Структурный анализ систем - [6]
Рис. 3.11. Определение скрытых дефектов
Основное в данном решении — дефект определяют «по звуку». Лопатку приводят в колебательное движение с помощью соответствующего поля П>1. Описанное решение соответствует веполю (3.38), где:
П>1 — поле механических колебаний (его можно обозначить П>мех или П>кол);
В>1 — лопатка;
П>2 — звуковое поле — колебание воздуха (П>зв).
Тогда этот веполь можно изобразить (3.37).
Это же решение можно представить более сложным веполем, описанным схемой (3.39).
Где:
В>0 — генератор электрических колебаний;
П>0 — поле электрических колебаний;
В>2 — катушка индуктивности;
П>1 — переменное магнитное поле (генератор механических колебаний);
В>1 — лопатка;
П>2 — звуковое поле;
В>3 — микрофон;
П>3 — электрический сигнал;
В>4 — осциллограф;
П>4 — световой сигнал (изображение колебаний на экране осциллографа).
Такой веполь называется цепным.
При желании эту модель можно усложнить еще больше.
В веполе (3.39) представлено несколько различных систем:
В>0, П>0 — генератор электрических колебаний;
В>2, П>1 — электрическая катушка;
В>3, П>3 — микрофон;
В>4, П>4 — осциллограф.
Все эти системы вспомогательные. Главная идея — измерение «тона звука» П>2, которое получается в результате возбуждения полем П>1 лопатки В>2. Данное решение может быть осуществлено и другим образом, например, возбуждать и снимать колебания можно с помощью пьезопреобразователей.
Как было написано раньше — это задача на обнаружение (дефекта в лопатке), которое осуществляется измерением сигнала П>2, поэтому задача и на измерение тоже.
Двойной веполь
Двойной веполь образуется соединением простых веполей. Схема двойного веполя представлена схемой (3.40)
Задача 3.8. Разлив жидкого металла
Условия задачи
Разлив жидкого металла В>1 из ковша В>2 осуществляется из донного отверстия (рис. 3.12) под действием гравитации П>1. Вепольная структура данной системы представлена в виде (3.40).
Рис. 3.12. Разлив жидкого металла
Такой разлив осуществляется неравномерно, так как зависит от высоты h столба жидкого металла (от гидростатического напора). Как сделать разлив равномерным?
Разбор задачи
Чтобы сделать разлив равномерным, необходимо компенсировать действие силы гравитации, т. е. воздействовать еще одним полем П>2 — перейти к двойному веполю (3.42).
Гидростатический напор регулируют высотой h столба жидкого металла над отверстием разливочного ковша, вращая П>2 металл в ковше (рис. 3.13), например, электромагнитным полем8.
При вращении металла в ковше в зависимости от скорости вращения образуются параболы различной формы (пунктирные линии на рис. 3.13). Максимальная высота h>max, когда нет вращения (скорость вращения V>o = 0). Максимальной скорости вращения (V>max) должна соответствовать усеченная парабола, когда над отверстием отсутствует металл (h>min = 0) и, следовательно, он не выливается. Таким образом, можно регулировать расход металла через донное отверстие разливочного ковша.
Рис. 3.13. Вращение жидкого металла
Смешанный веполь
Смешанный веполь представляет собой сочетание цепного (3.36) и двойного (3.40) веполей или соединение двух двойных веполей (3.40).
Переход от цепного веполя к смешанному показан на схеме (3.43), а переход от двойного к смешанному — на схеме (3.44).
Пример 3.9. Фильтр
Для очистки воздуха в производственных помещениях используют громоздкие фильтры. В вепольном виде это можно представить (3.45).
Где:
В>1 — воздух;
В>2 — пыль;
П>1 — воздушный поток;
В>3 — фильтр.
Это модель внутреннего комплексного веполя.
Следующий шаг в развитии систем очистки воздуха — это использование циклона (рис. 3.14). В циклоне загрязненный воздух раскручивается с большой скоростью, частички пыли, висящие в воздухе, отбрасываются к стенкам за счет центробежных сил, ударяются о них и падают в пылесборник.
Рис. 5.10. Циклон
В этом решении использован двойной веполь, по схеме (3.40).
Где:
В>1 — воздух;
В>2 — пыль;
П>1 — воздушный поток;
П>2 — центробежные силы.
Можно усовершенствовать это решение.
Недостаток рассмотренного циклона состоит в том, что мелкая пыль не долетает до пылесборника, а оседает на стенках вытяжной трубы (вытяжки). Поэтому приходится циклон время от времени останавливать и чистить трубу.
Попробуем перейти к смешанному веполю (3.43), т. е. добавим П>3, воздействующее на В>2, генерирующее поле П>4, которое действует на пыль В>2 (3.47).
Чтобы пыль не засоряла вытяжку, всю трубу превратили в электрод — полый цилиндр из металла, утыканный иголками, располагающимися на выходе трубы. На электрод подается электрическоеполе, которое отталкивает пыль от вытяжной трубы (рис. 3.15). Таким образом, пыль оказывается в пылесборнике.
Где:
В>1 — воздух;
В>2 — пыль;
П>1 — воздушный поток;
П>2 — центробежные силы;
П>3 — электрическое поле;
В>4 — иголочки на трубе;
П>4 — статическое электричество (электрическое поле).
Рис. 3.15. Электрофильтр (коническая часть циклона — рис. 3.14)
Глава 4. Устранение вредных связей
4.1. Тенденции устранения вредных связей
Довольно значительный класс задач связан с нежелательным эффектом, представляющим собой вредную связьвещества с веществом, поля с веществом или вредное воздействие полей.
Устранение вредных связей осуществляется с помощью определенных закономерностей (см. рис. 4.1 — 4.3):
