Владимир Петров - Законы развития систем

Телевизионная башня телецентра в Останкине в Москве

(рис. 7.88в) по конструкции напоминает стебель злака (рис. 7.86а), имеющий утолщение ( геометрический эффект ). Особо прочный стебель у самого большого злакового — бамбука (рис. 7.88б).

Кроме того, устойчивость Останкинской башни придает вантовая конструкция. Внутри по окружности ствола башни сверху донизу, как струны, натянуты стальные тросы (рис. 7.88г). Каждый из 150 тросов растянут с силой в 70 тонн. В целом тело Останкинской башни сжато с силой в 10 500 тонн (принцип напряженных конструкций). Внешние нагрузки не могут разрушительно воздействовать на сжатый металлическими тросами ствол телебашни. В этом была новизна инженерной мысли того времени.

Рис. 7.88. Останкинская телевизионная башня в Москве

Это пример использования физического эффекта — натяжение .

Полная схема дробления приведена на рис. 7.89. В нее дополнительно введены переходы от состояния (1) к состоянию (2), от (2) к (3)и переходы от состояний (1) и (2) к капиллярно-пористым материалам (КПМ).

Рис. 7.89. Полная схема тенденции увеличения степени дробления

7.5.3.2. Переход от твердого к гибкому состоянию

7.5.3.2.1. Общая последовательность

Переход от монолитной(твердой) системы (1)к гибкой (2)происходит по определенной линии, показанной на рис. 7.90. Рассмотрим ее.

Рис. 7.90. Линия перехода от твердого состояния к гибкому

Первоначально объект разбивается на части, вплотную присоединенные друг к другу (1.1). Это соединение может быть неразъемными разъемным.

К разъемным соединениям могут относиться и соединения, осуществляемые с помощью различных полей, например, магнитного или электрического; соединения, использующие эффект обратимой памяти формы и т. д. Такие соединения осуществляются с помощь «включения» соответствующего поля и его «выключения». При этом могут использоваться соответствующие эффекты, например, эффект точки Кюри.

Существуют разъемные соединения с разрушением контактного слоя между контактирующими поверхностями. Например, растворение клеевых соединений, нагревом легкоплавких веществ (парафин, воск и т. п.; легкоплавкие металлы: олово, свинец и т. д.) и т. п.

Сначала монолит разбивается на две части (на рис. 7.90 — 1.1а). Дальнейшее разбиение приводит к увеличению количества частейв системе (1.1 b, c, d).

На следующем этапе отдельные части соединяются жесткой связью (1.2а). Количество частей и связей увеличивается (1.2b). Далее жесткость связей уменьшается, и постепенно связи делаются гибкими — шарнирными, пружинными, гибкими частями и т. п. (1.2c). И, в конце концов, происходит переход к полностью гибкому объекту (2).

7.5.3.2.2. Присоединение вплотную частей друг к другу (этап 1)

Соединения могут быть разъемными и неразъемными .

Пример 7.134. Колеса подъемных кранов.

Для подъемных кранов (рис. 7.91а) разработаны ходовые колеса со съемными ребордами — выступами, предупреждающими сход колеса с рельсовой колеи (рис. 7.91б). Для ремонта достаточно отвинтить быстроизнашиваемые боковины и поставить на их место новые. Кроме того, появилась возможность делать эту деталь из более прочного металла, чем обод 329.

Рис. 7.91. Съемные реборды колес подъемного крана

Это пример разъемного соединения. Этап 1.1а(рис. 7.90).

Пример 7.135. Многослойная печатная плата.

Печатные платы заменили провода, соединяющие электронные и радиоэлементы

(рис. 7.92а). Роль проводников выполняют медная фольга, которая сделана в виде определенного рисунка на диэлектрической плате.

Первоначально использовали однослойные печатные платы. Они занимали большую площадь.

Уменьшение площади осуществили переходом к двухслойным, а затем и многослойным печатным платам (рис. 7.92б). Слои фольги разделяют слои диэлектрика.

Рис. 7.92. Многослойная печатная плата

Это пример неразъемного соединения. Этапы 1.1а — 1.1d

(рис. 7.90).

Пример 7.136. Электрический трансформатор.

Электрический трансформатор (рис. 7.93а) — это устройство для изменения величины (повышения или понижения) переменного напряжения. В основе действия трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из одной первичной обмотки, одной или нескольких вторичных обмоток и ферромагнитного сердечника, обычно замкнутой формы (рис. 7.93б).

Ферромагнитный сердечник замыкает магнитные силовые линии, повышая мощность и к. п. д. трансформатора. Первоначально сердечник делали из монолитного ферромагнитного железа (рис. 7.93в), в котором возникали вихревые токи (токи Фуко). Сердечник перегревался, теряя ферромагнитные свойства и снижая эффективность работы трансформатора.

Проблема была решена созданием шихтованного сердечника (рис. 7.91в). Сердечник набили из тонких изолированных друг от друга пластин — шихтованного железа.

Рис. 7.93. Электрический трансформатор

Это пример разъемного соединения. Этап 1.1d(рис. 7.90).

7.5.3.2.3. Соединение частей с помощью посредника (этап 1.2)

Сначала, посредник, осуществляющий соединение, делают жестким — этап 1.2а,затем число связей-посредников увеличивается — этап 1.2b,связи становятся более гибкими (шарнирными, пружинными и т. п.) — этап 1.2c.

Примером этапов 1.2а—1.2bмогут служить конструкции типа штанги , фермы и т. д. Они также, как и в случае 1.1 могут быть разборные и не разборные .

Пример 7.137. Эйфелева башня.

В 1889 г. в Париже по проекту Эйфеля была сооружена ажурная трехсотметровая металлическая башня.

Это пример этапа 1.2b(рис. 7.90). Использование ферм — геометрический эффект .

Этап 1.2 б цепочки дробления (рис. 7.90) можно продемонстрировать на некоторых конструкциях знаменитого русского инженера, изобретателя, архитектора и ученого — академика Владимира Григорьевича Шухова (1853—1939). Он впервые в мире в архитектуре и строительстве предложил использовать металлические гиперболические, сетчатые и мембранные конструкции.

Пример 7.138. Конструкции В. Г. Шухова.

На гиперболоидную форму (рис. 7.94а) конструкций и сетчатых покрытий Шухов получил патенты (привилегии) Российской Империи №1894 «Сетчатые покрытия для зданий» — Кл. 37а, 7/14 (рис. 7.95), №1895 «Сетчатые сводообразные покрытия» — Кл. 37а, 7/08), №1896 «Гиперболоидные конструкции» — ажурная башня — Кл. 37f, 15/28; от 12 марта 1899 года, заявленный В. Г. Шуховым 11.01.1896. Конструкции, несмотря на свою кривизну, строятся из прямых балок (рис. 7.94б), образующих характерную решетку.