ТРИЗ, кое-что Опции

[АВС]

http://www.altshuller.ru/triz/triz66.asp

Альтшуллер Г.С. Как научиться изобретать. – Тамбов: Книжное издательство, 1961. – С. 102 - 112.

ЧТОБЫ УКРЕПИТЬ ЗНАМЯ...

Научное открытие напоминает теперь бомбардировку крепости с различных сторон; осторожное карабканье по оставшимся обломкам и борьбу за то, чтобы укрепить знамя по прибытии наверх.


Вант-Гофф

Методика изобретательства — и это очень важно помнить — не сводится к рациональной системе решения изобретательских задач. Главное в методике то, что она приучает изобретателя рассматри­вать технические объекты в их развитии и понимать диалектику этого развития.

Рациональная система с ее стадиями и этапами дает лишь об­щую схему творческого процесса. Используя эту систему, надо иметь в виду дополнительные правила.

ПЕРВОЕ ПРАВИЛО. Трудно судить по мгновенному фотоснимку о каком-нибудь процессе, например о прыжке. Другое дело, когда таких снимков несколько и они составляют последовательную се­рию. Так бывает и в изобретательстве. Обычно условие задачи со­держит «мгновенный снимок» и ничего не говорит о тенденциях в развитии технического объекта. Опытный изобретатель никогда не приступит к решению задачи, прежде чем не представит себе ясно, в каком направлении идет развитие.






Рис. 20.

Посмотрите на рис. 20. Три «мгновенных снимка» позволяют ясно представить себе тенденцию в развитии ленточных транспортеров.




Рис. 21

На следующем рисунке отражена эволюция радиально-сверлильных станков: расстояние между двигателем и рабочим органом становилось все. меньше и меньше, соответственно упрощалась и трансмиссия (рис. 21).

Изучая тенденции развития того или иного технического объекта, надо, однако, помнить, что история техники дает яркие приме­ры повторения на новой технической базе старых принципов. На рис. 22, справа, изображен пароходный винт инженера Ресселя, построившего в 1829 году винтовой пароход «Циветта». Прошло сто тридцать лет, и английский инженер Тулин изобрел гребной винт, показанный на рис. 22, слева. Этот винт образован не отдель­ными лопастями, а похож на отрезок шнека, применяющегося для перемещения жидких, полужидких и сыпучих материалов. Винты Ресселя и Тулина похожи друг на друга, как две капли воды.




Рис. 22.



Чем же вызван возврат к старой форме?

Еще до Тулина советский изобретатель А. Пресняков разрабо­тал проект винтохода. Достаточно взглянуть на рис. 23, чтобы по­нять, в чем преимущества «шнекового» винта. Сто тридцать лет назад не было достаточно мощных двигателей, и «шнековый» винт оказался много хуже лопастного. Однако на больших скоростях, ставших доступными благодаря современным мощным двигате­лям, положение меняется. «Шнековые» винты поднимут быстро­ходное судно над водой и сделают это лучше, чем подводные крылья.




Рис. 23.

Развитие в технике идет так, что изобретателям часто приходит­ся возвращаться к старым идеям и использовать их на новом тех­ническом уровне. Здесь полностью применимы ленинские слова о том, что познание человека — не прямая линия, а кривая, беско­нечно приближающаяся к спирали.

Над каждой серьезной задачей думают одновременно многие изобретатели в разных странах. Поэтому, приступая к решению, следует прежде всего задать себе вопрос: «А почему эту задачу не решил никто до меня?» Ответить на этот вопрос можно, только проследив, как изменялся данный технический объект.

Понять логику развития машины — значит сделать первый шаг на пути к изобретению.

ВТОРОЕ ПРАВИЛО. Это правило можно сформулировать в двух словах: «Пусть случится!»

Пожалуй, нагляднее всего принцип «Пусть случится!» изложен в южноамериканском народном предании об обезьяне, которая придумала ананас. Я перескажу это предание, дополнив его неко­торыми техническими подробностями.

НОВЕЛЛА ОБ ОБЕЗЬЯНЕ И АНАНАСЕ

Однажды некая обезьяна по имени Ан побывала в далекой северной стране и привезла оттуда чертежи ёлки. Эти чертежи были изучены со всем вниманием, и обезьяны задумали создать нечто подобное и для своего леса. Ведь всем известно, что обе­зьяны любят подражать.

Однако обезьяна Ан, которой было поручено создание местного образца ёлки, обладала богатым творческим воображением. «Размеры не те,— решила обезьяна.— Шишка должна быть раз в десять больше. И, разумеется, вкуснее». Эта идея так понравилась другим обезьянам, что в честь изобретателя проектируемый плод назвали ананасом.

Оставалось построить экспериментальную ёлку нового типа. Обезьяна Ан поступила очень просто. На чертежах обычной ёлки она переправила одну цифру — и масштаб изменился в десять раз.

С этим проектом обезьяна Ан отправилась в соответствующее учреждение. Там немедленно собрали высокоученых экспертов.

— Не пойдет, — сказал первый эксперт, — эта ёлка будет в пять раз выше других дерезьев нашего леса. Она не выдержит урагана.

— Конечно, не пойдет,— решительно произнес второй экс­перт. — При такой высоте дерева для питания его ветвей придется ставить специальную насосную установку...

— Не пойдет! — воскликнул третий эксперт.— Типичное техни­ческое противоречие: выигрывая в массе плода, вы проигрываете в утяжелении несущей конструкции. К тому же подумайте, что случится, если большой ананас упадет на землю...

— Что случится? — переспросил изобретатель. — Конечно, если такая штука ударит...

И тут его осенило. Он воскликнул:

— Пусть случится! Пусть упадет заранее! Надо изменить про­ект— дерево вообще не нужно. Ананасы должны расти на земле. Я уже представляю себе эту конструкцию: ананасы, окруженные большими пучками листьев. И падать им некуда... А какая эконо­мия лесоматериалов!

Проект был принят единогласно.

«Пусть случится» — это простое правило помогает решать мно­гие задачи. Вспомните хотя бы задачу о транспортировке толстолистовой стали. Трудность состояла в том, чтобы достаточно про­стыми средствами предотвратить падение транспортируемого листа. Применим принцип «пусть случится». Допустим, лист уже упал. И что же? Разве нельзя транспортировать его именно в этом положении?

Когда-то листы стали были небольшими и их легко переносили над землей. Теперь, по условиям задачи, вес листов достигает 30 тонн. Можно предложить более или менее простые и в то же время надежные захваты. Но тенденция развития здесь очевидна: в дальнейшем листы стали будут иметь вес и в 50 тонн, и в 70 тонн. Что же, и эти листы переносить над землей?

Достаточно так поставить вопрос, чтобы стала очевидной необ­ходимость и целесообразность применения принципа «пусть слу­чится». Транспортировать тяжелую стальную заготовку легче по земле. Можно заведомо сказать, что путь для такой транспорти­ровки должен найтись. Ведь по правилам техники безопасности запрещается транспортировать тяжелые грузы над головами людей. Значит, при всех обстоятельствах листы транспортируются по свободному пути. Так пусть случится! Зачем их поднимать, а потом опускать? Пусть все время движутся по земле — и они никогда не упадут.

ТРЕТЬЕ ПРАВИЛО. На первый взгляд это правило кажется па­радоксальным. Сформулировать его можно так: чем больше на­растают трудности при попытках решить задачу, тем ближе верное решение. Или короче: недостатки — это потенциальные достоин­ства.

В сущности, ничего парадоксального здесь нет. Трудности при решении задачи связаны с тем, что изобретатель блуждает, не зная верного направления. В этих условиях очень важно знать хотя бы неверное направление: тогда останется повернуть на 180°.

Представьте себе человека, который с завязанными глазами бродит в огромном зале. Если он натолкнется на стену, это уже по­может ориентироваться. Зная, куда нельзя идти, легче решить во­прос о том, куда идти можно.

В конце прошлого века шведский изобретатель Лаваль, работая над усовершенствованием паровой турбины, столкнулся с почти непреодолимым затруднением. Ротор турбины делал тридцать тысяч оборотов в минуту. При такой скорости вращения необхо­димо очень точно уравновесить ротор, а этого Лавалю как раз и не удавалось добиться. Изобретатель увеличивал диаметр вала, делал вал все более жестким, но каждый раз при опытах машина начинала дрожать и вал деформировался,

В конце концов поняв, что увеличивать жесткость вала далее невозможно, Лаваль решил проверить прямо противоположный путь. Массивный деревянный диск был насажен на... камышовый стебель. И вдруг оказалось, что податливый, гибкий вал при враще­нии уравновешивается сам собой! Лаваль отметил в записной книжке: «Опыт с камышом удался...»

Бывает так, что задача на данном этапе развития науки и тех­ники не решается ни одним из возможных способов. Если задача «не поддается», надо задать себе вопрос: «А нельзя ли исполь­зовать в других задачах тот эффект, который в данной задаче иг­рает отрицательную роль?»

Член-корреспондент Академии наук СССР В. П. Вологдин в статье «Путь ученого» («Ленинградский альманах», 1953, № 5) пи­шет, что еще в двадцатых годах он задался целью применить токи высокой частоты для нагрева металла. Опыты показали, что ме­талл нагревается лишь с поверхности. Ток высокой частоты никак не удавалось «загнать» в глубь заготовки, и опыты прекратили. Впоследствии Вологдин не раз сожалел, что не использовал этот «отри­цательный эффект»: про­мышленность могла бы получить метод высоко­частотной закалки сталь­ных деталей на много лет раньше.

По-иному сложилась судьба другого выдаю­щегося изобретения — электроискровой обра­ботки металла.

Двое исследователей, Б. Р. Лазаренко и И. Н. Лазаренко, работали над проблемой борьбы с электрокоррозией металлов. Электрический ток разъедал металл в месте соприкосновения двух деталей, и с этим ничего не удавалось сделать. Были испробованы твердые и сверхтвердые сплавы — и безрезультатно. Исследователи пытались помещать контакты в различные жидкости, но разрушение шло еще интенсивнее. Ничто не могло предотвратить измельчение металла в порошок!

Однажды изобретатели поняли, что этот «отрицательный эф­фект» можно где-то применить с пользой. Так возникла идея пер­вого изобретения: получать с помощью электрокоррозии тончай­шие металлические порошки.

«Вредное» явление стало полезным, и вся работа пошла те­перь в другом направлении. 3 апреля 1943 года изобретатели по­лучили авторское свидетельство на электроискровой способ обра­ботки металла.

ЧЕТВЕРТОЕ ПРАВИЛО. Иногда «отрицательный эффект» очень трудно, почти невозможно устранить. В таких случаях полезно дей­ствовать по принципу «минус на минус дает плюс»: не стремиться к устранению «отрицательного эффекта», а просто компенси­ровать его другим эффектом, тоже «отрицательным», но про­тивоположным по действию.

Можно привести такой пример. Диафрагму на фотоаппаратах устанавливали либо перед объективом, либо позади объектива. В первом случае изображение несколько раздувалось, во вто­ром — сжималось. Это явление, названное дисторсией, довольно долго не могли устранить. А выход, найденный впоследствии, ока­зался простым: надо было поставить две диафрагмы — перед объ­ективом и позади него. Пучок лучей сначала несколько расширял­ся, а затем ровно настолько же сжимался. Одно искажение ком­пенсировалось другим, и снимок получался без малейших погреш­ностей.

Этот же принцип использован и в широкоэкранной киносъемке. Идея широкого экрана выдвигалась давно, еще в двадцатых годах. Однако для широкого экрана требовалась и широкая пленка, а это означало, что придется менять всю съемочную и проекционную аппаратуру. Изобретение, открывшее путь широкому экрану, было основано на эффекте компенсации. Съемка велась обычным аппа­ратом на обычной пленке, но через насадку, оптически сжимаю­щую широкое изображение. Проецировали фильм также с по­мощью обычной аппаратуры, дополненной насадкой; пройдя на­садку, изображение вновь становилось широким.

Используя правило компенсации, изобретатель решает задачу не «в лоб», а обходным путем. Особенно часто этим путем прихо­дится идти при решении задач, связанных с оптикой, акустикой, радио- и электротехникой. Однако компенсация может успешно применяться и при решении задач в других, самых различных об­ластях техники.

Вот типичный пример.

С уменьшением содержания воды в бетонной смеси возрастает прочность готового бетона. Однако если содержание воды в бето­не низко, возникают затруднения в укладке бетона и в получении гладкой поверхности бетонного элемента. Таким образом, налицо типичное техническое противоречие: выигрывая в одном, мы неиз­бежно должны проиграть в другом.

Что же предложили изобретатели? Они сказали: не нужно уменьшать содержание воды в приготовляемом бетоне. Наоборот, бетон нужно готовить с избытком воды. А уже затем, после затворения, избыточную воду следует отсасывать с поверхности бетона посредством вакуумирования.

Это предложение сразу сняло противоречие и позволило ис­пользовать преимущества высокого исходного и низкого конеч­ного содержания воды в бетоне.

* * *

Ну, а если никакие приемы не приводят к решению задачи?

Убедившись в этом, изобретатель вправе сказать: «Арсенал средств современной техники еще недостаточен, чтобы сделать та­кое изобретение». Это значит, что за решение задачи должна взяться уже не техника, а наука. И лишь после того, как ученые откроют новые физические явления и новые свойства материи, можно будет сделать изобретение.

Если бы перед самым талантливым изобретателем середины прошлого века поставили задачу создать устройство для просве­чивания металлических изделий, изобретатель только пожал бы плечами. А сейчас такую установку может спроектировать каждый конструктор, потому что открыты и изучены рентгеновские лучи, гамма-лучи и ультразвуки.

В основе изобретения всегда лежит открытие — установление объективных свойств материи и закономерностей её развития. Иногда между открытием и изобретением проходит значительный промежуток времени. Так, упругие свойства пара были известны еще в древности, а паровая машина была изобретена лишь в XVIII в. Но случается, что изобретения обгоняют открытия: зако­ны трения были открыты в результате наблюдений за водяной мельницей и работой ее передаточного механизма.

Исследования в современной науке ведутся планомерно. Вни­мание ученых сосредоточивается прежде всего на проблемах, ре­шение которых нужно для техники, для производства. Поэтому над важнейшими техническими задачами совместно работают коллек­тивы ученых и изобретателей.

Может возникнуть вопрос: а следует ли в таком случае разра­батывать методику изобретательства и не целесообразнее было бы создать единую методику научно-технического творчества?

Во всех видах творчества есть нечто общее. Если, например, сравнить творчество художника и творчество изобретателя, най­дется немало общих черт. Однако наряду с этим имеются и прин­ципиальные отличия. Поэтому сначала должны быть изучены от­дельные конкретные виды творчества. Когда будет понят их ме­ханизм, окажется возможным судить о том, что характерно вооб­ще для всех видов творчества и что присуще только тому или иному виду.

Если изучать творчество «вообще», не удастся продвинуться дальше самых прописных истин.

Исследование закономерностей научного творчества — задача очень сложная. Работа в этом направлении уже ведется. Создание научной методики открывательства — не за горами.



МЫСЛИ ОБ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВЕ

Когда я желал что-нибудь изобрести, я на­чинал с изучения всего, что было сделано по данному вопросу за прошлое время.

Эдисон

Открытия заключаются в сближении идей, которые соединены по своей природе, но доселе i были изолированы одна от другой.

Лаплас

Наиболее плодотворны из выбираемых комби­наций — те, которые образованы из элементов, взятых из очень отдаленных областей.

Анри Пуанкаре

Творчеству можно учиться ничуть не хуже, чем всему другому.

Дж. Бернал