Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск







предыдущая главасодержаниеследующая глава

Шаг второй. ТЕМА НАМЕЧЕНА. ФОРМУЛИРУЕМ ЗАДАЧУ

Шаг второй
Шаг второй

Изобретатель - это технический революционер,
 большой и малый. 

П. Энгельмаер

Ясность цели

Если первый шаг совершен, то есть творческая тема определилась, то надо идти дальше - возможно нагляднее представить себе и сформулировать задачу. Нередко встречаются изобретатели, особенно среди начинающих, которые считают это излишним, преждевременным. Мотивировка у них такая: «Вот, если все получится, тогда и изложу. А пока незачем тратить время и бумагу».

Крайне ошибочное мнение. Поговорите с изобретателями, у которых несколько авторских свидетельств, и они расскажут, сколько задач и способов решения заканчивало свой путь уже на этапе четкого их формулирования на бумаге, при составлении эскизов или функциональных схем. Это оказывалось не лишней тратой времени и сил, а как раз наоборот - экономным их расходованием.

Ведь негативная оценка идеи - это тоже полезный результат: в дальнейшем о ней можно уже не думать, буквально выбросить ее из головы и искать другие, более плодотворные. Недаром говорится, что глупость, написанная на бумаге, становится более очевидной.

Начинать второй шаг нужно, конечно, с уяснения и формулировки цели, которую хочет достичь изобретатель, решая намеченную задачу. Понятие цели более широкое, чем поставленная техническая задача. Ведь цель может в большинстве случаев быть достигнута различными путями, решением различных технических задач.

Мы уже знакомились с задачей создания нового типа токарного резца для увеличения скорости резания, поставленной и решенной двумя изобретателями в городе Минске. Цель здесь очевидна: увеличить производительность токарных станков путем увеличения скорости резания.

Так как основным препятствием на пути к цели является перегрев резца, то она могла быть достигнута разными путями: охлаждением резца подачей жидкости, созданием для него более термостойкого материала, созданием условий, при которых резец работает дискретно - то режет, то не режет, а только охлаждается.

Последний вариант и явился предметом поиска, так как первые два на сегодня уже реализованы. Задача может быть сформулирована так: увеличить скорость обработки деталей на токарном станке за счет нового режима работы, при котором резец то режет, то только охлаждается.

Первая мысль, которая приходит, - применить суппорт с набором сменяющих друг друга резцов. Но получается очень сложная конструкция, и вряд ли можно обеспечить переход с одного резца на другой, не нарушая режима обточки.

Как помнит читатель, поиск увенчался изобретением резца в виде вращающейся чашки, заметно ослабившей нагрев благодаря ее непрерывному движению. Не один десяток эскизов резцов был изображен на бумаге и опробован, прежде чем было найдено это удивительно простое решение.

Чертеж подсказал решение

Рассмотрим задачу, решить которую помогла именно ее графическая интерпретация. Академиком В. Котельниковым, ныне вице-президентом АН СССР, было доказано, что предельно возможную защиту от шумов при передаче самых простых информационных сигналов типа ДА - НЕТ (их принято обозначать 0 и 1), широко применяемых в системах управления, связи и ЭВМ, обеспечивают сигналы с фазовой манипуляцией на 180 градусов. Если при передаче ДА синусоидальное колебание имеет фазу , то при передаче НЕТ эта фаза скачком меняется на 180 градусов (рис. на стр. 35).

Различить их может только приемник, чувствительный к фазе сигнала: при приеме сигнала ДА па его выходе должно возникать, например, напряжение (+U), а при приеме НЕТ, напряжение (-U). Реализовать это можно при наличии в приемнике колебания точно той же частоты, но без скачков фазы: его называют опорным напряжением. Сравнивая фазы несущего информацию сигнала и опорного напряжения (это можно сделать путем их перемножения) легко установить, что передается - ДА или НЕТ.

Но как создать в приемнике опорное напряжение? Нельзя ли для этого использовать имеющийся в нем местный очень стабильный генератор, сделав частоту его точно равной частоте принимаемого сигнала в начале сеанса связи? Можно, но... под действием различных дестабилизирующих факторов - старения деталей, колебаний питающего напряжения, изменения температуры и влажности окружающей среды и т. д., влияющих как на генератор сигналов на передаче, так и на наш генератор в приемнике, - через некоторый интервал времени установленное равенство частот принимаемого сигнала и местного опорного напряжения неизбежно нарушится и вызовет искажение принимаемой информации.

Описанная ситуация аналогична поведению двух часов. Какой бы высокой точности часы мы ни взяли, установив на них стрелки в одном положении, неизбежно через некоторый интервал времени их синхронность нарушится и они будут показывать разное время.

Следовательно, создать опорное напряжение за счет местного генератора принципиально невозможно. А нельзя ли создать его из самого сигнала, если в нем устранить каким-либо образом скачки фазы? Можно. Эту задачу первым решил советский ученый, ныне член-корреспондент АН СССР А. Пистолькорс.

Его идея очень проста. Принимаемый сигнал поступает в приемнике на два параллельных канала. В одном он нормально усиливается. В другом его возводят в квадрат (это, конечно, устраняет скачки фазы, но, к сожалению, повышает частоту в два раза), правда, затем, с помощью делителя понижают его частоту в два раза. В результате этих двух операций получаем опорное напряжение с частотой, точно равной частоте сигнала, но без скачков фазы.

Казалось, что проблема решена, опорное напряжение получено. Однако экспериментальные исследования такой системы не подтвердили эти надежды. Опорное напряжение то устойчиво держало фазу посылок ДА, то в некоторый случайный момент времени скачком приходило на фазу посылок НЕТ и устойчиво держало эту фазу. Это приводило к тому, что участки с правильным приемом сменялись участками, когда ДА регистрировалось как НЕТ, а НЕТ как ДА. Поэтому вскрытое опытом явление получило название «обратная работа». В начале создалось впечатление, что это просто дефект схемы А. Пи-столькорса. Многие изобретатели и ученые начали поиск новых схемных решений для создания опорного напряжения из самого сигнала. Известны схемы В. Сифорова, Д. Агеева, Д. Костоса и многих других. Но, ни одна из них не спасала от «обратной работы».

Один из авторов этой книги в течение целого года ломал голову над поиском схемы без «обратной работы» и в конце концов доказал печальную теорему: при классических сигналах фазовой манипуляции (смотри рис. на стр. 35) в силу их симметрии принципиально нельзя сформировать опорное напряжение, не подверженное явлению «обратной работы».

Работа по созданию опорного напряжения
Работа по созданию опорного напряжения

Что же делать? Неужели лучшая из возможностей передачи сигналов ДА - НЕТ так и не будет реализована?

Многократно рисуя разные варианты изображения фазовых сигналов типа приведенных выше и размышляя над ними, вдруг из одного из графических изображений стало ясно, что решение есть, оно смотрит на нас из самого рисунка! Только надо отказаться от общего единого опорного сигнала, а для каждой посылки ДА и НЕТ надо иметь свой опорный сигнал, а он есть в самом сигнале - это предшествующая каждой ДА или каждой НЕТ посылка. На передаче надо выбирать фазу посылки относительно предыдущей (например, для ДА брать ту же, что у предыдущей, для НЕТ - сдвигать на 180 градусов), а на приеме надо предыдущую посылку задержать на время длительности одной посылки и сравнить ее фазу с данной.

Поражали и простота решения, и то, что до сих пор никто не обнаружил эту простую, буквально кричащую с чертежа возможность реализации. Сейчас этот метод передачи, получивший название относительной фазовой манипуляции (ОФМ), нашел широкое применение в земных и космических линиях связи.

В начале описанного поиска формулировка задачи звучала так: «Найти способ ПРИЕМА сигналов ДА - НЕТ при фазовой манипуляции, устраняющий явление «обратной работы», без введения дополнительного канала для передачи опорного напряжения (это требует расширения занимаемой полосы частот), без введения дополнительных импульсов в сигналы только для синхронизации опорного напряжения (это требует снижение скорости передачи) и без заметного снижения ее сопротивляемости действию помех».

После того как в процессе работы было доказано, что явление «обратной работы» при исходных сигналах принципиально неустранимо, начало формулировки задачи было изменено:

«Найти способ ПЕРЕДАЧИ и ПРИЕМА сигналов ДА - НЕТ при фазовой манипуляции, устраняющий явление «обратной работы», без введения...»

Итак, графическая интерпретация позволила наглядно увидеть, что опорное напряжение есть в самом сигнале, надо только несколько изменить отсчет фазы на передаче, а для приема самой первой посылки в начале сеанса связи ввести на передаче одну избыточную посылку, не несущую информации, для отсчета фазы первой информационной.

Электромагнитный молоток

Многим, вероятно, приходилось испытывать муки при забивании гвоздя в стесненных условиях, где нет возможности замахнуться молотком и использовать инерцию его движения для сильного удара. Эта же задача встает, например, при сборке на конвейере автомашин. Есть узлы, где точная посадка детали требует некоторого удара, а для замаха молотка, находящегося в руке человека или в захвате манипулятора, совсем нет места. Цель поиска ясна - создать молоток, способный выполнять свои ударные функции при очень небольшом движении относительно точки удара. Чем можно заменить силу инерции? Например, электромагнитной силой. Само собой возникает мысль - создать электромолоток. Давайте вместе сформулируем задачу.

«Изобрести электромагнитный молоток, который не требовал бы замаха перед ударом, но мог бы обеспечить достаточную силу удара».

В обычном молотке момент удара происходит при соприкосновении молотка с деталью, а как будет в электромолотке? Ведь там удара нет! Значит, нашу формулировку необходимо дополнить: «Изобрести электромолоток, который не требовал бы замаха перед ударом, обеспечивал бы достаточную силу удара, а момент удара определялся бы нажатием кнопки на ручке молотка, замыкающей цепь электромагнита».

Постойте, ведь можно иначе сделать управление ударом там, где есть хотя бы небольшое пространство для движения молотка. Формула уточняется: «Изобрести электромолоток... в котором момент удара определяется либо нажатием кнопки на рукоятке молотка, замыкающей цепь электромагнита в молотке, либо моментом соприкосновения молотка с электропроводящей деталью, замыкающей ту же цепь». Задача, кажется, полностью сформулирована?

Нет. Как быть с силой удара? Обычно она определяется величиной замаха и скоростью сближения с деталью. А здесь?

Надо дополнить формулу. «Изобрести электромагнитный молоток, не требующий замаха при ударе, имеющий достаточную силу удара за счет электромагнита, включаемого либо кнопкой на рукоятке, либо при контакте с деталью, допускающий регулировку силы удара за счет регулировки тока электромагнита, питаемого либо от батарей, либо от осветительной сети».

Теперь, прежде чем перейти к разработке, полезно набросать несколько эскизов его возможной конструкции.

Микропроцессор контролирует робота

На конвейере автозавода многие ручные операции были переданы роботам-манипуляторам: перенос деталей и их установка, сверление отверстий, точечная сварка и ряд других. Роботы трудились без устали в три смены, и казалось поначалу, что их и контролировать не надо. Но по мере износа деталей в подвижных соединениях роботов стал появляться брак - обрабатываемая деталь не поступала в нужное место, отверстие смещалось, сварка попадала на самый край кузова...

Одному из инженеров, недавно окончившему политехнический институт, поручили возглавить группу по обеспечению нормального режима функционирования роботов-манипуляторов. Работа была хлопотная. Надо было в короткие промежутки остановки конвейера проверить работу манипуляторов - точность позицирования, а она составляла величину порядка одного миллиметра, силу захвата, скорость возвращения в исходное состояние и т. д. Если имели место недопустимые отклонения, то надо было успеть это отрегулировать, заменить изношенные детали.

Через месяц напряженной работы инженера стала одолевать тоска. Работа авральная, а КПД низкий. Надо отыскать, может быть, единственного робота, который портит все дело и требует ремонта, а приходится обследовать все подряд. Нельзя ли как-то получить информацию о том, какой именно робот «заболел»?

Вспомнилось, что в институте учили решению изобретательских задач в курсе «Основы технического творчества ».

И вот извлечен конспект лекций, и началась творческая работа. Пользуясь так называемым алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ), который мы разберем позже, инженер нашел несколько вариантов решения задачи, которую он сформулировал так: «Найти способ непрерывного или дискретного, через небольшие промежутки времени, контроля режима работы каждого робота-манипулятора, не нарушая его функционирования на конвейере и своевременной сигнализации о приближении его к границе предельно допустимых отклонений».

Больше всего надежд он возлагал на такой вариант: лазерный луч последовательно обследует каждый робот, измеряя его параметры в динамике работы. Эта информация поступает в микропроцессор, обрабатывается там, и в случае нарастания отклонений в режиме манипулятора подается сигнал приближения к аварийной ситуации.

Теперь предстояла более детальная разработка найденных вариантов, их сравнение, определение наиболее эффективного.

Телевизор плюс тренажер

Нанеся очередную точку своего веса на график, некто X с неудовольствием отметил, что вес неизменно ползет вверх, да и сердце стало напоминать о себе. В чем же дело?

«Слишком много сижу без движения тела, а иногда и мысли у телевизора! Да и не у меня одного такая судьба. Статистика, которая, как известно, все знает, утверждает, что в Японии в среднем люди сидят у телевизора по три часа, в США и того больше - около четырех часов. И сидят, конечно, без движения.

Чтобы преодолеть эту телестатику, нужен тренажер, который заставит зрителя совершать упражнения, давать физическую нагрузку организму. Но, может, не нужен тренажер; делай, например, упражнения хатха-йога: то принял позу лотоса, то позу змеи, то кобры, то позу лука, то стойку на голове и локтях... а глаза не упускают экрана! Плохо. И надоест скоро, и систематически преодолеть усталость и лень после трудового дня вряд ли удасться. Нужен робот, который заставляет упражняться».

Прежде чем изобретать, надо сформулировать цель. Попробуем. «Создать устройство, не позволяющее телезрителю длительное время, например полчаса, сидеть почти без движения у экрана, но не мешающее ему смотреть передачу».

Формулировка слишком общая. Под нее подходит даже кресло, которое через каждые полчаса просто выталкивает зрителя, удобно полулежащего в нем. Надо сформулировать техническую задачу: «Создать телетренажер-кресло для просмотра телевизионных программ, заставляющее зрителя непрерывно или периодически совершать различные физические упражнения руками, ногами, корпусом, головой и т. д., вплоть до бега на месте на бегущей дорожке, не нарушая процесса восприятия изображения на экране, управляемое местным регулируемым таймером или сигналами, поступающими от телевизора».

Последние слова об управлении «от телевизора» относятся к возможному будущему, когда в сочетании с такими телетренажерами в передачи будут делать вставки для посылки сигналов управления тренажерами, сопровождаемые адекватной музыкой и показами в динамике прекрасно тренированных, стройных людей.

Остановившись на такой рабочей формулировке задачи, необходимо перейти к эскизам кресла. Возможно, оно должно под действием сигналов менять свою форму: превращаться то в диванчик, на котором изгибается зритель, то в некое подобие шведской стенки, на которой он висит, то в бегущую дорожку, по которой он мчится.,. Может быть, кто-нибудь из читателей придумает более простую конструкцию телетренажера, которую телезритель может изготовить сам из подручных средств и тем самым внесет свой вклад в борьбу с болезнью нашего века - гиподинамией.

Автомобиль-шар

Касаясь вопросов творчества, А. Эйнштейн как-то заметил: все знают, что так делать нельзя, ничего не получится, но появляется человек, который этого не знает, берется за дело, и у него получается. Многие изобретатели поступают так же. Но не потому, что они не знают, а потому, что отвергают всякие «так делать нельзя, ничего не получится». Они нередко ломают голову над самыми, казалось бы, безнадежными задачами и достигают успеха. Однако бывает, что того или иного изобретателя захватывает бессмысленная идея, особенно если он незнаком с современными методиками поиска решений, тогда с ним случается конфуз. Подтвердим сказанное примером.

Счастливец полюбовался только что купленным автомобилем «Жигули», сел за руль и отправился в свой первый рейс без инструктора. Машина легко повиновалась водителю, мотор, казалось, тихо напевал знакомую песенку. Все было отлично. Но самолюбие не дремало: «Почему все мчатся так быстро и обгоняют меня? Ведь я управляю не черепахой». Он выжал до предела педаль газа. Машина рванулась с бешеной скоростью... Да, такого он не испытывал на той старой полуторке, на которой обучался с инструктором.

Основной недостаток обычных машин
Основной недостаток обычных машин

Финал был тривиальный: помятый кузов и сильные ушибы водителя. Через неделю, еще в бинтах, он уже играл на бильярде. В какой-то момент бильярдный стол показался ему улицей с движущимися шарами-автомобилями, временами сталкивающимися и безболезненно откатывающимися в разные стороны. Эта картина и подсказала ему мысль о машинах, не боящихся столкновений. Рассуждал он так. Есть бильярды с очень маленькими шарами, есть с большими, но картина столкновений остается той же. Значит, принципиально есть возможность конструировать автомобиль в виде большого упругого шара, внутри разместить пассажиров, и можно начать «дорожный бильярд». Да! Еще надо придумать, как приводить в движение такой шар-автомобиль. Здесь много вариантов. Ведь есть же действующее устройство, описанное в журналах: большой обод, в нем сидит на скользящей платформе человек, на ней же укреплен мотор, который вращает этот обод. Такое одноколесное устройство в движении прекрасно сохраняет устойчивость и может двигаться даже по узким тропинкам. Этот принцип еще легче реализовать в шаре. Здесь даже не надо поддерживать равновесие, шар всегда устойчив.

Далее автолюбитель начал формулировать задачу на бумаге: «Изобрести автомобиль в виде упругого шара, не деформирующегося даже при лобовом ударе с другим таким же автомобилем или иным препятствием, а только откатывающимся по законам столкновения упругих шаров».

Шары на бильярде откатываются в самых неожиданных направлениях при столкновениях. Значит, и наши шары - автомобили будут повторять эту ситуацию. Придется устанавливать большую дистанцию между машинами, а пешеходам держаться дальше от проезжей части или вводить ограждения дороги. Но этим займемся потом, сейчас надо исследовать основную идею.

Начал составлять эскиз нового авто. Изобразив человечков внутри шара, он задумался: что же произойдет с беднягами в момент лобового столкновения? Ведь в этот момент скорость обоих шаров практически мгновенно падает до нуля: они останавливаются; кинетическая энергия шаров тратится на их упругую деформацию и обратное движение.

А что произойдет с обитателями шаров? Как безболезненно погасить их кинетическую энергию движения? А если поместить их в вязкую жидкость - густое масло или ртуть? Это бы тормозило движение тела. Но это же варварство - заставлять людей барахтаться в вязкой среде! Все, что казалось таким изящным при взгляде на откатывающиеся без вмятин и царапин бильярдные шары, при формулировке задачи и особенно при составлении эскиза машины с пассажирами внутри сразу потеряло и целесообразность и изящество.

Это еще раз подчеркивает важность формулировки задачи и составления графических иллюстраций к ней в самом начале работы. В данном случае такая методика работы помогла автолюбителю быстро убедиться в ложности своей идеи и не тратить больше на нее силы и время. Отбросив свою «бильярдную» идею, он заглянул в патентную литературу и узнал, что его задача решается не созданием упругого корпуса машины, а как раз наоборот - легко сминаемого.

В этом случае скорость при столкновении падает до нуля не мгновенно, а за время сминания кузова, что значительно снижает силу удара пассажира. Дополнительно для ее уменьшения применяют надувные мешки, скользящие по рельсам сиденья, привязные эластичные ремни.

Плуг продолжает совершенствоваться

История плуга - главного орудия земледельца - насчитывает много тысячелетий. Начинается она с палки-копалки. Ею делали лунки в земле, в которые опускали семена. На смену палке-копалке пришла мотыга. Первая ее конструкция - палка с привязанным острым камнем. Археологи находят мотыги, изготовленные из рогов и костей домашних животных.

В конце четвертого тысячелетия до нашей эры в стране древних шумеров появился первый плуг, точнее, соха. Это было деревянное орудие: точный перевод его названия - «дерево земледельца». Первоначально в соху впрягали рабов. Затем стали использовать прирученных животных.

Первые сохи с металлическим наконечником, а затем и металлический плуг появились в Древнем Египте. Конструктивная особенность такого плуга - наличие подошвы, образованной горизонтально поставленным лемехом. Подошва придавала устойчивость плугу и облегчала управление. Это был скорее почвоуглубитель, чем настоящий плуг. Он не имел отвала.

Первый плуг с отвалом появился у римлян. Но он мог отваливать без крошения пласт только небольшой ширины.

Изобретатели разных стран в течение последующих веков продолжали совершенствовать плуг, и к началу нашего века им можно было пахать на глубину до 30 сантиметров, он уверенно переворачивал пласт земли и крошил его.

Казалось бы, задача полностью решена. Но нет. В 50-х годах появляется... антиплуг! Автор его хорошо известен не только в нашей стране, это почетный академик ВАСХНИЛ Т. Мальцев. Он подметил, что отвальная вспашка вредна для обширных районов Северного Казахстана, Поволжья и степей Сибири, где недостаточно влаги и дуют сильные ветры, так как разрушает стерню, то есть не убранную после уборки урожая нижнюю часть стеблей, а она-то и защищает почву от эрозии и, кроме того, хорошо накапливает влагу.

Выявилось явное противоречие, характерное для изобретательских задач (подробнее этот признак изобретательских задач будет обсуждаться в последующем) - надо рыхлить почву для нового посева и не надо ее рыхлить, чтобы не разрушать стерню.

Задача, поставленная Т. Мальцевым при разработке нового метода пахоты, может быть сформулирована так: «Для повышения урожайности создать антиплуг, который обеспечивал бы необходимое рыхление почвы для нового посева, но одновременно не переворачивал бы пласты почвы и сохранял бы прежнее вертикальное положение стерни после пахоты для накапливания ею влаги и противостояния разрушению почвы водой и ветром (эрозии почвы)».

Антиплуг отличается от плуга отсутствием отвала, имеет долотообразный лемех с уширителем. Он подрезает лемехом пласт почвы на глубине 30-50 сантиметров и поднимает его на 10-12 сантиметров на расположенный выше лемеха уширитель. Отсюда пласт обрывается сзади корпуса антиплуга и рассыпается. Но крошение происходит без заметного перемешивания слоев почвенного пласта. На поверхности остается много стоящей стерни.

Дальнейшее развитие и совершенствование плодотворной идеи Т. Мальцева осуществлено рядом научно-исследовательских институтов и конструкторских организаций. Появился ряд новых машин для обработки почвы: культиватор-глубокорыхлитель, культиватор-плоскорез, штанговый культиватор, тяжелый культиватор.

Эти орудия без повреждения стерни рыхлят нижние слои почвы, подрезают корни сорняков и слегка вспучивают почву. Стерни сохраняется до 80 процентов. На поле уже нет привычных борозд, а лишь едва заметные узкие полоски взрыхленной земли.

Мини-молнии рыхлят землю

А вот еще одна задача, поставленная и в значительной степени решенная московским инженером В. Скляром: «Создать электроплуг, который рыхлит почву не механическим путем, а за счет электрического тока, протекающего между его ножевыми электродами, заменяющими лемехи». Каким образом? Ведь ток, протекающий по проводам, ничего не разрушает?

Но хорошо известно, что он разрушает контакты при замыкании и размыкании электрической цепи. На этом построен известный метод обработки металлов электрическими искрами, изобретенный супругами Б. и Н. Лазаренко.

Если искра, природа которой аналогична грозной молнии, только в ином масштабе, разрушает металл, то тем более она должна справиться с мягкой почвой!

Один из вариантов электроплуга выглядит так. Трактор не только обеспечивает движение лемехов-электродов по полю, но и подает по проводам короткие импульсы высокого напряжения на них от генератора, установленного на нем.

Тысячи мини-молний в секунду обрушиваются на почву между двумя лемехами. Вода, связывающая землю, мгновенно испаряется, и почва буквально на глазах рассыпается на мелкие комочки.

Проведенные испытания показали, что пахота электроплугом снижает расход энергии на 30-40 процентов, а производительность труда повышается на 20-25 процентов.

Исследования по выявлению всех возможностей нового метода и практическому его внедрению продолжаются.

Изобретатели, помогите геологам, строителям, альпинистам!

Два альпиниста спускались в связке с покоренной вершины. Темнело, и начиналась гроза. Надо было спешить. Двигались они то одновременно, набрасывая веревку на уступы, то попеременно, охраняя друг друга через плечо или через крюк. Вот уже видна их палатка на морене ледника. Появилась надежда провести ночь не на мокрых скалах, а в сухих спальных мешках. И вдруг на последнем участке пути к леднику альпинисты вышли на скальную стенку: гладкая, без зацепок, с отрицательным наклоном, обхода нет. Остается спуск по веревке. Как ее закрепить? Крючья уже кончились, но есть небольшой кусок вспомогательной веревки. Из нее делается петля и набрасывается на уступ. В нее продевается сложенная пополам веревка. Можно спускаться. Но до площадки, на которой можно закрепиться, не хватает метров 15. Что же делать? Если веревку не складывать пополам, а спускаться на одинарной, то ее не удастся вытащить из петли и придется оставить на скале. А как же без веревки преодолеть огромные трещины на леднике?

Проблема сброса веревки после спуска давно волнует не только альпинистов (в том числе одного из авторов), но и геологов, строителей гидроэлектростанций в горах, верхолазов. Необходимо создать простое портативное устройство, которое по команде снизу сбрасывает закрепленную наверху одинарную веревку.

Известно тривиальное решение носить с собой вспомогательную веревку, которая связывается с основной и за которую она вытаскивается. А это дополнительные вес и груз.

Мы знаем, что хорошо передавать команды по электрической цепи. В нашем случае в точке закрепления можно поместить устройство, принимающее команды, и сбрасывающий механизм. Электрической цепью может служить веревка с вплетенной в нее парой тонких проводов. Правда, при этом потребуется носить в кармане источник питания - батарейку, но это не главный недостаток. Беда в том, что альпинистская веревка трется о скалы и лед, намокает, испытывает сильные рывки, и нет гарантии, что вплетенные провода не порвутся и всегда обеспечат прохождение команд.

Поскольку от работы устройства сброса зависит жизнь людей, то надо отразить это в формулировке задачи. «Изобрести портативное, абсолютно надежное устройство, которое по команде спустившегося по веревке сбрасывает ее вниз».

Может, радиоволны выручат? Их ведь не перетрет веревка. Но тут нарушится требование портативности - нужен радиоприемник в точке закрепления веревки и передатчик у спустившегося. Современные интегральные схемы позволяют сделать и то и другое очень миниатюрным. Но, во-первых, может подвести батарея питания, а во-вторых, сильные грозовые электрические разряды могут нарушить передачу команд. Надежность недостаточная.

А нельзя ли использовать саму веревку для передачи команд. Пускать по ней бегущие волны в определенной последовательности или дергать по условленному коду. Можно. Но опять-таки требование очень высокой надежности не будет выполнено.

Таким образом, мы еще раз убеждаемся в пользе тщательной формулировки, намечаемой к решению задачи. В рассмотренном случае внесение в формулировку важного требования высокой надежности устройства отвергло возникшие идеи ее решения и исключило напрасную трату сил и времени.

Задача остается нерешенной. Вот прекрасная возможность читателя испытать свои силы. Но приступать к делу следует только после ознакомления с современными методиками поиска решений технических задач на последующих наших шагах.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2015
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'