6. Просто и эффективно

Если определить психологическим термином,

что же является движущей силой прогресса,

то оказывается, что этой пружиной

является изобретательство

А.В.Луначарский

Ошибка нового всегда более заметна,

чем ошибки традиционные.

Бертран Рассел

Решение технических задач методами разделения противоречий и вепольного анализа, в том числе на базе использования физических эффектов и явлений, обеспечивает, как мы увидели, получение весьма «сильных» технических решений. Но овладение этими методами требует достаточно серьёзной подготовки и большой практики. В то же время известны и более простые методы решения творческих задач, занимающие промежуточное решение между МПО и творческими методами. К таким методам можно отнести эмпирические правила (эвристические приёмы) решения технических задач (ЭП). ЭП представляют перечень достаточно конкретных путей устранения технических противоречий, накопленных практикой решения технических задач в разных областях деятельности и определенным образом систематизированных. Известные перечни ЭП могут насчитывать до нескольких сот приёмов. Методом ЭП труднее получить «сильное» техническое решение, но зато он не требует и такого глубокого анализа задачи, как, например, при использовании методов РП и ВА.

Мы ограничимся рассмотрением восьми правил метода ЭП, охватывающих весьма широкий круг технических задач в разных областях деятельности.

Дадим этим правилам краткие, ёмкие и запоминающиеся названия:

1) Объединение;

2) Динамичность;

3) Наоборот;

4) Криволинейность;

5) Упругость;

6) Подобие;

7) Вред в пользу;

8) Состояние.

Каждое из правил содержит несколько приёмов.

6.1. Объединение (эпо)

Ни одно изобретение не может быть

признано совершенным

Томас Эдисон

Сущность правила состоит в том, что для решения задачи объекты необходимо объединить в более крупные объекты, либо разделить на более мелкие.

Приём ЭПО1 «Объединение объектов»: объединить однородные объекты в один объект.* Здесь и далее знак * означает, что данный приём обладает инверсией, то есть для решения задачи нужно выполнить действие, противоположное указанному в приёме. Например, инверсией приёма «Объединение однородных объектов» будет приём «Разделение объекта на однородные части».

Рассмотрим задачу.

Задача 6.1. В цехе обработки оптических стёкол требуется обработать по контуру большую партию круглых стёкол толщиной 1 мм. Попробовали сделать это на шлифовальном станке. Однако от ударов об абразивные зёрна шлифовального круга кромки стёкол скалываются. Иногда стёкла даже колются.

Может быть, делать стёкла из более толстого листа? – спросил мастер инженера.

Ни в коем случае. Толщина стекла оговорена в технических требованиях.

Как быть?

Решение. Первое, что приходит на ум – зажимать при обработке стекло между двумя предохранительными дисками, например, металлическими, диаметр которых чуть больше окончательного диаметра стекла. Но такие диски можно будет использовать только один раз, для обработки каждого стекла потребуется по два новых диска. Это сильно удорожает обработку.

Воспользуемся приемом ЭПО1. Будем обрабатывать не по одному стеклу, а одновременно пакет стёкол. Тогда каждое стекло будет предохранительным диском для соседних с ним стёкол в пакете. Опасность скола теперь сохранится только для крайних стекол, да и то только с одной стороны. Можно воспользоваться и металлическими дисками, но теперь их потребуется только два на пакет, что не скажется существенно на стоимости обработки.

Обратите внимание, что мы решили задачу, не прибегая к АВП. Если бы мы прошли все этапы АВП, мы бы пришли к следующей формулировке физического противоречия: предохранительные диски должны быть и не должны быть. Согласитесь, что в данном случае выявление физического противоречия не приводит к существенному облегчению решения задачи. Ниже мы увидим, что для решения простых творческих задач метод ЭП эффективнее прочих за счёт сокращения времени решения.

Рассмотрим задачу на применение инверсии данного приёма. Здесь весьма показательной будет задача 3.17 об изготовлении стеклянного фильтра, которую мы решили методом РП. Все три решения (изготовить фильтр набором стеклянных трубок, стержней или боя) можно получить с помощью приёма ЭПО1. Фактически данный приём дублирует приём РПП 1.

Задача 6.2. Катушки с кабелем при транспортировке по железной дороге можно устанавливать только в горизонтальном положении. Но в таком положении катушка будет при движении перекатываться по вагону, что совершенно недопустимо. Поэтому под каждую катушку укладывают специальные деревянные подставки, что существенно удорожает перевозку.

Нельзя ли предложить более простое решение?

Решение – проще некуда. Достаточно скрепить катушки попарно строительными скобами, и их устойчивость обеспечена.

Задача 6.3. Однажды в Институте зерна академик Лисицын сказал изобретателю Качугину, что намечено совещание по одной из важнейших проблем – борьбе с жучком долгоносиком. Нужно исследовать условия существования жучка, в частности определить температуру его тела. В то время не было прибора, позволяющего решить такую задачу.

- Тема стоит пятьдесят тысяч, но неизвестно, можно ли на эти средства сконструировать новый прибор, - сказал академик.

Качугин тут же предложил, как измерить температуру долгоносика обыкновенным медицинским термометром.

Решение. Конечно, изобретатель не собирался ставить термометр жуку под мышку. Он предложил насыпать долгоносиков в стакан и измерить термометром температуру всей массы жуков.

Задача 6.4. На стройку привезли стекло. Оно было упаковано пачками в деревянные ящики. Разгружали ящики с помощью подъёмного крана.

- Очень много боя, - вздохнул прораб, - так можно остаться без премии.

- Что делать, это ведь стекло, а не железо, - возразил мастер. – На других стройках боя не меньше. Ведь ящики столько раз перегружают.

Надо подумать, как уменьшить бой.

Решение. Оказывается, если склеить стёкла в пакет, например, смазав их солидолом, то они не разобьются, даже если пакет упадёт со второго этажа.

Задача 6.5. Вы отпилили доску, но она оказалась на 2 мм длиннее, чем надо.

Как убрать эти 2 мм?

Решение. Поступают просто: доску стыкуют с отпиленной частью, подкладывают под стык ещё одну доску и зажимают струбцинами, после чего стык снова пропиливают.

Вариантом приёма ЭПО1 можно считать создание бисистем и полисистем (систем из двух или более одинаковых элементов).

Задача 6.6. На садовом участке уродился большой урожай клубники и малины, и вам бы хотелось сохранить эти нежные ягоды до дому целыми. Перевозя ягоды в вёдрах, этого сделать не удаётся.

Как быть?

Решение. Один из вариантов тары для перевозки ягод – трёхэтажный ящик. К углам среднего ящика прибиты уголки, фиксирующие положение верхнего и нижнего ящиков, а к дну нижнего ящика прикреплены ремённые ручки. Количество «этажей» можно и увеличить.

По такому же типу можно сделать стеллаж для пельменей, который ставится в морозилку.

Примерами би- и полисистем могут служить резьбонарезная гребёнка, двухшпиндельная или многошпиндельная сверлильная головка, многогранная режущая неперетачиваемая пластина, многониточный резьбошлифовальный круг, браслет, гусеница, транспортёр, двухцветный карандаш, полиспаст, стеллаж.

Специфическими полисистемами можно считать щёточные конструкции – гребёнка, ёрш, кисть, набор игл, ворс. Эти конструкции применяются для регулирования прилегания к фасонным поверхностям, метёлочных электроконтактов, вычёсывания плодов и ягод с веток, увеличения рабочей площади теплообменников, опор движущихся объектов, высева семян, амортизаторов, быстроразъёмных соединений, захвата и фиксации деталей, крепления типа «репейник», аэрирования жидкостей, защитного покрытия гидросооружений от кавитации.

Прием ЭПО1 и его инверсия применены для решения задачи 3.19 об автомобильной камере, разделённой на отсеки, что повышает её живучесть. Этот же принцип применён при разделении на отсеки судна с целью его непотопляемости при получении пробоины. В металлообработке применяют станки с несколькими параллельно или последовательно работающими рабочими органами (многошпиндельные, многосуппортные, многопозиционные, многоинструментные), многоместные приспособления для обработки нескольких деталей без перестановки, поворотные двухместные приспособления с загрузкой одной детали во время обработки другой.

На первой операции техпроцесса обработки валов обрабатывают торцы - фрезеруют торцовой фрезой или подрезают подрезным резцом. Эту операцию можно выполнить за два перехода, последовательно обрабатывая каждый торец, а можно одновременно обрабатывать оба торца на двустороннем торцефрезерном станке. Более того, операцию можно объединить со сверлением на торцах центровых технологических отверстий, для этого существуют специальные фрезерно-центровальные двухпозиционные станки, односторонние и двухсторонние. На одной позиции фрезеруются торцы вала, на другой – сверлятся центровые отверстия. Эту же операцию можно выполнить на однопозиционном станке с помощью специальной центровально-подрезной головки, в которой установлены одна или несколько подрезных пластин и центровочное сверло. Наконец, и эту операцию можно объединить с обтачиванием крайних шеек вала, если в головке разместить дополнительно проходной резец. Обработка нескольких поверхностей на одном установе повышает точность взаимного расположения этих поверхностей и сокращает время обработки.

Приём ЭПО2 «Объединение функций»: сделать объект способным выполнять несколько функций, благодаря чему отпадает надобность в других объектах.

В 1914 году Глеб Евгеньевич Котельников решил испытать изобретённый им парашют на прочность. Организовать сброс груза на парашюте с самолёта не удалось. Было решено провести испытание на автомобиле. При скорости автомобиля 70-80 км/ч Котельников выбросил привязанный к нему парашют. И тут произошло неожиданное: машина остановилась, не проехав и 5 метров. Родилось изобретение – применить парашют в качестве тормоза.

Задача 6.7. Слабым местом военных самолётов когда-то была незащищенность их от наземного оружия. Стали бронировать самолёты, но они стали тяжелыми и тихоходными, как, например, «Юнкерс-1». Долгое время авиаконструкторы всех стран бились над решением этого противоречия, перепробовали множество вариантов.

Решение нашел Сергей Владимирович Ильюшин, создав знаменитый штурмовик Ил-2 – «летающий танк». В чём, по-вашему, состояло решение?

Решение. При создании штурмовика Ил-2 конструкторы воспользовались приёмом ЭПО2 и предложили не навешивать броню на корпус самолёта, а сделать из неё сам корпус.

Задача 6.8. Вот эпизод из подготовки к запуску космической станции «Венера-12».

- Каждый грамм веса, каждый кубический сантиметр пространства внутри «шарика» использованы рационально, - писал потом один из конструкторов станции. – Могу заверить, что вам не удалось бы впихнуть туда даже спичечный коробок. Такого плотного монтажа я не встречал ни в одной конструкции.

И вот, когда до запуска осталось уже несколько недель, когда смонтированы приборы, выполнены коммутационные работы и даже установлен центровочный груз (он необходим, чтобы аппарат занимал строго определённое положение в пространстве), приходит учёный из института геохимии и просит разместить ещё один прибор весом ни много, ни мало 6 кг.

Взрыв смеха. О каком приборе может идти речь, если рассчитан каждый грамм!

Как быть?

Решение. Подсказка содержится в самом условии задачи. Нужно заставить центровочный груз выполнять ещё одну функцию – ту, которую должен выполнять прибор, то есть использовать прибор в качестве центровочного груза.

Задача 6.9. В стальной заготовке требуется просверлить отверстие диаметром 30 мм. Но у привода сверлильного станка не хватает мощности, станок «не тянет», останавливается. Поэтому сначала сверлят отверстие диаметром 20 мм, а затем рассверливают его другим сверлом до требуемого размера. Но при этом после каждого предварительного сверления приходится останавливать станок и менять сверло. На это уходит много времени.

Как быть?

Решение. Чтобы не менять сверло, нужно, чтобы одним инструментом можно было обрабатывать последовательно отверстия диаметром 20 и 30 мм. Это так называемое ступенчатое сверло, или сверло-зенкер, в котором после выхода из контакта сверла 20 в работу вступает зенкер.

Японский изобретатель получил российский патент на самолёт, у которого фермы крыльев сделаны из труб, по которым подается рабочая жидкость к гидромоторам.

Сразу в 14 странах запатентованы кусачки со сменными зубьями, которые за 2-3 мин можно превратить в плоскогубцы или круглогубцы.

Вафельный стаканчик мороженого выполняет функцию экологически чистой упаковки.

Нож десантника может служить и пилой, и топором, и буравом, и шилом. А в подарочном перочинном ноже установлено свыше 30 различных предметов.

Применение агрегата из литейной машины и прокатного стана позволяет избежать операции нагрева пред прокаткой.

Выполнение задней поверхности резца цилиндрической позволяет на прямом ходе снимать стружку, а на обратном – выглаживать обработанную поверхность.

На револьверном станке можно, не переустанавливая заготовку, обработать 20 и более поверхностей детали – наружных и внутренних, цилиндрических и конических, плоских и фасонных, черновых и чистовых. Число установов сокращается и при оснащении, например, токарного станка фрезерной или шлифовальной головками.

Когда власти схватили французского пирата Сюркуфа, на вопрос, где он прячет награбленные сокровища, тот ответил, что всегда возил их с собой. Ему не поверили, полагая, что пират зарыл их на далёком острове. Но пират говорил правду – якорь пиратского корабля был отлит из золота.

Приём ЭПО3 «Матрёшка»: разместить объект внутри другого объекта.

Понятно, почему приём получил такое название. Но приём этот может применяться и в технике. Пример – решение задачи 3.18 о размещении на крыльях самолета ТУ-114 восьми двигателей вместо четырёх. Помните, Андрей Николаевич Туполев предложил расположить двигатели попарно друг за другом. У одного двигателя вал полый, и сквозь него проходит вал второго двигателя.

Вот ещё примеры использования приёма ЭПО3 с целью придания объекту большей компактности.

Польские специалисты разработали автомобильную антенну в виде полосы из фольги, расположенной между двумя слоями ветрового стекла.

Поводок для собаки выполняют в виде рулетки, что позволяет регулировать его длину.

Московский школьник Андрей Борисов предложил занавеску в ванной сделать убирающейся в цилиндрический футляр под потолком – по типу экрана кинопроектора.

Итальянский дизайнер П. Гвиджиаро расположил приборную доску автомобиля внутри руля, а его спицы изогнул и пропустил под приборами.

Двери в купе железнодорожного вагона открываются путём сдвига внутрь стенки.

Телескопическая конструкция антенны, указки, удочки – это тоже применение приёма ЭПО3.

Подумайте, какие предметы можно разместить внутри рукоятки отвёртки, приклада охотничьего ружья, рукоятки ножа.

Это интересно:

Вопреки распространённому мнению, матрёшка вовсе не является русским изобретением. Она была привезена в Россию из Японии в 1890 году и представляла собой деревянную фигурку мудреца Фукурума, внутри которого помещалась вся его многочисленная семья. Русские умельцы быстро освоили производство новой игрушки, превратившейся в один из символов России.