Найти идею

Анализ письменных работ по решению задач с «физическим уклоном» показывает, что большинство ошибок при поиске нужного эффекта связано с непониманием «многоэтажности» физических затрат. Человек выходит, скажем, на мысль о применении физического эффекта, а это ничего не дает, поскольку ответ заключается в использовании биэффекта или полибиэффекта. Правильная тактика решения задач состоит в том, чтобы сначала четко выделить элементарные действия, а потом постараться реализовать их минимальным числом по возможности более простых (по структуре) эффектов.

Задача 9.4. В технике широко используют червячные передачи. Их недостаток — нельзя получить высокие передаточные числа в одной ступени (а много ступеней — громоздко и большие потери на трение). Чтобы получить высокое передаточное число, надо уменьшить угол подъема нитки червяка, а при малых углах подъема червячная передача работает плохо — растут потери на трение. В справочнике И. И. Артоболевского «Механизмы в современной технике» (1980, т. 4, с. 425–454) приведены схемы различных червячных механизмов, причем не раз повторяется предупреждение: «Передача возможна только при достаточно большом угле подъема нитки червяка…» Физическое противоречие: угол подъема нитки червяка должен быть как можно меньше, чтобы обеспечить высокое передаточное число (10 000, 100 000, 1 000 000), и должен быть как можно больше, чтобы передача работала надежно и с малыми потерями энергии.

Предположим, мы удовлетворили одному требованию: угол подъема винтовой нитки стал равен нулю. У нас теперь не винтовой вал, а просто вал с гребнями, что-то наподобие стержня с «костяшками» в конторских счетах. Будем считать для простоты, что гребень один. Входит этот гребень в прорезь между зубцами червячного колеса. Впрочем, упростим и колесо: вращения нет, зубцы не нужны, пусть остается одна прорезь. Нарисуйте эту схему: колесо с прорезью, в которую входит гребень червячного вала. Вал вращается, а колесо, увы, не поворачивается. Как сделать, чтобы при вращении вала колесо тоже вращалось, но очень медленно?

Определим сначала элементарные действия. Как сделать, чтобы колесо слегка повернулось? В обычной червячной передаче при вращении винтовая нитка давила на стенку зуба, заставляя колесо поворачиваться. У нас винтовой нитки нет, вместо нее гребень, который не может дотянуться до стенки прорези. Что ж, если гора не идет к Магомету, пусть Магомет пойдет к горе: нужно, чтобы на одной стороне прорези появился дополнительный слой вещества; когда этот слой упрется в гребень, колесо чуть-чуть повернется.

Нарастание вещества на стенке прорези — элементарное действие. А обеспечить это действие можно, используя, например, эффект электрического осаждения.

Задача решена? Нет. Моноэффекты, как мы уже знаем, дают кратковременное действие. Из-за нарастания металла прорезь станет более узкой и «схватит» гребень, колесо не сможет поворачиваться. Значит, нужен биэффект: нарастание металла на одной стенке прорези должно сопровождаться удалением (электролитическим или механическим) тонкого слоя металла с противоположной стенки прорези.

Придумал такую передачу специалист по ТРИЗ Виктор Хрисанфович Подойницын. Описание деталей читатель найдет в а. с. 896285 и 937832.

* * *

Вернемся теперь к задаче 9.3. Ролик покрыт тонким и легко деформирующимся слоем электропроводного материала. Идеально было бы после каждого оборота — на ходу! — снимать деформированный слой и наносить новый слой — ровный, не-деформированный. Два противоположных действия, для выполнения которых нужен инверсный биэффект: электролитическое растворение и электролитическое же осаждение (а. с. 872165). При решении этой задачи часто выходят на идею электролиза. И останавливаются перед психологическим барьером: электролитическое осаждение металла на неровную поверхность только Увеличит степень ее неровности. Весь фокус в том, что нужен эффект-антиэффект: сначала удаление неровностей, потом нанесение нового слоя.

* * *

Еще одна задача: