Можно более точно ответить на вопросы шага 3—4:
а) Стенка (дно) коробки должна быть подвижной — чтобы передавать наружу движение груза.
б) Стенка должна быть неподвижной — чтобы держать давление агрессивной среды, находящейся внутри коробки.
в) Стенка должна быть одновременно подвижной и неподвижной.
3—5. Чтобы совместить подвижность и неподвижность, стенка должна перемещаться целиком — вместе со всеми другими стенками. Тогда она будет одновременно неподвижной относительно других стенок и подвижной относительно опоры.
(Падение груза не видно из-за того, что его скрывают стенки. Значит, нужной чтобы стенки не «гасили» падения: пусть груз, упав на дно, продолжает двигаться вместе с коробкой.)
3—6. Падение (перемещение) груза должно вызывать падение (перемещение) всей коробки. Сейчас вес груза уравновешивается реакцией опоры. Значит, падение груза должно нарушать это равновесие.
3—7. Падение груза означает перемещение центра масс. Это перемещение может нарушить равновесие коробки и вызвать ее перемещение.
3—8. Мы приходим к конструкции (рис. 37), совпадающей с контрольным ответом (авторское свидетельство № 260249). Груз висит над расположенной внутри камеры наклонной плоскостью. Наружная поверхность дна камеры выполнена в виде двух плоскостей. При разрушении образца груз падает на наклонную плоскость, смещается к стенке камеры, равновесие нарушается и камера меняет положение, замыкая контакт сигнального устройства.
4—1. Такое решение совпадает с ИКР: камера сама дает сигнал о падении груза, конструкция при этом практически не усложняется. Правда, устройство будет работать лишь в том случае, если перемещение груза создаст достаточный опрокидывающий момент. А как быть, если вес груза очень мал по сравнению с весом всей камеры? Можно уменьшить площадь опорной поверхности: пусть камера находится в состоянии, близком к неустойчивому равновесию. Но это плохой путь: камера будет опрокидываться от случайных толчков, сотрясений и т. п.
4—2. Нам надо, чтобы на образец действовал небольшой груз, а после разрыва образца на камеру действовал большой груз. Снова к одному объекту предъявляются противоречивые требования. Можно, конечно, сделать, чтобы падение маленького грузика вызывало обвал большого груза. Но это заставит усложнить исходную схему... Лучше, если один и тот же груз будет легким для образца и тяжелым для камеры. Пока груз подвешен, часть его веса должна как-то исчезать. Для этого надо положить груз на наклонную плоскость, выбрав угол наклона так, чтобы на образец передавалась только требуемая по расчету часть веса груза. После разрушения образца груз сместится по плоскости к стенке и вызовет всем своим весом опрокидывание камеры. Наклонную плоскость можно сделать переставляемой.
4—3. Мы получили требуемый эффект — расширили область применения устройства, практически ничем не расплатившись. Устройство сохранило присущую ему простоту, но стало универсальным: теперь его можно применить для испытания тонких проволок, нитей и т. п.
4—4. Решение можно считать законченным; требования задачи выполнены полностью.
Решение задачи 12
2—3. Дана система из трубы, воздушного потека и помидоров. Воздушный поток при транспортировке сталкивает помидоры друг с другом.
2—4. а) Труба, воздушный поток,
б) Помидоры.
2—5. Труба.
(Выбор сделан на основании примечания «а» к шагу 2—5.)
3—1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры и подгоняет слишком медленные помидоры.
Здесь два действия: труба тормозит и подгоняет. А в формулировке ИКР всегда должно быть только одно действие. Разные действия в принципе могут осуществляться разными путями. Поэтому надо разделить нашу задачу на две задачи или переформулировать ИКР. Мы оставим одно действие: «Труба тормозит». Если бы она умела «подгонять», не нужен был бы воздушный поток: труба вообще двигала бы помидоры. А по условиям задачи надо сохранить пневматическую систему движения (то есть обходный путь в данном случае исключен условиями задачи).
3—1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры.
3—2. См. рис. 38.
3—3. Не может тормозить слишком быстрые помидоры нижняя стенка трубы, по которой они катятся.
3—4. а) Нам надо, чтобы помидор, подошедший к какому-то месту трубы слишком рано, не мог пройти дальше.
б) Стенка трубы в этом месте не имеет препятствий и пропускает любые помидоры.
в) Одно и то же место в стенке трубы должно быть то «пропускающим», то «непропускающим».
3—5. На стенке трубы должны в нужный момент возникать и исчезать препятствия.
3—6. Помидор движется под действием воздушного потока. Чтобы помидор остановился, нужно в районе остановки уменьшить давление воздуха за помидором (или повысить давление воздуха перед помидором). В нужный момент в стенке должно образоваться отверстие — воздух уйдет в это отверстие. Таким образом, нижняя стенка трубы должна иметь периодически открываемые и закрываемые отверстия.
3—7. Открывать или закрывать отверстия сложно. Отверстия должны быть всегда открыты. Чтобы помидоры не проваливались, отверстия нужно сделать маленькими. Через отверстия мы можем нагнетать или отсасывать воздух. Надежнее отсасывать: это позволит при необходимости остановить помидор у того или иного отверстия.
3—8. Дно трубы имеет небольшие отверстия (рис. 39). Из отверстий отсасывается воздух: сначала из первого отверстия, затем из второго и т. д. Возникает бегущая волна разрежения; помидоры не будут двигаться быстрее этой волны.
Рис. 38. К задаче 12, шаг 3—2.
Это решение совпадает с контрольным ответом (авторское свидетельство № 188364).
4—1. Мы получили возможность управлять движением помидоров, задавая нужный темп движения волны. Проигрыш — усложнение конструкции.
4—2. Чтобы упростить конструкцию, можно отказаться от подачи воздуха в трубу. Пусть бегущая волна разрежения сама передвигает помидоры от одного отверстия к другому. Если мы быстро переключим отсос с первого отверстия на второе, то воздух, втягиваемый во второе отверстие, подтянет помидор к этому отверстию. Затем, переключим отсос на третье отверстие — помидор тоже перейдет к этому отверстию и т. д.
Рис. 39. Пневмотранспортер:
1 — корпус, 2— отверстия, 3 — патрубки, 4 — источник вакуума.
Когда помидор продвинется на три-четыре отверстия, снова начнется отсос воздуха из первого отверстия.
Нижнюю стенку трубы можно сделать широкой и одновременно двигать целые шеренги помидоров.
Решение задачи 13
2—2. а) Толщина пластин стремится к нулю. Допустим4 толщина стала равной диаметру атома. Пластины придется собирать из отдельных атомов.
б) Если толщина пластин 1000 км, тоже придется собирать пластины из отдельных частей.
в) Время изготовления изделия стремится к нулю.
Придется заранее подготовить элементы и собрать изделие, пользуясь какой-то быстродействующей силой.
г) Если на изготовление изделия дано 100 лет, можно использовать медленные естественные процессы, скажем, осаждение частиц из раствора.
д) Стоимость изготовления изделия равна 0. Пластины должны сами собой возникать и соединяться... Как? Может быть, за счет каких-то вредных сил? Тогда мы не только сведем к 0 стоимость изготовления, но и получим бесплатно дополнительный эффект.
е) Если допустимая стоимость очень высока, можно работать в условиях, когда меняются свойства материалов, например, соединять пластинки при обычной температуре, но очень высоком давлении.
Оператор РВС не дал готового решения. Так бывает почти всегда. Смысл применения оператора РВС в том, чтобы расшатать барьеры и тем самым облегчить дальнейшее решение.
Рис. 40. К задаче 13, шаг 3—2.
2—3. Даны два материала — А (легкоплавкий и Б (тугоплавкий). Известными способами трудно получить из этих материалов тонкую «слоёнку».
2—4. а) Материал А, материал Б. б) —
2—5. Материал А. (Он легче плавится, то есть легче изменяется.)
3—1. Материал А сам образует «слоёнку» с материалом Б.
3—2. См. рис. 40.
Теперь видно, что процесс образования «слоёнки» состоит из двух действий. Надо, чтобы лежащие порознь материалы А и Б образовали один общий объем. А затем они должны определенным образом расположиться в этом объеме. Значит, можно уточнить ИКР.
Рис. 41. Окончательный вариант шага 3—2 к задаче 13.
Вот как уточнялся ИКР при решении этой задачи в Азербайджанском общественном институте изобретательского творчества (объектом был взят материал Б).
