Генрих Альтшуллер - Алгоритм изобретения

• Название: Алгоритм изобретения
• Автор: Генрих Альтшуллер
• Издательство: Московский рабочий
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1973

Книга Г. С. Альтшуллера посвящена новой области знания — методике изобретательства. Первое ее издание, вышедшее в 1969 г., быстро разошлось. Судя по многочисленным отзывам, книга принесла несомненную пользу широкому кругу изобретателей и рационализаторов, разработчиков новой техники, сотрудников НИИ и проектно-конструкторских организаций, активу ВОИР. Алгоритмы решения изобретательских задач — АРИЗ, предлагаемые автором, доступны пониманию всех, кто интересуется техническим творчеством и обладает знаниями в пределах программы школы-десятилетки.

---

5—2. Известный путь увеличения скорости (производительности) движения во льдах — увеличение мощности двигателей.

5—3. Выбираем колонку 21.

5—4. Противоречие типа 9—21, приемы: 19, 35, 38, 2. Противоречие типа 39—21, приемы: 35, 20, 10.

5—5. Прием 35(a) — изменение агрегатного состояния объекта — соответствует найденному решению.

Мы могли бы и сразу — без анализа — обратиться к таблице. Но в этом случае ответ был бы неожиданным: «Сделать корабль жидким или газообразным». После шага 3—3, даже если у нас и нет идеи решения, мы знаем часть объекта, к которой надо приложить прием, подсказанный таблицей. Нет необходимости делать корабль жидким или газообразным, достаточно изменить агрегатное состояние той его части, которая находится на уровне льда.

Часть 6

6—1. Раньше корабль входил в систему «ледокол — транспортные суда, следующие за ним». Коль скоро наше транспортное судно само движется во льдах, отпадает надобность в ледоколе. Можно рассуждать по-другому: ледокол, освобожденный от излишних двигательных установок, сам может возить груз.

6—2. Поскольку разрушение льда ведется теперь узкими лезвиями, можно использовать такие приемы разрушения льда, которые раньше были неэкономичными, например, различные электрофизические способы.

6—3. Смысл найденной идеи: не идти напролом по всему фронту, а продвигаться узкими лезвиями. Вероятно, эта идея может быть применена в технике земляных работ, где почти всегда идут напролом...

Несколько учебных задач

Задачу о ледоколе мы решили «в обход»: на первой же стадии решения цель была изменена. Возьмем теперь задачу о дождевателе и рассмотрим такой случай, когда цель не меняется.

Чтобы не было соблазна идти обходными путями, начнем с шага 2—3, а все предшествующие шаги заменим краткой патентной информацией.

Решение задачи 2

Основная тенденция в развитии самоходных дождевальных агрегатов — увеличивать длину крыльев[46]. Чтобы несколько уменьшить консольную нагрузку на крылья, их снабжают опорными тележками с колесами. Так, например, устроен агрегат по патенту ФРГ № 1068940 (рис. 25, а). В английском патенте № 778716 крылья выполнены в виде шпренгельных (принцип дробления!) ферм (рис. 25, б). К сожалению, опорные тележки не избавляют от необходимости делать крылья жесткими и, следовательно, тяжелыми. Не случайно патент АРЕ № 2698 предусматривает самоходные опорные тележки. Круг, таким образом, замыкается: конструкция вновь усложняется.

Попробуем найти лучшее решение.

2—3. Дана система, состоящая из тележки, крыльев и расположенных на них распылителей воды. Увеличение длины крыльев сильно утяжеляет систему.

2—4. В принципе можно менять все элементы тележку, крылья и распылители. Но если мы решаем прямую задачу (увеличение размаха крыльев), тележка и распылители должны остаться неизменными. Поэтому

а) — крылья.

б) — тележка и распылители.

Рис. 25. Основная тенденция развития самоходных дождевальных агрегатов — увеличение длины крыльев: а — агрегат по патенту ФРГ № 1068940; б — в английском патенте № 778716 крылья сделаны в виде шпренгельных шарнирных ферм.

2—5. Крылья.

3—1. Крылья при поливе сами держатся над полем (при размахе в 200—300 м).

3—2. См. рис. 26.

3—3. Не выполняют требуемого действия «лишние» участки крыльев АБ и ВГ.

3—4. а) Нам надо, чтобы АБ и ВГ сами держались над землей.

б) Мешает вес этих частей.

в) Части АБ и ВГ должны что-то весить (это части конструкции) и в то же время веса у них не должно быть.

3—5. Части АБ и ВГ будут держаться над землей, если мы предельно уменьшим их вес (как в задаче о ледоколе предельно уменьшали ширину взаимодействующей со льдом части) или как-то уравновесим крылья.

3—6. Облегчение крыльев — путь, ведущий к надувным конструкциям. Этот путь рассмотрен в условиях задачи. Остается уравновешивание: к частям АБ и ВГ надо приложить силы, равные по величине силе веса этих частей и противоположные по направлению. Силы могут быть аэродинамические (у нас крылья), гидродинамические и т. д.

Рис. 26. К задаче 2, шаг 3—2: крылья сами себя держат гидрореактивной силой подаваемой в распылители воды.

3—7. Аэродинамические силы в данном случае малы.

Чтобы крылья сами себя держали, целесообразно использовать гидрореактивную силу подаваемой в распылители воды.

Напор воды в гидросистеме (23 м на концах крыльев) достаточен для самоподдержания леек. Расчет показывает, что легкая гидросистема может сама себя поддерживать и передвигать. Но даже если гидрореактивной силы было бы недостаточно, следовало хотя бы частично облегчить крылья. Пусть в нерабочем положении эти легкие крылья будут опущены вниз. При поливе гидрореактивная сила поднимет концы крыльев.

* * *

Алгоритм не избавляет изобретателя от необходимости думать. Одна и та же задача может быть решена на разных уровнях — в зависимости от индивидуальных качеств изобретателя. Проследим это на примере.

Задача 6

При горных работах раньше производили последовательные взрывы десяти зарядов в течение двух минут. Оператор успевал замыкать контакты цепи с электродетонаторами вручную. Но при новой организации горных работ необходимо за 0,6 сек. последовательно включить 40 контактов, причем промежутки между взрывами неравны и каждый раз меняются. Например, взрыв № 2 должен следовать через 0,01 сек. после взрыва № 1; взрыв № 3 — через 0,02 сек. после взрыва № 2 и т. д. В другой раз взрыв № 2 должен произойти через 0,03 сек. после взрыва № 1 и т. д. График включения желательно выдержать с точностью до 0,001 сек.

Нужен предельно простой, надежный и точный способ включения.

Решение задачи 6

3—3. Дана система из 40 пар проводов (контактов) и 40 «замыкалок» (или одной подвижной «замыкалки»). Трудно замыкать контакты по графику.

(Электродетонаторы не входят в рассматриваемую систему. Надо замыкать контакты, а куда идет ток — безразлично.)

2—4. а) «Замыкалка». б) Контакты.

(В условиях данной задачи контакты — это просто концы проводов, которые надо замкнуть. Менять провода мы не можем: все равно будет что-то, проводящее ток А вот «замыкалку» можно менять как угодно. Если мы отнесем к «б» оба элемента — контакты и «замыкалку», — объектом станет внешняя среда. На шаге 3—3 выделится часть этой среды то, что находится между контактами. И дальнейшее решение совпадет с тем случаем, когда выбрана «замыкалка».)

2—5. «Замыкалка».

3—1. «Замыкалка» сама соединяет контакты точно по графику.

3—2. См. рис. 27.

3—3. Не может осуществлять требуемого действия подвижная часть «замыкалки».

3—4. а) Нам надо, чтобы «замыкалка» сама передвигалась по графику.

б) «Замыкалка» не может передвигаться без применения каких-то сил.

в) Для передвижения «замыкалки» нужны силы, а мы хотим, чтобы «замыкалка» двигалась сама, т. е. без наших усилий.

3—5. «Замыкалка» будет двигаться сама, если в ней самой появятся силы.

3—6. Если силы появляются сами — это естественные силы.

3—7. Простейший случай движения под действием естественных сил — падение. «Замыкалка» должна двигаться под действием силы тяжести. Это обеспечит движение по определенному закону, т. е. по графику.

3—8. В трубке создан вакуум. Падает груз и замыкает контакты. Переналаживание легко осуществляется, если в трубке много контактов и можно подключаться к тем, которые нужны.

Рис. 27. К задаче 6, шаг 3—2 «замыкалка» должна двигаться сама, без участия человека

Сопоставим это с решением по авторскому свидетельству № 189597: «Устройство для установления заданных промежутков времени, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений при записи сейсмограммы оно выполнено в виде стержня с расположенным на нем грузом, замыкающим во время падения контакты, соединенные с электродетонаторами».

Такие ответы учебных задач, защищенные авторскими свидетельствами и отражающие современный уровень творческой мысли в данной области, мы будем называть контрольными ответами.

Смысл изучения АРИЗ, конечно, не в том, чтобы научиться находить контрольный ответ. Решить учебную изобретательскую задачу — значит, дать ответ, не очень отличный от контрольного (на первых этапах обучения), сходный с ним или превосходящий его (на завершающих этапах обучения)

Задачу 6 можно было решить чисто конструкторским путем (например, используя цепи с линиями задержки), но при этом не удалось бы совместить предельную простоту с требуемой точностью. Контрольный ответ соответствует второму уровню перебрав несколько десятков вариантов, к нему можно было прийти и без АРИЗ.