Александр Селюцкий - Вдохновение по заказу. Уроки изобретательства

Обратимся к указателю. По условиям задачи нам нужно создать условия невесомости, иначе говоря, компенсировать или уничтожить силу веса. В графе «требуемое действие» под цифрой 5 находим: силовые воздействия, регулирование сил. И напротив читаем: физический эффект «центробежные силы».

Это и есть ответ на «задачу Капицы». В развернутом виде он будет звучать так.

Самолет должен лететь по дуге окружности. Образующаяся при этом центробежная сила направлена против силы тяжести и компенсирует ее.

Скорость самолета и радиус траектории его полета подобрать легко: нужно только помнить, что величина центробежной силы прямо пропорциональна квадрату скорости п обратпо пропорциональна радиусу траектории. И здесь налицо техническое противоречие: хочешь увеличить дальность полета и, следовательно, длительность экспериментов в невесомости — увеличивай радиус, но при этом неизбежно придется увеличить скорость, чтобы сохранить требуемую величину центробежной силы.

* * *

Среди множества технических новшеств, называемых изобретениями, выделяется группа изобретений, в которых изобретательская задача решена путем прямого использования физических эффектов и явлений. В качестве типичного примера можно привести авторское свидетельство № 280115: применение жидкого гелия в состоянии сверхтекучести в качестве смазки подшипников жидкостного трения. Или патент ГДР № 51194: для изменения диаметра дробинок при их отливке используют влияние электрического поля на поверхностное натяжение жидкого металла. Меняя интенсивность поля, управляют поверхностным натяжением и, следовательно, размером капелек, из которых получают дробинки.

Или, например, авторское свидетельство СССР № 284303, в котором используется оригинальный эффект изменения во времени магнитных свойств металла, подвергшегося взрывному воздействию: «Способ установления давности выстрела при судебно-баллистической экспертизе путем определения изменяющихся во времени физических свойств ствола после стрельбы, отличающийся тем, что, с целью определения времени выстрела из обнаруженного на месте происшествия оружия, замеряют магнитным прибором степень намагниченности ствола и производят контрольный отстрел из этого же оружия, а затем осуществляют контрольные замеры степени намагниченности ствола каждые 24 часа до момента показания прибора, равного степени намагниченности во время изъятия оружия». (Это очень изящное решение трудной задачи, оно способно доставить истинное удовольствие каждому, интересующемуся изобретательским творчеством.)

Иногда изобретение непосредственно вытекает из нового открытия. Таковы, скажем, изобретения, основанные на электро-тидравлическом эффекте. Иногда в изобретении использовано открытие, сделанное в незапамятные времена. Например, авторское свидетельство № 306036: «Рейсфедер, содержащий ручку с двумя створками и винтовую пару для разведения створок, отличающийся тем, что с целью повышения точности регулирования раствора створок он снабжен редуцирующим элементом, выполненным в виде двуплечного рычага, одно плечо которого связано с винтовой парой, а другое контактирует со створкой рейсфедера». Изобретатель, как видим, применил рычаг — открытие, совершенное тысячелетия назад. Впрочем, здесь исходное открытие еще усматривается, хотя и в глубине веков. Бывает же и так, что исходное открытие не имеет ни срока, ни автора, ни четкой формулировки. Вот авторское свидетельство № 184219: «Способ непрерывного разрушения горных пород зарядами ВВ (взрывчатого вещества), отличающийся тем, что с целью получения мелких фракций Непрерывное разрушение поверхностного слоя производят микрозарядами...». Здесь в первооснове — сделанное неизвестно кем и неизвестно когда открытие, которое можно сформулировать примерно так: маленький молоток отбивает маленькие частицы, большой — большие...

Физические эффекты и явления — костяк той самой физики, которую современный изобретатель годами изучает в школе и в институте. Но, как мы уже говорили, изобретательскому применению физики там не учат. Поэтому физические законы и эффекты, хотя и лежат в памяти инженера, но плохо стыкуются с информацией об изобретательских задачах. Изобретатель держит в руках связку ключей, но не умеет (не обучен) открывать этими ключами хитрые, «с секретом» замки изобретений: иногда наугад перебирает ключи, иногда, правильно выбрав ключ, не так его вставляет — и за все это расплачивается потерями времени.

Из школьной физики хорошо известно: если взять стеклянную трубку, из которой выкачан воздух, то любое тело в такой трубке будет падать с постоянным ускорением, т. е. каждую секунду падающее тело будет проходить увеличивающееся, но вполне определенное расстояние. Можно ли построить на этом принципе... часы? Ответ кажется очевидным — практически невозможно. В первую же секунду падающее тело (стрелка наших часов) пройдет 4,9 м, за 10 секунд — около 500 метров, за минуту —

18 километров! Слишком большая нужна трубка!

В нашем представлении часы — прибор, который должен работать долго (сутки, несколько суток). Психологическая инерция глухой стеной отделяет знание закона свободного падения тел от задачи о создании простых и точных часов.

В самом деле, разве не нужны часы с «заводом», скажем, на 0,5 секунды? Тогда трубка получается чуть больше метра. В итоге мы получили предельно простое и надежное устройство, позволяющее точно отсчитывать малые промежутки времени.

И вот авторское свидетельство СССР № 189597: падающий грузик замыкает контакты, электрический ток взрывает заряды взрывчатого вещества — при сейсморазведке их надо взрывать как раз через доли секунды. Часы специального назначения... Четверть века назад их мог бы изобрести любой студент-геолог.

Интервал между собственно открытием и изобретением на его основе составляет десятки лет; в последние годы наметилась явная тенденция к сокращению этого интервала. Первые изобретения на основе нового открытия делаются, естественно, исследователями, работающими в данной узкой области физики. Эта группа людей малочисленна и не знает, какие задачи в других областях науки и техники могут потребовать для своего решения применения открытого физического эффекта. А широкий круг изобретателей не имеет информации о сути нового открытия (если, конечно, эта информация не попала в популярную и массовую литературу). К тому же информация о физических эффектах н их применениях разбросана в огромном числе сугубо специализированных изданий, и следить за ней трудно или просто невозможно.