20.11.2011

Один из основных законов изобретательства

Для решения различных технических проблем очень часто приходится выбирать между имеющимися знаниями и новыми подходами. Не обязательно все изобретать самому. Важно уметь пользоваться предыдущими достижениями. Один из величайших изобретателей мира Никола Тесла, несмотря на многочисленные пионерские изобретения, постоянно подчеркивал, что они базируются на предыдущих достижениях человечества.

Какие знания лучше использовать: полученные вчера или много веков назад. Американцы, например, потратили много времени, сил и средств, совершенствуя шариковую авторучку для космонавтов, в которой при отсутствии атмосферного создавалось специальное давление на пасту. После долгих поисков нашлось решение – обычный карандаш.

Тур Хейердал смог осуществить свой знаменитый переход через Тихий Океан от берегов Перу к Восточной Полинезии благодаря использованию опыта древних перуанских мореплавателей. Вместо стальных тросов, которые советовали применять нынешние профессионалы, для связки бальсовых бревен он использовал не перетиравшие их веревки, которые, в конечном итоге, спасли путешественникам жизнь. Интересно отметить также, что для хранения пресной воды Хейердал применил прекрасно зарекомендовавшие себя на протяжении столетий бамбуковые трубки.

Можно привести еще много подобных примеров, но хотелось бы остановиться на опыте одного из авторов данной статьи изобретателя и исследователя законов бытия, яхтсмена Виктора Языкова, десятикратно пересекшего Атлантический Океан и совершившего два океанских перехода вокруг Земли. Своими собственными руками, конечно, имея помощников,  были построены три океанские яхты «Лагуна», «Ветер перемен» и «Дочь ветра», на которых и совершались почти все вышеназванные походы. По оценке ряда специалистов, эти путешествия в совокупности –наивысшие достижения в яхтинге. Они реализовались, не в последнюю очередь благодаря, изобретательскому таланту соавтора данной статьи. Остановимся только на некоторых разработках, обеспечивших достижение таких результатов, которые позволят сформулировать один из основных законов изобретательства.

Впервые одиночное кругосветное плавание на парусном шлюпе «Спрей», длившееся с 1895 по 1898 год, осуществил Дж.Слокум. Как и любому человеку, путешественнику необходимо было спать, поэтому он попытался создать систему самоуправления яхтой. Похожие приемы уже использовали древние перуанские мореплаватели, фиксируя рулевое весло на своих плотах. Как и Слокум, Языков, не страдая бессонницей и, отказавшись от авторулевого, усовершенствовал систему самоуправления яхты посредством оригинального закрепления руля. Благодаря этому устройству и при использовании только неисчерпаемых источников энергии ветра и Солнца, яхта может идти в нужном направлении с оптимальной скоростью без необходимости путешественнику стоять на руле.

Когда в кругосветной гонке одиночек «Around Alone» 1998 г. Языкову пришлось саму себе сделать операцию на локте, после которой он долгое время пролежал без сознания, яхта «поставила» суточный рекорд гонки — 239 миль. На этом примере можно видеть связь времен в изобретательстве, и то, что оптимальный результат получился при использовании древних и «вчерашних» технологий, а также изобретений сегодняшнего дня.

Еще одно усовершенствование руля состоит в следующем: викинги канатом поднимали руль на мелководье за нижнюю часть его дубового пера. Современные материалы легче, и была создана конструкция, позволившая поднимать руль за верхнюю его часть, причем перо руля могло самостоятельно откидываться при ударе о препятствие. В результате повысилась долговечность всего механизма.

Остановимся на корпусе яхты, являющимся наиважнейшим её элементом. В качестве внутреннего заполнения корпуса использовалась опробованная древними мореплавателями бальсовая основа, оклеенная каштановым шпоном, но в сочетании с современными углепластиком и стеклотканью.

А технология полимеризация эпоксидной смолы была разработана совместно с природой. При полимеризации под стеклотканью образуются пузыри воздуха и их вырезают, заклеивая это место. В результате при высокой скорости яхты увеличиваются зоны турбуленции и снижается надежность корпуса. Известны промышленные технологии полимеризации эпоксидной смолы, связанные с различными температурными режимами, но возник вопрос, как их оптимизировать практически в домашних условиях. Было замечено, что при высокой температуре окружающей среды пузырей под стеклотканью больше, чем при низкой. А если начать обмазывать эпоксидной смолой древесину теплым утром и закончить жарким днем при максимальном газовыделении дерева. Полимеризацию же проводить к вечеру при максимальном поглощении газа. В результате применения такого алгоритма пузыри пропали. Была также придумана объемная вакуумная запрессовка элементов корпуса.

В настоящее время за счет покрытий с применением керамических нанотрубок, эпиламов и нанотефлона разрабатывается технология придания внешним частям корпуса яхты антифрикционных свойств, что позволяет увеличить скорость яхты и уменьшить обрастание корпуса водорослями и микроорганизмами. Эти же покрытия будут использованы при обработке ее отдельных внутренних элементов.

Для гибки обычно дубовых шпангоутов, связывающих доски корпуса, древние мореплаватели варили эти детали в кипятке для придания им эластичных свойств. Процесс долог, да и где взять столько дров на берегу Черного моря. Здесь пригодились современные знания. Была взята и закрыта изнутри овальной крышкой труба, внутрь которой встраивали термометр и датчик давления. В конструкцию наливали воду, ставили на огонь. При высоком давлении и температуре происходило быстрое размягчение заложенных в нее дубовых заготовок. Эти изделия дольше, чем полученные обычным способом, сохраняли эластичность, что очень важно при сборке корпуса.

В форме корпуса был учтен  опыт поморов по созданию в зоне ватерлинии кочей яйцевидной обшивки, позволяющей эффективно противостоять льдам вплоть до выдавливания судов сдвигающимися льдами на поверхность.

При строительстве яхт было принято решение полностью отказался от плоской обшивки, а элементы с максимальной кривизной расположить в зонах наибольших силовых воздействий. Причем остальные обводы корпуса были рассчитаны таким образом, чтобы яхты практически не вызывали возмущение воды и достигали скорости
в 25 узлов.

Таким образом, при создании корпуса яхты использовались древние, «вчерашние» и новые изобретения.

Очень важный элемент яхты – киль. Недаром полинезийцы постоянно совершенствовали свои балансиры, которые обеспечивали устойчивость положения судна. В конструкциях кораблей викингов и в кочах поморов также можно наблюдать работы по модернизации киля. Древние перуанские мореплаватели на бальсовых плотах использовали поднимающиеся килевые доски. Древний опыт был творчески переработан. Киль стал подвижным. В результате его стало возможным располагать наилучшим образом, а на мелководье вообще убирать внутрь по специальному каналу, обеспечивающему, благодаря применению современных материалов, герметичность яхты.

Оригинальным решением стало также использование отверстий в пустотелой мачте для закрепления на ней фалов, блоков и других элементов, что значительно упростило всю конструкцию.

Входные и выходные отверстия в мачте соединялись специальными трубками с современным антифрикционным покрытием, что обеспечило плавное перемещение в них фалов, исключило попадание воды внутрь и, в совокупности с дополнительными вставками, повысило прочность мачты, которая, как и у викингов, устанавливалась с помощью двух блоков в нижней и верхней частях корпуса. Была сохранена возможность вращения мачты, а необходимость ее опускания и подъема отпала, так как тяжелая свинцовая бульба на конце киля предохраняет яхту от переворачивания, да и мачта стали легче, прочнее и гораздо выше древних аналогов, так что теперь при всем желании вдоль корпуса ее не уложишь.

Все перечисленное касалось основных элементов яхты, но и каждому вспомогательному узлу было уделено серьезное внимание. На яхте всегда приходится что-то закреплять фалами. Традиционно используемые для этого отверстия в корпусе уменьшают его прочность. Решение было найдено при применении крепежного блока с двумя отверстиями, через которые удобно пропускать фал и закреплять его. Сам блок можно устанавливать в нужном месте яхты, не нарушая ее прочность. Сопрягая лебедку с этим блоком и закрепив один конец фала на берегу, как и поморам, удалось перемещать яхту
по твердой поверхности.

Для автономного кругосветного плавания были придуманы специальные зоны хранения воды и продуктов под спальным и сидячими местами, расположенными в критических зонах корпуса и дополнительно увеличивающими его прочность. Такие зоны усиления необходимы в испытывающей скручивание от разнонаправленного силового воздействия области между креплениями мачты и киля. Также были разработаны простые способы изменения осадки и регулируемой в движении центровки.

Ощущение связи с прошлым в широком понимании этого слова дает уверенность в своих силах и позволяет осуществлять намеченное. В результате был сформулирован один из основных законов развития: «Движение вперед с минимальными возмущениями вокруг себя». Этот закон напрямую иллюстрируется обводами корпусов созданных яхт, благодаря которым последние идут с минимальным сопротивлением.

К сказанному следует добавить, что в новых разработках удалось отказаться от двигателя и минимизировать количество находящегося на борту электронного оборудования. Соответственно уменьшилось количество элементов, которые могут ломаться. Тем не менее, рассматривается возможность использования новейших кремниевых солнечных панелей, электродвигателя с литиевыми батареями, углеродных нанотрубок в связующих составах. Следует отметить, что именно таким связующим составам уделяется особое внимание, т.к. они позволяют значительно облегчить и одновременно увеличить долговечность свободностоящей мачты-крыла, а также других силовых элементов яхты.

Еще одно изобретение родилось случайно во время последнего похода по Атлантике. Для облегчения конструкции и уменьшения сопротивлению ветру был заменен фал, идущий вдоль мачты на более тонкий и прочный, чем ранее. В один из вечеров наблюдались необычные колебания этого фала. Через некоторое время на горизонте появился корабль. Оказалось, что масса фала и степень его натяжения привели к появлению резонансной частоты, близкой к частоте работы двигателя приближающегося корабля. Колебания по воде, корпусу яхты и мачте дошли до фала-резонатора. Как было потом замечено, все корабли с двигателями давали похожий эффект. Перевести эти колебания в электрический сигнал – технически дело простое. Представляется, что это изобретение будет очень полезно яхтсменам, особенно одиночкам, которые не в состоянии нести вахту круглосуточно, да и в тумане оно незаменимо.

Следует заметить, что не все эти изобретения целесообразно сразу применять новичкам. Например, на первых порах никому не стоит советовать отказываться от двигателя.

Проведенный анализ творческой деятельности яхтсмена, прошедшего под парусом более 150 тысяч миль, чьи феноменальные достижения удивили человечество, позволяет сделать обобщающий вывод: для достижения максимального результата необходимо очень внимательно относиться к опыту, вчерашнего дня и далекого прошлого, сочетая их с последними достижениями

Помимо влияния прошлого важно особенно выделить связь настоящего с завтрашним днем – влияние сегодняшних изобретений на будущее. Чем больше сил и времени на них было потрачено, чем значительнее они получились, тем ощутимее это влияние, причем в широком диапазоне. Подтверждение этому – завершающий этап восьмилетней программы созданию яхты «ДОЧЬ ВЕТРА», который проходил в Атлантике в 2010 году и продолжался 44 дня.

Было пройдено 6 тысяч миль и дважды пересечен экватор. Более гармоничного взаимодействия всех систем яхты между собой и с Океаном В.Языков не помнит за все свои почти 50 лет занятия парусом. Отсюда следует его Главное Жизненное Правило, которым можно воспользоваться всем – делай все правильно и ничего не бойся!

Авторы статьи: В.Языков, Д.Соколов


Комментарии:

Комментарии читателей статьи "Один из основных законов изобретательства"

  • Оставьте первый комментарий - автор старался

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *




Проверочный код *