Владимир Петров - Законы развития систем

— воздушным путем;

— в космосе;

— внутри помещений;

— внутри объекта и т. д.

Для этого используются все виды транспортных средств.

Внутри помещений, например, используют эскалаторы, лифты, пневматическую почту и т. д.

Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является минимальное согласование частей и параметров системы и системы с надсистемой.

Минимальное согласованиепроводится по функциям , структуре, соответствию структуры функциям и параметррам . Это третье требование системности — учет взаимосвязей и взаимовлияний . Таким образом, согласование бывает:

— функциональное;

— структурное;

— функционально-структурное;

— параметрическое.

Функциональное согласование — это согласование функций между собой. Оно осуществляется при формировании функциональной модели для синтеза новых систем.

Структурное согласование — это согласование элементов системы между собой. При этом выявляют их взаимосвязь и взаимовлияние друг на друга и на систему в целом, т. е. определяют соответствие этих элементов друг другу. Кроме того, согласовывают систему с надсистемой и внешней средой.

Функционально-структурное согласование — это соответствие структуры системы ее функциям, т. е. согласование структуры и функций. Функциональное и функционально-структурное согласования были частично рассмотрены в п. 5.4.

В минимальное согласование входит и параметрическое согласование .

Пример 6.31. Телефон .

В первом телефонном аппарате Антонио Меуччи (Antonio Meucci) микрофон и наушник были механически не связаны друг с другом и их подносили к уху и рту (рис. 6.8), поэтому он подходил для любого человека. Затем микрофон закрепили в корпусе, а наушник снимали и подносили к уху (рис. 6.9), поэтому такой аппарат подходил не каждому, так как одним нужно было дотягиваться до микрофона, а другим наклоняться к нему.

Рис. 6.8. Первый телефон Антонио Меуччи (Antonio Meucci)

Рис. 6.9. Старинный телефон

В дальнейшем, создали трубку и расстояние между микрофоном и наушником стали рассчитывать на среднестатистического человека (расстояние между ухом и ртом). Поэтому для кого-то эта трубка была слишком большой, а для кого-то — слишком маленькой. Это типичный пример не согласованности параметров (размера трубки и расстояния ото рта до уха у каждого человека).

В современных телефонах эту проблему решили с помощью чувствительности микрофона и громкой связи.

Пример 6.32. Телефон .

Источник питания в телефоне согласуется со всеми элементами. На каждый из элементов подается необходимое для него напряжение. Согласование элементов системы (параметрическое согласование).

Пример 6.33. Телефон .

В сотовых телефонах частота принимаемого и передаваемого сигнала согласована с частотой приемных и передающих устройств — ретрансляторов. Согласование с надсистемой (параметрическое согласование).

— Выбор вида рабочего органа . Он должен наилучшим образом выполнять главную полезную функцию .

— Выбор источника и преобразователя вещества, энергии и информации . Они должны наилучшим образом обеспечивать работоспособность системы .

— Выбор системы управления .

— Выбор связей . Существенным образом зависит от выбранных элементов.

Перед выбором рабочего органа определяют цель разработки, потребность, которую необходимо удовлетворить и функции, способные выполнить эту потребность. Таким образом, выбирается концепция будущей разработки.

Допустим, что наша цель — создание средства передвижения по воде, потребность в морском путешествии. Главная функция — перемещение по воде. Эту функцию удовлетворяют суда.

Рассмотрим возможные способы построения судна. Ниже мы представим некоторые альтернативы исполнения рабочего органа, источника и преобразователя энергии, систем управления и корпусов.

Первоначально рассмотрим возможные виды рабочего органа. Рабочим органом любого средства передвижения, в том числе и судна, является движитель .

6.5.1. Движитель

На поверхности воды движитель для реакции опоры может использовать воздух, воду, их сочетание или одновременно две среды.

Первоначально рассмотрим альтернативы движителей, использующих воздух.

Пример 6.34. Движители, использующие воздух.

К движителям, использующим энергию ветра, относятся: парус, крыло, вращающийся ротор и т. д. В судостроении их принято называть ветродвижителями (рис. 6.10).

Рис. 6.10. Ветродвижители 292

а — мягкие паруса; б — полужесткие паруса; в — жесткие паруса-крылья; г — авторотирующий пропеллер; д — вращающийся ротор, работа этого ротора основана на эффекте Магнуса.

Теперь рассмотрим альтернативы движителей, использующих воду.

Пример 6.35. Движители, использующие воду.

Воду для «опоры» используют следующие движители: весло, гребное колесо и гребной винт, водомет, реактивная струя (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Движители, использующие воду

6.5.2. Источник и преобразователь энергии

6.5.2.1. Двигатель

В качестве двигателей в судах используют: дизель, турбину, атомный реактор и значительно реже электродвигатель. Раньше использовали весла, паровой двигатель.

Пример 6.36. Двигатели.

Наиболее часто встречающиеся в судостроении двигатели показаны на рис. 6.12 293.

Рис. 6.12. Судовые энергетические установки: 294

1 — низкооборотный дизель, непосредственно работающий на гребной винт; 2 — дизель-редукторная установка;

3 — паротурбинная установка; 4 — газовая турбина; 5 — атомная установка; 6 — газотурбинная установка с электрической передачей на винт

6.5.2.2. Источники энергии

Существует много различных источников энергии. В судостроении в основном используются нефтепродукты. В меньшей степени используется атомная энергия. Снова начинают использовать энергию ветра (некоторые примеры были приведены выше). Незначительно используется энергия солнца. Совсем не используется вода и движение волн.

В автомобилестроении имеются тенденции уменьшить загрязнение окружающей среды. Уже выпускаются гибридные автомобили, использующие комбинированные источники топлива.