Турбулентное мышление. Зарядка для интеллекта

Из эволюции предметов быта

Разные иглы бывают на свете: сосновые и еловые, иглы ежа и дикобраза. Иглами вооружены многие морские обитатели. Острые и узкие осколки костей и даже древесные щепки служили нашим далёким предкам в деле кройки и шитья.

Хотя нитка – не верблюд, но даже ей бывает трудно пройти сквозь игольное отверстие. Предложите, как можно улучшить столь неизменную в веках систему, каковой является обычная иголка?

«Тысячи лет развития иглы привели к созданию исключительно простой системы, которая чрезвычайно широко используется человеком. Но даже тысячи лет проб и ошибок не устранили принципиальный недостаток иглы – узкое ушко, куда так трудно вставлять нитку хозяйкам.

Идеальный конечный результат для иглы прост: отверстие должно само становиться большим, когда нужно вставлять нить. Но если сделать большое ушко, скажем, размером с монету, то как шить? Ведь оно не пролезет за иглой. Вот мы и получили физическое противоречие: ушко должно быть большим, чтобы легко вставлять нить, и оно должно быть маленьким, чтобы не мешать шитью.

Изобретатель Ю. Ермаков преодолел коварное противоречие применением эффекта памяти формы: прикоснулись иглой к тёплому предмету, и ушко тут же расширяется, делается круглым, нитка легко продевается в него, а через секунду-другую оно опять узкое.

А если попытаться пойти дальше и ушко убрать вообще? При сшивании краёв ран при операциях даже очень узкое ушко травмирует ткань, так как нить в месте сгиба утолщена. Существует изобретение, которое решает эту проблему идеально: конец нити металлизируется, заостряется и служит иглой. И никаких проблем» (Петрович, Цуриков, 1986. С. 87–88).

«…Классическая опасная бритва, известная уже не одну сотню лет, до сих пор имеет своих приверженцев. Но только среди людей с твёрдой рукой, так как любые неверные движения надолго оставляют о себе память и неприятные ощущения.

Развитие безопасного поколения бритвенных приборов пошло в двух направлениях. Одно из них – принципиальное усовершенствование опасной бритвы. Другое – шумно заявившее о себе первыми дребезжащими конструкциями механических и электрических бритв, по-моему, лишено в основе своей той конструктивной элегантности, которая присуща современным представителям классического стиля…

Принцип повышения безопасности лезвия был найден ещё более ста лет назад: вокруг острия располагали гребенчатый ограничитель (барьер), оставляющий открытым лишь небольшую часть лезвия. Ограничитель не только исключал возможности серьёзных порезов, но и помогал задать правильный угол наклона лезвия к коже. Но принципиальным этапом совершенствования бритвы явился поворот лезвия вокруг рукоятки; поперечное расположение съёмного лезвия вплотную приблизило конструкции конца XIX века к современным. Однако лезвие таких бритв по-прежнему выполнялось в виде заточенного клина, и только в 1905 г. знаменитый впоследствии американец Жиллет получил патент № 162438 на бритву со сменным лезвием из тонкой стальной пластины, заточенной уже с двух сторон, что позволяло максимально использовать каждое лезвие…

Изобретатель сумел предусмотреть всё: крепёжные отверстия в лезвиях и ответные штыри в станке, обеспечивающие точную фиксацию лезвия; его поджим, позволяющий установить нужный угол резания; удобство замены отработанных лезвий.

Изобретение Жиллета в короткий срок завоевало мировой рынок. Фирма, основанная изобретателем, организовала массовый выпуск лезвий и станков, принёсших автору изобретений солидный капитал. Вдогонку бросились и другие изобретатели, но почти за 70 последующих лет не было создано ни одной конструкции, которая смогла бы соперничать с бритвой Жиллета. Случай в технике, да притом такой насущно необходимой каждому, прямо-таки беспрецедентный!

Среди изобретательских увлечений этого периода были увлечения многокромочными «вечными» лезвиями. Станок с целой обоймой лезвий, поджатых пружиной и поочерёдно вводящихся в дело; барабан наподобие водяного колеса, каждая поперечина которого – новое лезвие; бумажная лента с наклеенными на неё лезвиями, вытягиваемыми поочерёдно через щель в головке станка. И верх изобретательности – стальная лента с острой кромкой; затем она же, но с двумя кромками, закрученная в виде ленты Мёбиуса. В этой затянувшейся чехарде технической казуистики нужен был принципиальный рывок. И этот рывок произошёл, причём он опять-таки был связан с безопасной бритвой. Изобретатель Норманн Уэлш получил в 1970 году советский патент № 262768 на имя фирмы «Джиллет Индастриз Лимитед» на головку безопасной бритвы с двумя лезвиями. Причём одно из них во время бритья служило опорой второму. В этой первой «двухлезвенной» конструкции бритвы лезвия были повёрнуты острыми кромками навстречу друг другу, и пользоваться бритвой предлагалось, двигая её поочерёдно в двух противоположных направлениях.

Следующий шаг по модернизации бритвы Жиллета, защищённой в 1974 году патентом США № 3832274, опять обеспечил фирме абсолютное преимущество на бритвенном рынке. Лезвия встали друг над другом и развернули режущие кромки в одну сторону. Процесс срезания волоса происходит как бы в два этапа, кроме того, одно из лезвий служит упором (ограничителем) для другого. Таким образом, совершенствование безопасной бритвы было закончено. А использование качающейся (плавающей) головки и выдвижной подпружиненной пластины для очистки бритвы было лишь развитием старых идей или мелкими штрихами к основному изобретению» (Речицкий, 1988. С. 89–91).

Вы думаете, что ничего лучшего на этом поприще уже не придумать? Однако необходимо довести развитие технической системы до логического конца. Было бы идеально, чтобы функция выполнялась, а устройство бы отсутствовало.

В 1958 году опубликован рассказ Роберта Силверберга «Company Store», в русском переводе 1970-х журнала «Юный техник» – «Контракт». Колонист на чужой планете по условиям договора с компанией, его туда направившей, мог бесплатно получать всё самое необходимое. Но бритвенные лезвия и крем корпорация посчитала лишней принадлежностью снаряжения и выставила за них счёт. На счастье колониста на ту же планету забрёл робот-коммивояжёр, который среди всего прочего снабдил изрядно заросшего щетиной героя кремом-депилятором. Помазал щёки и подбородок – бороды как не бывало.

Экстрактом для усиленного роста или укрепления волос сейчас никого уже не удивишь. Но если следовать инверсной линии развития идеи, то ещё лет двадцать назад западными учёными было объявлено о первых успехах по активизации повторного роста зубов – взамен утраченных. Не нужны никакие протезы. Специальный состав (которым человечество обязано акулам!) наносится на десну, и вскоре… Главное, точно соблюдать предписания, иначе пасть будет чересчур клыкастой.

А эта задача стоит и по сей день . Так что если наш читатель найдёт красивое решение, то может получить неплохую, даже по меркам Западной Европы, денежную премию. 10 лет назад мэр Лондона посулил выплатить сто тысяч фунтов стерлингов тому, кто решит нижеследующую проблему, то есть на момент этого издания премия никому не вручена:

«Сто лет назад лондонцы в жару нередко укрывались на станциях метро, где всегда держалась прохлада. Но эти времена давно прошли. Лондонский метрополитен был первым в мире, открылся он в 1863 году. Туннели проходят главным образом через слой слежавшейся глины, который долго оставался холодным и охлаждал воздух в туннелях. Но за полтора века глина прогрелась. За последние сто лет температура в туннелях удвоилась. Летом на некоторых станциях средняя температура доходит до 32 градусов Цельсия, а рекорд, достигнутый летом 2006 года, составил 47 градусов.

Повышение температуры связывают с учащением движения поездов – не несколько пар в час, как было раньше, а каждые несколько минут. Электродвигатели разогреваются при каждом наборе скорости, тормоза – при торможении. Кроме того, под вагонами имеются балластные сопротивления, поглощающие энергию в те моменты, когда она не нужна. Вместе эти устройства дают 80 % нежелательного тепла. Остальное добавляют пассажиры, особенно в часы пик, когда они спрессованы в вагоне плотнее килек в банке.

Что делать? Сокращать энергопотребление поездов. Только сейчас в лондонском метро вводят регенеративное торможение, превращающее кинетическую энергию не в тепло, а в электроэнергию, поступающую обратно в сеть (в московском метро такая система работает уже не первое десятилетие). В вентиляционных шахтах ставят новые огромные вентиляторы весом две тонны, отсасывающие в секунду 75 кубометров тёплого воздуха из-под земли.

В метро Мадрида подают воздух с тонко распылённой водяной взвесью, которая поглощает тепло. Но Мадрид лежит далеко от моря, там воздух сухой, а в Лондоне влажность и без того повышена.

Установка кондиционеров в вагонах, как это сделано в метро Нью-Йорка (и начинают делать в Москве), не поможет – ведь кондиционеры только откачивают тепло из вагонов в туннели и на станции.

На одной из линий лондонского метро, которая частично проходит по поверхности, испытали новую систему – «холодильник на колёсах». Пока поезд идёт по открытой местности, в контейнерах под вагонами намораживается лёд. В туннеле холодильник отключается, лёд тает, охлаждая и вагон, и туннель, и станцию. Испытания прошли блестяще, но не все линии имеют открытые участки, и в любом случае снабдить такой системой все поезда метро удастся не раньше 2020 года…» (Наука и жизнь. – 2012. – № 7).

Форма и габариты многих окружающих нас предметов – иногда лишь результат случайности. Так, на рубашке некоего голландского инженера был карман со сторонами чуть больше 12 см, и там лежала 10-центовая монета. Если кто не знает, она в диаметре чуть меньше нынешней российской – десятикопеечной.

Какой же бытовой для нас ныне предмет обязан внешним видом такому стечению обстоятельств?

В прежнее время нефтяные супертанкеры мыли из мощных брандспойтов. Но были вынуждены отказаться от этого из соображений производственной безопасности, поскольку такое «мытьё» неоднократно приводило к пожарам и взрывам. Почему они происходили?

Из эволюции летательных средств. Преимущества, которые сулили дирижабли, перевешивали всевозможные трудности по их строительству и эксплуатации. При энергетическом дефиците к использованию дирижаблей тем более стоит вернуться.

Основные сложности заключаются в создании подъёмной силы – водород взрывоопасен, а гелий дорог. Как быть?

Первым предложил использовать в летательных аппаратах герметичные кабины с запасом кислорода ещё Д.И. Менделеев. Эту идею реализовал швейцарец О. Пикар [60] . Стратостат Пикара имел ёмкость наполненную гелием, и герметичную кабину. Для управления аппаратом из кабины должен был проходить трос с длиной хода до 20 м. Если зазор между стенками кабины и тросом большой, хорошо ходит трос, но просачивается воздух. Если нет зазора, то герметизация обеспечена, но не ходит трос. Как могла быть решена задача в то время? Как бы вы решили её сейчас?

Из эволюции осветительных приборов. Почему в картинных галереях от создающих равномерное освещение люминесцентных ламп в своё время отказались и снова вернулись к обычным лампам накаливания?