Тайны великих открытий

Помогайбо Александр Альбертович

ВСК (всплывающая спасательная камера) все-таки поднялась на поверхность.

К сожалению, к приведенному выше эпизоду придется добавить, что как только всплывающая камера поднялась на поверхность, один из матросов сразу открыл люк, хотя разгерметизацию требовалось проводить постепенно. Люди в камере пострадали. Возможно, в инструкции и говорилось о том, что разгерметизацию нужно проводить постепенно, но в суматохе о ней могли и забыть. Конструкторам следовало сделать такую ошибку физически неосуществимой.

Всегда полезно учитывать и погодные факторы. Особенно коварно ведет себя вода. При повышенной влажности электронная аппаратура выходит из строя. Чтобы этого не допустить, на импортной электронной технике

ставится устройство, отключающее аппаратуру при повышенной влажности.

Вода размягчает грунт. Попадание шасси на грунт после дождя может привести к разрушению самолета. Замерзая, вода создает непреодолимое препятствие для люков морских кораблей, элеронов самолета.

Вода создает ржавчину. Попавшая между разнородными металлами вода может привести к началу электролитического процесса, что очень быстро разрушит оба металла.

Программисты должны помнить, что многие операции выполняются автоматически.

По этой причине американские компьютерные программы иногда выводят на экран сообщение "Are you sure?" — "Вы уверены?", требуя подтверждения команды. Кнопки с ответами "да" или "нет" стоят чуть в стороне от тех кнопок, которые выводят на экран предыдущие операции. Это уменьшает возможность автоматического ошибочного нажатия.

Если вы программист, вам следует предусмотреть вывод такой надписи при командах стирания данных и выхода из программы. Иногда полезно предусмотреть также и вывод строк, объясняющих причину невозможности выполнения вводимой команды.

Есть много обстоятельств, когда приходится учитывать меняющийся во времени фактор. Лучшее средство против такого "гуляющего" воздействия — превратить его из постоянного в переменный. Пример — лодка К-21 под командованием Н.А. Лукина, получившая в июне 1942 года в водах Северного Ледовитого океана мелкие пробоины от обстрелявшего ее самолета. Понемногу уходящее топливо мешало управлять лодкой — пока механик В.Ю. Брамин не предложил полностью затопить две пробитые цистерны. Для восстановления плавучести был осушен один носовой торпедный аппарат, для сохранения остойчивости добавлена вода в носовую дифферентную систему. Меняющаяся помеха превратилась в постоянную — что позволило легко управлять лодкой. Именно в этом походе К-21 поразила самый мощный линкор немецкого флота — "Тирпиц".

В то же самое время, и в тех же водах капитан-лейтенант Столбов спас свою лодку, применив прямо противоположный принцип: постоянное воздействие преобразовывалось в переменное. Когда лодку обнаружили немцы и все попытки оторваться от них не увенчались успехом, Столбов предложил нестандартную идею — во время бомбежек лодка развивала максимальный ход; когда же наступала тишина, лодка выключала двигатель (чтобы ее не засекли немецкие акустики) и двигалась по инерции!

Усилия моряков обеих подлодок пропали даром — получив информацию о выходе "Тирпица", английское Адмиралтейство отозвали охранение каравана PQ-17. Конвой, ради которого старались подлодки, был разгромлен, после чего У. Черчилль объявил, что проводка караванов слишком опасна, и приостановил транспортировку американской техники. В результате почти не воюющая Британия получила во время Второй мировой больше американской техники, чем воюющий Советский Союз.

Впрочем, это уже не технические проблемы.

А как воздействие переменного фактора учитывают в технических устройствах? Известно, что во время стрельбы ствол пулемета нагревается, причем неравномерно. Вызванные этим изменения формы ствола — хоть и очень небольшие — меняют характеристики полета пули. Когда было создано устройство, распределяющее нагрев равномерно, кучность увеличилась в 1,5–2 раза.

А бывает ли так, что постоянный фактор, наоборот, преобразуют в переменный?

В 1923 году П.Л. Капица впервые поместил камеру Вильсона в сильное магнитное поле и наблюдал искривление траекторий

альфа-частиц. В ходе исследований он столкнулся с необходимостью создания сверхсильных магнитных полей. Ученый понял, что применение электромагнитов с железными сердечниками для этой цели не имеет смысла и следует использовать катушки, пропуская через них очень большой ток. Основная трудность при этом состояла в перегреве таких катушек. П.Л. Капица предложил оригинальный метод для решения этой проблемы — создавать кратковременные магнитные поля пропусканием очень большого тока через катушки: за короткое время катушка не успевает нагреться. Испробовав различные источники тока, он остановился на специальной конструкции мотор-генератора. В этом генераторе энергия, необходимая для создания магнитного поля, накапливалась в виде кинетической энергии ротора. На своей установке П.Л. Капице удалось получить магнитное поле напряженностью 320 килоэрстед при длительности импульса порядка 10 миллисекунд. Принцип создания импульсных полей в наши дни широко используется во многих лабораториях.

АНАЛИЗ

Перед вами стоит сложная, объемная задача, которую можно решить только тщательным скурпулезным анализом. Какие стадии вы должны пройти для ее решения?

Первое — требуется правильно сформулировать задачу, выбрать главные направления.

Почему танк Т-34 признан лучшим танком Второй мировой войны? Были танки и мощнее, и с большей броней, и более быстрые. Он стал лучшим потому, что его создатели выбрали три главных критерия — вооружение, броня и подвижность — и создали танк, чтобы в нем оптимально сочетались именно эти три качества. Остальные параметры учитывались, но лишь во вторую очередь.

Сейчас мало кто знает, что первоначальное задание, поставленное перед конструкторами танка, было совершенно другим. Требовалось создать легкий быстроходный танк с тонкой броней и колесо-гусеничным движителем. Однако М.И. Кошкин смело пошел наперекор требованиям, отстаивая свои взгляды, — и оказался прав. Сочетание сильного вооружения, брони и подвижности оказалось оптимальным. Танки БТ-7 превосходили Т-34 в скорости, но достигалось это благодаря тонкой броне, поэтому их легко было уничтожить. Танки КВ имели мощную броню, были чересчур тяжелы для большинства мостов, у них часто выходила из строя ходовая часть, недостаточный для веса танка мотор сгорал при увязании танка в грязи. Что касается легкого пехотного танка Т-26, то он оказался слишком тихоходным и слабобронированным.

Только с Т-34 — когда эти танки использовались умело — немцам пришлось туго…

Создав паровую машину, Джеймс Уатт вынужден был решить задачу, как превратить круговое движение в прямолинейное. Путем проб и ошибок он создал "параллелограмм", который с грехом пополам справлялся с этой ролью. Однако, строго говоря, параллелограмм Уатта давал не прямолинейное движение, а криволинейное. Это преждевременно изнашивало механизмы и заставляло изобретателей искать новые принципы преобразования — методом проб и ошибок, которые лишь иногда приносили некоторые улучшения.

Русский математик Чебышев проанализировал эту проблему с точки зрения математики. Он решил не улучшать существующие машины, а рассчитать идеальный вариант — то есть создать механизмы, в которых криволинейное движение возможно бы меньше отклонялось от прямолинейного, определив при этом наивыгоднейшие размеры частей машины.

Благодаря проделанной работе Чебышев получил несколько новых конструкций приближенно-направленных механизмов. Некоторые из них сразу нашли применение.

За этапом правильной постановки задачи следует этап определения стратегий изучения объекта. Это необязательно значит, что мы разбираем объект на детали; в первую очередь мы выделяем именно области исследования, определяем метод изучения объекта.