2.11.2. Закон "энергетической проводимости" системы

Формулировка закона: необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является сквозной проход энергии по всем частям системы. Следствие из закона: чтобы часть ТС была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органом управления. Любая ТС является преобразователем энергии, поэтому очевидна необходимость передачи энергии от двигателя через трансмиссию к рабочему органу. Энергия, поступающая извне, идет на обеспечение работы всех частей ТС, на компенсацию потерь, на измерение параметров работы частей. Передача энергии от одной части ТС к другой может быть вещественной (вал, шестерня, рычаги); полевой (электромагнитное поле) и вещественно-полевой (поток заряженных частиц). Многие задачи сводятся к подбору поля и вида передачи, эффективных в данных условиях. При этом следует учитывать три правила:

1. При синтезе ТС надо стремиться к использованию одного поля (вида энергии) на все процессы работы и управления в системе. При развитии ТС (развертывании) любые новые подсистемы должны работать на энергии, проходящей сквозь систему, или на "бесплатной" энергии (из внешней среды или в виде отходов от другой системы). Например, в способе использования ветровой энергии для обогрева парников [16] предусматривается превращение этой энергии непосредственно в тепло, минуя промежуточную стадию получения электроэнергии (ветровая установка вращает колесо компрессора, который снимает воздух и благодаря этому нагревает до 170 °С, причем этот метод в 6 раз эффективнее, чем с использованием электричества.

2. Если ТС состоит из веществ, менять которые нельзя, то используется поле, хорошо проводимое веществами полей системы.

3. Если вещества частей системы можно менять, то плохо управляемое поле заменяют на хорошо управляемое по цепочке: гравитационное, механическое, тепловое, магнитное, электрическое, электромагнитное. Одновременно заменяют вещества или вводят в них добавки, обеспечивающие хорошую проводимость системы (вещества должны быть "прозрачными" для выбранного поля). В задачах на измерение и обнаружение можно говорить о информационной проводимости, но она может сводиться к энергетической, только слабой.

Пример задачи на закон об энергетической проводимости. В центрифуге, в течение длительного времени должны идти химические реакции, для чего необходимо поддерживать внутри температуру 250 °С. Поставить центрифугу в термостат нельзя, она слишком велика. Использовать электроконтактный и радиационный нагрев сложно из-за больших скоростей вращения центрифуги и трудностей контроля температуры. Как быть? Решение: вне центрифуги энергия есть, а потребитель ее находится внутри вращающейся центрифуги. Необходимо создать энергетический мост - в виде энергии, меняющейся при переходе от одной части системы к другой. Можно использовать электромагнитную энергию, передача которой не мешает вращению центрифуги, преобразуемую внутри в тепловую энергию. Нагрев обеспечивается помещением центрифуги в магнитное поле, а внутри центрифуги устанавливается диск из ферромагнетика. Поддержание постоянной температуры обеспечивается подачей избыточного поля, из которого диск отбирает энергию, достаточную для нагрева до 250 °С, после чего вещество диска самоотключается при переходе через точку Кюри, а при понижении температуры происходит самовключение диска.