Схема задачи:

ОФ — замыкание электродов свечи для зажигания дуги.

ПД — установка проволочной перемычки между электродами.

Заменим термин «проволочная перемычка» понятием «перемыкалка».

Состав системы — электроды, изолятор.

НЭ1 — невозможность повторного зажигания дуги.

СУ — установить новую перемыкалку.

НЭ2 — сложность установки новой перемыкалки.

Если устанавливать новую перемыкалку, то устраняется невозможность повторного зажигания дуги, но возникает сложность с ее установкой.

Если новую перемыкалку не ставить, то сложности с ее установкой не возникают, но сохраняется невозможность повторного зажигания дуги.

Шаг 2. Постановка изобретательской задачи.

Необходимо, не устанавливая каждый раз новую перемыкалку и тем самым не усложняя систему, обеспечить возможность повторного зажигания дуги.

Шаг 3. Оперативная зона (ОЗ): поверхность изолятора между электродами.

Шаг 4. Оперативное время (ОВ): Т = Т1 + Т2 + Т3, где конфликтное время Т1 — время включения дуги (сгорания перемычки); Т2 — время от выключения дуги до ее повторного включения; Т3 — время горения дуги.

Шаг 5. М-ФП: промежуток между электродами должен быть проводящим во время поджигания дуги и непроводящим во время ее горения.

Шаг 6. μ-ФП: в промежутке между электродами должны быть проводящие частицы вещества во время поджигания дуги, и таких частиц не должно быть во время ее горения.

Шаг 7. ИКР: Система должна сама обеспечивать наличие проводящих частиц вещества между электродами во время поджигания дуги и непроводящих — во время ее горения.

Как же обеспечить выполнение ИКР? Рассмотрим детально процесс горения дуги после ее первого поджигания: от высокой температуры образуются пары электродов и обмазки-изолятора. После того как дугу погасили, легкие фракции паров улетучились, а тяжелые осели, в том числе и на поверхность изолятора между электродами. Значит, есть слой, нужно только, чтобы он «стал проводящим».

Прокрутим эту цепочку обратно: слой образуется из паров, пары — из материалов электродов и обмазки. Значит, в этих материалах должны быть элементы, которые, сгорая (может быть, реагируя друг с другом в процессе горения при высокой температуре), образуют пары, которые могут осесть и создать тонкую проводящую пленку. Даже не сплошную. Электрики хорошо знают, что пробой воздушного промежутка, особенно на поверхности какого-либо материала, может проходить по «мостикам» из проводящих участков. Именно это свойство использовал Яблочков. Немножко физики, немножко химии...

— Как строят высокие башни? — спросили однажды Ходжу Насреддина.

— Очень просто, — ответил лукавый Насреддин. — Сначала копают глубокие колодцы, а потом выворачивают их наизнанку.

Они появляются совершенно неожиданно, эти варианты, когда достаточно изогнуть, вывернуть наизнанку, сложить в «гармошку» или в «матрешку», использовать сферичность... И решение, которое на первый взгляд требовало применения сверхъестественных эффектов, в ваших руках.

Как, например, измерить высоту пирамиды Хеопса? Очень просто, говорил Фалес из Милета (625–547 гг. до н.э.): «Когда тень от палки станет равной ее длине, длина тени пирамиды будет равной ее высоте».

А что говорят в нашей эре?

Первый намек на применение геометрического эффекта проскочил еще в задаче Робинзона Крузо, когда мы рассматривали лодку как качели. С точки зрения механики качели — это обыкновенный рычаг: на одном конце груз, на другом конце — сила, а между ними — точка опоры.

В задаче о капризной качалке Сережа Швенк (см. гл. 13), только изменив форму емкости для расплавленного металла, избавился от специального подвижного груза в противовесе качалки.

Сечение крыла самолета или корабля на подводных крыльях несимметрично: нижняя часть ровная, а верхняя — выпуклая. Поэтому поток воздуха или воды, разрезаясь крылом, обтекает его сверху и снизу с разной скоростью: снизу путь короче — и скорость меньше. Наверху путь длиннее — и скорость выше. А чем выше скорость потока, тем меньше давление на поверхность крыла. Разность давлений на крыло снизу и сверху и создает его подъемную силу. По сути дела — только за счет разницы в кривизне поверхностей...

Одно из ФП в задаче о бурте хлопка звучало так: каналообразовалка должна быть большой во время создания канала и маленькой во время вытаскивания (под размером понимался ее диаметр).

А ИКР выглядело так: ТС должна сама обеспечивать отделение поверхности каналообразовалки от поверхности хлопка, чтобы устранить трение поверхностей при вытягивании.

Такие формулировки предлагают еще один вариант решения, но уже с использованием геометрического эффекта. Как?

Скатайте листок бумаги в многослойную трубочку. Засуньте в трубочку палец и покрутите кончик бумаги в направлении, в котором сворачивали трубочку. Скручиваясь по спирали, каждый слой бумаги потянет за собой следующий. В результате диаметр трубочки станет меньше, это и есть идея четвертого решения: «жердь» сделана в виде трубы из скатанного в спираль тонкого листового материала. Когда ее нужно вынуть, спираль скручивают и уменьшают диаметр «жерди», отделяя ее поверхность от поверхности хлопка.

Но, пожалуй, самые красивые решения — в свече Яблочкова. Их как минимум два: параллельная установка электродов и изгиб положительного электрода, более длинного, по окружности вокруг отрицательного электрода. Хотя, если помните, были и другие варианты, тоже связанные с геометрией.

С применением геометрических эффектов связаны и некоторые идеи одного из авторов данной книги, частью реализованные в авторских свидетельствах.

История одной идеи связана с работой на Одесской областной станции юных техников, где в течение почти 8 лет работал кружок конструирования и изобретательства. Обычно первое задание, которое выполняли ребята 5–6-го классов, — модель самодвижущейся тележки. Модель очень простенькая. При некоторых навыках ее можно сделать за час-полтора.

К фанерному основанию при помощи разных железок (обычно деталей «Конструктора») на осях крепили 3 или 4 колеса, электрический микродвигатель, батарейку и выключатель. Вал микродвигателя обыкновенной аптечной резинкой соединяли с одной из осей, на которой были колеса. И устраивали соревнования: на скорость, на длину движения по прямой, на подъем...