3. Кванты теории задачи без противоречий? пожалуйста...

      Путь к решению и простой и сложной задачи лежит через преодоление противоречий. Но в чем причина возникновения противоречий? Изобретатель стремится улучшить окружающий нас мир, поэтому он предъявляет повышенные требования к техническим объектам. Это закономерно: постоянный рост потребностей требует увеличения полезной (или уменьшения вредной, лишней) функции любой технической системы (ТС)¹.       Таким образом, часть изобретательских задач связана с улучшением существующих ТС - мы вовлекаем их в процесс развития и тут же наталкиваемся на ТП.       Но не всегда возросшая потребность может быть удовлетворена за счет совершенствования существующей ТС. Тогда возникает вполне законный вопрос: "Разве нет задач, не связанных с преодолением противоречий?.       Задача 17. При реконструкции спичечной фабрики поставили высокопроизводительное оборудование, позволяющее увеличить выпуск продукции в два раза. Но все портила заключительная операция - укладка спичек в коробки. Старые машины не справлялись с таким объемом, а удвоить их количество невозможно - нет свободных площадей, поэтому их убрали совсем. Кроме того, они были "слепые" - укладывали в коробки брак (спички без головок), ошибались в количестве спичек. Нужен новый способ безошибочной укладки спичек в миллионы коробков.       Противоречия не видно, но задача есть, можно ее решать. Собственно говоря, идея ответа вам уже наверняка пришла в голову - использовать тот же прием, что и в задаче 11. Подмешав в зажигательный состав небольшую дозу ферропорошка, мы сделаем головку каждой спички чуть-чуть магнитной. Этого достаточно, чтобы точно и с высокой скоростью укладывать спички в магнитном поле (например, к магниту определенной площади прилипнет строго определенное количество спичек).       Проанализируем задачу и ее решение подробнее.       Во-первых, в условиях задачи было ясно сказано, что усовершенствовать нечего - старую ТС демонтировали. Надо создавать новую ТС.       Есть спички, но неизвестно, как их обрабатывать (ориентировать, отсчитывать, укладывать). Затем мы решили задачу известным нам приемом - ввели в спички ферропорошок и использовали магнитное поле, получилась легко управляемая система.       Было одно вещество (спички), стало два вещества (спички и ферропорошок) и одно поле - магнитное. Запишем это:       Теперь разберемся, как работает полученная система. Магнитное поле (П) действует на ферропорошок (В2), который в свою очередь действует на спички (В1). Изобразим это так:       Итак, чтобы решить задачу, мы перешли от не-системы (было только В1) к системе взаимодействующих элементов (В1, В2, П).Обозначим этот переход двойной стрелкой (чтобы не путать ее со стрелками - взаимодействиями между элементами) и запишем преобразование полностью:       Не правда ли, чем-то похоже на запись химических реакций? Возьмем два вещества, например, кислород и водород, нагреем их (т.е. введем внешнее тепловое поле), они начнут взаимодействовать, получим молекулу. Но стоит убрать из молекулы воды хотя бы один атом, и вода исчезнет...       А что, если полученный в правой части формулы "технической реакции" треугольник - это своего рода "молекула" технической системы? Проверим это: уберем одно (любое) вещество - будет работать система? Нет, система сразу разваливается, перестает быть системой. То же и с полем. Выходит, что только при наличии трех элементов система становится работоспособной? Все верно. Это условие вытекает из основного принципа материализма: изменение вещества может быть вызвано только материальными факторами, т.е. веществом и энергией (полем). Применительно к техническим системам этот принцип будет выглядеть так: изменение вещества может быть вызвано непосредственным действием второго вещества (например, удар - механическое поле), или полевым действием другого вещества (например, магнитом), или внешним полем. Отсюда следует, что минимально необходимое количество элементов в технической системе равно трем: два вещества и поле. Это понятие о минимальной ТС получило название вепольная система или веполь (от слова "вещество" и "поле").       Веполь - это модель минимальной, работоспособной, управляемой технической системы.       Понятие о веполе сразу подсказывает направление решения задачи. Возьмем, например, задачу об измерении высоты пещеры (с.15). Есть В1 - потолок пещеры, т.е. только один элемент системы. Значит надо достроить систему до полного веполя. Запишем формулу такого преобразования:       Формула та же, что и в задаче 17, но веполь записан в общем виде ( без стрелок), нам неизвестен характер взаимодействия между элементами. Зато теперь известно, чего в системе недостает - второго вещества и поля. Эта пара (В2, П) и будет тем самым измерительным инструментом. Но условия задачи накладывают сильное ограничение: вес прибора должен быть почти равен нулю. Усилим противоречие: прибор есть, но он ничего не весит! Кстати, прием усиления противоречия очень часто помогает быстрее решить задачу: чем сильнее (невозможнее) противоречие, тем, как это ни парадоксально, легче его разрешить. Попробуем еще больше усилить ТП: прибор есть, но он с минус-весом (это уж и вовсе "страшное" ТП - антигравитация какая-то!). Но не будем забывать, что все материально: чтобы вес прибора стал равен нулю, этот вес надо чем-то компенсировать, например, подъемной силой. Тут-то и приходит идея ответа: использовать воздушный шарик на ниточке! Тогда и идея о минус-весе не кажется такой "страшной" - ведь подъемная сила шарика может быть намного больше веса катушки с нитками.       Как видим, в этой задаче мы встретились с сильным ТП, а в предыдущей его не было. Как же все-таки быть с ТП - искать его в любой задаче или нет? При синтезе ТС (достройке веполя) оно может не возникать, если ничего не мешает введению в систему недостающих элементов. Это единственный случай решения изобретательских задач без ТП. Во всех остальных случаях синтеза ТС (когда условия задачи содержат какие-то ограничения) ТП обязательно возникает. Не говоря уже о следующем, после синтеза, шаге развития ТС - улучшении созданной системы, любое развитие идет только через возникновение - обострение - разрешение противоречии.       По правилу на достройку веполя решается большой класс задач. Причем в левой части вепольной формулы ("что дано") может стоять не один элемент (В или П), а два (В₁ --В²; В --П).       Задача 18. Существуют точные методы определения воды в машинном масле, но они длительны и требуют специальных приборов. Как быстро установить, есть ли вода в масле из картера автомобиля (на дороге, при краткой остановке)? Нужна идея экспресс-метода. Ваше предложение?       По условиям задачи есть В1 (масло) и В2 (вода):       Недостает поля. Какое поле надо здесь использовать (механическое, тепловое, электрическое и т.д.)? Оно должно быть простое и доступное, должно как-то разделять эти вещества, чтобы было видно, есть вода или нет. Разделение, естественно, должно основываться на разнице свойств веществ. Каких? Из множества различающихся свойств наиболее простое - температура кипения. В японской заявке 52 - 46837 так и сказано: нагреть на металлической пластинке каплю масла до 1000С (например, зажигалкой), вода вскипит - видно на глаз.       Часто прибегают к специальному упрощению левой части формулы - из полного, но плохо работающего веполя выбрасывают один или два элемента. Что при этом оставляют? Критерий простой: оставлять надо хорошо работающие элементы, легко управляемые, дешевые (еще лучше - бесплатные).       Задача 19. Захват промышленного робота перемещается по длинной направляющей - полой штанге. Собственно по штанге скользит тефлон-бронзовая втулка - тефлон имеет низкий коэффициент трения по стали. Если же поверхность трения смазывать жидкостью (хотя бы водой), то трение еще больше снизится. Предложенная конструкторами система смазки - распылители, подключенные к водопроводу - работали плохо (колебания давления в водопроводной сети, попадание капель в ненужные места, система требовала постоянной регулировки). Система должна работать надежно, не зависеть от водопровода, мельчайшие капельки должны покрывать равномерно всю поверхность штанги.       В условиях задачи - плохо работающий веполь, поэтому надо отказаться от этой системы. Исключим из системы плохо управляемое механическое поле, которое подает воду на штангу, - получим новые исходные условия: есть только штанга (В1) и вода (В2), но они никак не взаимодействуют между собой: В полученном новом веполе неизвестно поле. Оно должно откуда-то "пригонять" частицы воды и "садить" их на штангу. Откуда, если из водопровода нельзя? Можно, например, использовать влагу из воздуха. Значит, нужен физический эффект, с помощью которого осуществлялось бы это действие. В заявке Великобритании 1 477 784 предложено охлаждать полую штангу до температуры ниже точки росы воздуха в помещении, конденсируя тем самым воду.

НУЖЕН РЕЮЩИЙ ФЛАГ Флагшток готов - запыхавшись доложил помошник режиссера,- сварили из стальных труб, покрасили как надо... Ставить его на место? Или пусть пока полежит? Все равно на три дня обещают безветренную погоду.- Флаг мне нужен завтра в 6 утра! Вы меня поняли? - режиссер направил рупор мегафона прямо на помощника, - он должен реять в кадре, как в этом, в шедевре...- ...в "Острове сокровищ"! - восхищенно подхватила ассистентка.- Но где взять ветер?! Три дня же ... Режиссер прибавил мощность в мегафоне: "Обеспечьте кадр!" - Может пару воздуходувок поставить, спрячем где-нибудь? Замаскируем...- Вы что с ума сошли! Ближе 100 метров никакой современной техники, никаких маскировок!- Сто метров?! Да на таком расстоянии и аэродинамическая труба для испытаний самолетов не поможет.- Есть идея!- воскликнул молчавший до сих пор самый младший помощник. - - Нас еще в школе учили вепольному анализу. Ведь здесь уже есть два вещества: флаг (В1) и воздух (В2) вокруг него. Нужно поле, которое заставит двигаться воздух около флага. А это организовать просто, Флагшток - это же готовая труба...Какую идею предложил самый младший? Задача, это ясно, на достройку веполя: нужен хотя бы слабый ветерок, а его нет...