ИГОЛКА В СТОГЕ СЕНА

 

Теория изобретательства изучает изобретательское творчество с целью создать эффективные методы реше­ния изобретательских задач.

В этом определении присутствует мысль, которая мо­жет показаться «еретической»: что же — существующие методы плохи и нуждаются в замене? Но ведь, пользуясь этими методами, люди сделали величайшие изобретения! На этих методах основана современная индустрия изо­бретений, дающая ежегодно многие десятки тысяч новых технических идей. Чем же плохи существующие методы?

Не будем торопиться с ответом на этот вопрос, по­смотрим сначала, как обычно решается изобретательская Задача.

Вообще-то изобретатели не очень охотно и не часто рассказывают о путях, которыми они пришли к новой технической идее. Одно из счастливых исключений — книжка Б. С. Егорова «Секрет НСЕ» '.

Борис Сергеевич Егоров, талантливый изобретатель, подробно и объективно описывает историю создания на­моточного станка. Воспользуемся этим и проследим ход мыслей изобретателя.

Итак, прежде всего — задача.

«Представьте себе большую электронно-вычислитель­ную машину, в глубине которой несколько тысяч мель­чайших кольцевых трансформаторов. Каждый из них имеет отверстие всего лишь в 2 миллиметра. На каждом из таких колечек намотан тончайший, тоньше человече­ского волоса, проводок, покрытый шелковой оболочкой. Это, разумеется, надо было производить вручную, не по­вредив нежной изоляции. То был изнурительный труд...»

Задача ясна: есть маленькое колечко, сделанное из

феррита; нужно быстро и аккуратно обмотать это колечко тонкой изолированной прово­локой.

Рис. 1. Наматывать провод на колечки приходилось вручную с помощью шпули.

 

Несколькими годами рань­ше Б. С. Егоров успешно ре­шил подобную задачу — тогда требовалось механизировать намотку дросселей телефонных фильтров. Внешне обе задачи совершенно подобны: есть кольцо и есть провод, которым нужно обмотать это кольцо. Но крохотное ферритовое ко­лечко значительно меньше, чем кольцо телефонного дросселя, и это принципиально меняло задачу.

«Должен сказать, что зада­ча, которую предстояло раз­решить, вначале не показалась мне очень трудной. Но когда я вплотную подошел к ней, это мнение пришлось изменить.

Трудность состояла прежде всего в том, что колечко, на которое следует наматывать провод, было размером лишь в 2 миллиметра».

Действительно, в БЭСМ-2, например, используются ферритовые тороиды марки К-28, имеющие такие размеры: внешний диаметр—3,1 мм, внутренний диаметр— 2,0 мм, высота — 1,2 мм. В запоминающем устройстве тон же БЭСМ-2 применяются еще более миниатюрные тороиды марки ВТ-1 с внутренним диаметром 1,31 мм.

Обмотку этих колечек вели вручную с помощью шпу­ли. Шпуля представляет собой, в сущности, иглу, несу­щую в себе запас провода. На рис. 1 изображены в уве­личенном виде и колечко и шпуля. Поперечное сечение ко­лечка (тороида) может быть квадратным, прямоуголь­ным или круглым — это несущественно.

Разумеется, задача сильно упростилась бы, будь ко­лечко составным. Но ферритовые тороиды изготовляют­ся методами порошковой металлургии: материал прессу­ется, а затем спекается. Никакая обмотка не выдержит применяемых при этом давлений и температур, поэтому приходится наматывать провод на готовое неразъемное колечко.

«Какой же величины должна быть шпулька? Как игольное ушко? Сразу стало ясно, что от шпульки, с по­мощью которой осуществлялась укладка проведана моем нервом станке, придется отказаться, она была бы слиш­ком мала. Это усложняло решение вопроса. А нельзя ли обойтись без нее, заменить ее, использовать совершенно новый принцип намотки? Но каким должен быть этот принцип? Вопросы не давали мне покоя...

— А не применить ли здесь маятник?

Это мнение разделяли многие товарищи, с которыми мне приходилось советоваться. И я задумал решить зада­чу с помощью маятника. Принцип был прост: два маят­ника, а между ними кольцо; на маятнике игла; правый маятник иглой продевает провод сквозь кольцо и подво­дит иглу к левому. Кольцо при этом поднимается; игла идет обратно, и все повторяется сначала. Так и осущест­вляется намотка провода на кольцо. Удивительно просто, и при этом все делается без шпульки».

Была построена модель станка. Ее испытания дали отрицательные результаты — провод натягивался лишь тогда, когда игла находилась в крайнем положении, ког­да же она была в движении, провод провисал, поэтому нитки ложились как попало.

«Я заново, с удвоенной энергией взялся за работу. Попробовал иначе разместить маятники, иначе располо­жить кольца, и так и этак пытался изменить ход работы маятников, но нить все равно провисала. Я проделал свыше трехсот экспериментов. В конце концов пришел к заключению, что от маятников надо отказаться.

Стало ясно, что. следует искать иной принцип работы машины. Но какой? Перебрал несколько разных вариантов, но ни один из них не подходил. Тогда возникла мысль осуществить намотку провода с помощью сжатого воздуха, который выполнял бы роль маятников. Ту же самую иглу будет толкать через кольцо не маятник, а сжитый воздух».

Егоров построил еще одну модель станка. Но сжатый воздух не помог: провод провисал, как и в маятниковом станке.

«И тут в голову пришла мысль, что сам принцип на­мотки провода на кольцо не годится. Ведь во всех вариантах принцип был один: игла прошивает кольцо. А она не дает возможности держать провод в натяжении. Сле­довательно, надо отказаться от использования самой иглы и предложить взамен новый, совершенно новый принцип. Но что можно предложить взамен? На этот во­прос не мог никто ответить».

Шло время. Егоров не переставал думать о задаче. И вот однажды появилась новая идея. Случилось это в электричке.

«Я перевожу взгляд на моих соседей, и вдруг мой взор привлекает старушка, которая вяжет кружево. В руках у нее крючок. Она совершает движение рукой — и крючок делает колечко, еще движение рукой — и еще колечко. Я машинально смотрю, не отрывая глаз, на руки вязаль­щицы. Колечко... Колечко... Мысленно повторяю движе­ние крючка раз, еще раз и еще. Потом я уже представляю себе движение крючка не в руках старушки, а в моем станке...

А что, если вместо шпульки и маятников применить в станке крючки? Крючок захватит провод, который прой­дет через колечко. А специальной пружинкой можно бу­дет тогда поддержать провод в натянутом состоянии. Я достаю иглу с ниткой, делаю из иглы крючок, и пы­таюсь повторить движения старушки. Раз... другой. Не­ужели в этом обыкновенном крючке секрет намоточного станка, неужели найдена разгадка казавшейся неразре­шимой задачи? Да, так и есть. Витки ложатся на кольцо ровно. Это и есть тот самый принцип, который я так долго искал. С помощью крючков можно осуществить крепкую, надежную намотку витков на кольцо».

Так появился принцип намоточного станка — знаме­нитого ПСЕ.

Что можно сказать о путях, которыми шел изобрета­тель?

Некоторые особенности сразу бросаются в глаза. По­иски велись, в сущности, наугад. Или, как говорят пси­хологи, методом «проб и ошибок». Возникала идея:

«А если сделать так?» Затем следовала ее теоретическая или практическая проверка. Одна идея оказывалась неудачной, выдвигалась вторая, третья...

Рис. 2. Схема поиска методом «проб и ошибок».

Схематически этот метод изображен на рис. 2. Отточ­ки, которую мы назовем «Задача», изобретатель должен попасть в точку «Решение». Где именно находится эта точка, заранее, конечно, неизвестно. Изобретатель созда­ет определенную поисковую концепцию ПК, т. е. выби­рает направление поисков («И я задумал решить задачу с помощью маятника»). Начинаются «броски» в выбран­ном направлении (они условно обозначены стрелками):

«А если попробовать так?» А потом становится ясно, что неправильна вся поисковая концепция — поиски идут не и том направлении («В конце концов пришел к заключе­нию, что от маятников надо отказаться»). Изобретатель возвращается к задаче, выдвигает новую поисковую кон­цепцию («Тогда возникла мысль осуществить намотку провода с помощью сжатого воздуха...») и начинает но­вую серию «бросков».

В практике количество попыток обычно намного боль­ше, чем изображено на схеме. Егоров говорит о трехстах модификациях одной только первой модели станка, вооб­ще же при поисках решения методом «проб и ошибок» количество попыток очень велико. Требуются тысяч», иногда и десятки тысяч «а если?», чтобы нащупать удачное решение.

И еще одна очень важная особенность. На схеме стрелки расположены гуще в направлении, противо­положном «Решению». Это, конечно, не случайно. Де­ло в том, что пробы не так хаотичны, как кажется на пер­вый взгляд. Приступая к поискам, изобретатель опирает­ся на спой предыдущий опыт. Егоров однажды уже соз­дал станок для намотки телефонных дросселей, и при решении новой задачи мысль сначала неизбежно шла в привычном направлении: нужна — как и в прошлый раз — шпуля, но она должна быть очень тонкой; заме­ним ее иглой, т. е. той же шпулей, но без запаса про­вода.

В сущности, безуспешность почти всех попыток вы­звана стремлением так или иначе использовать иглу. Эта первоначальная тенденциозность показана на схе­ме «вектором инерции» ВИ, выходящим из точки «Задача» и направленным в сторону от «Решения». Большим шагом вперед была мысль, что от иглы нужно вообще от­казаться...

Мы еще продолжим разговор о методе «проб и оши­бок». Но у читателя уже сейчас есть отличная возмож­ность самому испытать этот метод.

Задача 1

Станок Егорова хорошо справляется с намоткой ко­лечек, если их внутренний диаметр не менее 2 мм. Однако миниатюризация электронных машин требует более мел­ких колечек. Как и раньше, их обмотку приходится ве­сти вручную. Как ее механизировать? Попытайтесь ре­шить эту задачу. Без теории изобретательства.

Задача предельно наглядна: имеется колечко, сделан­ное из феррита; внутренний диаметр колечка, скажем, 0,5 мм. Имеется также тонкая изолированная проволока. Надо механизировать намотку.

Количество витков провода, вообще говоря, зависит от назначения тороида и меняется в широких пределах: в тороидальных трансформаторах их обычно несколько со­тен, тороидальные элементы запоминающих устройств имеют всего по три витка. Допустим для конкретности, что на каждое колечко надо нанести двадцать витков проволоки.

Два дополнительных соображения. Первое: задача учебная, поэтому нельзя ее изменять, т. е. предлагать ре­шения, связанные с отказом от применения ферритовых колечек. Второе: способ намотки может быть каким угод­но, однако он должен обеспечивать высокую производи­тельность: в запоминающем устройстве электронной ма­шины используются сотни тысяч и даже миллионы ко­лечек.

Для решения этой задачи не нужны какие-либо узко­специальные знания. Но найти хорошее решение мето­дом «проб и ошибок» вряд ли удастся даже опытному изобретателю. По правде сказать, я уверен — вы, чита­тель, не решите задачу. Тут довольно простой расчет. Предположим, вы не менее талантливы, чем Эдисон. Но ведь и Эдисону, по его собственному признанию, прихо­дилось работать над одним изобретением в среднем семь лет. По крайней мере треть этого времени уходила на по­иски идеи.

Вот что писал изобретатель Николай Тесла, работав­ший одно время в лаборатории Эдисона: «Если бы Эди­сону понадобилось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять времени на то, чтобы определить наиболее ве­роятное место ее нахождения. Он немедленно с лихора­дочным прилежанием пчелы начал бы осматривать соло­минку за соломинкой, пока не нашел бы предмета своих поисков. Его методы крайне неэффективны: он может за­тратить огромное количество времени и энергии и не до­стигнуть ничего, если только ему не поможет счастливая случайность. Вначале я с печалью наблюдал за его дея­тельностью, понимая, что небольшие теоретические зна­ния и вычисления сэкономили бы ему тридцать процентов труда. Но он питал неподдельное презрение к книжному образованию и математическим знаниям, доверяясь все­цело своему чутью изобретателя и здравому смыслу аме­риканца».

Вы вряд ли решите задачу о намотке, но все-таки сде­лайте несколько попыток. В дальнейшем мы посмотрим, как эта задача решается с помощью методики изобретательства. И тогда вы сможете, основываясь на своем опыте, сопоставить поиски решения путем «проб и оши­бок» с планомерными методами, о которых рассказывает эта книга.

* * *

Намоточный станок создан талантливым рабочим-изобретателем. Ну, а если поиски решения ведет ученый? Повышается ли тогда эффективность метода «проб и ошибок»?

Некоторое время назад в журнале «Изобретатель и рационализатор» была опубликована статья кандидата технических наук Е. Веретенникова.

Это еще один из тех редких случаев, когда изобрета­тель говорит о путях, которыми он пришел к новой идее. Задача, решенная Е. Веретенниковым, не отличается особой сложностью, а наличие у изобретателя ученой степени делает этот случай достаточно показательным.

Вот что рассказывает изобретатель:

«Наш Куйбышевский индустриальный институт со­трудничает с Куйбышевским долотным заводом. Завод выпускает долота. Мне кажется, любой, кто попадет на участок сборки шарошечных долот, обязательно подума­ет: «Нельзя ли делать это как-нибудь по-иному?» Карти­на, мягко говоря, малоприглядная. Цапфу лапы долота обмазывают густой солидолово-графитной смазкой. Эта смазка играет роль клея. Она удерживает на двух гори­зонтальных площадках дорожках качения цапфы — устанавливаемые там ролики подшипника, которые иначе соскальзывали бы в разные стороны. Когда два ряда роликов составлены, на цапфу надевают шарошку. Сборка производится обнаженными руками. На кожу минеральные масла действуют вредно. Кроме того, в этой массе иногда попадаются острые металлические за­нозы, ранящие руки сборщика. Труд тяжелый, требует высокой квалификации.

Подобный тип сборки, когда необходимо предвари­тельное удерживание деталей в определенном положении друг к другу, весьма распространен. Для промежуточной фиксации пользуются струбцинами, стяжными хомута­ми, обоймами, применяют временное прихватывание де­талей пайкой или сваркой, клеящими веществами или, -как в данном случае, густыми липкими смазками.

Сборка шарошечных долот заставила меня задумать­ся над тем, как, например, удерживать ролики на цапфе при надевании сверху шарошки?»

Итак, задача состоит в следующем.

Для сборки секции бурового долота нужно сначала обложить шарошку двумя рядами роликов. Роликов в ряду несколько десятков. Понятно, что придерживать ру­ками одновременно все ролики невозможно. Значит, нуж­но найти какой-то способ (вместо «приклеивания» густой мазью), позволяющий удерживать ролики на дорожках качения цапфы до момента, пока цапфа не вставлена в шарошку. Способ этот должен быть простым, производи­тельным, допускающим в дальнейшем автоматизацию сборки.

«Первое, что пришло в голову, — рассказывает далее изобретатель, — была, конечно, веревка. Связать! Но как вытащить ее после сборки? Что ж, можно связать та­кой пленкой, которая в дальнейшем бесследно растает, растворившись в масле. Пожалуй, это выход... если не считать, что автоматизация сборки ничуть не упро­щена.

Дальнейшие раздумья привели к решению, которое оказалось удачным. Надо прилеплять ролики к цапфе, но не клеем и никаким другим веществом. Их будут удержи­вать магнитные силы!»

Скажем сразу: Е. Веретенников сделал хорошее изо­бретение. История этого изобретения — плохой роман с хорошим концом. В самом деле, задача возникла давно, и тогда уже существовали средства, необходимые для ее решения. Изобретение запоздало по меньшей мере на 20—30 лет! Е. Веретенников сам подчеркивает, что каж­дому, кто попадает на участок сборки, обязательно бро­сится в глаза необходимость усовершенствовать сборку долот. Задача словно кричала: «Пожалуйста, обратите на меня внимание! Ведь так важно и так нетрудно найти решение!» Но люди проходили мимо...

Это не случайность: в каждой отрасли производства имеется большое число изобретений, которые нужно и можно сделать (при современном развитии науки и тех­ники), но которые еще не сделаны.

Посмотрим теперь, как шла работа изобретателя. Первая мысль — «конечно, веревка». Тут примечатель­ны и «конечно» и «веревка». Исходный пункт размышлений — существующие конструкции (стяжные хомуты и т. д.). Использовать хомут — «металлическую верев­ку» — невозможно. Отсюда мысль: применить «просто веревку».

Идея «веревки» настолько сковывала воображение изобретателя, что он никак не хотел с ней расставаться. И следующий шаг — снова «веревка» (вот он, «вектор инерции»!), на этот раз пластмассовая... Понятно, что и этот современный вариант «веревки» тоже не привел к решению задачи.

Последовали дальнейшие раздумья, которые наконец дали правильное решение: надо использовать магнитные силы.

Между тем задача эта из числа тех, в которых точная формулировка вопроса автоматически дает нужный ответ. Творчество здесь состоит в самом выборе задачи! Требуется, повторяем, чтобы ролики, укладыва­емые при сборке вокруг цапфы, не падали до тех пор, пока цапфа не вставлена в шарошку. Металлическая деталь должна прижиматься — на время — к другой метал­лической детали.

Достаточно так поставить задачу, и из десяти человек, обладающих знаниями в объеме восьми классов средней школы, пять сразу же ответят; «Магнит!»

Можно еще уточнить задачу: металлическая деталь должна «без ничего» (идеальный случай) прижиматься к другой детали (не сильно, только для уравновешивания своего веса). В этом случае из десяти ответов восемь или девять будут правильными.

В дальнейшем, когда мы ближе познакомимся с ме­тодикой изобретательства, станут очевидными и другие ошибки, допущенные при решении этой задачи. Но уже сейчас можно сделать некоторые выводы:

1. Изобретатель шел от известного к неизвестному: взял в качестве прообраза уже существующее приспособ­ление (металлический хомут) и попытался его видоизме­нить. Это дало серию неудачных решений.

Так получилось и у Егорова. Может быть, «вектор инерции» всегда направлен в сторону от решения?..

2. Правильное решение потребовало от изобретателя принципиально иного подхода. Каков был путь к этому новому принципу, от изобретателя ускользнуло. Он уве­ренно и логично объясняет, как происходил переход от одной неудачной идеи к другой; а затем — разрыв и вме­сто объяснения ничего не значащие слова: «дальнейшие раздумья привели...».

Вспомним, что Егоров тоже не объясняет, почему пра­вильная идея не появилась раньше.

3. Насколько удачен итог решения, настолько же не­совершенен метод поисков этого решения.

Магнитная сборка могла быть изобретена значительно раньше. Давно назрела экономическая необхо­димость в этом изобретении, и давно появилась тех­ническая возможность его сделать. Но изобре­татели либо не замечали задачи, либо не брались за нее всерьез. Был допущен своеобразный «простой» задачи. И расплачиваться за него приходилось дорого: тяжелая и грязная работа годами выполнялась вручную.

Конечно, если говорить об исторически большой ди­станции, изобретения появляются закономерно. Так, па­роход не мог быть создан раньше появления парового двигателя, а паровой двигатель изобрели, когда возникла экономическая необходимость. Однако зачастую изобре­тения опаздывают без уважительных причин: есть все объективные условия, чтобы изобрести нечто, а это нечто никак не изобретается...

Закономерный ход исторического развития техники новее не означает, что можно сидеть сложа руки, а изо­бретения, из уважения к законам развития техники, бу­дут появляться сами по себе. «Изобретательская про­мышленность», выпускающая ценнейшую продукцию — новые технические идеи, работает, в сущности, кустар­ными методами. «Продукции» выпускается меньше, и она худшего качества, чем это возможно. Порой даже трудно понять, почему та или иная «изобретательская продукция» не появилась значительно раньше.

Можно привести такой пример. Еще на заре автомо­билизма на двигателе устанавливали вентилятор. И уже тогда каждый шофер знал: при низкой температуре воз­духа вентилятор не нужен, более того, он вреден — на­прасно тратит энергию, переохлаждает двигатель. Но выключающийся вентилятор был изобретен лишь в 1951 году! Тут «простой» затянулся почти на полстоле­тия, и платить за это пришлось реками бесполезно со­жженного горючего.

* * *

Посмотрим теперь, какова «технология творчества» в более сложных случаях. Возьмем для примера историю изобретения менискового телескопа.

Еще до войны ленинградский оптик Д. Д. Максутов работал над созданием школьного телескопа. Задача со­стояла и том, чтобы дать простой, дешевый и хороший прибор, способный противостоять всем невзгодам школь­ной жизни. Известные системы телескопов были сложны, дороги и требовали очень осторожного обращения. Все попытки упростить и удешевить конструкцию приводили к ухудшению оптических качеств. Максутову никак не удавалось «совместить несовместимое».

«Менисковые системы, — рассказывает изобретатель в книге «Астрономическая оптика», — были изобретены мной в первых числах августа 1941 года, где-то на пути между Муромом и Арзамасом во время эвакуации из Ле­нинграда.

Оставляя Ленинград, а вместе с ним и подготовляв­шееся массовое производство школьных телескопов, над реализацией которого с сомнительным успехом прохло­потал половину своей жизни, я задумался над печальной судьбой своего детища. На долю занятого человека редко» выпадает возможность две недели ничего не делать и фантазировать на интересующие его темы.

Все ли хорошо в разработанной конструкции школь­ного рефлектора? Нет, не все хорошо, в частности зерка­ла, хотя бы и алюминированные, будут быстро выходить из строя. Рефлектор с открытой трубой вряд ли долго проживет и школе. Достаточно уборщице один раз сте­реть с зеркала пыль, и оно будет испорчено. Прикрыть трубу стеклом? Это, конечно, защитит зеркало. Но из чего сделать стекло? Простое стекло дешево, однако оно поглощает много света. Оптическое стекло хорошо, зато и стоимость его высока».

«Как же улучшить конструкцию? — продолжал раз­мышлять изобретатель.— Единственный, казалось, вы­ход — усложнить конструкцию, расположив в передней части трубы плоскопараллельное защитное окно. Вве­дение плоскопараллельного окна из оптического стекла значительно удорожит инструмент...»

Обо всем этом изобретатель думал много лет. И каж­дый раз останавливался перед очевидным фактом: простое стекло не годится, а оптическое слишком дорого. Но и поезде Максутов, как он сам подчеркивает, «фантази­ровал». Иначе говоря, он мог уйти в сторону от «вектора инерции»: проверить варианты, которые считались заве­домо невыгодными, произвольно допустить нечто фанта­стическое. И он мысленно сделал такое допущение: пред­положим, что оптическое стекло вдруг стало совсем де­шевым, тогда сразу появится возможность установить на рефлекторах защитные окна. Что это даст? Прежде все­го — продлится жизнь зеркала.

«Герметическая труба приятна еще и в том отноше­нии, что в ней устраняются конвекционные потоки воз­духа.

Мысль идет дальше и находит еще одно преимущество телескопа с защитным окном; к окну можно привязать диагональное зеркало, высверлив, например, в окне от­верстие, пропустив через него хвост оправы диагонально­го зеркала, а затем приболтив этот узел к защитному окну. Мы освобождаемся от стойки или растяжек, погло­щающих свет, порождающих дополнительные помехи».

Здесь Максутов делает первый шаг на пути к изобре­тению. Оптическое стекло нечто вроде неизбежного зла. Ладно, говорит изобретатель, пусть будет оптиче­ское стекло! Но, раз уж приходится его использовать, нельзя ли получить, в порядке своего рода компенсации, какие-то дополнительные преимущества?

Достаточно было поставить вопрос так, чтобы не толь­ко специалист, но и вообще каждый человек, знакомый с устройством телескопа, дал правильный ответ. Около входного отверстия трубы укреплено плоское зеркальце, направляющее лучи рефлектора в глаз наблюдателя. Раньше система крепления поглощала много света, те­перь же это зеркальце (его называют еще вторичным зер­калом) можно прикрепить непосредственно к защитному окну.

«Но мысль идет дальше. Нельзя ли... выполнить за­щитное окно не в виде плоскопараллельного диска, а .в виде мениска, чтобы заалюминированная его централь­ная часть служила вторичным зеркалом?»

Тут уже не только упрощается крепление вторичного зеркала, а исчезает, в сущности, само зеркало. Функцию вторичного зеркала «по совместительству» будет выпол­нять центральная часть защитного окна.

«Такая конструкция очень хороша (у вторичного зеркала исчезла оправа, экранирование стало минималь­ным), но не внесет ли мениск вредных аберраций? По-видимому, внесет (не ахроматическую, а сферическую аберрацию, притом как положительную, так и отрица­тельную).

И тут-то я чуть-чуть не упустил важного открытия, рассудив, что и таком случае можно рассчитать мениск, не вносящий аберрации, т. е, безаберрационный мениск».

Внимательно вчитайтесь в эти строки. Изобретателю надо было преодолеть два барьера. Первый барьер—за­щитное стекло должно быть сделано из дорогого оптиче­ского стекла. Выяснилось, что удорожание можно ком­пенсировать: расходы на оптическое стекло окупаются тем, что защитное окно будет выполнять не одну, а не­сколько функций. Значит, не обязательно прыгать через барьер, можно его обойти...

Но пот изобретатель подошел ко второму барьеру: потребовалось устранить искажения, создаваемые мени­ском. Казалось, тут бы и применить только что найден­ный метод компенсации. Пусть аберрация — еще одно не­избежное зло. Надо компенсировать это зло, из­влечь из него какую-то пользу, а не устранять!

Однако здесь и проявилась слабость метода «проб и ошибок». На первый взгляд кажется, что пробы беспоря­дочны. Но и этом беспорядке есть своя система: пробы ве­дутся но линии наименьшего сопротивления. Легче всего пробовать и привычном направлении, и изобретатель, сам того не замечая, идет туда, где дорога более накатана (и где поэтому вряд ли можно найти новое). Возобновля­ются попытки перепрыгнуть через барьер, хотя буквально за несколько минут перед этим было открыто, что можно не прыгать, а идти в обход...

«На этих мыслях, — продолжает Максутов, — задер­жался несколько часов, пока не додумался, что значи­тельно выгодней выбрать такой мениск, который вводит в систему положительную аберрацию, способную компен­сировать отрицательную аберрацию сферического зерка­ла или сферических зеркал.

В этот момент и были изобретены менисковые системы».

Таким образом, второй барьер был преодолен тем же методом компенсации. Мениск искажает световой поток, и изобретатель понял, что с этим не надо бороться. Вы­годнее использовать создаваемые мениском искажения для ликвидации других искажений, вызванных погрешно­стями при изготовлении главного зеркала телескопа — рефлектора.

Изготовление параболического рефлектора—исклю­чительно сложная и трудоемкая работа. Изобретение Максутова позволило заменить параболические рефлек­торы неизмеримо более простыми в изготовлении сфери­ческими зеркалами. Раньше сферические зеркала нельзя было применять из-за того, что они создают очень боль­шие искажения. Теперь появилась возможность компен­сировать искажения рефлектора искажениями, создавае­мыми мениском. Несовершенный (в оптическом смысле) рефлектор и несовершенный мениск, работая спаренно, давали вполне совершенную оптическую систему!

Максутов пишет:

«Работая над теорией менисковых систем и видя их преимущества, невольно вспоминаешь тернистый Путь ис­тории оптического приборостроения. Сколько было изло­мано копий в борьбе сторонников рефлектора и рефрак­тора! Сколько было затрачено энергии, с одной стороны, на овладение методикой изготовления и исследования точных асферических поверхностей, а с другой — на раз­решение проблемы ахроматических стекол! Сколько изго­товлено флинтгласа и других трудоемких, сортов стекла для тех случаев, в которых их можно было бы и не при­менять! Наконец, сколько построено дорогих, громоздких и несовершенных телескопов с не менее дорогим и гро­моздким механическим оборудованием и дорогими поме­щениями с огромными вращающимися куполами!

Если бы на заре астрономической оптики был изве­стен элементарно простой принцип менисковых систем, в основном доступный пониманию современников Декарта и Ньютона, то астрономическая оптика могла бы пойти по совершенно иному пути и иметь ахроматическую ко­роткофокусную оптику со сферическими поверхностями, базирующуюся лишь на единственном сорте оптического стекла, безразлично с какими константами».

Итак, первостепенное по своему значению изобретение' на этот раз запоздало на 250—300 лет!

Канона же его дальнейшая судьба?

Построив менисковый телескоп, Максутов использо­вал найденную идею для конструирования менисковых микроскопов, биноклей и других оптических приборов. Но даже в оптике идея Максутова была применена толь­ко к решению задач, как две капли схожих с первона­чальной. Если же задача оказывалась несколько иной, ее не решали вообще или решали, заново проделывая весь тот путь, по которому прошел в свое время Максутов.

Вот история одного из таких изобретений. Обратите внимание—ход рассуждений и полученное решение по­разительно напоминают историю изобретения мениско­вого телескопа.

«Идея возникла случайно. Знал я одного человека— он тоже подводник-любитель, много лет носил очки. Л под водой?.. Я посоветовал ему сделать маску из плексигласа и выфрезеровать на ней линзы, соответствующие стеклам очков. Идея была заманчива, но это доступно не каждому.

И вдруг оказалось, что решение проблемы находится в... воде. Если сделать плоскопараллельное стекло маски выпуклым, то граница двух сред — воды и воздуха — бу­дет для наблюдателя вогнутой, рассеивающей лучи све­та, как вогнутые стекла очков. У спортсмена, о котором я упомянул, стекла очков имели минус 2—3 диоптрии. Как показали наши опыты, это эквивалентно стеклу маски с радиусом выпуклости в 15—10 см. Вот тут-то я и понял: дело совсем не в очках. Ведь под водой удален­ные предметы видятся искаженно: крупнее и ближе. Но если сделать радиус выпуклости маски 20—25 см, увели­чение, передаваемое водой, исчезнет, подводный мир предстанет перед нами в натуральную величину и куда более четко».

Подобно Максутову, изобретатель начал с мысли о том, что нужно убрать лишнюю «крепежную систему» и прикрепить линзы на иллюминаторе маски. Затем при­шла догадка: проще вообще обойтись без очков, сделав иллюминаторы выпуклыми, то есть превратить их в мениск. Но мениск «по совместительству» можно использовать, чтобы устранить искажения, которые неизбежны при наблюдении через плоский иллюминатор маски. Так формулировалась новая техническая идея. Значение ее очень велико, потому что производительность труда во­долаза во многом зависит от условий видимости.

Самое ценное в изобретении Максутова—идея допу­стить недопустимое и потом это компенсировать. Можно смело утверждать, что среди многих не решенных совре­менной техникой задач есть и такие, которые удалось бы решить «методом компенсации». Однако метод этот мало кому известен. Сотни раз описаны менисковые телескопы, но нет ни одной работы, в которой бы говорилось: вот удачная тактика решения самых различных изобрета­тельских задач, используйте ее не только в оптике, но и в других отраслях техники...

* * *

До сих пор мы говорили об изобретателях, решавших задачи в одиночку. Может быть, в крупных коллективах дело обстоит иначе? Может быть, там существует более аффективная технология творчества?

Послушаем, что рассказывает генеральный авиацион­ный конструктор Олег Константинович Антонов:

«Когда конструировали «Антея», особенно сложным был вопрос о схеме оперения. Простой высокий киль с горизонтальным оперением наверху при всей ясности и заманчивости этой схемы, рекомендованной аэродинами­ками, сделать было невозможно — высокое вертикальное оперение скрутило бы, как бумажный пакет, фюзеляж самолета, имевший огромный вырез для грузового люка шириной 4, 4 метра и длиною 17 метров.

Разделить вертикальное оперение и повесить «шайбы» по концам стабилизатора тоже было нельзя, так как это резко снижало критическую скорость флаттера оперения.

Время шло, а схема оперения не была найдена».

Современное авиационное КБ — коллектив, планомер­но работающий по общей программе. Генеральный кон­структор думает о задаче не в одиночку. Каждым узлом самолета занимается группа талантливых конструкторов, располагающих самой свежей информацией обо всем, что относится к их специальности. Но если останавливается одна такая группа, это сбивает ритм работы всего кол­лектива. Нетрудно представить себе, что стоит за простой фразой: «Время шло, а схема оперения не была найдена».

«...Как-то раз, проснувшись ночью,— продолжает О. Литопон, — я стал, по привычке, думать о главном, о том, что больше всего заботило и беспокоило. Если по­ловники «шайбы» оперения, размещенные на горизон­тальном оперении, вызывают своей массой флаттер, то надо расположить «шайбы» так, чтобы их масса из отри­цательного фактора стала положительным... Значит, надо сильно выдвинуть их и разместить впереди оси жест­кости горизонтального оперения...

Как просто!

Я тут же протянул руку к ночному столику, нащупал карандаш и записную книжку и в полной темноте набро­сал найденную схему. Почувствовав большое облегчение, я тут же крепко заснул».

Обратите внимание: сначала Антонов, как и Максутов, безуспешно пытался убрать вредный фактор. У Максутова вредным фактором была аберрация, у Антонова — масса. А решение оказалось одинаковым: надо не убирать вредный фактор, а сделать его полезным.

Быть может, сегодня в каком-нибудь КБ снова пыта­ются устранить какой-то вредный фактор. Снова бьются о стенку. А рядом — открытая дверь...

* * *

Теперь нетрудно ответить на вопрос, поставленный в начале главы. Методика изобретательства нужна:

чтобы изобретательские задачи не «простаивали» и вовремя попадали в поле зрения изобретателей;

чтобы решение изобретательских задач осуществля­лось с возможно более высоким коэффициентом полез­ного действия;

чтобы однажды найденные приемы использовались и при решении других технических задач, избавляя изобре­тателей от необходимости каждый раз заново вести труд­ные и долгие поиски.