И тут появился изобретатель

Задача 45. Охотник и собака

Старый охотник, уходя в тайгу, всегда брал с собой собаку. Собака отыскивала зверя, лаяла, и охотник шел на лай. Но случилась беда: охотник оглох. Чтобы собака обнаружила зверя, ее надо отпустить, не держать при себе. Но тогда охотник не услышит ее лая, ему надо видеть собаку, держать ее при себе. Противоречие!

И тут появился… Нет, в книге, откуда взята эта история, изобретатель не появлялся. Старый охотник голодал и думал — как теперь быть. И в конце концов нашел выход из положения.

Попробуем и мы решить эту задачу. Сначала запишем условия. Собака В1 создавала акустическое поле П (обозначим это стрелкой 1). Поле действовало на охотника В2 (стрелка 2). Охотник шел к собаке (стрелка 3).

Имелся веполь, все было в порядке… Охотник потерял слух, перестал слышать лай собаки. Поле П есть, но оно не воспринимается охотником. Покажем это волнистой стрелкой:

Веполь разрушен, П не действует на В2, поэтому В2 не перемещается к В1.

Как быть?

Разумеется, предложение держать собаку на привязи не годится. Не подойдет и предложение использовать слуховой аппарат. Не было у старого охотника такого аппарата.

Решая задачу, не ищите ответ наугад. Перечитайте раздел о вепольном анализе во второй главе. Задача остается вам для самостоятельного решения. Ответ можно отыскать в книге Г. Федосеева «Злой дух Ямбуя», откуда взята эта охотничья история.

Несколько слов о задачах, которые были даны раньше.

Задачу 10 об окраске древесины вы, вероятно, решили легко: надо окрашивать дерево до того, как оно срублено. Раствор краски подают к корням, и краска, вместе с соками, разносится по всему дереву. Нетрудно решить и задачу 12 об обработке тонких листов стекла: на время обработки их складывают вместе, в толстую пачку. В задаче 14 о самолете, потерпевшем аварию, есть подсказка: дирижабль надо использовать и дирижабль не надо использовать. Под крыльями самолета, потерпевшего аварию, укладывают продолговатые эластичные баллоны и наполняют их сжатым воздухом. Баллоны осторожно приподнимают самолет. А внизу, под баллонами, установлены тележки; можно буксировать самолет. Дирижабля нет и он как бы есть; самолет поддерживается баллонами с газом.

Задачу 18 о катамаране нетрудно решить, если вы вспомните, что технические системы на третьем этапе развития становятся перестраивающимися, динамичными, меняющимися. Изобретатель Е. И. Лапин получил авторское свидетельство № 524 728 на катамаран, корпуса которого соединены подвижными стойками и могут при необходимости сближаться. На таком катамаране легче проходить узкие речные шлюзы.

Сходное решение и у задачи 21 о земснаряде. Трубопровод должен стать динамичным, подвижным. В хорошую погоду он будет держаться наверху, у понтонов. А в плохую — опустится вниз. На поверхности останутся только понтоны, волны не причинят им вреда.

Любопытно, что и задача 22 (винт для Карлсона) тоже решается переходом к динамичной, меняющейся конструкции. Винт должен быть большим в полете и маленьким, когда Карлсон не летает. Для этого лопасти винта надо сделать из тонких пластинок и свернуть их как игрушку «Язык». При вращении винта центробежные силы развернут пластинки, они станут большими. Винт остановится — и пластинки свернутся.

Интересно отметить, что группа изобретателей получила недавно авторское свидетельство на спасательное устройство, в точности скопированное с игрушки «Язык». Длинная эластичная трубка свернута в рулон. Стоит в такую трубку подать сжатый газ, и она быстро развернется и потянется от корабля к утопающему.

Задачи 20 (съемка контурного фильма) и 23 (укладка алмазных зерен), вообще говоря, очень трудны. Но вы знаете правило: в вещество надо добавить ферромагнитный порошок и управлять перемещением вещества с помощью магнитного поля. Вместо шнура берут трубку и наполняют ее ферромагнитным порошком. Или же просто пропитывают нити клеем и обсыпают их железными опилками. Нити укладывают на фанерный щит и управляют ими с помощью сильных магнитов, расположенных позади щита.

С алмазами чуть сложнее. На них приходится напылять тонкий слой железа. А далее все так же: действуют магнитным полем, укладывая пирамидки вершинами вверх.

Эти задачи похожи на задачу 45 об охотнике. Чтобы поле действовало на вещество, надо добавить какое-то другое вещество, умеющее отзываться на действие поля. К охотнику надо добавить еще одно «вещество», восприимчивое к звуковому полю…

В задаче 24 об укладке фруктов надо использовать правило разрушения веполей: между двумя сталкивающимися плодами должно находиться третье вещество, похожее на плод. Например, мягкий шарик. Бросим в коробку десятка два таких шариков, они будут смягчать удары. Коробка установлена на вибрирующем столе, поэтому легкие шарики всегда находятся в верхнем слое, отважно принимая на себя удары падающих плодов.

Тут, правда, возникает вопрос: а как быть с этими шариками, когда коробка наполнится? Не перекладывать же их вручную в следующую коробку… Задачи на перемещение объектов вам хорошо известны. В шарик встраивают магнитную пластинку. Над коробкой помещают электромагнит. Когда коробка наполнится, включают электромагнит, и шарики выпрыгивают из коробки. Конвейер убирает полную коробку и ставит на ее место пустую. Электромагнит выключают, шарики прыгают в коробку, можно подавать плоды.

Задача 32 о железном порошке, засыпанном в полимер, как вы, наверное, заметили, очень похожа на рассмотренный в третьей главе пример со смазкой. И ответ тот же: нужно использовать соединение железа, которое распадается в горячем полимере.

Сложнее задача 38 о нефтепроводе. Жидкости, идущие по трубопроводу «стык в стык», отделяют друг от друга прочным резиновым шаром-разделителем. Что ж, применим оператор РВС. Начнем мысленно уменьшать размеры шара. Вместо одного большого шара — множество футбольных мячей. Или теннисных. Или еще меньше — дробинок… В этой идее уже что-то есть: пробку и в самом деле можно сделать из множества дробинок, плавающих в жидкости. Выдано даже авторское свидетельство на такую пробку. Все логично: жесткая пробка должна смениться пробкой динамичной, это соответствует общей тенденции развития технических систем.

А если продолжить мысленный эксперимент? Перейдем от дроби к еще более мелким частицам — молекулам. Возникает идея пробки из жидкости или газа. Газовая пробка не сможет быть разделителем — нефть пройдет сквозь газ. А вот жидкая пробка возможна. Один нефтепродукт, например, керосин, затем водяная «пробка», а за ней другой нефтепродукт, скажем, бензин. У жидкой пробки огромные преимущества: она никогда не застрянет в трубопроводе и свободно пройдет через насосы промежуточных станций. Но и недостаток у этой пробки существенный. Нефтепродукты, идущие до пробки и после нее, будут проникать в жидкий разделитель. Головная и хвостовая части пробки постепенно смешаются с нефтепродуктами. Отделить эти нефтепродукты от воды трудно, на конечной станции пробку и попавшие в нее нефтепродукты придется выбросить.

Сформулируем ИКР: жидкое вещество пробки, прибыв в резервуар на конечной станции, должно само отделиться от нефти. Тут только две возможности — жидкость становится твердым веществом и выпадает в осадок или превращается в газ и улетучивается. Переход в газ заманчивее: твердый осадок надо отфильтровывать, а газ исчезнет. Значит, нужно вещество, которое при высоком давлении (в нефтепроводе давление в десятки атмосфер) будет жидким, а при нормальном давлении — газообразным.

Вспомните старый принцип: подобное растворяется в подобном. Нефть — вещество органическое, а нам надо, чтобы пробка не растворялась в нефти. Следовательно, для пробки нужна неорганическая жидкость. Дешевая, безопасная, инертная по отношению к нефтепродуктам… Имея столь подробный перечень примет, нетрудно найти подходящее вещество по справочнику. Обыкновенный аммиак обладает всеми интересующими нас качествами. Пробка из жидкого аммиака надежно разделит идущие по трубопроводу жидкости. В дороге пробка частично смешается с нефтепродуктами, но это не страшно: на конечной станции аммиак превратится в газ, а нефть останется в резервуаре.

После того, как мы придумали пробку из жидкости, можно смело браться за задачу 42 о корпусе корабля. По условиям задачи корпус должен стать гибким, подвижным. Что ж, давайте представим себе, что обшивка корпуса сделана из… жидкости. Дикая, конечно, идея, но теперь у нас есть некоторый опыт превращения твердого в жидкое… К тому же, оператор РВС и моделирование маленькими человечками ведут именно к этой идее.

Итак, вместо стального листа — «лист» жидкости. Первая забота: как сделать, чтобы жидкость не разлилась? Придется с двух сторон поставить гибкие оболочки, например, из плотной резины. А чтобы вода не вылилась, нужно соединить оболочки перегородками. Получится стенка, собранная из резиновых грелок. Смешно… Однако некоторые изобретатели считают, что примерно так устроена шкура дельфина. Были построены модели, обтянутые подобными оболочками. Выяснилось, что модели при буксировке испытывают пониженное сопротивление воды: гибкие оболочки создают меньше вихрей. Но все-таки искусственные гибкие покрытия работали намного хуже, чем шкура живого дельфина. Дельфин может изменять форму поверхности шкуры, приспосабливаясь к меняющимся внешним условиям. А искусственные покрытия были безжизненными, им не хватало подвижности, они не могли «играть», меняя форму. Возникла новая задача: как управлять формой каждого участка гибкого покрытия?

(Обратите внимание: нередко одна задача порождает другую, образуется цепочка задач. Надо идти вперед, не останавливаясь на полдороге.)

Задачу об «оживлении» гибкой оболочки вы должны решить легко. Ведь это задача на перемещение; нужно управлять движением жидкости, находящейся под гибкой оболочкой. Построим веполь: добавим в жидкость ферромагнитные частицы и будем управлять ее перемещением с помощью электромагнитов. Авторское свидетельство № 457 529 на это изобретение выдано не кораблестроителям, а физикам из Института электродинамики Украинской Академии наук…

Остается последний вопрос: могут ли быть корабли вообще без корпуса?

Такие корабли уже давно существуют, и вы их знаете. Это — плоты. Корпуса у них нет, ведь бревна, из которых они сделаны, — это груз. Но во время плавания бревна служат и корпусом. В английском патенте № 1 403 191 описан корабль с длинным, как у змеи, корпусом из металлических ящиков-контейнеров. Крохотная «голова» — буксирующая часть с двигателем — тянет гибкое «туловище», собранное из контейнеров.

А теперь задачи для самостоятельного решения.