• Исследование Приёма №9 «Принцип предварительного антидействия» показывает, что его действительное содержание совсем иное. Кроме того, он, как и большинство других Приёмов устранения технических противоречий, является составным

Некогда Альтшуллер Г.С. предлагал провести поголовную "паспортизацию" Приёмов устранения технических противоречий. Как известно, далее Приёма №1 "Принцип дробления" [1] дело не пошло. Нет причин, чтобы не попытаться разобраться и с прочими приёмами. Ну, скажем, с Приёмом №9 "Принцип предварительного антидействия". Приём этот подразумевает следующие действия:

а) заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям;

б) если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить анти-действие.

Почему именно к девятому? Ну, как любил говорить Альтшуллер Г.С., "из религиозных соображений". Например, исходя из того, что у древних монголов это было священное число. Ну, и ещё: слишком уж хитроумное название у этого Примёма.

Рассмотрим стандартный пример [2], поясняющий сущность этого приёма:

А.с. 84355. Заготовку турбинного диска устанавливают на вращающийся поддон. Нагретая заготовка по мере охлаждения сжимается. Но центробежные силы (пока заготовка не потеряла пластичности) как бы отштамповывают заготовку. Когда же деталь остынет, в ней появятся сжимающие усилия.

Далее (также в качестве примера) в тексте цитируемого источника описывается конструкция из предварительно напряжённого железобетона. В ряде других источников приводились и другие примеры, порой вовсе из разряда технических курьёзов. Скажем, труба, образованная несколькими напряжёнными (скрученными относительно друг друга в одном и том же направлении) слоями.

Идея Приёма состоит в том, чтобы в конструкции заранее создать усилия, компенсирующие возникающие при работе нагрузку. То есть, усилия противоположного знака. Например, если конструкция по условиям эксплуатации будет подвергаться недопустимым усилиям на растяжение, то её рекомендуется предварительно хорошо сжать. Спрашивается: откуда в конструкции появятся "усилия противоположного знака"? Чтобы на что-то надавить, надо прежде во что-то упереться. Иначе возникает ситуация, аналогичная нашумевшим некогда машинам безопорного движения (инерцоидам) и хорошо описанная бароном Мюнхаузеном.

Несложно сообразить, что поскольку нагрузку обоих направлений надо создать внутри одного и того же объекта, постольку этот объект фактически разделяется на две части. Одна из этих частей сжимает другую (действуя, например, как скоба). Сжимаемая вторая часть с точно такой же силой (согласно законам физики) растягивает первую.

Действительно, более внимательное изучение примеров показывает, что в описываемых конструкциях всегда есть (или появляется) несущий элемент (назовём его "элемент А"), создающий это "предварительное усилие" противоположного знака. При изготовлении изделия в этом элементе всегда создаются предварительные усилия того же знака, что и рабочие. От этого в другом элементе ("Б") возникают напряжения противоположного знака. Естественно, что при рабочей нагрузке элемент "А" должен получить ещё большую нагрузку и, что важно, того же знака. Поэтому, его прочность должна быть намного выше, чем при обычной нагрузке. Элемент "Б", наоборот, разгрузится. То есть, прочность элемента "А" должна быть выше (грубо говоря - вдвое), чем требуется для нормальной рабочей нагрузки.

Мало того, что элементы данного объекта не выдерживают (по условию задачи) рабочей нагрузки. Так мы ещё создаём такие условия, при которых один из элементов подвергается ещё большей нагрузке. Получается явная бессмыслица. Она исчезает, когда выясняется, что была совершена подмена: оказалось, что элемент, подвергаемый столь явной перегрузке, всегда заменяется другим элементом, выполненным из материала, который лучше выдерживает эту перегрузку, нежели исходный материал объекта.

Следовательно, этот приём годен лишь для тех случаев, когда рабочему напряжению подвергается элемент объекта, который по каким-либо причинам нельзя упрочнять непосредственно. Фактически речь идёт о переносе нагрузки на другой, более прочный (несущий) элемент, который либо уже есть в данной структуре, либо его с этой целью вводят дополнительно. Например, как арматуру в железобетон.

Более того, чтобы реализовать "предварительное усилие", надо раньше применить к объекту Приём №3 "Принцип местного качества". А если объект представляет собой моно-вещество, то прежде ещё и Приём №1 "Принцип дробления". И это есть необходимое условие применения Приёма №9!

Следовательно, на самом деле Приём №9 являет собой двойной (если не тройной) Приём: сначала делают объект качественно неоднородным, и только затем один из его элементов подвергают статической нагрузке, совпадающей по направлению с рабочей нагрузкой. Это ничто иное, как Приём №10 "Принцип предварительного действия", но применённый в отношении не всего объекта в целом, а только его части.

И что это нам даёт? Поскольку любое напряжение всегда связано с изменением линейных размеров, постольку необходимость применения Приёма №9 возникает только тогда, когда требуется компенсация изменения линейных размеров объекта от рабочей нагрузки. Или, что то же самое, геометрической формы.

Это означает предварительную деформацию в направлении, обратном тому, что возникает при рабочей нагрузке. Ясно и понятно. И действительно, во всех примерах, иллюстрирующих Приём №9, мы видим именно предварительную деформацию.

Например, чтобы железобетонная балка или плита не прогибалась под рабочей нагрузкой, предварительно напряжённая арматура создаёт в ней усилия, выгибающие её в обратном направлении. Рабочая нагрузка компенсирует это выгибание ценой ещё большего напряжения арматуры, работающей на растяжение.

Рассмотрим Таблицу Приёмов устранения технических противоречий. Выберем пары характеристик объекта, изменения которых противоречат друг другу и устранить возникающее при этом противоречие можно с помощью Приёма №9. Среди отмеченных характеристик мы не обнаружим формы, но зато везде обнаружим прочность (правда, иногда замаскированную).

И ещё среди этих характеристик мы находим "устойчивость состава объекта", которая как раз и нарушается созданием более прочного - несущего - элемента в этом объекте (разумеется, если его раньше не было). Впрочем, если он уже был в составе объекта, то скорей всего придётся заменять его другим, изготовленными из более прочного материала.

Следовательно, если Приём №9 связан только с формой, то остаётся найти более широкое понимание признака "форма объекта", нежели геометрия банальной балки. В то же время сохранность формы - это только результат изменения структуры объекта, а не само изменение. То есть, если возникает задача по сохранению формы нагружаемого объекта, то независимо от противоречия надо применять составной Приём №9.

Более того, если добиться сохранности формы можно только путём применения дополнительного несущего элемента или, если он уже есть, созданием дополнительной нагрузки на него (то есть применением Приёма №3), то Приём №9 не является самостоятельным приёмом. Это задача на поиск такого преобразования объекта, которое бы и создало это самое предварительное напряжение. Проще говоря, Приём №9 есть следствие незаконченности анализа задачи. Или, прямо говоря, мнимый Приём.

Конечно, "анти-действие" - это более широкое понятие, чем предварительная деформация. Поэтому можно сказать, что Приём №9 - это действие по изменению объекта, результаты которого заранее компенсируют нежелательный эффект (в самом широком смысле) от выполнения какой-либо функции объекта (что-то вроде прививки от оспы).

Поэтому будет интересным поискать среди прочих приёмов "родственников" девятого по критерию упреждающей компенсации нежелательного эффекта. Таковых обнаруживается три: №8 "Принцип анти-веса", №10 "Принцип предварительного действия" и №11 "Принцип "заранее подложенной подушки".

Во всех случаях происходит предварительное действие, результаты которого компенсируют нежелательные последствия действия, необходимого для выполнения какой-либо функции объекта:

№8 - компенсации добиваются с помощью неоднородности по весу.

№9 - то же, но по прочности.

№10 и №11 - а здесь целый веер: компенсация осуществляется по времени действия, по объёму, по количеству и т.п.

Отчётливо видно, что для реализации каждого из Приёмов данного семейства требуется предварительное применение к объекту Приёма №3. Затем требуются и другие приёмы:

№3 + №10 = №8

№3 + №10 = №9

№3 + №13 = №10

№3 + (№10 + №13 или №22) = №11

Очевидно, что из пятидесяти известных Приёмов четыре, по крайней мере, являются составными. Более того, затруднительно реализовать Приём №3 без подходящего физического эффекта. То есть, объявленная разница между Приёмами и Стандартами не столь уж и безусловна: Приёмы (хотя бы некоторые) тоже состоят из более простых Приёмов и физических эффектов. Тем более что разница между физическим эффектом и изменением структуры чисто условная.

Читая Приёмы, трудно избавиться от впечатления, что большинство из них тоже представляет собой сочетание каких-то элементарных изменений структуры технических объектов (Приёмов). В этом случае общее число составных Приёмов ничем не ограничено, их можно обнаруживать бесконечно. В то же время, число элементарных Приёмов заведомо ограничено. Но установление этого числа - тема особого исследования.

Можно утверждать, что Приёмы - только случайный набор групп элементарных изменений структуры, выявленный на случайном же наборе изобретений. А Стандарты - только разновидность таких же групп, отличающаяся наличием общего признака: упорядоченной последовательности изменения набора элементарных Приёмов. Впрочем, за Стандарты примемся немного позже.

Королёв В.А.
05.12.2001 г.

Литература:

1. Г. Альтшуллер, М. Бреннер «Паспорт приёма «Дробление», 1984 г.

2. Альтшуллер Г.С. «Алгоритм изобретений», Изд. «Московский рабочий», 1973 г.