Марк Меерович - Технология творческого мышления
Воистину сказано: устами младенца (было ему тогда 11 лет) глаголет истина. Конструкция резко упростилась. Теперь колесо состояло из параллелограммов, загнутых в кольцо и образующих обод, и системы рычагов, изменяющих диаметр колеса за счет изменения длины кольца (рис. 8.6).
Патентный поиск показал, что изменение диаметра колеса интересует многих, особенно сельскохозяйственное машиностроение. А также геологов, полярников и космонавтов. И попадались очень интересные конструкции. Нашего варианта — с помощью двуплечих рычагов изменять длину кольца в виде системы параллелограммов — среди известных не было…
Интересно, что шкив переменного диаметра, созданный по такому же принципу для клиноременной передачи, прошел экспертизу довольно быстро — за неполных два года. Идея сделать шкив возникла сразу же, как только решился вопрос о конструкции колеса. Причем два варианта: плоскоременной — с опорой ремня по тем же упругим элементам, и клиноременной — используя верхние концы рычагов выше точки их шарнирного соединения.
Здесь возникла еще одна задача: при изменении положения рычагов относительно друг друга изменяется и угол между ними. А сечение клиновидного ремня, естественно, постоянное. Противоречие выявлялось настолько ясно и четко, что разрешить его труда не представляло: так как изменить сечение ремня мы не можем, то нужно изменить форму концов рычагов таким образом, чтобы угол между касательными, проведенными в точке касания ремня с поверхностями рычагов, был всегда одинаковым (рис. 8.7, а.с. 1612166).
Кривая оказалась сложной. Строить ее пришлось чисто эмпирически, по точкам, меняя положение рычагов. Впоследствии профессор математики Пермского университета И.В. Шрагин рассчитал форму поверхности рычагов [Меерович М.И., Шрагин И.В., 1994].
Кстати, и здесь при патентном поиске выявилась масса интереснейших конструкций, в частности два немецких патента на шкивы переменного диаметра за 1900 и 1911 гг. (!!!).
Замечательное занятие — копаться в патентном фонде! Берешь в руки описание изобретения и практически сразу ясно, что двигало автором или авторским коллективом — мука творческая или возможность небрежно бросить: «У меня этих авторских за сотню перевалило!». И еще одно видишь, когда берешь в руки Идею: как барахтается мысль человеческая, скидывая с себя толстую закостенелую корку привычных знаний и представлений! Как бьется, разрывая паутину психологических запретов — этого не может быть, потому что не может быть никогда! Как, наконец, вырывается и становится ясной, цельной, без единой лишней детальки — такой, какой и должна быть настоящая Вещь.
Вещей неинтересных в мире нет! Даже такое на первый взгляд серое однообразие, каким представляются бесконечные километры асфальтовых и бетонных дорог, — сущий клад для изобретателей.
Вот несколько примеров.
Что делать с миллиардами изношенных покрышек? Сжигать? Можно отравить атмосферу всей планеты. Перерабатывать? На что? Искусственная резина пока ни на что не пригодна. Шведские инженеры-дорожники предложили добавлять мелко измельченную резину от покрышек в качестве наполнителя в бетон для дорожных покрытий. Новый композиционный материал решил сразу несколько проблем: повысил безопасность движения за счет лучшего сцепления автомобиля с дорогой, уменьшил плотность и стоимость бетона, освободил поверхность Земли от отходов.
Работает на дороге и «геометрия». Большой кусок новой дороги в одном из районов был выложен из прямоугольных бетонных панелей. Стыки между панелями, конечно же, никто не заделал, и были они, естественно, на разных уровнях. Расположены эти стыки перпендикулярно движению машины, и пересекаются они то передней, то задней парой колес одновременно. Возникает стук. Удар колес о стыки не просто мешает пассажирам — он разбивает подвеску машины.
«Это очень сложно — вместо прямоугольных плит выпускать плиты в виде параллелограмма? — спросил как-то один из авторов этой книги дорожно-начальственное лицо районного масштаба. — Тогда колеса будут пересекать стыки по очереди, по крайней мере удара не будет» (рис. 8.8). «Я автодорожник, а не автомобилист!» — ответил тот.
Но вернемся к дорогам. Все изнашивается, стирается и асфальт. Как узнать, сколько его уже стерлось, а сколько еще осталось, чтобы обновить покрытие вовремя, не дожидаясь, пока возникнет дыра? Группа изобретателей (а.с. 1498874) предложила вмуровывать в дорожный асфальт на уровне верхнего слоя цветные шарики — «реперы», которые изнашиваются с такой же скоростью, что и асфальт. Тогда по диаметру цветного пятна можно судить о степени износа асфальта.
В идее есть недостаток, который авторы не учли: как укладывать все шарики одним цветом вниз? Ведь если этого не сделать — будут изнашиваться обе половинки, причем определить, какая больше, не зная, как лег каждый шарик, практически невозможно.
Противоречие достаточно четкое: чем больше износ, тем больше должен быть «пятачок» верхнего цвета. Очевидно, вместо шарика нужно ставить конус — острием вверх. Тогда точно не будет проблем: чем больше цветное пятно, тем больше стерся асфальт. Студенты автомеханического техникума предложили еще один вариант: укладывать плоские двухцветные шайбочки, высота которых равна толщине асфальтового покрытия. Только шайбочки должны быть «склеены» из двух четырехгранных пирамидок по диагонали боковой стороны. Верхняя пирамидка — по цвету асфальта, а нижняя — контрольная — другого цвета (рис. 8.9). Остается только уложить их контрольным цветом вниз.
Глава 9. ОТ ИДЕИ — К КОНСТРУКЦИИ
В предыдущих главах на примерах решения нескольких задач мы выявляли техническое и физическое противоречия и выясняли, что нам нужно. Какими свойствами должны обладать частицы (шаг 8 АРПС), чтобы обеспечить устранение этих противоречий на уровне сформулированных ИКР? И можно ли найти в данной технической системе или в ее окрестностях элементы, обладающие нужными свойствами (шаг 9)?
Хорошо, если вас все-таки «осенит». Практика решения реальных задач показывает, что новые идеи рождаются чаще всего при решении мини-задач, когда принцип действия системы не меняется, а внутри системы имеются значительные резервы — ресурсы. Если же приходится решать макси-задачу — менять принцип действия или вообще создавать (синтезировать) новую систему, то достаточно часто, даже выбрав подходящий ПД, останавливаешься перед вопросом «Как реализовать идею? Как должна выглядеть реальная конструкция системы?».
Перейти от идеи к решению помогают «маленькие человечки». Для этого в четвертой части АРИЗ-85В есть шаг 4.1. Прием так и называется: «Метод ММЧ — моделирование маленькими человечками». Основное достоинство МЧ — это очень удобная публика. О таких детях мечтают многие родители. О таком народе — любое правительство. Удобная тем, что абсолютно послушная: что скажешь, то и сделают.
Попросим «человечков» поработать в задаче. Для этого рядом последовательных рисунков изобразим те действия, которые должны совершать «человечки», чтобы наше ИКР выполнялось.
Проблема 1
УСТАНОВКА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ (ЗАДАЧА И.П. ГОРЧАКОВА)
Радиосхемы собирали на печатных платах. Для этого каждый элемент (диод, резистор, микросхему) вставляли ножками в отверстия в плате и припаивали с противоположной стороны. Первое время все это делали вручную и поэтому очень медленно. Чтобы механизировать процесс монтажа плат, решили паять плату всю сразу — волной припоя. Для этого все элементы (150–200 шт.) устанавливали на плате так, чтобы их ножки выступали с противоположной стороны платы на 0,5 мм, собранную плату устанавливали над поверхностью ванны с расплавленным оловом и создавали в ванне «волны», чтобы расплав касался нижней поверхности платы. А чтобы олово надежно прилепилось к ножкам элементов, нижнюю поверхность вместе с ножками предварительно смачивали специальным составом — флюсом. Чтобы яснее представить себе ситуацию, возьмите дуршлаг и десяток спичек, можно сгоревших. Вставьте спички в отверстия дуршлага — и вы сразу поймете, в чем проблема: ножки радиоэлементов, как и спички, в отверстиях не держались — проваливались (диаметр отверстий под радиоэлементы — от 0,8 до 1,2 мм, толщина платы — 2 мм, диаметр ножек — 0,2–0,5 мм). Вместе с ножками проваливались и ложились на плату сами элементы, а они должны были стоять над платой на высоте 3–5 мм.
Предложили надевать (вручную!) на ножки трубочки определенной высоты. А как их потом снять? Расплавить?! Сделали трубочки из материала типа парафина. Собрали плату, сделали волну. Оказалось, что многие ножки не припаялись. При пайке флюс сгорал, образовывались газы, которым выходить было некуда: сверху отверстие закрыто вязкой парафиновой трубкой, снизу — волна припоя.
