Самое поразительное, что проблема выбора сохраняется и в тех случаях, когда техническая система стала заведомо старой и даже дряхлой. Здесь же нет никакой надежды на сколько-нибудь заметный творческий успех: устаревшая система ассимилирует только изобретения первого уровня. Но ведь можно накопить сотни авторских свидетельств и, главное, спокойно, без мук творчества и прочих переживаний...

Сто лет назад появились барабанные печи - небольшие (несколько метров) цилиндры, с одной стороны в них подавали сырье, с другой шли раскаленные газы от форсунки, печь медленно вращалась, перемешивая сырье... Современная цементная печь - гигантское сооружение: длина до 200-250 м, диаметр до 5-7 м, в проектах супергиганты длиной до 350-400 м и диаметром 8-9 м. По громадному вращающемуся туннелю движется небольшой ручеек обжигаемого сырья. Чтобы передать этому ручейку тепло от потока газов, в печи висят цепи, много цепей -100, 150, 200 тонн... Чем больше цепей, тем лучше теплопередача, но тем тяжелее печь, тем больше пылеобразование, потому что цепи разрыхляют сырье... И вот идет поток изобретений на тему «повесим цепи как-нибудь иначе»: а. с. 226 453 (одни цепи подвешены к другим), а. с. № 187 606 (цепи развешены наподобие паутины), а. с. № 260 483 (снова паутина, но другого рисунка), а. с. № 266 484 (другой рисунок паутины), а. с № 310 095 (еще одна паутина), а. с. № 339 743 (звено цепи имеет не две «железки», а три - объемный «бублик»).

Меня интересовала психология специалистов, делающих такие изобретения. Один из них в ответ на мои расспросы сказал: «Видите ли, я работаю в институте, у института есть план, у отдела тоже план, и у моей группы план. Никто не запишет в план: к такому-то числу надо изобрести принципиально новый способ получения цемента. В план записывают: к такому-то числу разработать такое-то усовершенствование такого-то узла...» Я ответил: «План выполнять надо. Но кто мешает помимо плана искать что-то принципиально новое?!" Например, никто не заставлял А. Г. Преснякова изобретать судно с МГД-двигателем...» Мой собеседник пожал плечами: «Вы говорите о тех, кто рискнул - и выиграл. Но ведь не все, замахивающиеся на большое, добиваются успеха. Да и сколько лет надо ждать этого успеха...»

В этой книге я решил не приводить примеров из своей изобретательской практики: теория изобретательства должна строиться на объективных данных, а не на отдельных эпизодах. Но один пример я все же приведу.

В 1949 г. был объявлен всесоюзный конкурс на холодильный костюм для горноспасателей. Условия: костюм должен защищать человека в течение двух часов при внешней температуре 100°С и относительной влажности 100 %, причем вес костюма не должен превышать 8 - 10 кг. Задача считалась принципиально нерешимой. Даже при использовании самых сильных хладагентов вес костюма получался больше 20 кг. На человека допустимо «навьючивать» груз в 28-30 кг, но горноспасатель уже несет дыхательный прибор (12 кг) и инструменты (7 кг).

Можно было принять задачу так, как ее поставили организаторы конкурса: в конце концов, если сделать костюм с небольшим запасом льда и отражающей поверхностью, нетрудно уложиться в 8 кг. Конечно, защищать такой костюм будет минут 15 - 20,не больше. Но все-таки это лучше, чем ничего... Был и другой путь: изменим задачу, создадим не холодильный костюм, а другую техническую систему, пойдем в обход. Этот путь мы (я работал совместно с Р. Б. Шапиро) и выбрали.

Задачу мы решили так: выбросили дыхательный прибор, выиграли 12 кг, приплюсовали их к 10 кг, отпущенным на холодильный костюм, рассчитали газотеплозащитный скафандр, работающий на едином холодильном веществе: жидкий кислород испаряется и нагревается, поглощая тепло, а потом идет на дыхание. Получили огромный запас холодильной мощности (можно, час работать в печи при 500°) и удобную схему дыхания.

Результат: три варианта скафандра - три премии на конкурсе; через 20 лет на обложке журнала «Советский Союз» был помещен красочный снимок: сверкающий отблесками пламени экспериментальный образец газотеплозащитного скафандра. Это уже была Вещь, и я рассматривал этот снимок, нисколько не жалея о том, что 20 лет назад можно было пойти по более простому пути...

Путь в обход

Дыхательные приборы существуют 100 лет. Вряд ли даже очень талантливый конструктор смог бы уменьшить их вес (без снижения других качеств) хотя бы на 0,5 - 1 кг. Но мы перешли к другой технической системе, в которой дыхательный прибор стал только подсистемой, и выиграли 12 кг; дыхание теперь обеспечивалось попутно с новой главной функцией - защитой от тепла. Надо было преодолеть психологический барьер...

Подобные барьеры возникают, когда техническая система переходит точку . Неизбежность замены системы становится очевидной, но предел развития данной системы воспринимается как предел развития вообще. Гипнотизирует кажущаяся невозможность отказаться от привычной технической системы.

Например, в З0-е годы в развитых странах быстро росло количество кинотеатров на душу населения. Но казалось совершенно очевидным, что спад начнется задолго до того, как на каждого человека придется один кинозал. На самом деле этого не произошло: появились телевизоры («кинозалы на одного человека»).

Следует обратить внимание на чрезвычайно важную особенность: телевизор - не только кино, но и показ событий, трибуна для выступлений, «газета в картинках» и т. д. Телевидение стало следующей после кино «ступенькой», вобрав его в себя в качестве подсистемы. Простое же домашнее кино (с кинопроектором) подлинно массового распространения не получило и не дошло до точки .

Система Б приходит на смену системе А, включая ее в качестве одной из подсистем, -этотприем используется системойБ, чтобы преодолеть давящее действие системыАи блокирующее влияние инерции интересов.

Остроумный способ преодоления противоречия: системаАсохраняется и не сохраняется...

На смену автомобилю, возможно, придет не электромобиль, а система, которая будет включать автомобиль (или эквивалентное ему транспортное средство) в качестве одной из подсистем.

Любопытно, что в прогнозировании этот закон в сущности еще не осознан. Рассматривая, например, кривую роста выпуска бытовых холодильников, прогнозисты рассуждают о том, что «должно наступить насыщение» и что «не может быть 10 холодильников на одного человека». На самом деле холодильники будут и не будут - они войдут в качестве подсистемы в более универсальную техническую систему (агрегат, являющийся кондиционером воздуха, холодильником, плитой и т. д.): в пересчете на условные услуги это и составит 10 холодильников на одного человека...

Закон «Техническая система поднимается на качественно новый уровень, становясь подсистемой более общей системы», чрезвычайно важен для понимания механики развития технических систем. Чтобы правильно применять этот закон при прогнозировании развития технических систем, нужно твердо помнить, что развитие неодолимо: техническая система будет развиваться, несмотря на все «невозможно», но в другом (подчас неузнаваемом) облике (став подсистемой другой системы).

Здесь часто приходится встречаться с сильными психологическими барьерами.

На одном из семинаров по теории решения изобретательских задач слушателям было дано домашнее задание: спрогнозировать (разумеется, в самых общих чертах) дальнейшее развитие танкерного флота, кривая развития которого (рост суммарного тоннажа) ныне находится где-то между точками и . Предварительно было рассказано (хотя специально без подчеркивания) о законе «идти вверх, становясь подсистемой». Однако в домашних работах никто не использовал этот закон. Гипнотизирующее действие «очевидности» оказалось слишком сильным: все работы исходили из того, что нынешние высокие темпы роста общего тоннажа танкерного флота не могут сохраниться долгое время. Сохранение этих темпов привело бы к тому, что через 20-30 лет танкеров было бы больше, чем всех кораблей (включая танкеры) вместе взятых. А это невозможно: часть не может быть больше целого...

Исходя из этой «очевидности» и велось прогнозирование. Выдвигались идеи типа «танкеров будет мало, но они будут быстроходными», «снизится потребность в нефти», «вместо танкеров будут нефтепроводы» и т. д.

Главное преимущество танкера - дешевизна перевозок. Поэтому танкеру не нужна быстроходность, за которую приходится расплачиваться повышением стоимости перевозок. Нельзя ожидать в ближайшие десятилетия и спада спроса на нефть. Уже давно нефть не только топливо, но и сырье для химической промышленности. Нет никаких оснований считать, что трансокеанские нефтепроводы (если бы их удалось построить) оказались бы надежнее и безопаснее танкеров: опыт пока свидетельствует об обратном. В 1974 г., например, прорвался подводный нефтепровод фирмы «Шелл». За сутки поверхность реки была покрыта нефтью на расстоянии около 140 км. В 90 км от места аварии было замечено множество погибших от нефти водоплавающих птиц.

«Танкеров должно быть много и танкеров должно быть мало», - мы имеем дело с противоречием, и нельзя рассматривать только одну его половину («танкеров должно быть мало, поэтому их вытеснят нефтепроводы»). Правильное решение всегда удовлетворяет обеим частям противоречия.

«Много» в пределе означает «весь флот», а «мало» - «ни одного корабля». Весь флот и ни одного корабля..., т. е. весь флот при необходимости должен уметь превращаться в танкерный (нефтевозный) и снова становиться нетанкерным. Это снимает противоречие. И это соответствует закону «развиваться, становясь подсистемой».

Технически есть несколько путей создания «многоцелевого» флота. Один из путей - постройка составных судов, в которых маленькая двигательная секция («локомотив») присоединяется к большой грузовой части («состав»). Грузовых частей может быть больше, чем двигательных секций (вагонов больше, чем локомотивов): осуществится казавшаяся невероятной ситуация «танкеров больше, чем всего флота».

Возможен и другой путь: постройка кораблей, способных перевозить любые грузы в стандартных емкостях. Вот одно из многих сообщений: «Норвежским инженером В. Фонеландом подана заявка на патентование новой схемы судна для перевозки наливных грузов, которые помещаются в цилиндрических емкостях большой вместимости (5000 кубометров). Спроектированное по этой схеме судно напоминает по архитектурному типу танкер и имеет в корме большие водонепроницаемые ворота для загрузки емкостей» («Морской флот», 1974, .№ 12, с. 52). В емкостях может быть любая жидкость или любой сыпучий груз: танкера (нефтевоза) нет и он есть...

Получив задачу, изобретатель должен определить, следует ли решать данную задачу или надо идти в обход (шаги 1.1 - 1.3 в АРИЗ-77). Критерии здесь двоякого рода: объективные (исследование «жизненной кривой» системы) и субъективные (личная установка на «большое» или «малое» изобретение). Практически при поиске обходных путей удобно пользоваться системным оператором (шаг 1.2).

Смысл системного оператора в том, что задачу изменяют переводом в надсистему или подсистему, а на каждом из уровней - переводом в антизадачу, обратную данной задаче. Возьмем, например, задачу 29 - об увеличении производительности при подготовке рисунков для мультфильма. Системой по условиям задачи является рисунок (или серия рисунков). На уровне системы задача звучит так: как быстрее перейти от рисунка А к рисунку Б ? На уровне подсистемы задача коренным образом меняется: есть частица вещества (капелька краски), «кусочек» штриха, нанесенного карандашом, словом, какое-то небольшое количество вещества, из которого образован рисунок; как управлять перемещением этого вещества? В такой постановке задача решается очень легко. У нас уже была задача 3 с перемещением кусков коры; надо добавить в вещество ферромагнитный порошок и использовать для перемещения магнитное поле. Не рисовать каждый раз новое положение линии, а перемещать одну и ту же линию, меняя ее форму: «Способ воспроизведения силуэта для съемки мультипликационных фильмов, отличающийся тем, что с целью снижения трудоемкости процесса контур объекта образуют посредством наложения на магнитную панель наполненного ферромагнитным порошком шнура, а изменение силуэта при перемещении объекта относительно точки зрения получают путем передвижения шнура по панели» (а. с. № 234862).

Изменять положение и форму целого изображения трудно; мысль буквально цепенеет перед такой задачей. Изменять положение частицы вещества легко, тем более, что это уже встречалось в других задачах. Барьер чисто психологический, но чрезвычайное высокий.., если не использовать системный оператор.

Очень интересные трансформации происходят с задачей 29 при переходе на уровень надсистемы (рисунок - только часть более сложной системы, включающей также киноаппарат и средства освещения; можно ли сделать мультфильм, снимая, например, неподвижную куклу и добиваясь динамики только за счет динамичного использования кинокамеры и света?). Не менее интересны трансформации задачи в антизадачу. В задаче 29 (на уровне системы) требуется наносить черные линии на белый фон, в антизадаче - убирать лишнее со сплошного черного фона, оставляя только нужные линии...

Системный оператор не предназначен для решения задач, хотя иногда трансформация задачи автоматически ведет к решению. Назначение системного оператора - помочь в выборе обходной задачи, которая затем должна решаться по АРИЗ с шага 1,4 и далее. Как и оператор РВС, системный оператор - мощный инструмент для тренировки воображения.

ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ

Закон «развиваться, становясь подсистемой», по-видимому, имеет фундаментальное значение не только в технике, но и в развитии любых объектов - от элементарных частиц до галактик. Однако это только один из законов, знание которых необходимо изобретателю.

Законы развития технических систем можно разделить на три группы: «статику», «кинематику» и «динамику». Начнем со «статики» - законов, которые определяют начало жизни технических систем.

Любая техническая система возникает в результате синтеза в единое целое отдельных частей. Не всякое объединение частей дает жизнеспособную систему. Существуют по крайней мере три закона, выполнение которых необходимо для того, чтобы система оказалась жизнеспособной.

1. Закон полноты частей системы

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является нал и чие и минимальная работоспособность основных частей с и стемы.

Каждая техническая система должна включать четыре основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления. Смысл закона 1 заключается в том, что для синтеза технической системы необходимо наличие этих четырех частей и их минимальная пригодность к выполнению функций системы, ибо сама по себе работоспособная часть системы может оказаться неработоспособной в составе той или иной технической системы. Например, двигатель внутреннего сгорания, сам по себе работоспособный, оказывается неработоспособным, если его использовать в качестве подводного двигателя подводной лодки.

Закон 1 можно пояснить так: техническая система жизнеспособна в том случае, если все ее части не имеют «двоек», причем «оценки» ставятся по качеству работы данной части в составе системы. Если хотя бы одна из частей оценена «двойкой», система нежизнеспособна даже при наличии «пятерок» у других частей. Аналогичный закон применительно к биологическим системам был сформулирован Либихом еще в середине прошлого века («закон минимума»).

Из закона 1 вытекает очень важное для практики следствие. Чтобы техническая система была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой.

«Быть управляемой» - значит менять свойства так, как это надо тому, кто управляет.

Знание этого следствия позволяет лучше понимать суть многих задач и правильнее оценивать полученные решения. Возьмем, например, задачу 37 (запайка ампул). Дана система из двух неуправляемых частей: ампулы вообще неуправляемы - их характеристики нельзя (невыгодно) менять, а горелки плохо управляемы по условиям задачи. Ясно, что решение задачи будет состоять во введении в систему еще одной части (вепольный анализ сразу подсказывает: это вещество, а не поле, как, например, в задаче 34 об окраске цилиндров). Какое вещество (газ, жидкость, твердое тело) не пустит огонь туда, куда он не должен пройти, и при этом не будет мешать установке ампул? Газ и твердое тело отпадают, остается жидкость, вода. Поставим ампулы в воду так, чтобы над водой поднимались только кончики капилляров (а. с. № 264 619). Система приобретает управляемость: можно менять уровень воды - это обеспечит изменение границы между горячей и холодной зонами. Можно менять температуру воды - это гарантирует устойчивость системы в процессе работы.

2. Закон «энергетической проводимости» системы

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является скво з ной проход энергии по всем частям системы.

Любая техническая система является преобразователем энергии. Отсюда очевидная необходимость передачи энергии от двигателя через трансмиссию к рабочему органу.

Передача энергии от одной части системы к другой может быть вещественной (например, вал, шестерни, рычаги и т. д.), полевой (например, магнитное поле) и вещественно-полевой (например, передача энергии потоком заряженных частиц). Многие изобретательские задачи сводятся к подбору того или иного вида пере- дачи, наиболее эффективного в заданных условиях. Такова задача 53 о нагреве вещества внутри вращающейся центрифуги. Вне центрифуги энергия есть. Имеется и «потребитель», он находится внутри центрифуги. Суть задачи - в создании «энергетического моста». Такого рода «мосты» могут быть однородными и неоднородными. Если вид энергии меняется при переходе от одной части системы к другой - это неоднородный «мост». В изобретательских задачах чаще всего приходится иметь дело именно с такими мостами. Так, в задаче 53 о нагреве вещества в центрифуге выгодно иметь электромагнитную энергию (ее передача не мешает вращению центрифуги), а внутри центрифуги нужна энергия тепловая. Особое значение имеют эффекты и явления, позволяющие управлять энергией на выходе из одной части системы или на входе в другую ее часть. В задаче 53 нагрев может быть обеспечен, если центрифуга находится в магнитном поле, а внутри центрифуги размещен, например, диск из ферромагнетика. Однако по условиям задачи требуется не просто нагревать вещество внутри центрифуги, а поддерживать постоянную температуру около 250°С. Как бы ни менялся отбор энергии, температура диска должна быть постоянной. Это обеспечивается подачей «избыточного» поля, из которого диск отбирает энергию, достаточную для нагрева до 250°С, после чего вещество диска «самоотключается» (переход через точку Кюри). При понижении температуры происходит «самовключение» диска.

Важное значение имеет следствие из закона 2.

Чтобы часть технической системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органами управления.

В задачах на измерение и обнаружение можно говорить об информационной проводимости, но она часто сводится к энергетической, только слабой. Примером может служить решение задачи 8 об измерении диаметра шлифовального круга, работающего внутри цилиндра. Решение задачи облегчается, если рассматривать не информационную, а энергетическую проводимость. Тогда для решения задачи нужно прежде всего ответить на два вопроса: в каком виде проще всего подвести энергию к кругу и в каком виде проще всего вывести энергию сквозь стенки круга (или по валу)? Ответ очевиден: в виде электрического тока. Это еще не оконча- тельное решение, но уже сделан шаг к правильному ответу.

3. Закон согласования ритмики частей системы

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согл а сование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.

Примеры к этому закону приведены в гл. 1.

К «кинематике» относятся законы, определяющие развитие технических систем независимо от конкретных технических и физических факторов, обусловливающих это развитие.

4. Закон увеличения степени идеальности системы

Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.

Идеальная техническая система - это система, вес, объем и площадь которой стремятся к нулю, хотя ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Иначе говоря, идеальная система - это когда системы нет, а функция ее сохраняется и выполняется.

Несмотря на очевидность понятия «идеальная техническая система», существует определенный парадокс: реальные системы становятся все более крупноразмерными и тяжелыми. Увеличиваются размеры и вес самолетов, танкеров, автомобилей и т. д. Парадокс этот объясняется тем, что высвобожденные при совершенствовании системы резервы направляются на увеличение ее размеров и, главное, повышение рабочих параметров. Первые автомобили имели скорость 15--20 км/ч. Если бы эта скорость не увеличивалась, постепенно появились бы автомобили, намного более легкие и компактные с той же прочностью и комфортабельностью. Однако каждое усовершенствование в автомобиле (использование более прочных материалов, повышение к. л. д. двигателя и т. д.) направлялось на увеличение скорости автомобиля и того, что «обслуживает» эту скорость (мощная тормозная система, прочный кузов, усиленная амортизация). Чтобы наглядно увидеть возрастание степени идеальности автомобиля, надо сравнить современный автомобиль со старым рекордным автомобилем, имевшим ту же скорость (на той же дистанции).

Видимый вторичный процесс (рост скорости, мощностей, тоннажа и т. д.) маскирует первичный процесс увеличения степени идеальности технической системы. Но при решении изобретательских задач необходимо ориентироваться именно на увеличение степени идеальности - это надежный критерий для корректировки задачи и оценки полученного ответа.

5. Закон неравномерности развития частей системы

Развитие частей системы идет неравномерно; чем сложнее система, тем неравномернее разв и тие ее частей.

Неравномерность развития частей системы является причиной возникновения технических и физических противоречий и, следовательно, изобретательских задач. Например, когда начался быстрый рост тоннажа грузовых судов, мощность двигателей быстро увеличилась, а средства торможения остались без изменения. В результате возникла задача: как затормозить, скажем, танкер водоизмещением 200 тыс. тонн. Задача эта до сих пор не имеет эффективного решения: от начала торможения до полной остановки крупные корабли успевают пройти несколько миль...

6. Закон перехода в надсистему

Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; при этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы.

Об этом законе мы уже говорили.

Перейдем к «динамике». Она включает законы, отражающие развитие современных технических систем под действием конкретных технических и физических факторов. Законы «статики» и «кинематики» универсальны - они справедливы во все времена и не только применительно к техническим системам, но и к любым системам вообще (биологическим и т. д.). «Динамика» отражает главные тенденции развития технических систем именно в наше время.

7. Закон перехода с макроуровня на микроуровень

Развитие рабочих органов системы, идет сначала на макро -, а затем на микр о у ровне.

В большинстве современных технических систем рабочими органами являются «железки», например винты самолета, колеса автомобиля, резцы токарного станка, ковш экскаватора и т. д. Возможно развитие таких рабочих органов в пределах макроуровня: «железки» остаются «железками», но становятся более совершенными. Однако неизбежно наступает момент, когда дальнейшее развитие на макроуровне оказывается невозможным. Система, сохраняя свою функцию, принципиально перестраивается: ее рабочий орган начинает действовать на микроуровне. Вместо «железок» работа осуществляется молекулами, атомами, ионами, электронами и т. д.

Переход с макро- на микроуровень - одна из главных (если не самая главная) тенденций развития современных технических систем. Поэтому при обучении решению изобретательских задач особое внимание приходится обращать на рассмотрение перехода «макро-микро» и физических эффектов, реализующих этот переход.

8. Закон увеличения степени вепольности

Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепол ь ности.

Смысл этого закона заключается в том, что невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах развитие идет в направлении перехода от механических полей к электромагнитным; увеличения степени дисперсности веществ, числа связей между элементами и отзывчивости системы.

Многочисленные примеры, иллюстрирующие этот закон, уже встречались при решении задач.

СТАНДАРТЫ НА РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

В предыдущей главе мы начали построение многоэтажной пирамиды приемов: простые приемы, парные приемы, комплексы приемов... Усложняется структура, увеличивается сила приемов, начинает проявляться их специализация, «привязанность» к тому или иному классу задач. На четвертом этаже должны быть еще более сложные приемы, отличающиеся особой силой и четко специализированные. Такие приемы удалось обнаружить, они составляют фонд стандартов на решение изобретательских задач.

Несколько слов о названии. В нем есть некоторая демонстративность. Конечно, можно было бы заменить слово «стандарты» словами «решение типовых задач» или «некоторые характерные классы задач и их типовые решения». Но в слове «стандарт» короче и точнее отражена основная идея: есть комплексные приемы, которые надо применять обязательно, потому что для своих классов задач они гарантируют решение высокого уровня.

Итак, основные особенности стандартов состоят в том, что:

- в их состав входят не только приемы, но и физические эффекты;

- приемы и эффекты, входящие в стандарт, образуют определенную систему (т. е. соединены не «как попало», а в определенной последовательности);

- система приемов и эффектов отчетливо направлена на устранение физических противоречий, типичных для данного класса задач;

- хорошо видна связь стандартов с основными законами развития технических систем.

Широта, идентичность решения и эффективность - абсолютно необходимые требования к любому «кандидату» в стандарты. Возьмем, например, применение эффекта Томса. Использование этого физического эффекта всегда приводит к решениям высокого уровня. Но область его действия очень узка: в сущности речь идет об одной задаче - «Как уменьшить трение жидкости и твердого тела при их относительном движении?» В а. с. № 412 382 предлагается добавка длинноцепочечных полимеров в жидкость «для струйного воздействия на твердые материалы»; в а. с. № 424 468 тот же эффект патентуется в качестве «способа работы жидкостно-кольцевой машины, например компрессора»; в а, с. № 427 982 длинноцепочечные полимеры вводятся в смазку для волочения труб; в а. с. № 464 042 - снова то же самое, но речь идет об «электрической водозаполненной машине»... Таких изобретений множество, однако задача везде одна и та же: есть жидкость, нужно уменьшить ее трение о твердую поверхность. Изобретательские решения, основанные на использовании одного физического эффекта, быстро становятся тривиальными: применение электрогидравлического эффекта в конце 40-х годов давало сильные изобретательские решения, а через десять лет этот прием стал тривиальным. В стандартах указан не какой-то конкретный физический эффект, а тип эффекта, поэтому стандарты имеют значительно большую продолжительность жизни: в некоторых из них могут быть использованы и те физические эффекты, которые будут открыты в дальнейшем.

Описание каждого стандарта включает подробное его обоснование и многочисленные примеры, отражающие нюансы применения. Мы коротко рассмотрим только суть первых десяти стандартов (разработано уже около 50 стандартов, но многие из них еще не завершили свой «испытательный срок»).

Стандарт 1.Если объект трудно обнаружить в какой-то момент времени и если можно заранее ввести в него добавки, то задача решается предварительным введением в объект добавок, которые создают легко обнаруживаемое (чаще всего электромагнитное) поле или легко взаимодействуют с внешней средой, обнаруживая себя и, следовательно, объект. Аналогично решаются задачи на измерение, если их можно представить в виде последовательности задач на обнаружение.

Примерами могут служить решения задач 9 (добавка люминофора в рабочее вещество холодильника), 18 (добавка люминофора в краску) и 10 (добавка ферромагнетика в полимер). По а. с. № 415 516 температуру в труднодоступных местах измеряют, вводя алмазное зерно: с изменением температуры меняется показатель преломления света, проходящего через алмаз. Суть (в вепольном смысле) во всех этих случаях одна: дано одно вещество, вводится второе, «умеющее» хорошо взаимодействовать с внешним электромагнитным полем.

Стандарт 2.Если нужно сравнить объект с эталоном, чтобы выявить отличия, то задача решается оптическим совмещением изображения объекта с эталоном или с изображением эталона, причем изображение объекта должно быть противоположно по окраске эталону или его изображению. Аналогично решаются задачи на измерение, если есть эталон или его изображение.

Пример - решение задачи 28. Другой пример - а. с. № 350 219; пластинку с просверленными отверстиями контролируют, совмещая желтое изображение пластинки с синим изображением эталона. Если на экране появляется желтый цвет, значит на контрольной пластинке отсутствует отверстие. Появление синего цвета означает, что на пластинке есть лишнее отверстие.

Стандарт 3. Если два подвижных относительно друг друга вещества должны соприкасаться и при этом возникает вредное явление, то задача решается введением между ними третьего вещества, являющегося видоизменением одного из веществ, данных по условиям задачи.

Пример - решение задачи 14. По стандарту 3 решается также задача 17: в месте поворота трубопровода снаружи устанавливают постоянный магнит, изнутри на стенку «налипает» слой шариков; движущиеся шарики сталкиваются уже не со стенкой, а с неподвижными шариками; если какой-то неподвижный шарик будет выбит, его место займет другой (а. с. № 304 356). Аналогично решается задача 36. В задаче 21 вредное явление (эрозия) возникает между водой и металлом: вводят «видоизмененную воду» - слой льда: части подводного крыла, которые нужно защитить, охлаждают, на них нарастает тонкий и постоянно восстанавливаемый слой льда (а.с. № 412 062).

Стандарт 4. Если нужно управлять движением объекта, в него следует ввести ферромагнитное вещество и использовать магнитное поле. Аналогично решаются задачи на обеспечение деформаций вещества, на обработку его поверхности, дробление, перемешивание, изменение вязкости, пористости и т. п.

Примеры - решение задачи 6 об изменении свойств почвы на полигоне и задачи 29 о перемещении линии рисунка. По а. с. № 147 225 ферромагнитные частицы вводят в чернила и управляют такими чернилами с помощью магнитного поля. По а. с. № 261 371 ферромагнитный порошок вводят в катализатор и управляют его движением с помощью магнитного поля. В а. с. № 433 829 описана заглушка с ферромагнитной жидкостью, твердеющей в магнитном поле, в а. с. № 469 059 изменение вязкости такой жидкости в магнитном поле используется для управления демпфирующими устройствами. Подобных изобретений очень много, и все они относятся к решениям высоких уровней.

Стандарт 5. Если нужно увеличить технические показатели системы (массу, размеры, скорость и т. д.) и это наталкивается на принципиальные препятствия (запрет со стороны законов природы, отсутствие в современной технике необходимых веществ, материалов, мощностей и т. д.), система должна войти в качестве подсистемы в состав другой, более сложной системы. Развитие исходной системы прекращается, оно заменяется более интенсивным развитием сложной системы. Примером может служить создание газотеплозащитного скафандра.

Стандарт 6. Если трудно выполнить операцию с тонкими хрупкими и легкодеформируемыми объектами, то на время выполнения этих операций объект надо объединить с веществом, делающим его твердым и прочным, а затем это вещество удалить растворением, испарением и т. д.

По а. с. № 182 661 тонкостенные трубки из нихрома изготовляют (волочением) на алюминиевом стержне, а затем вытравливают стержень щелочью.

Стандарт 7. Если надо совместить два взаимоисключающих действия (или два взаимоисключающих состояния объекта), то каждое из этих действий надо сделать прерывистым и совместить таким образом, чтобы одно действие совершалось в паузах другого. При этом переход от одного действия (состояния) к другому должен осуществляться самим объектом, например, за счет использования фазовых переходов, происходящих при изменении внешних условий.

Примеры - решение задачи 25 о молниеотводе и задачи 48 о защите от обледенения.

Стандарт 8. Если невозможно непосредственно определить изменение состояния (массы, размеров и т. д.) механической системы, то задача решается возбуждением в системе резонансных колебаний, по изменению частоты которых можно определить происходящие изменения.

Частота собственных колебаний - пульс технической системы (или ее части). Идеальный способ измерения: датчиков нет, система сама сообщает о своем состоянии... По а. с. № 244 690 по собственной частоте колебаний определяют вес движущейся нити (до этого приходилось отрезать часть нити и взвешивать).

Стандарт 9. Если нужно увеличить технические показатели системы (точность, быстродействие и т. д.) и это наталкивается на принципиальные препятствия (запрет со стороны законов природы, резкое ухудшение других свойств системы), то задача решается переходом с макро- на микроуровень: система (или ее часть) заменяется веществом, способным при взаимодействии с полем выполнять требуемые действия.

В стандарте 5 речь шла о переходе от системы к надсистеме; суть стандарта 9 заключается в переходе от системы к подсистеме. С примерами читатель уже знаком. В частности, по стандарту 9 решается задача 52 (для создания сверхточного крана надо использовать тепловое расширение, магнитострикцию, обратный пьезоэффект).