Как стать изобретателем_2. Ответ шаману. Продолжение серии « Инженер

Пока читательскую аудиторию не сильно взбудоражила  моя первая публикация об изобретательском творчестве. Совсем немного просмотров и комментариев. Может, выходные и праздники тому причина,  хуже, если тематика не заинтересовала. И все же, в начале этой публикации отвечу на замечание Шамана на мой вопрос  о том, нужно ли продолжать эти публикации в серии об изобретательстве. Ответ был коротким, без особенных пояснений ” Лучше не надо. Велосипед уже изобретен!”.  Вообще, к подобным шаманам я отношусь с большим уважением и всегда говорю об этом студентам и аспирантам. Я говорю им, что если у тебя нет оппонента или врага, надо его найти или взрастить. Если не получается – женись (или выйди замуж) – тогда точно оппонент или враг появятся. Но без  них нет прогресса, нет развития (устойчивого или неустойчивого). Вот такая философия. А теперь всерьез. Честно говоря, не очень понял, что считает “ велосипедом ” Шаман.  Если системный подход, то не я его  придумал, о его истории даже специальную  статью в этом блоге разместил. Может, это и “велосипед”,  да только все – и  технари, и ученые, и политики, и экономисты и даже шаманы клянутся, что на его основе живут и процветают, а  никто его всерьез не использует. К примеру, я уже писал о том, что все нынешние реформы просто вопиюще  противоречат системному подходу. Я обязательно дам позднее более подробный анализ сути этих противоречий.  Алгоритм, который я предложил читателям, касается  СРЕДСТВ  И  МЕТОДОВ  применения системного подхода для  поиска нестандартных  решений во многих областях деятельности и относятся к теории принятия решений, которая, к сожалению,  неведома у нас многим лицам, призванным что-то решать, реформировать.

Может, Шаману не нравятся примеры, которые я выбрал для дальнейшего изложения?  Я могу перейти на специальные области техники, которыми занимаюсь всю жизнь, но тогда большинство читателей дальше первых строк не станет читать, а это мне, автору, обидно. Я пытаюсь на простых, общедоступных, знакомым всем примерах раскрыть методику, пояснить средства и методы  решения творческих задач, которые читатель сможет использовать  в самых различных областях деятельности.  Если  шаманов и это пояснение не устраивает, то  просто обходите мои страницы и не теряйте времени.

Кстати,  об изобретении велосипеда. Не знаю, известно ли шаману о том, что   в последнее десятилетие и  велосипед претерпел революционные  изменения. Вместо 20 кг он теперь весит 5 - 7 кг, так как широко используется  для его изготовления новое поколение  легких, прочных, коррозионностойких материалов (алюминий, титановые сплавы, карабон и другие углепластики, полимеры и т.д.).  Здесь почему-то наши шаманы участия  не принимали. Велосипед  теперь имеет не одну, а  до полусотни скоростей (благодаря надежным устройствам переключения  скоростей опять же не наших шаманов, а  специалистов японской корпорации, кстати, с почти шаманским звучанием -  Shimano ). Появились уже и в Украине очень перспективные опять же не шаманские, а  китайские велосипеды с электрическим  приводом на колесе. Я понимаю, что микродвигатели и мы могли бы приделать к колесу, но вот малогабаритный, легкий аккумулятор, обеспечивающий обычному велосипеду скорость до 40 км/час и  пройденное расстояние без его подзарядки  до  100 км, это уже что-то невероятное.

Опять кстати, к сведению  Шамана, изложенная в первом  сообщении из этой серии  технология извлечения кофе была развита нами в новую технологию пропитки никелевых электродов  для инновационных никель – кадмиевых аккумуляторов, которые когда-то выпускались в Луганске. Технология  в десятки раз уменьшала  время  изготовления электродов, а, значит, и стоимость аккумуляторов,   упрощала аппаратурное оформление процесса, улучшала качество аккумуляторов, но  шаманов она не заинтересовала и они купили за миллионы долларов  по-моему во Франции автоклавные линии пропитки (по нашей технологии давление в аппаратах создавать не нужно). В результате завод, по-моему,  уже больше десятилетия стоит. А мы наращиваем выпуск тяжелых, дорогих свинцовых аккумуляторов на  экологически опасных производствах  Иста – Веста в непосредственной близости от жилых массивов, затягивая свинцовую удавку на шеях горожан.  Вот к чему приводит ”шаманство ” . Ладно, хватит  об этом, займемся делом.

Покажу, как  реализуется системный подход на примере самого простого бытового прибора – мясорубки. Вначале остановимся на п.2 алгоритма – анализ системы. Одну из статей цикла, если он все же  вызовет интерес, я посвящу современным  методам  патентного поиска, а пока поверьте тому, что напишу о мясорубках, на слово. О  мясорубках с ручным приводом говорит не будем, их время прошло. В любом более или менее   приличном ресторане вам объяснят, что бывают блюда из рубленого (в лучших ресторанах вручную!)  мяса, а бывают из ”жеваного”  в электрической мясорубке типа дезинтегратора, где вращающийся с огромной скоростью  нож разрывает мясо чуть ли не до  молекулярного размера, когда  его вкус существенно ухудшается (вспомните термин ”столовские” котлеты, специфический  сомнительный вкус которых объясняется не только большим количеством добавленного хлеба и костной муки, но и методом измельчения мяса ).

Не намного, впрочем, лучше качество измельчения и в мощных шнековых мясорубках, где мясо с диким усилием продавливается через решетку с малыми отверстиями,  эффект которой примерно идентичен дезинтегратору. Можно ли получить рубленое мясо в обычной мясорубке?  Будем считать после этого вопроса пункт 2 алгоритма выполненным, так как мы  имеем практически всю необходимую информацию, чтобы двигаться дальше.  Не будем терять время на создание иерархической многоуровневой  лестницы для рассматриваемого случая. Задача простая, попробуйте сделать это самостоятельно. Самый трудный пункт алгоритма, номер 3 можно легко  разрешить, если учесть, что  электромотор и шнек не могут быть лимитирующими, так как легко выполняют свои функции в широком диапазоне параметров, характеристик, т.е. являются ” гибкими”  (привыкайте к новой для многих терминологии). Хуже дело для  пары “ нож – решетка ” . Здесь - как раз те ограничения, которые позволяют не переступать  грань  ”рубка  - дезинтеграция”  мяса.  Этот уровень, конечно, является лимитирующим и  для него нужно  определить  основные  параметры. По-видимому число оборотов шнека (а, значит и двигателя ) не должно быть слишком большим. Анализ литературы показывает, что где-то в пределах 700 – 800 об/мин вполне достаточно. Диаметр отверстий в решетке тоже не может быть слишком малым, как отмечено выше. Остановимся на  2-4 мм. Тогда перепад давления на решетке не будет слишком большим, и мы не попадем в зону дезинтеграции.

И последняя деталь -  нож.  Я еще не умею давать рисунки по тексту статьи, поэтому придется все этапы  конструирования оптимального ножа для мясорубки  объяснить словами.  Помню  с детства  фильм, где  великолепный актер Николай Черкасов грозно возглашал: ”Кто с мечом к нам придет, тот от меча и  погибнет”, размахивал огромным мечом  и с размаху, одним ударом  срубывал головы супостатам, как кочаны капусты. И второе детское впечатление -  татары одного из ханов, какого уже не помню, уже не срубывали  головы нашим доблестным воинам, а как-то  срезали их ловким скользящим  движением по касательной к шее с помощью уже не  прямых мечей, а  серповидными  ятаганами. Уже позже я  прочитал, что  ятаган начали использовать в XVI веке. Он имеет клинок с односторонней заточкой на вогнутой стороне (так называемый обратный изгиб). В основном ятаган известен как специфическое оружие турецких янычар. По легенде, султан запретил янычарам носить в мирное время сабли. Янычары обошли этот запрет, заказывая боевые ножи длиной в руку. Так и появился турецкий ятаган. Клинок турецкого ятагана вблизи эфеса отклонялся под значительным углом вниз от рукоятки, затем был прямым, но уже вблизи острия снова изламывался, но уже вверх. Таким образом, острие оказывалось направлено параллельно рукояти и затачивалось с двух сторон, что позволяло наносить удары вперёд. Обратный излом клинка одновременно позволял наносить режущие удары от себя и увеличивал эффективность как рубящего, так и режущего удара. Прямая же форма клинка в среднем притяжении увеличивала его устойчивость к поперечному изгибу. Кроме того, замена плавного изгиба изломом позволяла достичь большей эффективной длины оружия. Позже вы поймете, почему я столь подробно описываю  злополучный  ятаган.

А теперь используем часто применяемый в творчестве метод аналогии. Представим, о ужас!,  что  продавливаемые через решетки мясные  цилиндрики – это  шеи страдальцев от удара мечом или ятаганом.  В случае меча усилие резания ножа перед решеткой будет направлено нормально, т.е . перпендикулярно мясному цилиндрику и тогда, при малой скорости вращения ножа, мы будем иметь, к сожалению, не рубящий удар, а  смятие волокон этим ножом.  В обычных мясорубках  именно смятие, а не рубка  превалирует, этим и объясняются столь большие усилия, требуемые для этого от привода (не важно, какого – ручного или электрического). Гораздо меньше затраты механической энергии будут, если  нож (их обычно четыре, назовем их лопастями,  в одном ноже), будет выполнен из четырех лопастей, каждая из которых  имеет форму ятагана. Тогда  нож будет при вращении не сминать, а резать мясные волокна, значительно уменьшатся затраты механической  энергии на измельчение. Удастся избежать и дезинтеграции за счет медленного вращения ножа. Но, не все  здорово! Не трудно показать, что  появится  новое нежелательное явление – радиальное смещение мяса либо к оси, либо к периферии  цилиндра мясорубки   (в зависимости от направления вращения и загиба  лезвия ножа). Неравномерная загрузка  объема цилиндра при этом  существенно ухудшает показатели  мясорубки.  Надо что-то делать. На нашем Днепровском машзаводе или  в КБ Южном конструкторы придумали делать  на лезвии ножей треугольные насечки с режущими краями, которые дергали шнуры мяса туда- сюда, не давая  им смещаться в радиальном направлении в ту или иную сторону. Такие ножи были очень популярны у нас после появления первых отечественных кухонных машин “Мрия”, где они использовались. Но  возможны, ведь, и более простые варианты. К примеру,  чередовать размещение режущего лезвия на лопастях ножа с разных сторон через одну. Но что-то это решение не получило конструктивной реализации. Может, потому, что   появилось очень простое и изящное решение, по-моему придуманное немцами, когда вернулись к   прямым лезвиям, но размещали их не по радиусу, а по хордам (вспоминайте геометрию), а угол при этом использовали в разных вариантах мясорубок самый разный. Вот так решили проблему оптимальной конструкции мясорубки, обеспечивающей процесс получения рубленого мяса.

А теперь домашнее задание – зайдите в современный магазин электротоваров и посмотрите конструкции ножей в нескольких зарубежных моделях мясорубок. Вы будете очарованы красотой найденных  решений при совершенствовании древней мясорубки. Не забудьте рассказать об этом знакомому шаману. Но не это главное, моя задача была продолжить   знакомить вас с использованием системного подхода для  поиска оптимальных решений на простом и понятном примере. Надеюсь,  хоть  на один шаг  мне удалось продвинуться с вами в  овладении этим достаточно сложным методом. А мясорубку… Не мучьтесь. Купите самую  недорогую, но современную в магазине.