И. Крагельским. Разве это возможно? А почему бы и нет! Ведь, например, суставы человека работают всю жизнь и почти не изнашиваются. Открыто неизвестное ранее явление: в паре трения сталь - медь, сталь - бронза или сталь - латунь из-за разрушения атомных связей выделяется медь. При этом она не уносится из зоны контакта, а переносится на поверхность стали в виде тончайшего слоя и делает ее очень гладкой. Износ трущихся поверхностей практически прекращается!

Это открытие нашло много применений в промышленности. На его основе сделан ряд изобретений. Например, если сталь трется о сталь или о чугун, то в одной из трущихся деталей делается отверстие, в которое запрессовывается кусочек бронзы. Она я будет во время работы выделять медь, которая, обволакивая поверхности, предохраняет их от износа.

Из приведенных примеров следует, что где бы ни трудился человек, какую бы работу он ни выполнял, везде есть пища для творчества, для совершенствования орудий труда, производственных процессов, экономии материалов и времени, улучшения условий труда и быта.

Но не только процесс труда рождает темы. Внимательно наблюдая окружающую жизнь, можно увидеть очень много полезных задач, давно ждущих решения. Вот несколько примеров, выбранных совершенно случайно.

Нас угощает хозяйка сочным жареным мясом «с кровью», три гарнира на выбор - жареный лук, жареные помидоры, жареные шампиньоны. Как прославленный Арутюн Акопян, она все это достает из одной сковородки. Что за чудо! Ларчик открывался просто: сковорода была разгорожена на несколько отделений. Ее сотворил муж-умелец, приварив эти перегородки. Экономия времени хозяйки, газа или электроэнергии несомненная. Почему рационализаторы до сих пор не внесли такого усовершенствования в выпускаемую продукцию?

По асфальтовой дороге, согнувшись почти под прямым углом, шагает не то турист, не то альпинист с огромным, тяжелым рюкзаком. Солнце палит. Пот застилает ему очи. А ведь, казалось бы, ничего не стоит выпускающему заводу рационализировать рюкзак: вшить в его дно тонкий стержень, приложить к нему два легких пластмассовых колесика, которые можно при движении по дорогам надеть на ось и легко катить рюкзак.

Вы вбегаете в кассу кинотеатра за несколько минутдо сеанса. Ищете заветное окошечко, но его нет. Не туда попал? Да вот же автоматы для продажи билетов. Их много. Над каждым световое табло со светящимися, еще незанятыми местами. Красота! Выбирай любое без пререкания с кассиршей. Вместе с билетом автомат выдаст сдачу, вежливо попросит поспешить и сообщит, что до начала сеанса осталась лишь одна минута.

К сожалению, такого кинотеатра еще нет. Тем, кто возьмется решать эту задачу, рекомендуем посетить дворец питания завода ВЭФ в Риге. Не ищите касс. Их заменили автоматы. Выбор блюд делается нажатием кнопок. Расчет по кредитной карточке, вставляемой в тот же автомат. Тут же на дисплее контроль выбранных блюд. Ровно через 100 секунд конвейер, обслуживаемый только роботами-манипуляторами и дозаторами, на подносе подаст вам выбранные блюда. Пообедав, ставите свой поднос с посудой на другой конвейер. Мойку, сушку посуды и облучение ее ультрафиолетовыми лучами для стерильности тоже делают роботы.

Небольшой альпинистский лагерь утопает в вековых соснах. Расположен он па слиянии двух стремительных горных рек, шум которых сродни музыкальной симфонии. Но что за периодическое уханье раздается, как только начинает темнеть? Это работает дизельный двигатель, вращающий динамомашину для освещения лагеря. Работает он на солярке, сильно дымит. В безветренную погоду лагерь погружается в дымное облако. Кроме того, двигатель пожирает уйму топлива, которое надо возить по скверной горной дороге. Больше одного сезона автомашина без капитального ремонта не выдерживает.

Но ведь рядом у лагеря два непрерывных потока энергии в виде падающей воды, которые в сотни раз мощнее коптящего дизеля! Почему их не использовать? Потому, что до сих пор нет простой, надежной, дешевой, легко устанавливаемой в реке гидроэлектростанции. И пусть читатель не подумает, что описан единичный курьезный случай. Подобную картину можно наблюдать в десятках ущелий в лагерях и туристских базах на Кавказе, на Тянь-Шане и в других наших горных районах.

Не менее актуальна задача использования энергии морских волн. Каждая волна ударяет о берег, и энергия удара пропадает даром! Когда лежишь на морском пляже и «медленно ворочается в тине сердца глупая вобла воображения», то, кажется, решить эту проблему так просто. Например, каждый удар закручивает немного пружину, и она накапливает энергию... Но орешек очень твердый, непросто его раскусить.

К нам подошел человек. Сразу видно, что он пишет перьевой ручкой - пальцы в чернилах. Ручки текут. Если не сразу после покупки, то через некоторое время. Нужен новый принцип ее конструкции, исключающий этот дефект. Ведь не все могут или желают писать шариковой ручкой.

Не пора ли сконструировать электронную пишущую машинку без сотни рычагов, которые нередко подводят, - машинку надежную, бесшумную. Производительность людей в комнате, где грохочет старая «установка», резко снижается, не говоря уже о творческой работе, которая у многих при грохоте падает до нуля.

Этот перечень можно было бы продолжать и продолжать, но пора остановиться. Ведь самая увлекательная задача все же та, с которой сама жизнь столкнула человека.

Нельзя не упомянуть еще об одном многоумном подсказчике творческих задач: об окружающей нас живой; природе. С момента возникновения живой клетки в течение нескольких миллиардов лет в жестокой борьбе за существование шло на планете совершенствование жизни и приспособление ее к меняющимся условиям. И были найдены удивительные решения, часто их называют патентами природы. Многие из них пока недоступны нашей науке и технике.

Один из ярких примеров - запись наследственного кода человека в горошине диаметром в 0,1 миллиметра.Если эту информацию записать в виде 0 и 1 (это сделать можно), то она заняла бы все тома БСЭ.

Удивительно компактная и удивительно надежная система передачи генетической информации есть и хороший пример, и хороший стимул для совершенствования наших систем связи, систем памяти ЭВМ, хранилищ информации.

Секреты многих патентов природы уже разгаданы и переносятся в устройства, творимые людьми. Так, замена традиционного винта у моторной лодки на устройство, скопированное с дельфиньего хвоста, дало 30 процентов экономии топлива. Сделано оно из каучука и пластмасс. Длина 66, а ширина 17 сантиметров. С помощью гибких рычагов оно совершает колебательные движения, напоминающие движения хвостового плавника дельфина.

Дельфин интересен и своими методами подводной локации целей. Непрерывное изменение частоты излучаемого им сигнала, в. частности, снижает искажения от запаздывающих сигналов, отраженных от дна, морской поверхности, погруженной части корабля и позволяет бороться с явлением многолучевости, о котором мы уже говорили. Сейчас изучается возможность использования таких сигналов для тех же целей в наших системах связи. Так, одним из авторов книги предложен метод передачи двоичных сигналов, при котором частота сигнала плавно меняется почти как у дельфина, а информация заложена в текущей разности фаз соседних посылок (авторское свидетельство № 105692).

Качающийся на ветру тоненький тростник, но выдерживающий даже ураганные ветры, подсказал архитекторам принцип строительства надежных сейсмоустойчивых высотных зданий. Авиаконструкторы начиная с Леонардо да Винчи продолжают изучать полет птиц, удивляясь совершенству этого живого летательного аппарата, запатентованного природой в тысячах вариантов.

Профессор А. Пирогов, известный своими исследованиями и изобретениями в области передачи информации, наблюдая вместе с сыном полет лебедя над озером, подметил, что динамика его полета имеет много общего с динамикой любимого всеми детьми занятия - раскачиванием на качелях. Девочка, раскачиваясь все с большей амплитудой, приседает в высшей точке и распрямляется в нижней, то есть смещает свой центр тяжести в определенной фазе. Нечто подобное делает при полете и лебедь. Это сопоставление заинтересовало наблюдателей. Нельзя ли, подумали они, доску качелей заставить совершать не возвратно-поступательные движения, а, оторвав ее от крепления, двигаться как летательный аппарат, совершая плавные колебательные движения за счет смещения центра тяжести некоторой его части?

Пример летательного аппарата
Пример летательного аппарата

Математический анализ подтвердил гипотезу. Авторами идеи была разработана схема таких «летающих качелей». Это конструкция типа обычного самолета, но имеющийся на нем мотор выполняет две функции - разгон для стартового взлета и для смещения центра тяжести самолета подобно приседанию девочки на качелях. Его можно осуществить, например, за счет периодического смещения положения самого мотора с одновременным с той же частотой изменением угла атаки несущих поверхностей.

При некоторых сдвигах фаз между двумя этими периодическими колебаниями возникает сила, вполне конкурентоспособная с силой, создаваемой винтомоторной группой или реактивным двигателем. Более того, мощность двигателя может быть снижена, по расчетам авторов, в несколько раз, а следовательно, уменьшено и засорение среды газовыми отходами и шумом, не говоря уже о расходе топлива или увеличении дальности полета.

Наш перечень возможных путей возникновения и формирования творческих задач был бы неполным, если бы мы не упомянули сказки и научную фантастику. А. С. Пушкин кратко и прекрасно это сформулировал:

Сказка - ложь, да в ней намек! 
Добрым молодцам урок. 

Вероятно, он к добрым молодцам относил всех новаторов - ученых, изобретателей, рационализаторов. Ведь ковры-самолеты давно обернулись самолетами. Сказочное волшебное зеркальце вошло в нашу жизнь... телевизором. Передача мыслей на расстояние - радиосвязью.

Всем известно, что большинство фантастических идей Жюля Верна давно воплотилось в жизнь. Ряд идей А. Беляева и других наших фантастов тоже стал реальностью.

Фантастика, сказки будят творческие силы человека, ставят все новые и новые задачи, уносят мыслью в будущее. Больше пейте из этого источника!

предыдущая главасодержаниеследующая глава





Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2017
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'