Владимир Петров - Структурный анализ систем

Этот вид комплексного веполя целесообразно использовать, когда невозможно или нежелательно присоединять В 3к имеющимся в системе веществам.

В ВС — вещество внешней среды, В 3= В ВС.

Задача 3.5. Очистка железнодорожных путей

Условия задачи

Очистку железнодорожных путей от снега или грязи осуществляют с помощью специального локомотива или навесного оборудования. Это не идеально. Необходимо приобретать специализированное оборудование, тратить лишнюю энергию, время, человеческие ресурсы на эксплуатацию и ремонт. Как избежать этого?

Разбор задачи

Вепольная схема задачи имеет вид (3.30).

Где:

В 1 — грязь или снег;

В 2 — щетка;

П 1 — вращение щетки.

Одно из возможных решений — перейти к комплексному веполю на внешней среде(3.31).

Где:

В 1 — грязь или снег;

В 2 — щетка;

П 1 — вращение щетки;

В 3 — отражатель;

В ВС — воздух;

П 2 — набегающий поток.

Очистку железнодорожных путей можно проводить набегающим на локомотив потоком воздуха, направляя его в нужное место с помощью специальных экранов и отверстий (рис. 3.8). Каждый локомотив может быть снабжен таким приспособлением 7 7 А. с. 1 054 483. . Оно может устанавливаться при изготовлении локомотива. Тогда железнодорожные пути не нужно будет специально очищать.

В этом изобретении использовали ресурсы — набегающий поток воздуха.

Рис. 3.8. Очистка железнодорожных путей. А. с. 1 054 483

1 — шасси; 2‒4 — воздуховоды; 2 — заборный воздуховод; 3 — направляющий воздуховод; 4 — вспомогательный воздуховод; 5 — передние стенки воздуховода; 6 — боковые стенки воздуховода; 7 — выпускные окна.

Комплексный веполь на измененной внешней среде — это внешний комплексный веполь, где в качестве В 3используется измененная внешняя среда В ' ВС, которая может добавляться к В 1(3.33) или к В 2(3.32).

В « ВС — видоизмененное вещество внешней среды, В 3= В ' ВС.

Под измененной будет пониматься также разложение внешней среды на составляющие элементы и добавки во внешнюю среду.

Этот вид комплексного веполя целесообразно использовать, когда невозможно или нежелательно присоединять В 3к имеющимся в системе веществам или внешнюю среду.

Задача 3.6. Измерение глубины реки

Условия задачи

При измерении глубины реки через ледяную поверхность необходимо обеспечить надежный контакт ультразвукового (УЗ) излучателя со льдом. На поверхности льда имеется снег, который предварительно расчищают. Лед имеет неровную поверхность и поэтому контакт излучателя со льдом получается в отдельных местах. Для улучшения контакта излучателя со льдом его выравнивают (рис. 3.9). Это трудоемко и требует значительных временных затрат. Как быть?

Рис. 3.9. Измерение глубины реки

Разбор задачи

Вепольную модель задачи можно представить в виде схемы (3.34).

Где:

В 1 — лед;

В 2 — ультразвуковой (УЗ) излучатель;

П 1 — ультразвуковое поле.

Одно из возможных решений — перейти к комплексному веполю на видоизмененной внешней среде(3.35).

Где:

В 1 — лед;

В 2 — излучатель;

П 1 — ультразвук;

В ВС — снег;

В « ВС — уплотненный снег.

Плотный контакт излучателя со льдом можно обеспечить, если утрамбовать снег при помощи самого излучателя (а. с. 900 233).

Мы использовали ресурсы — снег и ультразвуковой излучатель, т. е. ресурсы вещества и поля (рис. 3.10).

Рис. 5.6. Уплотнение снега

Цепной веполь

Цепной вепольобразуется соединением простых веполей. Схема цепного веполя представлена (3.36).

Цепной веполь — это комплексный веполь , в котором вещество В 2развернуто в самостоятельный веполь, включающий П 2, В 3и связи между ними.

В схеме 3.36 в скобках показан новый веполь, развернутый из вещества В 2.

Задача 3.7. Определение скрытых дефектов

Условия задачи

Как определить скрытые дефекты, например усталостные трещины в лопатках турбины авиадвигателя?

Разбор задачи

Необходимо выявить дефекты турбинной лопатки В 1. Можно подобрать поле П 1, на которое будет отзываться В 1.

Вепольная схема для поиска решения будет иметь вид (3.37).

К лопатке подводят источник, возбуждающий механические колебания (катушка индуктивности). Катушка через усилитель мощности соединена с генератором электрических колебаний. Меняя частоту колебаний генератора, доводят ее до резонансной частоты. Рядом с лопаткой ставят микрофон, передающий эти колебания в электрическом виде на осциллограф (рис. 3.11). По изменению формы колебаний судят о наличии усталостной трещины.

Рис. 3.11. Определение скрытых дефектов

Основное в данном решении — дефект определяют «по звуку». Лопатку приводят в колебательное движение с помощью соответствующего поля П 1. Описанное решение соответствует веполю (3.38), где:

П 1 — поле механических колебаний (его можно обозначить П мехили П кол);

В 1 — лопатка;

П 2 — звуковое поле — колебание воздуха ( П зв).

Тогда этот веполь можно изобразить (3.37).

Это же решение можно представить более сложным веполем, описанным схемой (3.39).

Где:

В 0 — генератор электрических колебаний;

П 0 — поле электрических колебаний;

В 2 — катушка индуктивности;

П 1 — переменное магнитное поле (генератор механических колебаний);

В 1 — лопатка;

П 2 — звуковое поле;

В 3 — микрофон;

П 3 — электрический сигнал;

В 4 — осциллограф;

П 4 — световой сигнал (изображение колебаний на экране осциллографа).

Такой веполь называется цепным.

При желании эту модель можно усложнить еще больше.

В веполе (3.39) представлено несколько различных систем:

В 0, П 0 — генератор электрических колебаний;

В 2, П 1 — электрическая катушка;

В 3, П 3 — микрофон;

В 4, П 4 — осциллограф.

Все эти системы вспомогательные. Главная идея — измерение «тона звука» П 2, которое получается в результате возбуждения полем П 1лопатки В 2. Данное решение может быть осуществлено и другим образом, например, возбуждать и снимать колебания можно с помощью пьезопреобразователей.