2.11.11. Механизмы свертывания тс

Понятие идеальней системы является важным этапом в решении задач, так как это конечный пункт развития ТС. Один из основных путей повышения степени идеальности - это свертывание системы. Свертывание означает выполнение системой своих функций меньшим числом элементов, чем это обычно принято. Для количественной оценки степени свернутости системы можно ввести специальный коэффициент: К - отношение количества веполей, образованных в системе, к числу искусственных элементов, образующих систему. Для обыкновенного веполя - К = 1/3 (простой веполь состоит из изделия В1, инструмента В2 и поля взаимодействия П). Чем больше коэффициент К, тем идеальнее система. Коэффициент свертывания позволяет сравнивать между собой абсолютно разные ТС, - как по выполняемым функциям (например, теплицу и систему для термомеханической обработки деталей), так и по масштабу (систему, состоящую из одного веполя и из сотни), - сравнивать по общему для всех систем признаку, по степени идеальности. Кроме того, К позволяет в цифрах оценить выигрыш от предлагаемого решения, сравнив его с прототипом.

Для увеличения К возможно уменьшение знаменателя - числа искусственно введенных элементов в систему. При свертывании системы возникает противоречие: элементы в системе должны быть, чтобы она работала, но их не должно быть, чтобы система была идеальной. Самый простой механизм разрешения этого противоречия заключается в использовании "бесплатных" элементов в системе: элементы есть и их, как бы и нет. Приведем несколько конкретных механизмов "добычи" бесплатных элементов.

1. Использование полей из внешней среды, например, теплица, содержащая трубчатый каркас и светопроницаемое покрытие с герметичной внутренней полостью, для упрощения конструкции и предотвращения перегрева внутреннего объема теплицы, полость трубчатого каркаса заполнена легко расширяющейся сверх отражающей жидкостью и соединена с полостью светопроницаемого покрытия.

2. Синтезирование нужного поля из поля самой системы, например, электромагнитный насос для перекачивания расплавленного металла или жидкого электропроводного теплоносителя, включающий электромагнит и электрический контур, причем для исключения внешнего источника электрического питания, в нем в качестве источника питания применен замкнутый контур, состоящий из двух полупроводниковых термоэлементов, имеющих форму пластин и расположенных между холодной коммутационной пластиной термоэлемента и горячей коммутационной пластиной, имеющей полость, по которой протекает горячий перекачиваемый жидкий теплоноситель и которая расположена между полюсами электромагнита.

3. Использование полей, «отходных» от других систем, например, способ бункерного сухого тушения кокса для повышения эффективности использования теплоты, в качестве охлаждающего агента предполагает использование смеси углеводородов, подлежащих пиролизу.

4. Использование в качестве инструмента вещества, отходного от других систем, например, способ очистки отходящих газов от кислых компонентов путем абсорбции сточными водами, для повышения степени очистки от сернистного ангидрида, предполагает абсорбцию производить щелочными сточными водами гидрошлакозолоудаления тепловых электрических станций.

5. Использование бесплатных поля взаимодействия и инструмента, например, способ автоматической дуговой сварки угольным электродом в защитной окислительной атмосфере, для автоматической заточки электрода и обеспечения непрерывности процесса сварки, предполагает струю воздуха принудительно подавать под углом 1015° к оси электрода. Или еще один пример: вода из системы охлаждения двигателя обогревает кабину водителя.

Второй механизм преодоления противоречия (элемент системы должен быть и его быть не должно, например, инструмент должен быть, чтобы обрабатывать изделие и его не должно быть, чтобы система обработки была идеальной) состоит в активизации изделия. Если заставить каким-то образом изделие обрабатывать себя, то отпадает необходимость в инструменте: инструмент есть, так как обработка изделия происходит, но и его нет, так как изделие обрабатывает само изделие. Для такой обработки необходимо, прежде всего, разделить изделие на две части. Деление это можно производить на одном уровне и - на разных. В первом случае происходит взаимная обработка этих частей, а во втором - изменение структуры вещества меняет "микровид" изделия.

6. Деление изделия на равноуровневые части, например, способ транспортирования пульпы по трубопроводу, включающий подачу пульпы в трубопровод и перемещения по нему, для снижения износа трубопровода, предполагает охлаждение наружной стенки до образования на внутренней его поверхности слоя замороженной пульпы.

7. Деление изделия на разноуровневые части, например, способ npавки деталей путем изменения температуры в зоне правки, для улучшения свойства стальных закаленных деталей, содержащих остаточный аустенит, предполагает охлаждение деталей в зоне правки с вогнутой стороны до температуры, вызывающей мартенситные превращения и лежащей в пределах отрицательных температур.

Третьим вариантом повышения идеальности систем является увеличение числа веполей, входящих в систему, то есть числа выполняемых системой функций. Это можно добиться с помощью различных механизмов.

8. Если позволяет система, можно выполнять дополнительные функции во время вынужденных простоев системы, то есть выполнить новые функции в промежутках между выполнением других функций. Например, организация рабочего хода пил в обе стороны.

9. Вторую функцию можно придать системе добавлением в нее второго поля, то есть образованием би-полевого поля. Например, способ термомеханической обработки стальных изделий, включающий нагрев и охлаждение, совмещенный с пластической деформацией дробью, для повышения физико-механических свойств изделий, предполагает охлаждение и пластическую деформацию осуществлять ледяными шариками или дробью с оболочкой из льда.

10. Параллельное использование инструмента в другой системе, причем использование на том же самом уровне (макро). Например, способ шлифования деталей абразивной лентой с применением смазочно-охлаждающей жидкости, при котором ленте сообщают вращение и натяжение, для повышения стойкости ленты, предполагает ее натяжение производить давлением потока смазочно-охлаждающей жидкости на свободную ветвь ленты.

11. Вепольная схема такая же, как и в п.10, но используется инструмент на микроуровне. Например, тепловой диод, содержащий входной и выходной теплопроводы, имеющие узлы теплового контакта, для упрощения конструкции, предусматривает выполнение узла теплового контакта по типу "вилка-розетка" и вилка выполнена в теле входного, а розетка - в теле выходного теплопроводов, причем входной теплопровод изготовлен из материала с высоким коэффициентом линейного удлинения, например, инвара.

12. Параллельное использование инструмента в разных системах, причем задействованием одновременно нескольких уровней вещества. Например, подшипник скольжения, содержащий антифрикционный вкладыш, установленный в токопроводящей обойме, контактирующей с токопроводящим корпусом, и подключенную к блоку аварийной защиты термопару, для повышения быстродействия защиты от перегрева, выполнен так, что термопара образована обоймой и корпусом.

Кроме "чистых" случаев возможны и различные сочетания, например, рама для теплиц и парников, состоящая из прямоугольного каркаса и пленочного покрытия, для автоматического проветривания и поддержания заданной температуры в теплице, выполнена так, что две противоположные стороны каркаса рамы изготовлены из наложенных одна на другую пластин из материалов, имеющих разность коэффициентов линейного расширения. В этом примере один веполь выполняет функции трех веполей: рамы крыши парника, являются измерителями температуры внутри парника и регулятора открытия крыши, таким образом, здесь К = 3/1 (единственный искусственный элемент в системе - биметаллическая пластина: изделие разделено на две части и само себя обрабатывает).