© Альтшуллер Г.С., "Техника и наука", 1981, №5. - C.18.
МЕТОД ММЧ,
ИЛИ НЕКОТОРЫЕ ХИТРОСТИ, ПОДСКАЗЫВАЮЩИЕ, КАК ИЗМЕНЯТЬ ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ

В 1885 г. Роберт Стивенсон написал повесть "Странная история доктора Джекиля и мастера Хайда". Доктор Джекиль, человек вполне добропорядочный, нашел препарат, превращающий его на время в злодея Хайда. Режиссер Рубен Мамулян в 1932 г. экранизировал повесть. В фильме есть сцена превращения благообразного Джекиля в уродливого Хайда. Джекиль принял свой препарат и стоит перед зеркалом. Зрители видят весь процесс преображения: на лице Джекиля проступают полосы, складки, морщины, возникают звериные черты Хайда... Эпизод снят без склеек и остановок. На лицо актера красной краской заранее был нанесен грим Хайда; съемку вели с красными светофильтрами, постепенно их убирая.

Нечто подобное этому трюку (точнее обратному превращению злодея Хайда в доктора Джекиля) требуется и для решения задачи 26. Анализируя задачу в двух предыдущих выпусках "Практикума" ("ТиН" 1981 №3, "ТиН" 1981 № 4), мы пришли к выводу, что биметаллическая пластина (размыкатель электрической цепи) сможет выдержать сверхрасчетный нагрев лишь в том случае, если при превышении допустимой температуры произойдет невероятное на первый взгляд превращение: один из слоев пластины начнет удлиняться иначе, чем он удлинялся до этого момента.

Вглядимся внимательнее в это "кино". Вот по цепи пошел мощный - в 100 раз выше нормы - ток короткого замыкания. Цепь будет отключена электродинамическим размыкателем, но бипластина успеет сильно нагреться; слои, соединенные прессованием, заклепками или сваркой, не выдержат напряжений сдвига, пластина расслоится, разрушится. Остановим на экране самый драматический момент: пластина изогнулась до расчетного предела, еще несколько градусов - и начнется расслоение...

Задача 26 сравнительно недавно используется в качестве учебной, большой статистики по ней пока не накопилось. Но можно отметить психологический барьер, почти неизбежно возникающий после того, как сделан шаг 3.5: физическое противоречие (например: "Сталь должна удлиняться как сталь и не как сталь") кажется неодолимым. В одной записи решения есть такие строки: "Здесь тупик, потому что сталь не может превратиться в дюраль". Барьер обусловлен тем, что объект, т. е. один из слоев пластины, назовем его слоем А, рассматривают на макроуровне. Человек, решающий  задачу, видит слой А (или бипластину) в целом, не вникая в события внутри металла, в его кристаллической решетке. Это типичная ошибка, и АРИЗ-81 предусматривает обязательный переход (еще на шаге 3.3) к рассмотрению событий на микроуровне. В частности, здесь можно использовать метод моделирования маленькими человечками (ММЧ). На рис. 1 условно показаны слои пластины при расчетном нагреве. В верхней шеренге (слой Б) каждый человечек связан с другим одной рукой. В нижней шеренге (слой А) связи двойные, раздвигать такую шеренгу труднее. При аварийном нагреве (рис. 2) пластина изгибается недопустимо сильно. Для спасения пластины от расслоения необходимо перестроить нижнюю шеренгу.

На модели с человечками такое (или аналогичное) перестроение осуществить нетрудно (рис. 3). Но как быть с реальной кристаллической решеткой металла?

Воспользуемся "Указателем применения физэффектов". Нам нужно, чтобы при некоторой температуре металл слоя А резко удлинился, благодаря чему будут сняты опасные напряжения сдвига, возникающие между слоями. Такого рода "тепломеханические" эффекты рассмотрены в "ТиН", 1981, № 1. По таблице (с. 18) определяем подходящие пункты: 3, 5, 6, 14. В них есть ссылка на раздел 1.5.3 - обратимый эффект "памяти металлов". Итак, слой А должен быть изготовлен из сплава никеля и титана. Тогда при нагревании выше определенной температуры этот слой
сможет выдержать большие деформации, исчезающие при разгрузке (эффект сверхупругости) или при охлаждении (эффект запоминания формы).

Интересно отметить, что впервые задача 26 была рассмотрена на семинаре в Петрозаводске (1980 г.) в качестве нерешенной производственной задачи - ответа никто не знал. Полученное решение отнюдь не всем показалось очевидным, были сомнения, но вскоре в "Бюллетене изобретений" появилась формула к а. с. 754487, точно совпадающая с ответом: "Термобиметалл для преобразования тепловой энергии в механическую, состоящий из двух слоев разнородных металлов, отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности и релейности срабатывания, один из слоев выполнен из сплава, обладающего изменением модуля упругости в пределах от 2,5 до 4 раз в температурном интервале 30-40 , например, из сплава системы "никель-титан"...

Задача решена, однако если продолжить разбор ее по АРИЗ, надо отметить некоторое отступление ответа от ИКР: новый эффект достигнут за счет применения более дорогого материала. Нельзя ли ближе подобраться к ИКР, получив тот же результат на обычном металле, не обладающем эффектом "памяти формы"? Снова физическое противоречие: эффект "памяти формы" должен быть и его не должно быть...

Вернемся к рис. 1 и 2. Если мы хотим сохранить имеющиеся материалы, связи между человечками менять нельзя. Остается одно - менять поведение шеренг. Пусть верхняя шеренга заранее отойдет назад, изготовим предварительно напряженную бипластину, которая при нормальном положении (контакты замкнуты) изогнута в обратную сторону, вверх. При нагреве напряжения сдвига в такой пластине сначала должны упасть до нуля (пластина выпрямится), лишь после этого начнется изгиб вниз. Пластина выдержит вдвое больший нагрев...

Моделирование маленькими человечками ломает привычный образ объекта и позволяет уяснить - какой физэффект или какой технический "трюк" нужен для преодоления физического противоречия.

Задача 27. При изготовлении сооружений из монолитного (т. е. не сборного, а жидкого, постепенно затвердевающего) бетона требуется опалубка - форма, стенки которой держат жидкий бетон. Опалубку изготавливают из досок, но их используют только один раз: "схваченные" затвердевшим бетоном, они разрушаются при разборке опалубки. Смазка и прокладки не помогают. Стальные щиты могут быть использованы много раз, но они тяжелы, громоздки, с ними неудобно работать. Нужна опалубка, которая совмещала бы достоинства дерева и металла и не имела их недостатков.

При решении задачи используйте метод ММЧ.