Владимир Петров - Законы развития систем

Идеальную обтекаемую форму корпуса можно получить, если на предполагаемый корпус прикрепить слой мелкодисперсного вещества, скрепленного с корпусом, и поместить корпус в аэродинамическую трубу.

Через некоторое время корпус сам примет необходимую форму.

В качестве такого вещества может быть снег. Понаблюдайте заснеженные предметы на хорошо продуваемом месте. Они принимают обтекаемую форму.

— Получение заданной (необходимой) формы.

Пример 7.52. Обувь.

Носок и пятка обуви изнашиваются при ходьбе. Ее приходился чинить или выбрасывать.

Почему происходит износ обуви?

Подошва обуви обычно делается плоской. Во время ходьбы нога описывает дугу. Сначала нога ставится на пятку и постепенно «перекатывается» на носок.

Идеальная обувь — неизнашиваемая. Для этого нужно сделать форму подошвы, которая не изнашивается.

Следовательно, подошве необходимо придать форму, которая описывается ногой — форму дуги.

Приближение к этой форме имеет современная спортивная обувь — кроссовки (рис. 7.39).

Рис. 7.39. Кроссовки. Форма подошвы по дуге

— Защитить объект от вредного действия или компенсировать вредное действие.

Пример 7.53. Компенсация колебаний зданий.

Для компенсации колебаний небоскреба от сильного ветра или от землетрясений на крыше одного из японских небоскребов установили огромный резервуар с водой. Колебания нейтрализуются инертностью значительной массы воды 307.

— Местное качество.

— Перейти от однородной структуры системы (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.

Пример 7.54. Абразивный круг.

Обработка деталей абразивными кругами сопровождается повышением температуры в зоне контакта, которая отрицательно воздействует на поверхностный слой детали, повышает износ самого круга.

Разработаны шлифовальные круги, состоящие из традиционных компонентов, но в своем составе имеющие эндотермическую добавку. При высоких температурах шлифования она разлагается с поглощением тепла и уносит его из зоны обработки.

— Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции.

Пример 7.55. Медный всадник.

Скульптору Этьенну Морису Фальконе Екатерина II поручила создать памятник Петру Великому. Он решил изобразить Петра, восседающим на вздыбленном коне. При таком положении коня памятник имеет всего две точки опоры. Такое сооружение было явно неустойчивым.

У памятника должно быть три точки опорыдля устойчивости и две точки опорыдля воплощения замысла .

Фальконе решил создать третью невидимую точку опоры.

Он добавил еще одну фигуру — змею, пользующую по скале. Конь топчет змею, которая, с одной стороны, служит аллегорией: по словам Фальконе — возвышает мысль, а с другой — соединяясь с хвостом коня (рис. 7.40), создает третью, почти незаметную, точку опоры.

Зрителям это практически не заметно, тем более обычное мышление (психологическая инерция) подсказывает, что «мягкие» волосы конского хвоста не могут поддерживать это тяжелое сооружение.

Так была решена основная задача.

Тем не менее, оставалась опасность, что сильный ветер может опрокинуть памятник, так как основная часть памятника выходила за границы площади треугольника опоры (центр тяжести памятника был сильно смещен относительно центра опоры и выходил за пределы треугольника опоры). Таким образом, создавался кренящий момент, который мог опрокинуть памятник.

Центр тяжести памятника сместили к центру опоры.

Фальконе не отказался от своего замысла, поэтому оставалось сделать стенки скульптуры не равномерными. Передняя часть имела значительно меньшую толщину стенок, чем задняя, где и оказался основной вес памятника. Центр тяжести сместился назад и вниз. Памятник стал устойчивым.

Рис. 7.40. Памятник Петру Великому «Медный всадник»

— Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.

Пример 7.56. Паровая машина.

На примере изобретения паровой машины продемонстрируем как для каждой части создавались наиболее благоприятные местные условия.

Первоначально паровой двигатель представлял собой цилиндр, выполнявший одновременно функции парового котла и конденсатора. Вода заливалась непосредственно в цилиндр. Огонь обогревал цилиндр, вода закипала, пар поднимал поршень, после чего жаровню с огнем убирали, а цилиндр поливали холодной водой. Пар конденсировался, и поршень под действием атмосферного давления шел вниз.

Позднее изобретатели догадались отделить паровой котел от цилиндра двигателя. Это позволило существенно сократить расход топлива.

Однако отработанный пар по-прежнему конденсировался в самом цилиндре, что вызывало огромные тепловые потери. Нужно было сделать следующий шаг — отделить от цилиндра конденсатор. Эту идею выдвинул и осуществил Джеймс Уатт. Вот что он рассказывает:

После того как я всячески обдумывал вопрос, я пришел к твердому заключению: для того, чтобы иметь совершенную паровую машину, необходимо, чтобы цилиндр всегда был так же горяч, как и входящий в него пар. Однако конденсация пара для образования вакуума должна происходить при температуре не выше 30 градусов…

Это было возле Глазго, я вышел на прогулку около полудня. Был прекрасный день. Я проходил мимо старой прачечной, думая о машине, и подошел к дому Герда, когда мне пришла в голову мысль, что пар ведь упругое тело и легко устремляется в пустоту. Если установить связь между цилиндром и резервуаром с разреженным воздухом, то пар устремиться туда, и цилиндр не надо будет охлаждать. Я не дошел еще до Гофхауза, как все дело было кончено в моем уме!

— Использование моделей (копий).

Пример 7.57. Защита от квартирных воров.

Воры, прежде чем забраться в квартиру звонят в звонок. Если ответа нет, то они осуществляют задуманное.

Как сделать, что бы воры не захотели забираться в дом?

Воры не будут забираться в дом, когда там кто-то есть. Необходимо создать видимость ( модель ), что при звонке в дверь что-то происходит за дверью.

Один из возможных вариантов — после звонка в дверь загорается свет, а потом в дверном глазке появляется изображение глаза. Возможно, включать запись с вопросом.

Разработана система, включающая запись лая собаки при нажатии на звонок.

— Использование ресурсов.

Пример 7.58. Идеальная подушка безопасности.

Система подушек безопасности включает в себя три главных компонента:

— модуль подушки безопасности;

— датчики определения удара;

— блок управления.

Модуль подушки безопасности включает газогенератор с подушкой в одном узле.