Тайны великих открытий
Шрифт:
Вернемся к тому же Т-34. Командир танка руководил экипажем и одновременно был стрелком-наводчиком. Это было явно большой нагрузкой, и потому в танке Т-34—85 появился еще один, пятый, член экипажа.
Другой пример анализа операций. В Т-34 отсутствовала командирская башенка, и потому командир имел плохой обзор. Порой танки подбивались даже легкими самоходками, которые благодаря малошумности могли подобраться почти вплотную. Сделанная на Т-34—85 командирская башенка немецким самоходкам шансов почти не оставила.
Но анализ изделия на анализе операций не кончается.
Следующей стадией является выявление визуальных несоответствий, то есть поиск очевидных
Какие, к примеру, выявились несоответствия в компоновке Т-34? Обнаружилось, что узкий двигатель можно поставить не вдоль танка, а поперек. Это помогло сократить длину танка, повысить его маневренность, уменьшить вес.
Но затем оказалось, что с повернутым двигателем можно также переместить башню в центр танка. Когда танк едет по пересеченной местности, танкисты раскачиваются, как на качелях, — и тем меньше, чем ближе они расположены к центру. Исходя из этих соображений, башню перенесли назад. При этом уменьшилась и вероятность того, что при преодолении препятствий пушка упрется в землю. Это позволило удлинить пушку — а значит, увеличить точность огня и пробивающую способность.
Но когда разгрузили передние катки, появилась возможность усилить лобовую броню. Новая броня имела толщину 120 мм (у Т-34 — только 45 мм).
Новый танк, Т-44, имел столь блестящие характеристики, что было принято решение всем формирующимся танковым бригадам присвоить звание гвардейских. Никто не сомневался, что это звание они оправдают.
Любопытно, что все вышеназванные изменения можно было сделать на пять лет раньше. Даже существовал такой вариант — Т-34М, но в серию уже пошел Т-34, а "лучшее — враг хорошего". Т-44 же был принят на вооружение только потому, что он вобрал в себя еще целый ряд изменений, накопленных за пятилетие.
Аналогичные "методу визуальных несоответствий" методы применяли многие конструкторы и ученые. В своих воспоминаниях о Сикорском Н.Н. Поликарпов отмечает такую особенность конструктора: Сикорский подолгу застывал пред своим аппаратом, его внимательно рассматривая. Это "вглядывание" рождало идеи. Впоследствии Сикорский тщательно проверял эти идеи логикой.
Научный метод Леонардо да Винчи в основном базировался на визуальном исследовании. Он состоял из трех элементов: "1) внимательное наблюдение; 2) многочисленная проверка результатов наблюдения с разных сторон зрения: 3) зарисовка предмета и явления, возможно более искусная, так чтобы они могли быть увидены всеми и поняты с помощью коротких сопроводительных пояснений". (Роберт Уоллэйс. Мир Леонардо.)
Пятая стадия анализа — анализ функций. Этот анализ может быть проведен различными методами; мы коснемся важнейших из них.
1. Первый метод — "метод выявления функциональных несоответствий", то есть поиск несоответствия в назначении деталей конструкции, мешающего действию деталей друг на друга.
Шаровая установка курсового пулемета на Т-34 уменьшала прочность лобовой брони. В Т-44 и последовавших после него танках от шаровой установки отказались.
2. Второй метод анализа функций — "использование вспомогательных функций". Обычно любое устройство выполняет и полезное, и побочное действия. Если подробно расписать все побочные действия и проанализировать их, может выясниться, что вред можно обратить в пользу. Самый простой пример — пороховые газы, которые конструкторы стали использовать для работы автоматического оружия.
Принцип этот, казалось бы, совсем прост — но вот что любопытно: в самолете МиГ-3 патрубки не просто выводили отработанные газы, а создавали
…Однажды американец по имени Шон Нельсон забрался в танк и поехал, давя людей и круша автомашины на своем пути.
Перед полицейскими возник вопрос: как быстрее обезвредить этого сумасшедшего?
Против танка нет приема. Кроме… Раз обезвредить танк в целом нельзя, то можно постараться сделать для него невозможной хотя бы какую-нибудь одну операцию. К примеру, можно набросить на стекло смотрового устройства водителя мокрую тряпку. С обычным танком это не проходит, поскольку наблюдение за дорогой осуществляет не только водитель, но и командир танка; одновременно же сидеть за рычагами и наблюдать из башни невозможно, это две разные функции.
Полицейские набросили тряпку, и танк, заехав на ограждение между дорогами, застрял. Но после этого возник вопрос: что делать дальше?
Еще одной из функций бронированной машины является забор воздуха для экипажа. Это можно использовать, запустив в отверстие для воздуха газ из газового баллончика.
Судя по документальной хронике, американские полицейские сделали что-то в этом роде. Когда Нельсон показался из танка, полицейские немедленно его застрелили.
Итак, полицейские восприняли танк не как единое целое, а как набор функций — и выбрали те, которые могли использовать в своих целях.
3. Третьим методом анализа функций является "нейтрализация вредных функций". То есть необходимо выявить вредные функции и привлечь принцип, позволяющий избавиться от их вредного действия.
Когда в 1880 году Эдисон создал достаточно долговечную лампу, он попросил руководителя своего исследовательского отдела Фрэнка Аптона спроектировать динамо. Сам Эдисон, не имея специального образования, с этой задачей никогда бы не справился. Проведя анализ, Аптон обнаружил, что самым крупным источником потерь в генераторах являются токи Фуко, бесполезно нагревающие сердечники машин. Как снизить ток при заданном напряжении? Только подняв сопротивление. Аптон поднял сопротивление для токов Фуко, использовав вместо одного большого сердечника множество изолированных друг от друга пластин. КПД первого же генератора Аптона перевалил за 90 %, тогда как никому не удавалось получить КПД выше 40–50 %.
В методе "нейтрализации вредных функций" следует: а) выявить вредную функцию; б) определить ее физическую природу; в) определить путь уменьшения функции; г) найти принцип реализации этого уменьшения.
Алгоритм прост — настолько прост, что кажется само собой разумеющимся. Однако систематическое исследование человеку несвойственно, и потому можно привести много примеров, когда выдающиеся изобретатели годами мучились с какой-нибудь побочной функцией, пытаясь одолеть ее с наскока.
При строительстве первых электромоторов выяснилось, что ток к обмоткам якоря через медные щетки и коллектор подвести трудно, почти невозможно. Во время запуска или перемены направления вращения коллектор вспыхивал от искр и через несколько минут буквально рассыпался в прах. За восемь лет совершенствования электромотора изобретатели Спрэг, Ван-Деполе, Бентли Найт, доведя до совершенства все остальные части электромотора, с проблемой щеток так и не справились.