Генрих Альтов - Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач
Может возникнуть вопрос: как же быть с таблицей применения приемов? Ведь таблица подсказывает только одиночные приемы.. Что ж, надо учитывать ее особенность. Пусть таблица подскажет, что нужно использовать прием 1 - дробление. Сразу можно внести поправку: сначала дробление, потом объединение раздробленных частей плюс что-то еще, чтобы собрать эти раздробленные части в единое целое.
В химии есть вещества, имеющие особенно важное значение для химической промышленности, - несколько кислот и щелочей, некоторые соли. И если уж развивать аналогию с химией, закономерно спросить: имеются ли сочетания приемов, играющие в изобретательстве такую же важную роль? Да. Это, например, веполи и феполи. Переход от вещества к полному веполю всегда включает совокупное использование группы приемов, мы это не раз видели на примерах.
Есть еще одна важная группа сложных приемов: сочетания, в которые входят принцип предварительного действия (прием 10) и принцип частичного исполнения (прием 16). Взять хотя бы задачу 41 (пропажа спирта). В ее решении отчетливо виден принцип предварительного исполнения: спирт похищен из цистерны заранее - до того, как его налили в цистерну. Но фактически сделать это невозможно: спирта в цистерне нет! И вот дополнительно использован прием 16: заранее осуществлено не все действие, а только часть его - поставлено ведро, которое потом наполнится спиртом. Когда кору дерева (задача 3) обработали магнитным составом, чтобы потом легко было отделить частицы коры от частиц древесины, -использовали приемы 10 и 16, но в сочетании с приемом 28г. Коре заранее придала отзывчивость на последующие операции с ней. Кстати, использование сочетания приемов 10 и 16 получило название при н ципа отзывчивости. В задаче 5 отзывчивость обеспечивалась предварительным введением люминофора, в задаче 8 - использованием легкоплавкой прокладки. Это типичный путь: вводится вещество, способное потом легко отзываться на действие поля.
Задача 46
В металлическом корпусе прибора имеется отверстие, в которое запрессован шарик. Через некоторое время нужно извлечь шарик, но сделать это трудно, так как он запрессован плотно. Разборные конструкции недопустимы. Как быть?
Шарик плохо извлекается - у него нет отзывчивости на извлечение. Нужно до запрессовки шарика ввести в отверстие вещество, которое потом, когда потребуется извлечь шарик, под действием поля осуществит запрессовку: «Способ соединения деталей, одна из которых запрессовывается в глубокое гнездо другой, отличающийся тем, что с целью обеспечения возможности замены запрессованной детали, например шарика индикаторного наконечника, перед запрессовкой его в гнездо вводят каплю воды, которую перед выпрессовкой нагревают до образования пара, под давлением которого шарик выталкивается» (а. с. № 475 247).
Итак, приемы и их сочетания образуют многоэтажную систему. На первом этаже - элементарные приемы (дробление, объединение, принцип местного качества, принцип асимметрии и т. д.). Наращивать списки элементарных приемов малоперспективно - порознь эти приемы слабы. Второй этаж - более сильные парные приемы (пары типа «прием - антиприем»). Третий этаж - сочетания элементарных и парных приемов с другими приемами, т. е. сложные приемы, в том числе сочетания типа «отзывчивость», веполь, феполь.
Приемы первого этажа никак не ориентированы в направлении технического прогресса. Прогрессивно ли, например, увеличивать асимметрию? А может быть, прогрессивнее поступать наоборот - увеличивать симметрию (принцип сфероидальности)? Иногда лучше одно, иногда - другое; ничего более определенного сказать нельзя. На третьем этаже появляется четкая направленность: чем сложнее комплекс приемов, тем отчетливее он направлен по линии развития технических систем. Увеличение степени отзывчивости, переход от невепольных систем к вепольным, превращение вепольных систем в фепольные - это тенденции развития технических систем, причем главные.
Возникает дерзкая мысль: а если подняться еще на один этаж? Там должны быть приемы, которые не только сложны, но и всегда дают сильные решения. К приемам четвертого этажа, например, можно было бы отнести образование феполей, так почему не поискать другие столь же эффективные сочетания приемов?..
Подобные сочетания приемов действительно есть: они не только сильные, но и специализированные: каждый годится только для определенного класса задач. На первом этаже такой специализации не было, зато и приемы там были намного слабее.
К комплексам приемов, обитающим на четвертом этаже, мы еще вернемся. Сейчас нам предстоит продолжить рассмотрение элементарных приемов: здесь нас еще ожидают некоторые сюрпризы.
УРОВНИ ПРИЕМОВ : «МАКРО» И «МИКРО»
Сравним два изобретения:
А. с. № 259 949: «Светофор облегченной конструкции, содержащий стойку, головку и основание, отличающийся тем, что с целью быстрого опускания и подъема светофора без смещения основания стойка выполнена из составных шарнирно-соединенных между собой элементов, фиксируемых относительно друг друга пальцем».
А. с. № 282 342: «Применение в качестве рабочего тела для контуров бинарного цикла энергетической установки химически реагирующих веществ, диссоциирующих при нагревании с поглощением тепла и уменьшением молекулярного веса и рекомбинирующих при охлаждении к исходному состоянию».
В обоих изобретениях использован принцип дробления. Точнее, как мы теперь знаем, использован парный прием «дробление - объединение» (в изобретении по а. с. № 282 342 это видно совсем отчетливо). Прием один и тот же, но уровни у изобретений разные: сборно-разборная стойка светофора - изобретение первого уровня, применение «сборно-разборных молекул» в энергетических циклах -изобретение по крайней мере четвертого уровня. Рассмотрим еще два изобретения.
А. с. № 152 842: «Термобур для бурения скважин, отличающийся тем, что с целью производства бурения наклонных участков скважины без прекращения процесса бурения реактивная горелка присоединена к конусу шарнирно».
А. с. № 247 159: «Способ направленного бурения скважин с применением искусственных отклонителей, отличающийся тем, что с целью регулирования угла набора кривизны ствола используют полиметаллический отклонитель и изменяют его температуру».
Оба изобретения относятся к одной и той же технической системе, и цель их - получение одинакового эффекта: жесткой конструкции надо придать гибкость, способность управляемо менять кривизну. В первом случае использован прием 15 (принцип динамичности): жесткая конструкция разделена на две части, соединенные шарниром, во втором - прием 37 (тепловое расширение). Та же динамизация, но вместо грубых «железок» (шарниров) подвижность обеспечена растяжением - сжатием кристаллической решетки (кстати, здесь типичный переход к веполю: вместо одного вещества взяты два - с разными коэффициентами теплового расширения, причем управление осуществляют с помощью теплового поля). Точно так же и в первой паре изобретений: один и тот же прием (принцип дробления) реализован на макроуровне (сборно-разборный светофор) и на микроуровне («сборно-разборные» молекулы).
Каждый прием можно применять на макро- и микроуровне. В одном случае используются «железки», в другом - молекулы, атомы, ионы, элементарные частицы. У всякого изобретения есть прототип («то, что было раньше»), поэтому теоретически мыслимы четыре вида операций:
1) от макрообъекта к макрообъекту (условно обозначим этот переход М - М), например, разделили стойку светофора на части;
2) от макрообъекта к микрообъекту (М - м); например изобретение по а. с. № 465 502: «Тормозное устройство, содержащее вал и установленное на нем с натягом тормозное кольцо, связанное с источником энергии управления, отличающееся тем, что с целью улучшения эксплуатационных свойств тормозное кольцо выполнено из пьезокерамики, а в качестве источника энергии используется высокочастотный генератор». Обычные тормозные устройства (скажем, автомобильный тормоз) работают на макроуровне - с помощью колодок, рычагов, пружин, тяг и т. д. Суть изобретения - переход на микроуровень: тормозное кольцо расширяется за счет изменения параметров кристаллической решетки;
3) от микрообъекта к микрообъекту (м - м); например, «сборно-разборные» молекулы вместо обычных;
4) от микрообъекта к макрообъекту (м - М). Таких изобретений нет: переход м-М противоречит тенденциям развития техники, требуя «огрубления» технической системы.
Если сопоставить уровни изобретений, получаемых с помощью трех первых переходов, получим такую картину: переход М-М редко дает изобретения выше третьего уровня; переход М-м, как правило, ведет к изобретениям четвертого и пятого уровня; переход м-м обычно дает изобретения не выше третьего уровня, если изменения происходят в пределах одного подуровня (молекула все время остается молекулой), и выше третьего уровня, если происходит смена подуровней (молекулы постоянно или на время заменяются меньшими «единицами» или полем).
