Структурный анализ систем - [5]

Где:

П₁ — температурное поле разогретого паяльника;

В₁ — олово;

В₂ — вывод (ножка) радиоэлемента.

Задача описывается веполем с полезной и вредной связью. Полезное действие (прямая стрелка от В₁ к В₂) — олово расплавляется и освобождает ножку радиоэлемента. Вредное (волнистая стрелка от В₁ к В₂) — горячее олово перегревает ножку радиоэлемента и собственно радиоэлемент.

Одно из возможных решений перейти к внешнему комплексному веполю (3.27), т. е. необходимо внешне ввести дополнительное вещество. Обозначим его как В_3.

Чтобы радиоэлемент при демонтаже не испортился от термоудара, перед нагревом в место распайки вводят припой В₃ с температурой плавления ниже температуры плавления основного припоя (рис. 3.7). Дополнительный припой, представляющий собой сплав олово-свинец-висмут, существенно уменьшает термоудар радиоэлемента.

Рис. 3.7. Введение низкотемпературного припоя

Комплексный вепольна внешней среде — это внешний комплексный веполь, где в качестве В₃ используется внешняя средаВ_ВС, которая может добавляться к В₂ (3.28) или к В₁ (3.29).

Этот вид комплексного веполя целесообразно использовать, когда невозможно или нежелательно присоединять В₃ к имеющимся в системе веществам.

В_ВС — вещество внешней среды, В₃ = В_ВС.

Задача 3.5. Очистка железнодорожных путей

Условия задачи

Очистку железнодорожных путей от снега или грязи осуществляют с помощью специального локомотива или навесного оборудования. Это не идеально. Необходимо приобретать специализированное оборудование, тратить лишнюю энергию, время, человеческие ресурсы на эксплуатацию и ремонт. Как избежать этого?

Разбор задачи

Вепольная схема задачи имеет вид (3.30).

Где:

В₁ — грязь или снег;

В₂ — щетка;

П₁ — вращение щетки.

Одно из возможных решений — перейти к комплексному веполю на внешней среде (3.31).

Где:

В₁ — грязь или снег;

В₂ — щетка;

П₁ — вращение щетки;

В₃ — отражатель;

В_ВС — воздух;

П₂ — набегающий поток.

Очистку железнодорожных путей можно проводить набегающим на локомотив потоком воздуха, направляя его в нужное место с помощью специальных экранов и отверстий (рис. 3.8). Каждый локомотив может быть снабжен таким приспособлением7. Оно может устанавливаться при изготовлении локомотива. Тогда железнодорожные пути не нужно будет специально очищать.

В этом изобретении использовали ресурсы — набегающий поток воздуха.

Рис. 3.8. Очистка железнодорожных путей. А. с. 1 054 483

1 — шасси; 2‒4 — воздуховоды; 2 — заборный воздуховод; 3 — направляющий воздуховод; 4 — вспомогательный воздуховод; 5 — передние стенки воздуховода; 6 — боковые стенки воздуховода; 7 — выпускные окна.

Комплексный вепольна измененной внешней среде — это внешний комплексный веполь, где в качестве В₃ используется измененнаявнешняя средаВ^'_ВС, которая может добавляться к В₁ (3.33) или к В₂ (3.32).

В^«_ВС — видоизмененное вещество внешней среды, В₃ = В^'_ВС.

Под измененной будет пониматься также разложение внешней среды на составляющие элементы и добавки во внешнюю среду.

Этот вид комплексного веполя целесообразно использовать, когда невозможно или нежелательно присоединять В₃ к имеющимся в системе веществам или внешнюю среду.

Задача 3.6. Измерение глубины реки

Условия задачи

При измерении глубины реки через ледяную поверхность необходимо обеспечить надежный контакт ультразвукового (УЗ) излучателя со льдом. На поверхности льда имеется снег, который предварительно расчищают. Лед имеет неровную поверхность и поэтому контакт излучателя со льдом получается в отдельных местах. Для улучшения контакта излучателя со льдом его выравнивают (рис. 3.9). Это трудоемко и требует значительных временных затрат. Как быть?

Рис. 3.9. Измерение глубины реки

Разбор задачи

Вепольную модель задачи можно представить в виде схемы (3.34).

Где:

В₁ — лед;

В₂ — ультразвуковой (УЗ) излучатель;

П₁ — ультразвуковое поле.

Одно из возможных решений — перейти к комплексному веполю на видоизмененной внешней среде (3.35).

Где:

В₁ — лед;

В₂ — излучатель;

П₁ — ультразвук;

В_ВС — снег;

В^«_ВС — уплотненный снег.

Плотный контакт излучателя со льдом можно обеспечить, если утрамбовать снег при помощи самого излучателя (а. с. 900 233).

Мы использовали ресурсы — снег и ультразвуковой излучатель, т. е. ресурсы вещества и поля (рис. 3.10).

Рис. 5.6. Уплотнение снега

Цепной веполь

Цепной веполь образуется соединением простых веполей. Схема цепного веполя представлена (3.36).

Цепной веполь — это комплексный веполь, в котором вещество В₂ развернуто в самостоятельный веполь, включающий П₂, В₃ и связи между ними.

В схеме 3.36 в скобках показан новый веполь, развернутый из вещества В₂.

Задача 3.7. Определение скрытых дефектов

Условия задачи

Как определить скрытые дефекты, например усталостные трещины в лопатках турбины авиадвигателя?

Разбор задачи

Необходимо выявить дефекты турбинной лопатки В₁. Можно подобрать поле П₁, на которое будет отзываться В₁.

Вепольная схема для поиска решения будет иметь вид (3.37).

К лопатке подводят источник, возбуждающий механические колебания (катушка индуктивности). Катушка через усилитель мощности соединена с генератором электрических колебаний. Меняя частоту колебаний генератора, доводят ее до резонансной частоты. Рядом с лопаткой ставят микрофон, передающий эти колебания в электрическом виде на осциллограф (рис. 3.11). По изменению формы колебаний судят о наличии усталостной трещины.