2.2. Принцип вепольного анализа

2.2.1. Понятие веполя и его значение

Веполь - схема минимальной ТС, являющейся простейшей работоспособной моделью и включающей изделие, инструмент и энергию (поле), необходимую для воздействия инструмента на изделие. Любую сложную систему можно свести к сумме веполей. Записывая условие задачи в вепольной форме, мы отбрасываем все несущественное, выделяя причины возникновения задачи. Поэтому вепольный подход не только удобная символика для записи изобретательских задач, но и инструмент отыскания наиболее эффективных путей преобразования ТС. Если система содержит все три элемента, то тогда она хорошо работает, если какого-то элемента не хватает, возникает задача.

Выявление вепольной формулы задачи рассмотрим на примере трех задач [11]:

Задача 1. Возникла проблема определения степени затвердевания полимерного состава при изготовлении изделий из полимеров. Непосредственно ее измерить невозможно: надо ввести датчик в середину затвердевающей массы - и нельзя этого делать, т.к. датчик не должен там оставаться (противоречие). Решение: способ определения степени затвердевания (размягчения) полимерных составов для неразрушающего контроля предполагает (а. с. 239633) в состав вводить магнитный порошок и измерение изменения магнитной проницаемости состава проводить в процессе его затвердевания.

Задача 2. Необходимо контролировать интенсивность движения частиц сыпучего материала при псевдоожижении, однако возникает противоречие - при помещении датчика в сыпучий материал, он может двигаться с разной интенсивностью при одном и том же давлении. Решение: акустический способ индикации псевдоожижения сыпучих материалов, для непосредственного контроля начала и интенсивности движения частиц, предполагает (а. с. 318404) введение в среду сыпучего материала металлического стержня звукопровода, являющегося датчиком звуковых колебаний, которые преобразуются в электромагнитные.

Задача 3. Необходимо предложить легко извлекаемый клин, так как возникает техническое противоречие - выигрыш в силе, необходимый для извлечения клина, оплачивается усложнением устройства механизированного клина. Решение: в устройстве для заклинивания (а. с. 428119), содержащем клин и клиновую прокладку, для облегчения извлечения клина, клиновая прокладка выполнена из двух частей, одна из которых легкоплавкая.

В данных задачах, когда дано одно вещество (полимер, датчик, клин), добавляется второе вещество (ферромагнитный порошок, стержень, прокладка) и поле (магнитное, акустическое, тепловое). Это необходимо для того, чтобы поле через второе вещество воздействовало на первое вещество или, наоборот, чтобы первое вещество через второе давало на выходе поле, несущее информацию. Если обозначить поле буквой П, первое вещество В1, второе вещество В2, связи стрелками, направление от дано к получено - двойной стрелкой, то получим схемы решения к задачам 1 и 2: В1  В1  В2 П, а к задаче 3: В1  В1  В2 П.

Два вещества и поле могут быть различными, но они необходимы и достаточны для образования минимальной ТС - назывемой веполь (от слов "вещество" и "поле"). В понятии веполь используется три термина: вещество, поле, взаимодействие. Под термином вещество" принимают любые объекты независимо от степени сложности. Термин "поле" применим к физическим полям: электромагнитному, гравитационному, полям сильных и слабых взаимодействий, а также "техническим"полям - тепловому, механическому, акустическому, центробежному и т.д. В вепольных формулах записывают только поля на входе и выходе, т.е. поля, которыми по условиям задачи можно непосредственно управлять - вводить, обнаруживать, изменять, измерять. Взаимодействие между веществами указывается без детализации вида взаимодействия (тепловое, механическое и т.д.).

Обозначения, принятые в вепольном анализе:  - веполь в общем виде; — - действие или взаимодействие в общем виде без конкретизации;  - действие;  - взаимодействие; - - - - действие или взаимодействие, которое необходимо ввести по условиям задачи;  - неудовлетворительное действие или взаимодействие, которое по условиям задачи должно быть изменено; П - поле на входе или поле действует; П - поле на выходе (поле хорошо поддается действию-изменению, обнаружению, измерению); П - состояние поля на входе; П - состояние того же поля на выходе (меняются параметры, но не природа поля); В - состояние вещества на входе; В - состояние вещества на выходе; В - В - переменное вещество, находящееся то в состоянии В' , то в состоянии В", например, под действием переменного поля; П^ - переменное поле.

В вепольных формулах вещества записывают в строчку, а поля сверху и снизу, что позволяет наглядно отразить действие нескольких полей на одно и тоже вещество.

Вепольная формула позволяет отыскивать эффективный путь преобразования ТС. Например, дана смесь одинаковых по размерам и имеющих одну и ту же плотность кусочков коры и древесины. Как их разделить? Даны два вещества, причем ни одно из них не является инструментом и в системе нет поля. При обозначении вредного (ненужного) взаимодействия волнистой линией, решение задачи можно записать: В1В2  ПВ1В2.

Если оба вещества имеют одинаковую плотность и электризуются одинаково, тогда в одно из веществ (до рубки дерева) вводят третье вещество В3 (например, ферромагнитный порошок) и получают комплексный веполь: В1В2  П(В3 В1)В2.

Необходимо помнить, что введение новых веществ и полей - отступление от идеала. Поэтому, составляя вепольные формулы, важно как можно меньше отойти от идеала - простого веполя "треугольника". Такой отход необходим и допустим лишь в той мере, в какой усложнение вепольной структуры компенсируется увеличением числа функций, появлением новых полезных качеств.