Технология творческого мышления

Другое решение получается, если использовать электрическое поле, точнее, электростатическое. В основе физического явления — взаимодействие зарядов. Одноименные заряды, как известно, отталкиваются, разноименные — притягиваются. Значит, можно наэлектризовать полотнище флага зарядом одного знака, а сверху, над флагом, повесить пластину, заряженную противоположным знаком. Знаете ли вы, кстати, о существовании электретов — пленочных материалов, на поверхности которых имеется избыток зарядов?!

Магнитное поле тоже позволяет получить неплохой вариант. Чтобы флаг отзывался на действие магнитного поля, он должен быть пропитан ферромагнетиками, например покрашен краской с примесью железа. Можно вшить полоску железной фольги в верхнюю часть флага, а магнит расположить сверху, над сценой.

Электромагнитное поле позволяет реализовать все предыдущие варианты с магнитами, но размеры магнита при этом получаются значительно меньше. Проще всего управлять полем, изменяя силу тока в обмотках магнита.

Химическое поле использовать в этой задаче практически невозможно, акустическое — тоже. Можно попробовать применить тепловое поле — создать поток теплого воздуха, который поднимет флаг. Но этот вариант дорогой.

Красивое, но технически сложное решение предлагает оптическое поле: методами голографии создать видимость флага.

На этом, пожалуй, перебор вариантов заканчивается. Попробуем оценить и обобщить ход решения.

В гл. 11 мы говорили об автономной минимально работоспособной технической системе и о ее составе — рабочем органе, источнике энергии, трансмиссии и органе управления.

Сейчас мы тоже создаем новую автономную работоспособную техническую систему. В качестве рабочего органа в ней выступает флаг, его «работа» — трепетать на сцене. Что же мы с вами делали? Искали ПД — принцип действия системы, и ФЭ — физический эффект, с помощью которого этот принцип действия можно реализовать. При этом поле, которое создавалось в результате действия физического эффекта, выполняло роль источника энергии, а элемент, через который оно воздействовало на флаг, — роль трансмиссии. Не очень понятно? Давайте еще раз, например с электростатическим полем.

Пластинка с зарядами, которая висит над сценой, — это источник поля (энергии). Чтобы флаг на него «отзывался», на нем тоже должны быть заряды, крепко связанные с полотнищем флага. Вот эти-то заряды и будут выполнять роль трансмиссии: передавать энергию поля полотнищу!

При этом становится понятным необходимость соблюдения закона о свободном проходе энергии через все элементы системы, а также его следствие: чтобы управлять системой, можно изменять любой из ее элементов.

Как это выглядит на схеме? Поле зарядов пластины (Пэл) воздействует на заряды на флаге (В2), которые воздействуют на полотнище флага В1.

По закону Кулона сила взаимодействия между зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов, диэлектрической проницаемости пространства между ними и обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами:

Значит, управлять процессом «трепетания» можно тремя способами: менять или величину зарядов, или расстояние между ними, или вводить между пластинами и полотнищем экран, например лист бумаги или полиэтиленовую пленку...

Отметим еще одно: наверное, вы согласитесь, что эта задача — на преобразование энергии, в частности энергии электростатического поля в энергию механическую — движение полотнища флага. И решали мы ее, создавая — синтезируя! — новую систему без всяких предварительных ограничений на право использовать тот или иной принцип действия.

Однако гораздо чаще возникают задачи, когда какая-то часть уже существующей системы (подсистема! — помните такое определение?) не в состоянии выполнять предъявляемые ей повышенные требования, и в систему приходится вводить новые элементы — вещества и поля.

Предвидится ехидный вопросик: «А как же ИКР?» Хороший вопрос. Но и ответ не хуже: «А для чего учимся? Чтобы вводить — не вводя. Или — если уж вводить, то самый минимум!» Как, например, это сделал изобретатель Н. Рахманов.

Во многих цехах детали перемещают с одного места на другое с помощью цепных шаговых конвейеров, которые закреплены под потолком цеха. В конвейере на оси колеса закреплен крюк, на крюке висит обрабатываемая деталь. Подходит такой крюк к рабочему месту и останавливается. Рабочий снимает с него деталь, выполняет необходимую операцию и вешает деталь обратно на крюк. Деталь «шагает» на следующую операцию, пока ее не обработают полностью.

Хорошее и удобное устройство обладает одним серьезным недостатком: крюк, когда трогается с места или останавливается, начинает раскачиваться. Деталь может слететь, может задеть рабочего. Как быть?

Очевидно, что если мы решим задачу для одного колеса и одной детали, то это решение можно будет распространить на весь конвейер. Поэтому запишем вепольную модель одного звена. Состоять она будет из колеса В1, крюка В2 и механического поля Пмех, которое двигает конвейер (в нашем случае — крюк, на котором висит деталь).

Выглядеть веполь будет так: