книги / Изобретеника наука об изобретениях, изучающая принципы и закономерности образования, строения, воплощения и функционирования признаков изобретения в объектах техники

Как работал первый вариант «алгоритма», его автор показал на примере своего с инженером Шапиро Р. Б. изобретения а. с.111144 на «Аппаратдля индивидуальной газотепловой защиты». Это изобретение было им «реконструировано» в «задачу 4»: «соз-

дать холодильный аппарат для горноспасателей» («Алгоритм изо-

бретения», 1973, стр. 105—106). на примере этой задачи г.Альтов начал совершенствование своего «алгоритма». надо отметить, что автор «аппарата» в задаче 4 очень подробно, с техническим расчётами (они ещё не считались «психологической инерцией»), описывал тяжёлые условия работы горноспасателей, а также недостатки их технического оснащения, которые имелись до 1949 г., когда Министерство угольной промышленности объявило конкурс на создание холодильного костюма для горноспасателей и обнародовало технические требования на его разработку.

Чтобы не повторять весь ход решения задачи 4 по первому варианту ариз, изложу предельно кратко только основные его вехи.

«Размышления» автора шли вокруг «большого веса необходимого (за- пасаемого)холодильноговещества»(неподъёмногодлягорноспасателя).

В результате, он пришёл к выводу: «надо снизить вес кислород-

ного аппарата и инструментов» («Алгоритм изобретения», 1973,

стр. 106—107) — (известное и логичное направление, ведьтяготение не отменишь).

Поэтому, он поставил радикальное условие для решения: «В идеале нужна максимальная холодильная мощность».

И вот «решение» приходит к автору уже на «третьем шаге» «оперативной стадии» алгоритма («Алгоритм изобретения», 1973,

стр. 107—108):

Проверяя возможность изменений в соседних объектах, сама собой, вдруг, у автора задачи появляется мысль: «А не заставить ли холодильный аппарат одновременно давать кислород?».

Здесь «озарение» тихо посетило автора, когда захотело.

Автор «алгоритма» стал развивать свою неожиданную мысль: «Для этого нужно взять в качестве холодильного вещества не лёд, не сухой лёд,а жидкий кислород».

«Решение» найдено это «жидкий кислород».

Такая «творческая» удача завершается радостным возгласом автора:

«Черт побери, кажется, это возможно!». (У Архимеда была — просто, «эврика!»)

30

Однако,тут же возникли и угасли опасения: «Правда, жидкий кис-

лород менее мощное холодильное вещество, чем, например, жидкий аммиак, но зато мы сможем взять его много…»(совсем нет, наоборот, как раз жидкий кислород мощнее,чем жидкий аммиак!)

Ивотрешениеоприменении«жидкогокислорода»окончательно принято.

Автор в заключение доверительно сообщил читателю: «Основной принцип—объединение холодильного и дыхательного аппаратов—лёг в основу современных газотеплозащитных костюмов, впервые в мире созданных в Советском Союзе» («Алгоритм изобретения», 1973, стр. 110) и указал формулу своего изобретения а. с. 111144.

В книге помещено изображение изобретённого «Аппарата для индивидуальной газотепловой защиты».

Автор «алгоритма» смело утверждал: «В таком скафандре не страшно войти в раскалённую печь…». А в журнале «Знание — сила» № 12 за 1956 г. даже помещён рисунок, изображающий горноспасателя в таком костюме на пожаре.

В конце он гордо и просто добавил, что « Два варианта холодиль-

но-дыхательного аппарата, разработанные мною с инженером Ша- пиро Р. Б., получили на конкурсе высшие премии—первую и вторую»

(«Алгоритм изобретения», 1973, стр. 110).

31

Итак, предложенный автором первый вариант «алгоритма» содержит все признаки очень ранней «юности» ариз в истории становления «теории».

но вот проходит немало времени, ариз окреп, оброс многими инструментами.Психологический атрибуттворчества «озарение» автор ариз преобразовал в «прояснение» (постепенный переход к свету).

Инаступила настоящая зрелость «теории». Автор «алгоритма» уже

свысоты этих лет показал другую интерпретацию алгоритмического решения «задачи 4»: «создать холодильный аппарат для горноспаса-

телей».Привожу текст хода решения задачи дословно,иначе нельзя: «В 1949 г. был объявлен конкурс на холодильный костюм для гор- носпасателей. Задачу мы решили так (я работал совместно с Ша- пиро Р. Б.): выбросили дыхательный прибор, выиграли 12 кг, приплю- совали их к 10 кг, отпущенных на холодильный костюм, рассчитали газотеплозащитный скафандр, работающий на едином холодильном веществе: жидкий кислород испаряется и нагревается, поглощая теп- ло, а потом идёт на дыхание. Получили огромный запас холодильной мощности (можно час работать в печи при 500 ОС) и удобную схему

для дыхания» («Творчество как точная наука», 2004, стр. 129). Конечно, «скафандр» и «костюм» различаются по своему устрой-

ству, но у автора ариз исходно разрабатывался «костюм», а получил-

ся в конце — «скафандр». В данном варианте процесса «решения» у него всё предельно рационально и кратко, без алгоритма «логических операций и размышлений», без «неожиданных» мыслей и радостных восклицаний. Уточнены даже технические возможности костюмадляработывпечи.Ионсбольшимудовольствиемсообщил: «через 20 лет на обложке журнала «Советский Союз» был помещён кра- сочный снимок: сверкающий отблесками пламени экспериментальный образец газотеплозащитного скафандра», причём «три варианта скафандра—три премии на конкурсе» (там же, стр. 129—130).

Сколько премий было две или три неважно, можно и забыть. не это главное. главное в том, что положения «теории» провозглашены. И теперь нет препятствий рассмотреть соответствует ли «задача 4» и её «решение» положениям «теории» о «решении изобретательской задачи».

Так для «изобретательской задачи» обязательным является наличие условия «выиграть, и ничего не проиграть». В задаче этого «условия» нет. Что же мы имеем в «решении»? Действительно, «выигрыш» налицо — есть «огромный запас холодильной мощ-

32

ности». А что «не проиграли»? Этого «что» как раз нет, его просто не существует. Проигрыш есть и он не малый. Жидкий кислород вовсе не дешёвый продукт по сравнению со льдом или сухим льдом, и стоит дорого. «Огромный запас холодильной мощности»

внего «накачали» другие участники производственного процесса

спомощью перегонки жидкого воздуха. Это и есть та самая плата за то, чтобы заменить одно другим. Более того, какой-либо попытки разрушить «навязчивый образ прототипа», чтобы получить «совершенно новое», и ориентироваться на «идеальную машину» не предпринималось. её образ не составлялся. Тогда обратим своё

внимание на другой маяк— «идеальный конечный результат». Был ли «идеальный» результат без машин, без технологии, без затрат на это ни материалов, ни времени, ни труда, причём само собой»? если «идеальным конечным результатом» считать обретение «огромного запаса холодильной мощности» и «удобной схемы для дыхания», то он вовсе не идеальный. «Огромная холодильная мощность» совсем не подарок и не нечто такое, доставшееся даром без «ничего» и «само собой». Для её получения задействованы технология перегонки жидкого воздуха, машины сжижения воздуха, затраты материалов, электроэнергии, времени и труда работников производства жидкого кислорода, не говоря о его доставке, хранении и применении. И ещё. Какое автор «алгоритма» выявил «типичное» противоречие в задаче путём «улучшения» одной из частей аппарата газотепловой защиты? Самой формулировки противоречия нет. «Улучшению» известными путями он подвергал холодильное вещество. «Известными путями» был последовательный перебор всех известных холодильных веществ— «лёд, сухой лёд, фреон, сжиженные газы…». «Ухудшался» у него «общий вес аппарата». То есть, холодильное вещество «улучшалось», а общий вес аппарата «ухудшался». «Типичность» противоречия должна была бы иметь и соответствующий «типичный» приём его устранения. но подходящего «типичного» приёма не оказалось. его заменила появившаяся идея: обеспечить пригодность холодильного вещества, как для охлаждения, так и для дыхания горноспасателя. Такое соединение свойств холодильного вещества можно объяснить спонтанным, невольным применением приёма 3 «Принцип объединения». но, говорить, что было противоречие, и его устранили соответствующим приёмом, нельзя. Здесь «счастливая» мысль, созвучная с приёмом 3, указала лишь способ «улучшения». Более того, и говорить, что здесь для

33

устранения противоречия применён сильный окислитель в соответствии с приёмом 38.«Применение сильных окислителей» тоже нельзя. В приёме 38 нет кислорода в жидком виде, и у него только одно предназначение — окисление, поэтому «типичность» приёма 38 не соответствует «типичности» противоречия. Фактически же, в решении действовал «принцип компенсации»: холодильное вещество развивалось за счёт исключения кислородной аппаратуры.

После такой проверки аризного решения на соответствие положениям «теории» сама техническая сторона данного изобретения тоже нуждается в очень подробном рассмотрении, благо описание изобретения хранится в патентном фонде России. Первое, что бросается в глаза это та самая «счастливая» мысль использовать жидкий кислород в качестве холодильного вещества. надо сказать, что жидкий и газообразный кислород не безобидное вещество, а мощный окислитель, весьма пожароопасный и взрывоопасный, который подлежит изоляции от источников огня и небольшого нагрева. Поэтому «мысль», озарившая автора ариз при решении «задачи 4» с помощью ариз, равнозначна «мысли» тушить пожар бензином. Организаторы конкурса, очевидно, не ведали, что творили, отдавая высшие премии авторам такого устройства.

По поводу «озарения» или появления неожиданной «счастливой» мысли сделаем небольшое, но примечательное отступление.

В истории изобретательства такому яркому событию всегда есть обязательное продолжение. Психологический атрибут творчества «озарение» или «прояснение» встречается не только у автора ариз. Разновидность его фигурирует и другого не менее известного решателя «творческих» задач: Половинкина Александра Ивановича — разработчика САПР (системы автоматического проектирования) и автора «Основ инженерного творчества» (М. Машиностроение 1988). Он ввёл в изобретённую им науку «Изобретология» такие события как «резонанс творческой задачи с современной стадией развития техники» и «резонанс нового ре-

шения с творческой задачей»: «Изобретология — это наука и ис- кусство оптимального прохождения пути от критического отбора информации, формулировки творческой задачи, поиска и нахожде- ния решения до его промышленного внедрения; наука и искусство

поиска и нахождения «резонансов» — «резонанса» творческой задачи с современной стадией развития техники и « резонан- са» нового решения с поставленной творческой задачей; наука

34

и искусство преодоления гносеологических, психологических, вос- питательных, психосоциальных, тех. и организационных барьеров (препятствий) творчества». где есть именно «искусство техни- ческого творчества — поскольку этот процесс остается в большой степени в областях «сотрудничества» сознания с подсознанием,

естественной эвристики, учения альтернативного употребления интуитивных и логических приемов, процедур и методов творче- ства, сходящегося и расходящегося мышления, анализа и синтеза,

индукции и дедукции». Как можно видеть, изобретательство теперь «обогащено» областями «сотрудничества сознания с подсознанием», событиями «резонанса», «схождения и расхождения мышления». «Творческая задача» в таких событиях должна резонировать с современной стадией развития техники, а «новое решение» — с «творческой задачей».До таких «высот просветления» автор триз и научно-фантастических произведений не смог додуматься,но естьто,что родниттриз и Изобретологию.Как и в триз,

в Изобретологии «новое решение — это улучшение к.-л. критери- ев эффективности и др. показателей существующих объектов при неухудшении или незначительном ухудшении др. показателей».

В изобретологической «науке» «улучшение» достигается с помощью очень внушительного списка из 258 приёмов, снабжённых 600 процедурами по их применению! Воттак-то, это вам не 40 типовых приёмов. Весьма и весьма нехило.

Однако,вернёмся к рассмотрениютойтехнической возможности, которую предложил автор ариз в своём решении: применить жидкий кислород в качестве холодильного вещества.

О кислороде известно:

Кислород длительное время удерживается в складках одежды и волосах, поэтому при нагреве 200—300ОС, при наличии рядом огня, при локальном нагреве оттрения или удара, от искры статического электричества происходит возгорание материалов.

Жидкий кислород неожиданно взрывается при контакте с маслами, опилками, сажей, нафталином, водородом, метаном. Оксиликвит— известное из курса физики взрывчатое вещество. Обогащённаякислородоматмосфераспособствуетвоспламенениюнегорючих материалов.

Жидкий кислород как криогенный продукт требует мер предосторожностей при хранении и применении для предотвращения обморожений и холодных ожогов.

35

Металл при контакте с ним приобретает хрупкость.

Жидкий кислород кипит при— 183ОС с выделением пара очень холодной температуры.

При нагревании жидкий кислород, испаряясь, значительно расширяется в объёме: до 860 объёмов газообразного кислорода, поэтому, попадая в замкнутое пространство, он производит там разрушение.

Всего этого авторы теплозащитного костюма с холодильным аппаратом на основе жидкого кислорода вряд ли что-либо знали и учитывали. Просто выбор жидкого кислорода им казался более «эффектным решением», и потому достойным, чтобы «застолбить» идею.

Изобретение а. с. 111144 однозначно имело «мировую новизну», никто до этого времени не мог додуматься до такого решения. но, обратимся к описанию этого изобретения.

Объектом этого изобретения является «устройство»:

«Аппарат для индивидуальной газотепловой защиты» отнесён к «средствам защиты при ведении горноспасательных работ под зем- лёй, при ликвидации подземных пожаров, при горячем ремонте различ- ной аппаратуры».

Существовавшие на тот момент времени средства индивидуальной газотепловой защиты содержали помимо холодильной системы ещё и специальные респираторы, в которых состав воздуха для дыхания постоянно возобновлялся подачей кислорода из источника кислорода и из замкнутой системы регенерации выдыхаемого воздуха. Авторы нашли, что «использование специальных респираторов» существенно ограничивало мощность холодильной системы.

Чтобы «устранить необходимость в специальных респираторах»

и,тем самым,повыситьза счётних мощностьхолодильной системы,

предложено «использовать для дыхания отработанный в холодильной системе кислород». Для этого они предложили применить в холодильной системе сжиженный кислород, который после выполнения своей «холодильной» функции мог быть использован для дыхания. Эта цель достигалась авторами следующим устройством аппарата: «Аппарат состоит из комбинезона, шлема, соединительного коль- ца, резервуара с жидким кислородом, дыхательного мешка и маски».

Рисунок аппарата.

36

Причинно-следственная связь между целью и средством её достижения авторами установлена. И, действительно, «специальные респираторы» для дыхания стали излишними. но возникает вопрос, насколько надёжно и полноценно обеспечивается «газотепловая защита»? Она как бы обеспечивается, но такое «обеспечение» совсем не 100% гарантия выполнения горноспасателем своих функций. Одно дело, когда холодильное вещество непригодно для дыхания, а значит, непригодно для поддержания горения, другое дело, когда холодильное вещество пригодно для дыхания, а значит, пригодно для поддержания горения. По мысли авторов изобре-

тения «при газификации жидкого кислорода газообразный кислород

врезервуаре разделяется на две части: одна часть идёт на дыхание, другая—на отвод внешнего теплопритока». То есть, холодный «га- зообразный кислород наполняет дыхательный мешок, из которого по трубке горноспасатель вдыхает его через маску, а затем выдыха-

ет вовнутрь комбинезона». Ясно, что непосредственная ингаляция очень холодным паром кислорода приведёт к летальным повреждениям лёгких, так как никакой тепловой подготовки газообразного кислорода перед поступлением в лёгкие горноспасателя в устройстве аппарата не предусмотрено. газообразный пар кислорода, ещё не «отработав своей холодильной функции», попадает сразу

влёгкие горноспасателя. Очень интересно далее. «Отвод внешне-

го теплопритока» авторы видели «в осуществлении процессов по- глощения тепла жидким кислородом и в последующем нагревании холодного газообразного кислорода в полости комбинезона». «Для этого часть газообразного кислорода направляется в инжектор, раз- мещённый в сквозном цилиндрическом канале резервуара». «Холодный

37

газообразный кислород, вытекая из сопла инжектора, засасывает че- рез сквозной канал теплый воздух из полости комбинезона и, смеши-

ваясь с ним, охлаждает его». То есть, «поглощение тепла осуществляется за счёт процесса газификации жидкого кислорода посредством нагревания холодного газообразного кислорода и смешивания его с тёплым воздухом, имеющимся в полости комбинезона. При газификации холодный газообразный кислород, вытекая из сопла инжектора,непрерывноподсасываеттёплыйвоздухвинжектор,чтобы его там охладить». Техническое назначение инжекторов, как известно, заключается в нагнетании жидкости или газа в замкнутое пространство, например, в котлы, реакторы, колонки. Значит, авторы изобретения полагали, что комбинезон это полностью герметичная теплозащитная оболочка горноспасателя. естественно возникает вопрос. Куда девается весь газифицированный, нагретый и отработанный газообразный кислород? А никуда. Вся масса отработанного газообразного кислорода останется в полости комбинезона. Действительно, при непрерывной газификации жидкого кислорода (а её не остановить) излишнюю массу газообразного кислорода надо куда-то непрерывно отбирать, но отбирать и девать её собственно некуда и не во что, никакой утилизации или аккумуляции «отработанного кислорода» в устройстве аппарата не предусмотрено. Ясно, что стравливать его наружу, где высокая температура, губительно для горноспасателя. если не стравливать, то при таком непрерывном нагнетании кислорода в герметичный комбинезон его начнётбыстро распирать,пока он не приобретётшарообразную форму с последующим разрушением. горноспасатель будет полностью лишён возможности двигаться ещё до попадания под землю или на другой объект. Следовательно, цель изобретения оказалась в принципе неосуществимой. До середины прошлого века герметичных, как нынешние скафандры с автономной терморегуляцией, комбинезонов не существовало. Кислород через зазоры свободно вытекал бы наружу, обволакивая комбинезон, что привело бы к неизбежному его возгоранию при приближении к открытому огню или объектам с достаточно высокой температурой. Поэтому, «войти в раскалённую до 500ОС печь и работать там час» не удалось бы, разве, чтобы совершить акт самосожжения с выделением большого количестватеплоты.ещё авторы предусмотрели «для регулирования интенсивности холодильного действия аппарата дроссельную за- слонку, установленную на входе в сквозной канал, управляемую махо-

38

виком». Однако «управлять маховиком», расположенным за спиной горноспасателя внутри комбинезона, для горноспасателя в перчатках не представляется удобным, если не невозможным. Хотя авторы не предусмотрели устройство для заполнения резервуара жидким кислородом, зато предусмотрели «дренажные отверстия для обеспечения газоотвода при любых положениях резервуара, располо- женные по вершинам резервуара, и чтобы предотвратить заливание комбинезона жидким кислородом, каждое дренажное отверстие снаб- жено газоотводной трубкой огибающей резервуар». Это такой вари-

ант «непроливайки». Защита от воздействия криогенного продукта мера необходимая, но сам резервуар с жидким кислородом не имеет теплоизоляции. Это необходимо для поддержания процесса газификации. Как показано на рисунке, резервуар размещён внутри комбинезона непосредственно за спиной горноспасателя. Какойлибо защита спины горноспасателя от обморожения нет,возможно, она лишь подразумевалась. Тем не менее. Сущностью изобретения является использование жидкого кислорода не только для нужд дыхания, но и в качестве холодильного вещества, которое, путём конструктивных изменений в резервуаре, направляется посредством инжектора, размещённого внутри сквозного канала резервуара, на охлаждение всасываемого из полости комбинезона тёплого воздуха. Это решение, которое выполнено техническим способом, признано патентными экспертами изобретением.

Исследование этого изобретения показало, что и создатель ариз неукоснительно следовал ходу процесса образования признаков изобретения у объекта изобретения и определённым образом рассматривал причину ограниченности технических возможностей газотеплозащитного аппарата, в частности, причину его недостаточной холодильной мощности. Причиной ограничивающей холодильную мощность аппарата он считал холодильное вещество, которое не пригодно для дыхания, и, как следствие, этим создано значительное обременение аппарата специальными кислородными респираторами для дыхания. если отвлечься от алогичности «причины», то формально все остальные действия автора ариз соответствуют принципам образования признаков изобретения у объекта изобретения. Чтобы обратить причину, ограничивающую технические возможности аппарата, в причину его больших или широких технических возможностей, автору ариз с соавтором потребовалось осуществить переход на новый качественный уровень технических

39