Крылья для Икара. Как решать изобретательские задачи

Решения задачи пока не видно. Однако где-то уже проглядывает физическое противоречие: молниеотвод должен быть диэлектриком, чтобы пропускать радиоволны, и должен быть проводником, чтобы ловить молнию. Для обычного мышления такая формулировка — явный тупик. Но ведь мы исследуем мышление необычное, парадоксальное, изобретательское...

* * *

Около двенадцати столетий назад, в 800 году, происходила коронация Карла Великого. По ритуалу возложить корону на Карла должен был папа римский. Перед Карлом возникла нелегкая задача. Коронация была нужна для укрепления власти, поэтому политические соображения диктовали необходимость ее проведения «по всей форме». С другой стороны, из-за политических же соображений было совершенно недопустимо, чтобы папа римский короновал Карла, поскольку получалось, что папа выше императора: раз папа дал корону, он может когда-нибудь и забрать ее...

Четкое физическое противоречие. И Карл нашел способ его преодолеть. Если использовать современную терминологию, Карл разделил противоречивые требования в пространстве и во времени. Когда папа протянул корону, Карл, не дожидаясь, пока корона будет возложена ему на голову, перехватил корону на полдороге и надел ее своими руками!

Тысячу лет спустя, в декабре 1804 года, в парижском соборе Нотр-Дам происходила коронация Наполеона. И снова возникла аналогичная задача: корону следовало принять... и не следовало. Но Наполеон уже знал прием преодоления этого противоречия, и как только Пий VII приподнял корону, Наполеон перехватил ее — все произошло, как при коронации Карла Великого.

Творческая задача, к какой бы области деятельности она ни относилась, всегда содержит противоречие, которое надо устранить, преодолеть или, в крайнем случае, резко ослабить. Самая главная особенность задачи, делающая ее творческой, — это наличие в задаче противоречия.

Число задач огромно, практически безгранично. Но число противоречий (и приемов их преодоления) сравнительно невелико. Поэтому задачи независимо от того, к какой отрасли техники они относятся, следует классифицировать по виду содержащихся в них противоречий. Если известен вид противоречия, можно без особых затруднений указать и прием, устраняющий противоречие. Допустим, противоречие заключается в том, что деталь должна двигаться и не должна двигаться. Разделим эти противоречивые требования в пространстве: пусть одна часть детали движется, а другая часть остается неподвижной. Или во времени: деталь может то двигаться, то прекращать движение. Можно «развести» противоречивые требования, изменив строение детали: деталь в целом будет неподвижной, а ее частицы приобретут подвижность. Можно изменить природу движения: пусть деталь колеблется — такой «шаг на месте» тоже совмещает несовместимое... Подобных приемов, устраняющих противоречие «подвижный — неподвижный», около десятка. Выбрать нужный прием в большинстве случаев нетрудно, поскольку условия задачи сразу указывают, какие приемы заведомо не годятся. В сущности, вся проблема в том, чтобы правильно «обработать» задачу и докопаться до физического противоречия.

Нужны правила «обработки» задачи. Пока мы знаем только одно правило: как от изобретательской ситуации перейти к мини-задаче. Л как добраться до содержащегося в задаче физического противоречия?..

БИТВА ЗА ПРОСТОТУ: ОТ ЗАДАЧИ - К ЕЕ МОДЕЛИ МОДЕЛЬ ЗАДАЧИ

Если внимательно проследить за ходом рассуждений при решении задачи об окраске приборов, нетрудно подметить интересную особенность. Краскораспылителю можно задать один из трех режимов: максимальный, минимальный, средний. Использование любого из этих режимов не нарушает правила перехода к мини-задаче. Но мы почему-то выбрали максимальный режим, и это сразу привело к упрощению задачи. При максимальном режиме краска подается в столь большом количестве, что капельки сливаются в сплошной поток; вместо распыления можно просто лить краску или окунуть прибор в бак. Нанесение краски в явно избыточном количестве — очень простая операция, не требующая никакой регулировки. Следовательно, выбрав максимальный режим, о нанесении краски можно не беспокоиться. Вся проблема теперь сводится к одному: как удалить избыток краски. Трудная задача стала легкой.

Что это — случайная удача или закономерность?

Выбрать средний режим и попытаться сделать его оптимальным — значит решать задачу «в лоб». Задача потому и задача, что напрямик ее решать трудно. Кто-то уже пытался действовать напрямик, но не достиг успеха, именно поэтому и возникла задача. Выгоднее пойти новыми путями— в обход, то есть выбрать минимальный или максимальный режим. Допустим, распылители работают на минимальном режиме. Прибор покрывается краской очень медленно, за десять минут или даже за полчаса. В этом случае нетрудно получить тонкое и ровное покрытие, прервав окраску в нужный момент. Поскольку краска наносится медленно, не имеет значения, прервем ли мы процесс минутой раньше или минутой позже. Явный выигрыш в качестве окраски... и проигрыш во времени, в производительности. Возникает очень крепкое техническое противоречие: время — объект, который не поддается изменениям. Лишь в редких случаях удается как-то «обмануть» время. Например, если окраску совместить с какой-то другой операцией, затраты времени на окраску можно не учитывать. Но совместить окраску со сборкой или с испытанием прибора практически невозможно, одна операция будет мешать другой. Остается второй обходный путь: краску подают в максимальном режиме, а потом избыток убирают. Объектом в этом случае является краска, а работать с веществом неизмеримо легче, чем со временем: вещество можно растянуть, сжать, скрутить, раздробить, нагреть и т. д. Веществом мы умеем управлять, а управление временем пока остается темой фантастических романов.

Проверим эти соображения еще на одной задаче.

Задача 12. После заполнения ампулы лекарством нужно запаять капилляр. Сделать это надо осторожно, чтобы не нагреть лекарство. Ампулы устанавливают в кассету, пять рядов по пять ампул, капиллярами вверх. Подводят групповой нагреватель, и над каждым капилляром оказывается горелка. Схема простая, но капризная: чуть длиннее пламя у какой-нибудь горелки — лекарство в ампуле перегреется, испортится, чуть короче пламя — капилляр останется незапаянным. Даже при идеально ровном пламени много брака: «недодержал» ампулы — и некоторые не запаялись, «передержал» — и где-то испортилось лекарство... Как же быть?

Попытки решить эту задачу обычно идут по трем направлениям: 1) нельзя ли запаивать капилляры не газовыми горелками, а чем-то иным? 2) а если как-то изменить горелки, чтобы их пламя было более стабильным? 3) может быть, просто прикрыть ампулы экраном с отверстиями, в которое пройдут только верхушки капилляров?

Все эти пути не ведут к удовлетворительному ответу. Конечно, можно запаивать капилляры не горелками, а чем-то иным. Но для этого потребуется новое оборудование, следовательно, неизбежны значительные затраты времени и средств. А как быть с запайкой сегодня? Нет надежды и на быстрое и эффективное усовершенствование горелок: нестабильность пламени связана с самим принципом их работы. Экран с отверстиями для капилляров, казалось бы, достаточно простое решение, но сразу же возникает затруднение: если диаметр отверстия хотя бы на миллиметр больше диаметра капилляра, огонь пройдет к корпусу ампулы; если же разница в диаметрах незначительна, резко повышается трудоемкость запайки — надо очень осторожно вставлять тонкие и ломкие капилляры в отверстия, чтобы капилляры не соприкасались со стенками отверстий.

Теперь мы знаем: решать задачу надо иначе. Прежде всего, пока перед нами не задача, а изобретательская ситуация. Для перехода к задаче введем дополнительное требование: исходная система остается без изменений, но недостаток исчезает. Тем самым мы сразу отсекаем множество вариантов, связанных с использованием каких-то иных нагревателей. Отпадают и варианты, требующие изменения газовых горелок. Может показаться, что

мы перешли к более сложной задаче: нужно хорошо запаивать капилляры заведомо плохими, не поддающимися тонкой регулировке газовыми горелками. Тут уже знакомый нам психологический барьер, на самом деле задача резко упростилась и теперь очень похожа на задачу об окраске приборов (нужно хорошо окрашивать приборы плохими распылителями).

Пусть горелки, как распылители в задаче об окраске, работают на полную мощность. Незапаянных ампул наверняка не будет. Остается только убрать, потушить избыточное пламя — и задача решена. Огонь тушат водой — это общеизвестно. Поместим кассету с ампулами в воду так, чтобы над водой поднимались только верхушки капилляров. Огонь оплавит эти верхушки, а вода (ее можно сделать проточной) защитит от перегрева корпуса ампул. Задача решена (авторское свидетельство № 264 619).

Сформулируем правило. Каждое техническое противоречие можно изложить двояко: «При улучшении А ухудшается Б» или «При ухудшении А улучшается Б». Нужно использовать ту формулировку технического противоречия, которая обеспечивает наибольшую производительность основного действия системы. В задаче 12 возможны две формулировки технического противоречия: «Если огонь заведомо мал, ампулы не перегреваются, но некоторые ампулы могут остаться незаиаяпными» и «Если огонь заведомо велик, ампулы перегреваются, но зато наверняка запаиваются». Согласно правилу, в данном случае надо исходить из второй формулировки, поскольку основное действие— запаивание.

Выбирая одну из двух возможных формулировок противоречия, мы резко сокращаем поле поисков, и это не менее важно, чем переход от ситуации к задаче.

Задача 13. Если при изготовлении бетона добавить в него алюминиевую пудру, то в результате взаимодействия алюминия с водой выделятся пузырьки водорода. Эти пузырьки вспенят, вспучат бетонную массу — получится пенобетон, отличный теплоизоляционный материал. К сожалению, процессом изготовления пенобетона очень трудно управлять. Высота вспучивания зависит от множества факторов: точности дозировки составляющих, температуры бетона и воздуха, колебаний атмосферного давления, вида цемента и его свежести и т. д. В огромном цехе, заставленном ваннами-формами, приходится поддерживать постоянную температуру, избегать сквозняков, сотрясений... И все равно в разных формах пенобетон поднимается на разную высоту: иногда останавливается где-то на середине формы, иногда неудержимо ползет через край. <?*$'

Теперь, зная правила, мы легко решим эту задачу. Достаточно двух простых действий. Сначала перейдем от ситуации к задаче: «Все остается по-прежнему (или даже упрощается), но пенобетон во всех формах поднимается на одинаковую высоту». Затем упростим задачу, отбросим один из двух обходных путей (назовем это переходом к модели задачи): «Пенобетон вспенивается максимально сильно, однако останавливается точно на заданном уровне». Решение очевидно: алюминиевая пудра насыпается с избытком, пенобетон рвется вверх — и останавливается, удерживаемый какой-то плоскостью, крышкой. На это изобретение выдано авторское свидетельство № 149 701, причем изобретателю было очень нелегко прийти к идее, кажущейся нам теперь такой очевидной...

В задаче обычно упоминается много элементов, а в модели задачи остаются только два конфликтующих элемента. Так, в условиях задачи 10 говорится о краске, распылителях, слое краски на изделии и, наконец, о самом изделии. После перехода к модели задачи сохраняются всего два элемента — изделие и избыточный слой краски на нем. Именно здесь, между двумя этими элементами, и возникает конфликт: избыточный слой краски «хочет» удержаться на изделии, а изделие «хочет» избавиться от лишней краски. В задаче об ампулах модель тоже образована двумя конфликтующими элементами: ампулой и избыточным пламенем; горелки и кассета остаются вне модели.

Переход к модели задачи сразу отбрасывает все несущественное, оставляя главное — конфликтующие части системы. Вместе с тем построение модели заставляет вспомнить о тех частях системы, которые имеют важнейшее значение для решения задачи, но почему-то не попали в текст ситуации или в условия задачи.

Например, в условиях задачи 13 упоминаются бетон, вода, алюминиевая пудра, форма, обогреваемое помещение цеха. А в модели задачи только два элемента—избыточно расширяющийся пенобетон и внешняя среда над ним. Бетон «хочет» остановиться на нужном уровне, а среда «не хочет» задерживать бетон, свободно его пропускает. Обратите внимание: из всех элементов, упоминаемых в условиях задачи, в модель вошел только пенобетон (притом избыточно расширяющийся). Второй элемент конфликтующей пары в условиях задачи назван не был, он лишь подразумевался; нам пришлось вспомнить о нем и ввести его в модель задачи, чтобы построить конфликтующую пару.

В модель задачи всегда входит изделие — то, что выпускается, обрабатывается, перемещается, измеряется, наблюдается и т. д. Не включить в конфликтующую пару изделие — значит отказаться от мини-задачи, отступить к исходной ситуации. Вторым элементом конфликтующей пары должна быть та часть системы, которая конфликтует с изделием. Краскораспылитель — без краски — с изделием не взаимодействует и не конфликтует. А вот избыточный слой краски, нанесенный на изделие, находится в явном конфликте с изделием: он должен уйти, ведь он избыточный, и он должен остаться, потому что несет в себе и нужный слой.

В задаче описана вся техническая система, а в модели задачи — только мысленно выделенный «конфликтный» участок системы. Перед нашим мысленным взором висит в пространстве пенобетон, причем не просто висит, а еще и расширяется вверх. Реально такую картину не увидишь, но модель задачи — это воображаемая схема. Как всякая схема, она обязана отражать главное, суть, принцип — и не должна включать ничего лишнего.

ВЕПОЛЬ — «МОЛЕКУЛА» ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Итак, от ситуации надо (по правилам!) перейти к задаче, а от задачи (опять-таки по правилам!) —к модели задачи. Напрашивается вопрос: нельзя ли совершить третий переход, чтобы еще ближе подойти к ответу?

Присмотримся внимательнее к известным нам моделям задач. В задаче об окраске приборов модель включает два вещества — краску и прибор. Ответ на задачу: надо заставить эти вещества вращаться, т. е. надо приложить энергию. В задаче об ампулах модель образована одним веществом (ампулой) и энергией (пламенем). Ответ: надо ввести второе вещество (воду). Закономерность напрашивается сама собой: чтобы построить техническую систему, нужны два взаимодействующих вещества и энергия для их взаимодействия.

Правильно ли наше предположение? Не рано ли мы произнесли слово «закономерность»? Обратимся к описаниям изобретений и посмотрим, проявляется ли предполагаемая закономерность в создании новых технических систем.

Авторское свидетельство № 461 722: «Способ удаления сучьев с деревьев с применением охватывающего дерево режущего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности при одновременном снижении затрат энергии, предварительно спиленному дереву в вертикальном или близком к вертикальному положению обеспечивают возможность свободного падения через охватывающее его режущее устройство, при встрече с резцами которого сучья срезаются или обламываются у их основания за счет инерции падающего дерева». Даны вещество (дерево) и сила тяжести (гравитационная энергия, гравитационное поле). Введено второе вещество (нож). Возникла техническая система, способная выполнять определенную работу.

Авторское свидетельство- № 319 460: «Способ овализации твердых хрупких материалов, например зерен абразивных порошков, путем разгона, соударения и трения их о стенки камеры, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона зернистообра-батываемых материалов, разгон абразивных частиц производят в смеси с ферромагнитными частицами под воздействием переменного, например бегущего, электромагнитного поля статора, служащего камерой, в которой производят овализацию». Дано вещество (абразивный порошок), введено второе вещество (ферромагнитный порошок) и электромагнитное поле.

Авторское свидетельство № 470503: «Способ очистки воды пропусканием ее через сорбент с последующей регенерацией водой, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, сорбент помещают в поле электрического тока». Даны два вещества (вода и сорбент), введено электрическое поле.

Изобретений, в которых достраивается «треугольник», так много, что можно уверенно говорить о закономерности: минимальная техническая система обязательно включает два взаимодействующих вещества и поле (энергию). В качестве таких веществ обычно выступают изделие и инструмент (или часть инструмента, непосредственно взаимодействующая с изделием) или же объект (изделие) и внешняя среда (играющая роль инструмента). Знание этой закономерности позволяет решать многие изобретательские задачи. Построив модель задачи, нетрудно определить — что дано и что нужно ввести для постройки «треуголыш-ка»: один элемент или два и какие именно — вещество, поле, два вещества, поле и вещество.

Кстати, о слове «треугольник». В математике изучение свойств треугольника имеет настолько важное значение, что выделено в специальный раздел — тригонометрию. Вызвано это тем, что треугольник — минимальная геометрическая фигура. Любую сложную фигуру можно представить в виде суммы треугольников. Умея определять стороны и углы треугольника, можно произвести любые вычисления, связанные со сложной фигурой. «Технический 1 реугольник» — система из двух веществ и поля — играет в решении изобретательских задач столь же важную роль, как геометрический треугольник в математике.

«Технический треугольник» получил название веполь (от слов «вещество» и «поле»), а раздел теории решения изобретательских задач, изучающий свойства веполей, называется веполъным анализом.

Понятие «поле» имеет в вепольном анализе широкий смысл: кроме четырех полей, «узаконенных» в физике (электромагнитное, гравитационное, поля сильных и слабых взаимодействий), веполь может включать «поля» тепловые и механические. В сущности, «поле» в веполе — это энергия, прикладываемая к инструменту или изделию для выполнения полезной работы.

Термин «вещество» тоже понимается в широком смысле слова: «веществами» могут быть, например, плотина и вода, винт и гайка, снаряд и танк, молоток и гвоздь... Предположим, рассматривается задача о повышении скорости движения ледокола во льдах. Для этой задачи простейшей моделью может служить веполь, включающий лед (изделие), ледокол (инструмент) и механическое поле сил, приложенных к ледоколу для взаимодействия ледокола со льдом. Реальный ледокол — сложная техническая система со многими свойствами. Но «ледокол», входящий в веполь,— просто вещество, взаимодействующее с другим веществом (льдом) благодаря полю механических сил. Нечто подобное мы имеем при записи формул химических веществ. Записав, например, формулу Н2О, мы отбрасываем множество признаков, присущих воде (масса, движение, температура, цвет и т. д.). Запись выделяет только главный для химии факт: молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

I Веполь — модель технической системы. Веполь условен и отражает только одно (но главное для данной задачи) свойство системы. Например, в задаче «Как повысить скорость движения ледокола во льдах?» веполь не включает воду, хотя реальный ледокол без воды не может двигаться. Для веполя в этой задаче

СО безразлично, является ли ледокол атомным, дизельным или паровым,— важно только механическое проникновение одного вещества в .другое.

Одна и та же техническая система в разных задачах может иметь различную вепольную модель. Например, в задаче «Как увеличить сопротивление ледокола сжатию льда?» лед играет роль инструмента, а обрабатываемым изделием является ледокол.

Пеполь — понятие простое, легко поддающееся наглядному граф и чсчжому изображению. Поле обозначают буквой П, вещества-буквами В1 (изделие) и В₂ (инструмент), направление действия поля и веществ показывают стрелками. Например,

Испольный «язык» позволяет записывать — что дано (т. е. модель задачи) и что получено в результате решения. Вот запись решения задачи об окраске:

Волнистая стрелка символизирует неудовлетворительное взаи-модействие.*Двойная стрелка заменяет слова «для решения задачи надо перейти к». В1 — прибор (изделие), В₂ — краска (часть инструмента, непосредственно взаимодействующая с изделием). Запись читается: «Модель задачи — два вещества, неудовлетворительно взаимодействующие друг с другом. Для решения задачи надо перейти к веполю, в котором механическое поле действует на изделие, взаимодействующее с краской».

Избыточное действие можно показать и двумя стрелками: прямой (полезная часть действия) и волнистой (вредная, ненужная часть действия). Поэтому запись решения задачи о запайке ампул выглядит так:

Тепловое поле избыточно действует на В] (изделие): часть действия полезна, а другая часть вредна. Для решения задачи необходимо перейти к веполю, в котором В2 (инструмент) пропускает полезное действие и задерживает вредное, ненужное. Эта запись наглядно показывает, в чем смысл построения веполя. Даны вещество и поле, плохо взаимодействующие друг с другом. Изменить это плохое взаимодействие трудно, и мы идем в обход — подбираем вещество В2, которое хорошо взаимодействует с полем. Такое вещество всегда легко подобрать. Остается обеспечить хорошее взаимодействие между В₂ и В] — и задача решена.

Задача 14. После сборки агрегатов холодильников нужно проверить, нет ли течи в агрегатах, не проходит ли сквозь неплотности и отверстия рабочая жидкость. Очень важно обнаружить даже маленькую просочившуюся капельку жидкости. Но сделать это трудно: приходится очень тщательно осматривать каждый участок агрегата, а на это требуется слишком много времени. Что вы предлагаете?

Модель этой задачи построить нетрудно: дано вещество (капелька жидкости), требуется его обнаружить:

В,----

Пунктирная стрелка заменяет слова «нужно получить сигнал на выходе». Поскольку сигнал — это поле (акустическое, электромагнитное, оптическое и т. д.), допустимо записать модель и так:

в,—- п

Теперь мы, не задумываясь, можем сказать, как надо преобразовать модель задачи, чтобы прийти к ответу. Для построения веполя недостает второго вещества, следовательно, его необходимо ввести:

п

Если бы «сигнальное поле» можно было получить от Вь задача просто не возникла бы. Поэтому в правой части записи стрелка к П может идти только от В2. Очевиден и смысл решения:

В] не дает хорошего «сигнального поля», и мы идем в обход — добавляем в В1 некое вещество В2, которое перемещается вместе с Вь но в отличие от него способно создавать «сигнальное поле». Задача свелась к подбору вещества В2. Здесь тоже существуют определенные правила, о них мы поговорим позже, а пока посмотрим ответ на задачу 14. По авторскому свидетельству № 277 805 в рабочую жидкость холодильника добавляют очень небольшое количество люминофора и освещают агрегат холодильника ультрафиолетовым светом. Даже самая маленькая капелька, если она просочилась, начинает ярко светиться.

Уточним теперь вепольную запись решения:

В этой записи П' означает поле на входе (невидимое ультрафиолетовое излучение), П"— поле на выходе (видимое излучение люминофора), легко поддающееся управлению (обнаружению, измерению, изменению). Вепольные формулы такого типа вообще очень характерны для решения задач на обнаружение и измерение. При этом вещество В2 и поля П' и П" могут быть самыми различными, но группа

п'

II

сохраняется во всех случаях, поскольку мы имеем дело с одним и тем же типом преобразования. Как в химии: например, запись

Н*+ ОН' —Н₂0

соответствует определенному типу реакции (нейтрализация). При этом безразлично, какая конкретно взята кислота (серная, соляная и т. п.) и какая взята щелочь (гидроокись калия, гидроокись натрия и т. д.). Запись говорит лишь о типе реакции.

Вообще вепольные формулы во многом схожи с формулами химическими. Подобно химическим формулам, отражающим глав-

иые химические признаки вещества — состав и структуру его молекул, вепольные формулы отражают главную физическую особенность технической системы — вещественпо-нолевой состав и структуру. Химические формулы позволяют записывать превращения веществ, идущие по определенным законам. Точно так же вепольные формулы дают возможность записывать преобразования технических систем, подчиняющиеся своим законам. Типичным химическим реакциям (соединения, разложения и т. д.) соответствуют типичные вепольные преобразования.

ПЯТЬ ПРОСТЫХ ПРАВИЛ

Простейшее правило вепольных преобразований нам уже знакомо, остается точнее его сформулировать.

1. Правило достройки веполя. Если по условиям задачи дала иевепольная система (один элемент) или неполная вепольная система (два элемента), то для решения за-дачи необходимо достроить систему до XV- "Я полного веполя.

Правило это вытекает из самого ноня-Лгу\ ,'тия «веполь»: работоспособная техниче-ская система должна, как минимум, иметь два вещества и поле. В изобретательской практике часто встречаются задачи типа: «Дано одно вещество, нужно им управлять (обнаруживать, измерять, изменять, перемещать и т. д.)». Распространенная ошибка состоит в том, что рассматривают различные варианты прямого действия на вещество. Правило 1 указывает эффективный обходный путь и позволяет сразу сказать, каким будет тип ответа на задачу (добавить вещество, добавить поле и т. д.).

Переход от одного вещества (или одного поля) к веполю равносилен применению группы приемов, устраняющих физическое противоречие. Например, в задаче о запайке ампул физическое противоречие состоит в том, что огонь должен действовать на ампулы, чтобы их запаивать, и не должен действовать на ампулы, чтобы их не перегревать. При построении веполя подобные противоречия автоматически снимаются благодаря тому, что поле действует через второе вещество (или в присутствии второго вещества) ; действие есть и действия (непосредственного) нет.

Еще одна важная особенность достройки веполя: техническая система эффективна только в том случае, если она поддается управлению. Достраивать веполь надо так, чтобы в нем обязательно был хотя бы один хорошо управляемый элемент. В задаче об окраске таким элементом служит поле центробежных сил: меняя число оборотов, можно регулировать толщину остающегося на изделии слоя краски. В задаче о запайке ампул управляемый элемент — вода, в которой размещены ампулы. Меняя уровень воды, можно регулировать глубину проникновения пламени.

Как мы уже видели, в задачах на измерение требуется получить хорошо управляемое «сигнальное поле» на выходе системы. Поэтому для удобства чтения вепольных формул*желательно поля на входе записывать над строчкой, а поля на выходе — ниже строчки, в которой записаны взаимодействующие вещества.

2. Правило перехода к феполю. Вепольные системы имеют тенденцию переходить в системы фенольные, т. е. системы с магнитным полем и ферромагнитным веществом, взятым в виде порошка.

Правило это можно записать так (линии обозначают взаимодействие в общем виде, без указания, куда направлено действие):

Тенденция к увеличению степени дисперсности В2, замене «сплошного» инструмента «порошковым» (или же состоящим из еще более мелких частиц, например молекул или ионов) типична для всех вепольных систем. Чем меньше рабочие частицы инструмента, тем гибче и точнее инструмент, тем легче им управлять. Но управление отдельными частицами, естественно, возможно только с помощью полей и прежде всего с помощью легко генерируемого и легко управляемого магнитного поля. Поэтому в «ве-польном мире» часто встречаются феполи — вепольные системы, в которых инструментом служат магнитные частицы, управляемые магнитным полем.

Вспомним хотя бы задачу 9 — об испытательном полигоне для завода сельхозмашин. Задача очень трудная, если решать ее без вепольного анализа, и очень простая, если использовать веполь-ный анализ. Дано вещество (грунт), надо ввести второе вещество и поле. Поле будет менять второе вещество (нетрудно подобрать поле, которое хорошо взаимодействует с каким-то веществом), а поскольку второе вещество связано с первым, будут меняться и свойства смеси обоих веществ. Руководствуясь правилом перехода к феполю, введем ферромагнитный порошок и магнитное поле. В зависимости от силы магнитного поля частицы ферромагнитного порошка, сцепляясь, образуют грунт разной прочности: на одном полигоне можно имитировать самые различные почвы.

Переход к феполям возможен и в тех случаях, когда уже даны два взаимодействующих вещества, — ферромагнитные частицы вводятся в одно из этих веществ:

Вместо неферромагнитного и потому трудно управляемого вещества В2 получается комплекс (ВгВф), легко поддающийся управлению с помощью магнитного поля. Примером может служить изобретение по авторскому свидетельству № 261372: «Способ проведения процессов, например каталитических, в системах с движущимся катализатором, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, создают движущееся магнитное ноле и применяют катализатор с магнитными свойствами». Катализатор В2 и вещество Вц на которое он действует, надо как-то перемешивать, перемещать относительно друг друга. Приходится использовать громоздкие и малоэффективные механические мешалки или надеяться на перемешивание тепловыми потоками. Но если соединить частицы катализатора с частицами ферромагнитного вещества, получится катализатор, легко поддающийся управлению магнитным полем — в этом суть изобретения.

3. Правило разрушения веполя. Наверное, у читателя уже давно возник вопрос: не все задачи сводятся к достройке веполя, должны быть и обратные задачи на разрушение веполей. Как действовать в этих случаях? Чтобы разрушить ненужный или вредный ^вешоль, между двумя имеющимися веществами должно быть введено третье, являющееся видоизменением одного из двух данных веществ.

Веполь может быть разрушен разными путями: удалением или заменой элементов, введением различных дополнительных элементов. Но при этом возникают затруднения: проще всего разрушить веполь введением третьего вещества, однако условия задачи обычно накладывают запрет на введение посторонних веществ. «Соль» правила 3 в том, чтобы ввести третье вещество и в то же время его не вводить. Чтобы осуществить эту противоречивую

операцию, нужно изготовить третье вещество из уже имеющихся веществ. Тогда третье вещество будет и его не будет — оно сделано из имеющихся веществ и может рассматриваться как их часть:

П

А

При движении на больших скоростях подводные крылья подвергаются кавитационной эрозии: кавитация разъедает металл, разрушает поверхность крыльев. Конечно, можно покрыть крылья каким-то защитным слоем. Но и это покрытие, даже самое прочное, будет съедено кавитацией. По правилу 3 покрытие надо выполнить либо из видоизмененного металла (это ничего не дает, как мы видели), либо из видоизмененной воды, например льда. Лед будет разрушаться, как любое покрытие, но лед можно восстанавливать, ведь вокруг сколько угодно воды! Такова суть изобретения по авторскому свидетельству № 412 062: в местах, подверженных кавитационной эрозии, постоянно намораживают тонкий слой льда.

4. Правило перехода к цепному веполю. Вепольные системы имеют тенденцию к развитию В2 в самостоятельный веполь: