АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Однажды к Ч.Дарвину обратились за помощью фермеры: катастрофически упали урожаи красного клевера. Ученый порекомендовал им завести побольше кошек. Причем здесь кошки? Да притом, объяснил Дарвин, что красный клевер опыляется только шмелями, а шмелиные гнезда разоряют мыши, которых развелось множество. А кошек в округе мало потому, что резко сократилось число старых дев и засидевшихся невест по причине возвращения солдат с войны... В природе все взаимосвязано со всем, и любое вмешательство в жизнь природных систем предполагает прежде всего знание закономерностей их развития.
Технические системы, как и любые другие, имеют множество связей, внутренних и внешних, - с подсистемами (из которых состоит данная ТС), с надсистемой (подчиненным элементом которой она является), а также с внешней средой. Всякую ТС можно представить в виде суммы веполей: от самой простой (молоток, гвоздь, механическое поле руки человека - один веполь) до самой сложной (тысячи веполей - автомобиль, космодром, АЭС и т.д.). Поэтому вмешательство в "жизнь" технических "организмов" также требует знания законов их развития.
Одна из таких закономерностей - увеличение степени вепольности технических систем (развертывание веполей). Как возникают ТС? Появившаяся потребность обеспечивается вначале простым веполем: изделие, обрабатываемое орудием труда (инструментом), и сила человека. Но при функционировании первого веполя постепенно выявляются его недостатки и возникают новые потребности - в увеличении полезной функции, в устранении участия человека, в присоединении к ТС новых полезных функций, в устранении вредных (побочных) функций и т.д. Все эти потребности воплощаются в дополнительные подсистемы ТС, у которых, в свою очередь, появляются недостатки, и т.д. Так возникли все современные сложные ТС, ведущие свою родословную от камня, палки, колеса. Разумеется, сложность не может увеличиваться бесконечно, на определенном этапе развития ТС наталкивается на ограничения (физические, экономические, экологические) и наступает период свертывания ТС в "умное" вещество... Но об этом - позднее. А сейчас - о главной тенденции первого этапа развития - развертывании простых веполей в сложные.

Задача 22. Отверстия в шпалах железнодорожных путей со временем разбиваются болтами, болты шатаются и не могут надежно удерживать рельсы. Движение становится опасным, его останавливают, пока не заменят шпалы. Вытащенные шпалы восстанавливают: растачивают отверстие, вбивают в него пробку из твердой породы дерева (дуб, бук) и высверливают новое отверстие под болт. На замену и ремонт шпал тратятся огромные средства - треть всех расходов на ремонт железных дорог плюс убытки от нарушения графиков движения поездов. Это проблема на железных дорогах всего мира. Одна австрийская фирма предложила способ ремонта без замены шпал (запатентовано в 28 странах): отверстия растачивают на месте, очищают их вращающимися щетками, моют ацетоном, сажают в них на эпоксидную смолу деревянные пробки, ждут, пока клей схватится, и высверливают отверстия под болт - полчаса на одну шпалу. Но полчаса - это задержка нескольких поездов, убытки все же немалые. Как улучшить способ, чтобы обеспечить ремонт шпал за время минимального интервала между поездами (допустим 5 мин)? Тут уж не до клея, ведь вставленная пробка должна быть через минуту просверлена, а к концу операции должна надежно воспринимать вместе с болтом нагрузку в несколько тонн. Как быть?

Самое простое усложнение веполя - это его удвоение.
1. Если нужно повысить эффективность вепольной системы, задачу решают превращением одной из частей веполя в независимо управляемый веполь с образованием цепного веполя.
Существует три возможности образования цепного веполя.

а) Развертывание вещества в веполе:

В3 или В4, в свою очередь, может быть развернуто в веполь.
Например, изобретен декоративный светильник, который с изменением атмосферного давления меняет цвет, в обычном светильнике светофильтр один и он закреплен неподвижно, а в новом светофильтры закреплены на гофрированной вакуумной камере, которая меняет свой объем в зависимости от атмосферного давления и передвигает разноцветные светофильтры (а.с. 779 726):

б) Развертывание связей в веполе:

В этом случае в связь В₁- В₂ встраивается звено П₂ - В₃
Например, в патенте Великобритании 824 047 предложено устройство для передачи вращения с одного вала к другому: валы вставлены с двух сторон в цилиндрическую муфту, в зазоре между ними - магнитная жидкость, твердеющая в магнитном поле, муфта - это электромагнит. Если электромагнит не включен, валы (В₁, В₂) свободно вращаются (от П₁) относительно друг друга. При включении электромагнита (П₂) жидкость (В₃) становится твердой и жестко связывает валы, т.е. позволяет передавать вращающий момент.

в) Изменение положения центра тяжести: часто эффективность движущейся системы может быть повышена за счет управляемого изменения ее центра тяжести.

П р и м е р ы:
Трактор для работы на крутых склонах имеет подвижный центр тяжести (а.с. 508 427). Игрушка "Ванька-встанька" с целью расширения игровых возможностей имеет внутри стержень со свободно перемещающимся по нему грузом (а.с. 645 661). Полый молоток, в котором свободно перемещается ртуть (при замахе - в рукоятку, при ударе - в боек), хорошо устраняет противоречие: для хорошего удара молоток должен быть тяжелым, а для экономии силы рабочего - легким.

2. Если дан плохо управляемый веполь и нужно повысить его эффективность, причем замена элементов этого веполя недопустима, задача решается постройкой двойного веполя путем введения второго поля, хорошо поддающегося управлению:

П р и м е р ы:
Для очистки сильно загрязненных ампул их заполняют раствором и встряхивают (П₁), а вокруг создают разрежение (П₂), и наполняющая их моющая жидкость закипает (а.с. 295 299).
Для повышения сцепления шины с дорогой используется не только вес автомобиля (П₁), но и специальный узор протектора, из углублений которого вытесняется воздух, и с помощью создаваемого вакуума (П₂) шина как бы прилипает к дороге.

Задача 22 решается построением цепного веполя: используется свойство древесины разбухать от воды. Пробки изготовляют заранее, конические заготовки обжимают до цилиндра и высушивают. В шпалу пробка вставляется основанием бывшего конуса вниз, заливается водой, пробка разбухает и заклинивается в шпале с силой в несколько тонн (а.с. 765 529). Запишите вепольную формулу этого решения.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 572 | Нарушение авторских прав