2.2.2. Правила построения и преобразования веполей

Представление ТС в виде веполей наталкивается на определенные психологические трудности. Необходимо помнить, что веполь - система из трех элементов Bl, В2 и П - играет в технике ту же роль, что треугольник в геометрии. Зная правила построения и преобразования веполей, можно легко решать некоторые задачи.

Вепольный анализ проводится в оперативной зоне возникновения задачи, т.е. там, где выявлено физическое противоречие. В этом месте обязательно должны быть два вещества В1 и В2, полезно или вредно взаимодействующие между собой, и поле П, которое связывает эти два вещества. Всегда, изучая задачу, в первую очередь необходимо проверить, есть ли в оперативной зоне полный веполь и, если не хватает какого-либо элемента ввести его в систему. Причем в оперативной зоне задачи всегда есть какие-то вещества или вид энергии и необходимо заставить поработать их на поставленную цель. Веполь условен - это своеобразная графическая модель системы, позволяющая понять ее состояние. Если веполь неполный, т.е. в нем не хватает В или П, его надо достроить. Если он полный, но неэффективный, его надо развить, задействуя новые вещества или поля. Если веполь "вредный", т.е. сам порождает нежелательные явления, его надо разрушить и заменить новым. Развитие всех видов веполей выглядит следующим образом: неполный веполь ® полный веполь ® цепной (сложный) веполь ® форсированный веполь (дробление, динамизация, переход к пористым веществам, структурирование вещества, согласование ритмики) ® феполь ® форсированный феполь ® свертывание, переход в надсистему и к подсистемам. Эти эволюционные шаги отображают общую линию развития любой ТС и наиболее полно представлены в стандартах. При достройке веполя всегда предпочтительно не вводить новые вещества и поля, а использовать имеющиеся в системе, при необходимости видоизменив их. Важным моментом в вепольных построениях является то, что веполь в качестве энергии и веществ охотно включает в себя магнитное поле и ферровещества с образованием феполя, дающего сильные решения, так как и магнитное поле, и ферромагнетики эффективно управляются.

Линии общего развития веполей: простейший веполь, обеспечивающий минимальную работоспособность системы и состоящий из трех элементов; сложный веполь, включающий дополнительные вещества и поля; цепной веполь - к одному из имеющихся веществ подключается новое поле и новое вещество, а образовавшийся новый веполь в свою очередь может взаимодействовать с другой группой вещества и полей и т.д., образуя единую цепь для достижения поставленной цели; форсированные веполи (дробление, динамизация и т.д.); феполи; сворачивание всех веществ в одно; передача функции вепольной системы в надсистему.

Можно выделить следующие правила преобразования веполей:

1. Правило достройки веполя - минимально полная ТС заведомо эффективнее неполной системы, поэтому данные в задачах невепольные и неполные вепольные системы необходимо достраивать до полных веполей. Невепольные системы (один элемент - вещество или поле) и неполные вепольные системы (два элемента - поле и вещество или два вещества) необходимо для повышения эффективности и управляемости, достраивать до полного веполя (три элемента - два вещества и поле). Например, золошлаковые отходы размалывают в мелкий порошок с получением смеси золы и недогоревших частиц угля. Для утилизации необходимо разделить смесь мало различающуюся по плотности. Даны два вещества, для достройки веполя необходимо ввести поле. Гравитационное поле из-за отсутствия разницы в удельном весе не подходит. При использовании электрического поля частицы угля заряжаются отрицательно, а частицы золы - положительно, что позволяет надежно сепарировать смесь (веполь: Bl ~ B2 Þ (В2В3) ¬ П_э).

2. Правило развития веполей: с увеличением степени дисперсности В2 (инструмента) эффективность веполя повышается; действие поля на В2 эффективнее действия на В1 (изделие); электрические (электромагнитные, магнитные) поля в веполях эффективнее неэлектрических (механических, тепловых и т.д.). Причем чем меньше частицы В2, тем более гибким может быть управление инструментом. Например, для очистки горячих газов от немагнитной пыли применяют фильтры, представляющие собой пакет слоенной металлической ткани. Фильтры эффективно задерживают пыль, но с трудом подвергаются очистке. Приходится часто отключать фильтр и регенерировать продувкой в обратном направлении. Как быть? Решение: в качестве фильтра используют ферромагнитный порошок, помещенный между полюсами магнита и образующий пористую структуру. Отключая и включая магнитное поле, можно эффективно управлять фильтром. Поры фильтра могут быть маленькими (когда ловят пыль) и большими (когда идет очистка фильтра). Вепольная система: В1 - пыль; В2 - пакет ткани; П - механическое поле сил, создаваемых потоком. Решение: В2 дробиться в ферромагнитный порошок В_Ф; действие поля П направляется не на В1 (изделие), а на В_Ф (инструмент); само поле становится не механическим (П_мех), а магнитным (П_м): П_мех ® В1 ~ В2 Þ В1 ¬ В_ф ¬ П_м.

3. Правила разрушения вредных веполей: если одно вещество вредно действует на другое, то между ними вводят третье вещество, при этом желательно, чтобы оно было видоизмененным состоянием одного из двух имеющихся; если поле действует на вещество, то между ними вводят второе поле, нейтрализующее действие первого, или его вредное действие оттягивают на третье вещество. Данные правила используют в задачах, в которых требуется устранить вредное взаимодействие двух объектов. Разрушить связи в треугольнике веполя можно: удалив один из элементов, оборвав связи, заменив поле третьим веществом. Наиболее сильным решением является введение третьего вещества, являющегося видоизменением одного из двух имеющихся. При этом необходимо, чтобы третье вещество было и чтобы его не было, поэтому оно не удорожает систему, не нарушает ее работу. Например, для экономного расходования воды (при охлаждении поверхностей) ее нужно очень мелко распылить. Но вылетающие из распылителя мелкие капельки слипаются друг с другом, образуя большие капли, что нежелательно. Решение: разрушение вредного веполя осуществляется введением между капельками поля противодействующего вредному полю. Вводят электрическое поле, при этом капельки заряжаются одноименным зарядом и отталкиваются.

4. Правило названия: название требуемого эффекта образуется соединением названий двух полей. Применяется, если вещество должно превращать одно поле в другое (или менять параметры поля), причем можно сразу определить необходимый физический эффект, например, веполь: П_опт ® В ® П_ак - даст оптико-акустический эффект.

5. Правило построения цепных веполей: применяется для задач, в которых противоречие возникает из-за того, что необходимо сохранить имеющийся веполь и, в то же время, ввести новое взаимодействие по схеме: D Þ DD. Например, металлический цилиндр обрабатывается изнутри абразивным кругом, в процессе работы круг стирается. Как измерить диаметр круга, не прерывая шлифовки и не выведя круг из цилиндра? В условиях задачи дан веполь полезно используемый: механическое поле П – П_мех через круг В2 действует на цилиндр В1. Решение: инструмент В2 разворачивается в веполь, присоединенный к имеющемуся веполю. В круг вводится тонкая ферромагнитная прокладка В3 не нарушающая процесс шлифовки, а круг помещается в магнитное поле. При изнашивании прокладка укорачивается, изменяя напряженность магнитного поля. Иногда В3, в свою очередь разворачивается в веполь, продолжающий цепь, причем поле на выходе легко измеряется и обнаруживается. Также используется преобразование одного поля в другое или излучение генерируемое самим веществом, входящим в веполь.

Двойные и комплексные веполи называют сложными, а комплексный веполь с ферромагнитным порошком - комплексно-форсированным (или феполем). Пример использования двойного веполя: при гидравлической разработке месторождений используют гидромониторы, когда мощной высокого давления струей воды разрушают породы. Как улучшить работу гидромонитора? Применяют дополнительное тепловое поле - воду перегревают и она вскипает в трещинах пород, причем производительность повышается в десятки раз. При переходе к комплексному веполю - добавляют третье вещество - в воду добавляют песок и производительность также возрастает. Переход к комплексным веполям - всегда эффективный шаг. Например, разлившуюся на поверхности воды нефть (масло) собирают с помощью плавающих пористых гранул не смачиваемых водой, но хорошо впитывающих нефть. А как потом быстро собрать эти гранулы? Решение: ввести в гранулы ферромагнитный порошок и собирать большим магнитом. На этом веполе построены сотни изобретений из разных областей, например, другие варианты использования феполей: для овализации зерен абразива применяют смесь зерна с ферромагнитными частицами и вращают смесь магнитным полем (а. с.319460); для очистки проволоки от окалины пропускают проволоку через абразивный ферромагнитный порошок, поджимаемый магнитным полем (а. с.333993); для изгибания немагнитных труб предложено наполнять их ферромагнитным порошком и действовать магнитным полем (а. с.523742).

Веполи, в которых происходит замена поля на более сильное поле, называют форсированными. Форсирование веполя происходит по цепочке: сложный веполь - форсированный - свернутый.