«ОРУЖИЯ ЛЮБИМЕЙШЕГО РОД»

Эта история случилась больше десяти лет назад.

...Все правильно. С утра ожидал что-нибудь в этом роде. Третий день я веду занятия по ТРИЗ в чужом городе. И третий день Виктор Константинович мне мешает.

Пари не очень справедливое. Решение творческих задач требует спокойного анализа, глубоких размышлений... И в конце концов, есть задачи, которые пока плохо поддаются ТРИЗ... А тут решать публично, да еще комментировать каждый шаг решения, как того требует Виктор Константинович. И даже если решу, весьма вероятно, что мое решение окажется иным, может быть, лучшим, но не будет принято им. Откажусь! Не заставит же... Вот вы рассказывали про этот «вепольный анализ».— Примените его! Посмотрим, как он Вам поможет!— продолжает Виктор Константинович и, не садясь, ждет моего ответа...

Вепольный анализ

Одним из самых эффективных методов познания является моделирование — замена реального объекта его моделью — идеализированной системой, в каких-то своих чертах отражающей особенности реальной.

используются структурные модели технических систем, получившие название «веполь», а соответствующий раздел ТРИЗ, занимающийся исследованием и преобразованием веполей,— «веполь- ный анализ».

Веполь (от слов ВЕщество и ПОЛе) — это минимальная структурная модель работающей технической системы, включающая изделие и инструмент (два вещественных объекта) и энергию их взаимодействия (мы называем ее «полем»). Эта модель имеет свое графическое изображение, которое выглядит следующим образом:

п

Любую техническую систему можно представить в виде мо дели, включающей один или несколько веполей. Полученная модель освобождается от всего лишнего, несущественного, не имеющего отношения к возникшей проблеме, что дает возможность наиболее четко выявить недостатки, «болезни» исходной технической системы, связанные, как правило, с нарушением объективных закономерностей развития техники. Статистический анализ патентной информации показал, что существуют некоторые обд1ие закономерности преобразования вепольных моделей, соответствующие законам развития техники и позволяющие решать значительную часть встречающихся в практике задач. Например, отсутствие в технической системе нужного полезного действия обычно связано с тем, что в ее модели недостает одного или двух элементов веполя (такую модель называют неполным вепо- лем), и для его получения нужно «достроить веполь» — т. е. ввести в систему недостающие элементы. Графически это выглядит так:

В1

в2

В1, п

неполный веполь

Другой вид преобразования веполей связан с ситуацией, когда в исходной системе имеется полный веполь, но взаимодействие между его элементами вредное, ненужное.

Еще одно преобразование встречается тогда, когда необходимое действие есть, но его нужно усилить, повысить эффективность исходной системы. Это — «форсирование» веполя, оно заключается в переходе к использованию более эффективных полей.

Необходимо отметить, что в ТРИЗ понятие «поле» отличается от аналогичного понятия в физике. В изобретательстве сегодня практически не используются такие физические поля, как сильных и слабых ядерных взаимодействий, зато широко применяются «технические» поля:              механические взаимодействия, акустическое,

тепловое, химическое...

Вепольное преобразование подсказывает изобретателю, что необходимо ввести в систему для решения задачи — вещество, поле, или и то, и другое, но не конкретизирует, какие именно. Для получения технического ответа нужно «подобрать» подходящие вещества и поля. ТРИЗ рекомендует начинать такой перебор с полей, так как их существенно меньше, чем веществ. Чтобы при этом не забыть, не пропустить какое-нибудь поле, изобретатель может воспользоваться «волшебным» словом «МАТХЭМ», которое является аббревиатурой из названий наиболее употребительных в технике полей:

М — механическое поле (взаимодействие). Его проявления и возможности чрезвычайно разнообразны: простые механические усилия и перемещения в различных направлениях, давление (повышение или, наоборот, сброс), инерционные, гравитационные, центробежные силы, вибрации, удары, аэро- и гидродинамические эффекты...

А — акустическое поле. Оно продолжает действие механического: колебания звуковые, ультразвук и инфразвук, стоячие волны, резонансные колебания...

Т — тепловое поле (нагрев или охлаждение).

X — химическое поле (взаимодействие), характеризующееся использованием различных химических реакций.

Э — электрическое поле, в том числе электростатическое, поле электрического тока, постоянного или переменного.

М — магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами или электрическим током (постоянным или переменным).

В последнее время появляется все больше изобретательских решений, связанных с использованием биохимии, биотехнологии. Может быть, нужно ввести в рассмотрение и «биологическое» веполе? Или просто, рассматривая химические взаимодействия, обращаться и к биологии?

Большинство упомянутых полей связано со «своими» веществами: химическое поле — с различными катализаторами, ингибиторами, особо активными или, наоборот, инертными веществами; электрическое — с заряженными частицами (электронами, ионами); магнитное — с ферромагнитными материалами...

Последовательность перебираемых полей, заданная аббревиатурой МАТХЭМ, не случайна, она отражает последовательность развития технических систем в направлении перехода от простых, наиболее часто встречающихся (но наименее эффективных) механических взаимодействий, к наиболее эффективным — электромагнитным полям. Есть и еще одна тенденция в использовании полей — переход от постоянных, неизменяемых полей к переменным, импульсным. Эффективно и совместное использование нескольких полей, особенно комбинации соседствующих в слове МАТХЭМ: теплового и химического, химического и электрического, электрического и магнитного... Эти моменты необходимо учитывать при форсировании веполей.

Вепольный анализ — эффективный инструмент решения задач, но этим его значение в ТРИЗ не исчерпывается. Он необходим для использования другого важнейшего инструмента ТРИЗ — системы стандартов на решение изобретательских задач. Стандарт — это комплекс, включающий один или несколько приемов устранения технических противоречий в сочетании с физическими эффектами, предназначенный для решения определенного типа задач.

...Свой голос я услышал как будто со стороны: Хорошо! Давайте Вашу задачу!

Виктор Константинович начал рассказывать условие задачи,

и я понял, почему вчера он был доволен, выяснив, что я не разбираюсь в фототехнике. Задачу эту он решил много лет назад, работая фотокорреспондентом...

Задача 3.1. Каждый фотолюбитель знает, что если взять пленку с высоким содержанием серебра, то у нее будет высокая чувствительность, которая позволит снимать при слабом освещении, но фотографии получатся не слишком высокого качества — помешает высокая зернистость. Увеличить их сколько-нибудь существенно — не удастся: все изображение будет разбито на отдельные серые участки — зерна. Если же использовать пленку с низким содержанием серебра, то зернистости практически не будет, но для съемки потребуется очень яркое освещение. Как быть, чтобы получить качественный снимок при слабом освещении?

Учитывая мою и большинства1 слушателей фотографическую «неграмотность», Виктор Константинович подробно рассказал, как «работает» фотопленка. То, что у молекул галоидных соединений серебра после засветки несколько меняются химические свойства, благодаря чему «засвеченные» молекулы разлагаются в проявителе, а «незасвеченные» — не разлагаются, никого не удивило. Но оказывается, у серебряных соединений есть еще одно важное свойство — «засвеченная» и прореагировавшая с проявителем молекула заставляет прореагировать несколько соседних, а те в свою очередь активизируют своих соседей и так далее. Так вокруг одной «засвеченной» молекулы образуется микроскопическое зернышко серебра из нескольких миллионов атомов. Это свойство и обеспечивает высокую чувствительность фотоматериалов на основе серебра. Но если серебра много, то соседние микроскопические зернышки сливаются друг с другом, образуя большое зерно.

«Противник» смотрит на меня с насмешкой.

Конечно, я не буду соперничать со специалистами-фотохими- ками в их области. Но у меня есть свои профессиональные приемы. «Шарлатанский вепольный анализ». Начнем с построения и анализа вепольной модели. Вот одно зернышко серебра по терминологии вепольного анализа — вещество В\. Второе зернышко — В2. И какое-то вредное поле — Я, заставляющее сливаться при проявлении. Перед нами — вредный веполь. Способ разрушения вредных веполей составляет сегодня специальную группу стандартов на решение изобретательских задач. Но тогда современная система стандартов еще не существовала, а было лишь несколько правил разрушения вредных веполей.

С какого начать? Сегодня и это определено заранее порядком расположения соответствующих стандартов. А тогда я решил начать с перебора полей (стандарт 1.2.4). Их немного, можно рассмотреть по очереди.

Итак, М — механическое поле. Если улучшить перемешивание? А что будет, если проявлять при повышенном или пониженном давлении? Например, понизить давление так, чтобы проявитель закипел при комнатной температуре? Известно, что некоторые процессы ускоряются при кипении. Да и перемешивание возрастает. А если проявлять в условиях невесомости или перегрузок? Проверить условия невесомости непросто, а перегрузки создать можно, вращая бачок, в котором идет проявление, с большой скоростью...

Виктор Константинович задумался. Он не знал, что произойдет в таких условиях, но сам подход его заинтересовал.

Может быть, давление.подавать толчками, создавать вибрации... Впрочем, это уже «зона владений» следующего поля...

А — акустическое поле. Звуковые волны, ультра- и инфразвук, вибрации... Оно может активизировать почти любой процесс, выполнять множество функций. Собственно говоря, с самого начала я больше всего надежд возлагал на это поле. Ведь когда нужно что-то разрушить, сломать — проще всего трясти, ударять... Ударить по множеству мелких зернышек мог, конечно, ультразвук. Более того, можно даже приблизительно указать и частоту ультразвука — она должна быть близка к резонансной частоте зерен определенного размера. Тогда действие будет наиболее эффективным (вспомните мост, разрушившийся из-за того, что по нему шли в ногу солдаты!). Забегая вперед, хочу отметить, что, как выяснилось потом при проведении патентного поиска, за несколько лет до проходивших событий было предложено воздействовать на процесс проявления ультразвуком.

Т — тепловое поле. Может ли оно разрушить вредную связь между зернышками? А если нагреть или охладить проявитель или пленку?

На этот вопрос Виктор Константинович ответил быстро и с большой радостью — нельзя! При пониженной температуре время проявления увеличивается, и зерно все равно растет, а при повышенной — портится эмульсионный слой...

X — химическое поле. Ввести какие-то химические соединения, которые бы не позволяли образовываться зернам? Но какие? С химией я знаком, к сожалению, слабо...

Э — электрическое поле. Что будет, если через проявитель пропустить электрический ток? Или поместить бачок вместе с пленкой и проявителем в электростатическое поле конденсатора?

К моему удивлению, Виктор Константинович этого не знал. Еще больше я удивился, когда он объяснил, что таких сведений вообще нет в специальной литературе, никто не ставил подобных опытов. Но мысль эта всем понравилась, и с участием слушателей мы пришли к выводу, что если наклеить пленку или фотобумагу на один электрод, а другой опустить в проявитель и дать ток,

то там, где больше серебра, электропроводность будет выше. Следовательно, в «засвеченных» местах будет протекать больший ток, и можно сделать так, чтобы именно здесь больше осаждалось металла из электролита — проявителя. Поэтому, возможно, будет происходить усиление снимка, повышение его контрастности.

А если поменять полярность, не произойдет ли в местах, где выше электропроводность, травления, разрушения электрода, на который нанесен фотослой? Не придумали ли мы заодно способ фотоэлектрогравировки на металлах, позволяющих расширить возможности обычной фотолитографии? Впрочем, к решению задачи на разрушение вредного веполя эти рассуждения отношения не имели, •хотя и могли вывести на новые принципы обработки фотопленки вообще. Так часто бывает — по ходу анализа выявляются дополнительные идеи. Нужно их зафиксировать, чтобы не забыть, и идти дальше...

М — магнитное поле. Но как оно может повлиять на процесс проявления? С одной стороны, и проявитель, и серебро магнитными свойствами не обладают. С другой стороны, в проявителе есть вода, а омагничивание обычной воды меняет ее свойства. Вдруг это скажется и на проявлении? А как могут повлиять на проявление электромагнитные волны различной частоты?

Мы рассмотрели все наиболее вероятные поля. Виктор Константинович озадачен — решение с ультразвуком ему явно понравилось. Но задача-то не решена, «контрольный ответ» на нее другой! Это не страшно. Ведь еще не все инструменты ТРИЗ использованы. Озадачены и слушатели — для них неожиданным оказалось, что, только слегка «закопавшись» в задачу, мы столкнулись с вопросами, на которые у науки нет прямых ответов, вытекающих из общеизвестных теоретических соображений. Что же это получается?— недоумевали некоторые.— Мы всегда считали, что наука знает почти все, нерешенные вопросы остались разве что в физике микромира, в космосе и т. п. А оказывается, что она как тонкий слой льда над пучиной познания: топнешь чуть посильнее — и провалишься! Красивая аналогия,— отвечал я.— Слой льда — науки на поверхности незнания позволяют нам передвигаться, строить

здания, жить и работать. Но нужно помнить, что всегда можно «топнуть посильнее» и пробиться к неизвестному. Конечно, где- то этот слой толще, где-то совсем тоненький, особенно на стыках наук. Как и у нас, ведь в фотоделе работают и физика, и химия...

Разгорелась дискуссия. Для присутствующих на занятиях, особенно молодых, очень важно понять, что для них в любой области найдется возможность исследований. И работа на заводе здесь не помеха, было бы желание. Проводить работу, например, по определению влияния магнитного или электрического поля на

проявление вполне возможно в школьном кружке, даже в домашних условиях...

Решение поставленной Виктором Константиновичем задачи продолжается. Обратимся к другому правилу разрушения веполей (сегодня это стандарт 1.2.1), т. е. введем между В\ и Вг третье вещество — Вз, мешающее им слиться. Ясно, что покрыть каждый микрокристаллик слоем какого-то Вз, взятого со стороны, сложно. По стандарту 1.2.2 это вещество должно само появиться в нужном месте из того, что в системе уже есть, из ресурсов, иначе — быть модификацией В\ или Вг. У нас есть только серебро, поэтому между зернами должно появиться какое-то его соединение. Но откуда? В принципе никто не запрещает нам ввести в проявитель какое-то вещество, взаимодействующее с серебром и образующее на поверхности зерен пленку. Наверняка такие вещества есть, значит ответ готов!

Я обрадовался, но тут же задумался — ответ ли это? И представил себе, как все будет происходить. Вот появился один маленький человечек — атом серебра — и сразу на него кто-то набрасывается. В итоге — нет серебра, изображения тоже... Это явно не проходит. Получается противоречие: в проявителе должно быть вещество, взаимодействующее с серебром, чтобы зерна не сливались, и не должно быть, чтобы могло появиться изображение. Как быть?

Сначала я подумал, что это противоречие можно разделить во времени: влить нужный реактив через некоторое время после начала проявления. Но ведь это то же самое, что вынуть недопроявленный негатив из проявителя! Проявление — процесс постепенный, сначала проявляются яркие детали, потом все остальное. Значит, разрешить во времени не удается. Пожалуй, скорее это можно сделать в пространстве, чтобы вещество взаимодействовало с большими зернами серебра и не взаимодействовало с малыми.

Снова я представил себе картинку. Вот несколько человечков — атомов серебра — держатся друг за друга. А вокруг рыщут зубастые акулы, которые могут съесть только оторвавшихся. Пока серебряных человечков мало, они крепко держатся друг за друга, и оторвать кого-нибудь из них от общей массы нелегко. А вот зерно большое, громадная толпа из миллионов человечков. Они тоже держатся друг за друга. Но среди миллионов всегда найдется хотя бы один, не слышавший команды схватиться, кто-то держится слишком слабо, кто-то просто взял и ушел со своего поста... Вот и добыча «акулам»!

А теперь переведем это на язык техники. Чем больше кристалл, тем больше на его поверхности дефектов, «слабых» мест, тем возможнее взаимодействие... Я задал Виктору Константиновичу прямой вопрос: «Зависит ли взаимодействие кристалла с другими

веществами от его размеров?» И услышал, что зависит и довольно сильно от пропорциональной размерам поверхности энергии кристалла. Следовательно, остается выяснить, какова величина этой энергии при еще допустимом размере кристаллов, и по химическому справочнику найти вещество, которое бы не взаимодействовало с малыми кристаллами, но сразу же, как только они вырастут больше заданного размера, покрывало бы их пленкой, не давая больше расти.

ТРИЗ дала свой ответ. Теперь дело было за конкретными знаниями профессионала. Я опасался, что Виктор Константинович не примет этот ответ, ведь само вещество я назвать не мог... Но Виктор Константинович оказался на высоте. Он вообще как-то изменился за эти часы работы. Если вначале воспринимал все происходящее как состязание, то с середины анализа стал «болеть» за меня, за ТРИЗ. Он почувствовал то, к чему был глух раньше,— четкую логику поиска, неуклонное приближение к ответу. И уже был не противником, а союзником. Не стал спорить, а только огорченно вздохнул: Так быстро... А я два года лил в проявитель то одно, то другое... Чего только не перепробовал, пока не нашел подходящий состав! Какая жалость, что тогда, в пятидесятых годах, я не знал про ТРИЗ!

Моя цель была достигнута, пари выиграно. Казалось, можно продолжать занятия по намеченному плану. Но я не торопился покончить с задачей. Работа еще не закончена! Задача решалась пока только с одной стороны — как быть, если в пленке серебра много. А если идти от обратной задачи, когда серебра мало? Как повысить чувствительность пленки?

Исходная вепольная схема теперь иная: есть только В\ — один кристаллик серебра. Как сделать, чтобы он себя обнаружил, несмотря на малость? Итак, перед нами задача на обнаружение. Для ее решения к нашим услугам сегодня целый класс стандартов — четвертый. А тогда было очевидно, что веполь необходимо достроить, введя недостающие В2, связанные с каким-нибудь легко обнаружимым полем Я, или же такое Вг, которое будет преобразовывать имеющееся, но трудно обнаруживаемое поле в хорошо обнаруживаемое.

Я снова обратился к «волшебному» слову. Но в этот раз сразу стало ясно, что для обнаружения мельчайших зернышек серебра механика и акустика «грубоваты».

Т — тепловое поле. Попытаться связать каждую частичку серебра с другой частичкой, способной аккумулировать тепло. Например, какое-то горючее вещество. Представим себе, что кристаллики серебра сцепились с частичками пороха. Теперь поднесли к фотографии спичку... Аудитория смеется, идея кажется бесполез

ной. Но кто-то из слушателей сообразил, что ведь это — вполне возможный способ выжигания, огненной гравировки изображений на любых поверхностях! Нужно только подобрать соответствующий состав, придумать, как соединить его с серебром...

X — химическое поле. А если подобрать такую химическую реакцию, которая бы давала определенную яркую окраску и для которой атомы серебра служили бы катализатором? Тогда около каждого зернышка серебра появилась бы яркая окрашенная зона — и наша цель была бы достигнута!

Решая задачу, мы даже не вспомнили о возможности использования биологических эффектов. И только потом, много позже, прочитав в журнале о том, что криминологи для усиления очень слабых отпечатков пальцев предложили использовать бактерии, размножающиеся в следах жира, образующих отпечаток и делающих его хорошо видимым, я подумал, что такой же эффект можно было бы использовать и для усиления слабых фотографий. Нужно только вывести соответствующих микробов, что с развитием генной инженерии, очевидно, возможно.

Э — электрическое поле. Есть ли вещества, способные аккумулировать электрический заряд? Есть, это электреты, которые по отношению к электрическому полю ведут себя так же, как магниты — к магнитному. Но кому нужна фотография с электрическим зарядом? Тогда мы не сумели найти ответ на этот вопрос, так же как и на аналогичный — зачем нужна фотография с магнитными свойствами, в которой кристаллики серебра связаны с ферромагнитными частицами. Только через несколько лет, прочитав о созданном в Японии фотоаппарате «Мавика», позволяющем снимать прямо на магнитную пленку и разглядывать фотографии на экранах цветного телевизора, я догадался, что придуманные нами электрические и магнитные фотографии не бесполезны, что с их помощью и на их основе можно создать электрокопировальные аппараты, нестираемые магнитные записи...

Но самые интересные результаты мы получили, поработав с электромагнитными полями. Это и неудивительно, ибо свет — электромагнитные волны, именно с ними мы и работаем. Одно из возможных решений — связать каждый кристаллик серебра с частичкой люминофора — вещества, способного ярко светиться при попадании на него ультрафиолетового излучения. Получится светящийся рисунок, который можно «включать» и «выключать», включая или выключая источник ультрафиолетового излучения!

И еще один вид электромагнитного излучения привлек наше внимание. Что, если кристаллики серебра соединятся с радиоактивными частицами? Тогда на пленку, где изображение записано «радиацией», можно наложить другую, обычную, и получить отпечаток. Причем нас никто не ограничивает во времени, в отличие от момента

съемки можно дать любую выдержку, даже несколько часов. Эта идея нас заинтересовала больше всего. Потом, проведя патентный поиск, мы нашли, что такой процесс запатентовала одна шведская фирма. Она разработала технологию, позволяющую в тысячи раз снизить облучение человека при рентгенографическом обследовании. При этом получают снимок с виду совершенно прозрачный, но в действительности на нем скрыто очень слабое изображение. Потом пленку купают в растворе радиоактивного соединения серы, при этом к каждому кристаллику серебра присоединяется атом серы. Ставший радиоактивным негатив вместе с новой фотопленкой укладывают на длительное время, после чего на последней получается четкий, ясный снимок.

...Занятие давно закончилось, но слушатели не расходились. Они еще долго обсуждали все происшедшее, пытались тут же использовать полученные знания для решения своих задач. В дальнейшем почувствовалось, что в этот день произошел какой-то перелом -- слушатели стали собраннее, аккуратнее сдавать домашние задания. И самым прилежным из них оказался Виктор Константинович.

А потом выяснилась причина его «агрессивного» поведения в первые дни занятий. Оказалось, что за несколько лет до того занятия он побывал на «изобретательском» семинаре, на котором выслушал массу пустопорожних общих рассуждений об изобретательстве, ничуть не помогающих в решении задач и воспроизводящих Слепой перебор вариантов («А если сделать так? А так?..») в ранг единственного и вечного метода изобретательства. Ничего не получив от этого семинара, Виктор Константинович и к ТРИЗ сначала отнесся как к пустой болтовне и не сразу поверил, что данная теория — работающая методика, основанная не на демагогии и слепом переборе вариантов, а на объективных закономерностях развития техники, позволяющая перейти к целенаправленному поиску решений...

С тех пор прошло немало времени. Я провел за эти годы десятки семинаров в различных городах, но такие ситуации никогда больше не возникали, и вряд ли они возникнут. Сегодня очень многие знают о ТРИЗ, появилось немало хороших книг об этой теории н ее применении. И сама ТРИЗ стала намного сильнее, лучше отработана методика ее преподавания...

Попробуйте теперь применить вепольный анализ и систему стандартов для решения приведенных ниже задач. Несколько советов: Хорошо познакомьтесь с задачей, постройте исходную ве- польную схему, затем подберите вепольное преобразование (стандарт). Помните, что исходные вепольные схемы можно строить по- разному (как это было, например, в задаче о фотопроцессе). Если

решение не получилось, вернитесь к началу и перестройте исходную схему. Вполне возможно, что теперь вам понадобится другое веполь- ное преобразование или другой стандарт (может быть, из другого класса). Если решение не совпало с контрольным ответом, не спешите от него отказываться. Может быть, ваше решение не хуже, а лучше контрольного...

Задача 3.2. В промышленности для получения пара широко используются так называемые барабанные котлы, в которых кипение воды происходит, как в чайнике: вода нагревается, и пузырьки пара устремляются вверх, к поверхности, где лопаются. Котлы такие малоэффективны: пузырьки поднимаются медленно, к тому же пар получается влажный — пузырьки захватывают с собой мельчайшие капельки воды, которые потом приходится отбирать с помощью различных сепараторов, удорожающих установку. Как повысить в несколько раз эффективность работы котла?

Задача 3.3. Недостаток микроэлементов (ионов различных металлов) в почве отрицательно сказывается на растениях, животных, людях. Предложите способ дозированного внесения микроэлементов в необходимых сочетаниях. Вносить их, например, в виде порошков невозможно, так как требуемые дозы очень маленькие — до долей миллиграмма на килограмм почвы, обеспечить такое измельчение трудно. Хорошо было бы вводить микроэлементы в растворе, например, при поливке, но металлы в воде не растворяются, а в составе растворимых солей неэффективны. Как быть?

Задача 3.4. На всех тепловых электростанциях работают так называемые мокрые золоуловители (рис. 3). В них поток горячих топочных газов, включающих также золу, песок, смешивается с водой. Полученная смесь с температурой около 80° несется со скоростью до 100 м в секунду через трубку Вентури (так называется специальная труба с сужением в середине). При этом ее стенки очень страдают от абразивного износа. Трубу приходится изготавливать из нержавеющей стали, так как в топочных газах имеется сернистый газ, который, соединяясь с водой, дает серную кислоту. Неоднократно предпринимались попытки как-то защитить стенки. Но ощутимые результаты дает только покрытие из очень износостойкого материала — силицированного графита, а он очень дорогой — квадратный метр его стоит около 1000 рублей. А каждая установка — десятки квадратных метров. Как быть?

Задача 3.5.При перевозке сжиженных газов в сосудах Дьюара из-за плескания при толчках повышается выкипание этих газов. Известны способы устранения плескания. Например, в русских деревнях на поверхность воды в ведрах клали фанерные круги, и ведра несли на коромыслах без опасения выплеснуть воду. Но у сосуда очень узкое горлышко. Было предложено насыпать на поверхность жидкого газа пенопластовые шарики. Однако это привело к увели-

(чению испарения: шарики при толчках окунались, выскакивали вверх, вынося жидкость. Как быть?

Задача 3.6. Ягоды облепихи — ценный продукт, но уборка их очень трудоемка и плохо поддается механизации — ягоды «крепко держатся» за колючие ветки, к тому же они мягкие и легко повреждаются. Как быть?

Задача 3.7. Семена сахарной свеклы срастаются в соплодия (клубочки). Каждое соплодие содержит 2—4 семени и после посева дает столько же растений. Чересчур густые всходы свеклы приходится прореживать вручную. Самое простое — разделить семена еще до высева, но клубочек мягкий и плохо раскалывается. Как быть?

Задача 3.8. Установки электрогидравлического удара для очистки литых деталей от остатков литейной земли работают следующим образом. Деталь опускают в ванну с водой, затем следует несколько электрических разрядов, и деталь очищена. Но каждый разряд как удар грома. Чтобы не оглушать людей, необходимо ванну закрывать крышкой. Все же обработка длится лишь около минуты, и каждый раз закрывать и открывать крышку — большие потери времени. Как быть?

Рис. 3. Трубка              Рис.              4. Насадка              Рис.              5. Обработка

Вентури              бандажа              резцов

на ж.-д. колесо

Задача 3.9. При монтаже панельных домов приходится соединять трубы, заранее заложенные в отдельных элементах. Проще всего соединять пайкой, но из-за неточностей монтажа зазоры между соединяемыми трубами могут достигать нескольких сантиметров, а для пайки нужны малые капиллярные зазоры, чтобы в них удерживался припой. Как быть?

Задача 3.10. В некоторых случаях при остановке сердца во время операции его можно снова запустить электрическим ударом или закрытым массажем путем сильных нажимов на область грудной клетки. Но это не всегда приносит успех. Усовершенствуйте данный способ.

Задача 3.11. При перевозке оконное стекло упаковывают большими пачками в деревянные ящики. Однако при перевозке и перегрузке бой стекла оказывается большим. Как его уменьшить?

Задача 3.12. На консервных заводах яблоки сортируют с помощью роликовых конвейеров. Связанные с двух сторон цепями ролики катятся по столу, при этом лежащие на них яблоки крутятся, сортировщица отбирает некачественные. Из-за непрерывного вращения яблок сортировщицы очень утомляются. Скорость же вращения определяется скоростью движения роликов и их размерами. Уменьшить скорость нельзя (снизится производительность), а размеры роликов имеют заданную оптимальную величину. Есть конструкции, в которых ролики катятся не по столу, а по идущей снизу с меньшей скоростью конвейерной ленте. Так достигается нужная скорость вращения роликов, но конструкция с двумя конвейерами чересчур сложна. Как быть?

Задача 3.13. Чтобы обеспечить эффективное пылеподавление, воздушный поток, содержащий частицы пыли, смешивают с мелкораспыленной водой. Как повысить эффективность смешивания?

Задача 3.14. Бандажи железнодорожных колес (стальные кольца) насаживают на колеса методом горячей посадки: сильно разогревают, при этом диаметр увеличивается, и его надевают на колесо. После насадки бандаж остывает, стягивается и плотно схватывает колесо (рис. 4). Но нагрев — это большой расход энергии, к тому же на поверхности разогреваемой детали появляется окалина. Как быть?

Задача 3.15. Процесс сверхточной шлифовальной обработки включает две фазы: снятие припуска и выглаживание детали до получения однородности и высокой чистоты поверхности. Для первой фазы необходим мягкий брусок с относительно крупным зерном, а для второй — твердый брусок с мелким зерном. Совместить эти требования в одном бруске, найти какую-то оптимальную структуру не удается. А замена брусков в процессе обработки недопустима — теряется микронная точность. Как быть?

Задача 3.16. Токарные резцы большого размера получают ковкой. После этого их нужно заточить и профрезеровать по поверхности для обеспечения нужной чистоты. Пачки из десятка резцов зажимают в тисках и фрезеруют вместе (рис. 5). Но у кованых резцов размеры могут существенно отличаться, поэтому фрезерование идет по размеру наименьшего резца, что резко повышает трудоемкость. Как, сохранив групповое фрезерование, обеспечить обработку каждого резца на минимальную глубину, учитывая, что одинаковости размеров резцов добиваться не нужно?

Задача 3.17. Шлифовку деталей ведут при помощи наждачной бумаги, закрепленной на вращающемся фанерном круге. Закрепляют ее, вбивая по периметру круга гвоздики. Это неудобно: не рабо

тает часть бумаги, занятая гвоздями, случайное задевание за гвоздь портит деталь, круг приходится часто останавливать, чтобы заменить бумагу. Как быть? Сам принцип — шлифовку кругом с наждачной бумагой — нужно сохранить.