Владимир Петров - Законы развития систем

Следующим этапом концентрации энергии лука стала модификация его конструкции.

Первоначально лук делался из цельного куска древесины — ветки дерева. Это так называемый простой лук .

Когда стрелок натягивает тетиву, дуга лука с внешней (от стрелка) стороны (спина лука) испытывает натяжение, а с внутренней (живот) — сжатие. При чрезмерном натяжении древесные волокна дуги начинают деформироваться и на внутренней стороне появляются морщины.

Следующим качественным шагом было изобретение составного лука . Он создавал значительно большее натяжение при той же длине, поэтому был как минимум в два раза мощнее простого лука.

Составной лук делается из разных материалов , каждый из которых наилучшим образом выполняет свою функцию , поэтому такой лук обладает явными преимуществами по сравнению с простым луком, сделанным из одного куска дерева, поскольку последний имеет ограниченную упругость, определяемую природными свойствами материала.

Составной лук был весьма сложным сооружением.

Переход от сплошного лука к составному соответствует тенденции увеличения степени дробления.Подбор наилучшим образом выполняющих определенную функцию соответствует общей тенденции закона увеличение степени управляемости и динамичности и закону согласования .

Этим примером мы продемонстрировали механизм специализации( каждая часть наилучшим способом осуществляет свою функцию) в накоплении энергии, применение новых принципов, материалов, прогрессивной технологиии использовании ресурсов.

Пример 7.191. Взрывчатые вещества.

Отношение мощности взрыва к объему «взрывчатого вещества» увеличивается в процессе изобретения новых видов «взрывчатки».

Сначала использовали порох , далее изобрели взрывчатку (тринитротолуол), затем атомную и водородную бомбы .

Увеличение степени концентрации энергии происходит путем использования более прогрессивных материалови технологий.

Пример 7.192. Кумуляция.

Кумуляция(лат. cumulatio — «скопление» или cumulo — «накапливаю») — увеличение или усиление какого-либо эффекта за счет сложения или накопления нескольких однородных с ним эффектов.

Кумулятивный эффект, эффект Монро(англ. Munroe effect ) — усиление действия взрыва путем его концентрации в заданном направлении 349.

Концентрация энергии взрыва осуществляется с помощью конуса( геометрический эффект). Энергия концентрируется в тонкую газо-металлическую струю очень большого давления (1—2 млн. кгс/см 2 ) и распространяющуюся с очень большой скоростью (7—15 км/с).

Это пример концентрации энергии путем сжатия энергии, перехода от объема к… точкеи использования эффектов(геометрических).

Пример 7.193. Концентрация солнечной энергии.

Концентрация солнечной энергии осуществляется с помощью зеркал, как правило, гиперболической формы. В фокусе гиперболоида расположена емкость, заполненная жидкостью, например, синтетическим маслом, которое нагревается до 400 оС. Эта жидкость поступает в теплообменники, превращая воду в пар высокого давления, поступающий на турбину, которая вырабатывает электроэнергию.

В данном примере концентрация энергии осуществляется за счет использования геометрического эффекта — гиперболоид и осуществлен переход от объема к… точке.

Пример 7.194. Светильники.

Концентрация энергии в светильниках постоянно растет.

Лампа накаливания — галогенная лампа — люминесцентная лампа — светодиодная лампа — органическая светодиодная лампа .

Данные по световой отдаче — светоотдаче (отношение светового потока к мощности) приведены в табл. 7.2.

Интересно рассмотреть и изменение концентрации энергии светильников по отношению к их объему. Объем светильников, уменьшается при переходе от лампы накаливания к галогенной лампе, к светодиодной лампе и органической светодиодной ламы. Очевидно, что такое отношение максимальное на сегодняшний день у органических светодиодов.

Пример концентрации энергии за счет применения новых технологий.

Таблица 7.2 Светоотдача (световая отдача) светильников разных типов.

Пример 7.195. Источник света не потребляющий электроэнергию.

Компания Sharp выпустила светильник Sharp Lumiwall не потребляющий электроэнергию. Он работает на солнечной энергии.

Sharp Lumiwall — это стекло с солнечными панелями (они располагаются с внутренней стороны стекла). Одновременно это стекло является источником света.

В течение дня Sharp Lumiwall с помощью солнечных панелей преобразует солнечный свет в электрическую энергию, накапливает ее (само стекло в течение дня становится матовым), а ночью ее расходует, при этом являясь интересным и оригинальным пространственным источником света.

Пример на накопление энергии.

Пример 7.196. Сварка.

При обычной дуговой сваркетепловая энергия не концентрирована, что приводит к нагреву большой зоны

(рис. 7.136). Это, в свою очередь, приводит к дефектам шва и температурным деформациям свариваемых деталей.

Сжимая дугуи увеличивая ее плотность ( концентрацию ), например, с помощью магнитного поля, можно получить более сконцентрированную тепловую энергию. В пределе получается плазма. У плазменной сваркипятно расплава значительно меньше. Тем самым повышается качество и производительность сварки.

В лазерном лученаибольшая удельная плотность ( концентрация ) энергии . Этот вид сварки наиболее перспективный.

При лазерной сварке снижается объем расплава. Швы получаются с большим отношением глубины проплавления к ширине шва (на порядок по отношению к дуговой сварке) дает возможность уменьшить деформации деталей до 10 раз. Снижение деформаций в свою очередь приводит к значительной экономии как металла (за счет уменьшения размеров допусков), так и к повышению производительности (за счет экономии времени на правку после сварки). Поэтому лазерная обработка позволяет осуществить процессы, которые невозможно сделать, например, с помощью дуговой сварки. Сканируя лазерным лучом по поверхности металлической детали, можно ее упрочнять. Это происходит потому, что слой поверхности детали моментально расплавляется под лучом лазера и затем быстро остывает.

Этот вид сварки, наиболее управляемый.

В электронном лучеудельная плотность ( концентрация ) энергии еще больше увеличивается. Поэтому электронно-лучевая сварка еще более производительная и качественная. Однако при использовании электронно-лучевая сварки необходимо создавать вакуум, что значительно усложняет процесс и стоимость оборудования.