Стандарты на построение веполя

1. Достройка веполя. Если по условиям дана невепольная система - один элемент (вещество В или поле П) или неполная вепольная система, два элемента (два вещества В₁, В₂ или вещество и поле В - П), то для ре­шения задачи необходимо достроить систему до полного веполя.

В П

П

В₁ – В В₁ В₂

В – П

Например, если есть два вещества - вода (В₁) и сталь (В₂), то для того, чтобы осуществить закалку необ­ходимо ввести тепловое поле.

П

В₁ – В₂

В₁ В₂

Гравитационное поле и спиленное дерево ещё не образует вепольной системы - нет второго вещества, поэтому поле не обработает дерево. Падающее дерево встречает ножевое устройство, которое срезает сучья.

П

В₁, П В₁ В₂

нож дерево

Веполи часто приходится образовывать при решении задач на выполнение операций с тонкими, хрупки­ми и легко деформирующимися объектами. На время выполнения этих операций объект объединяют с вещест­вом, делающим его твердым и прочным, а затем это вещество удаляют растворением, испарением.

2. Переход к комплексному веполю. Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и усло­вия задачи не содержат ограничений на введение добавок в имеющиеся вещества, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внутреннему комплексному веполю, вводя в В₁ или В₂ добавки, увеличиваю­щие управляемость или придающие веполю нужные свойства. При построении внутреннего комплексного ве­поля вещество, которое вводится, и то в которое вводят указывают в круглых скобках. Примером может слу­жить введение воздуха в вещество для создания пены (или легирующих элементов в сталь для увеличения прокаливаемости).

П П

В₁ ----- В₂ В₁ (В₂ В₃)

Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи содержат ограничения на введение добавок в имеющиеся вещества В₁ или В₂, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внешнему комплексному веполю, присоединяя к В₁ или В₂ внешнее вещество В₃, увеличивающее управляе­мость или придающее веполю нужные свойства. В этом случае скобки не ставятся.

П П П

В₁ ----- В₂ В₁В₃ В₂ В₁ ----- В₂,В₃

Если нужно, менять вес движущегося тела, а менять его нельзя, то телу надо придать форму крыла. И, ме­няя наклон крыла к направлению движения, получить дополнительную, направленную вверх или вниз силу. Если внешняя среда не содержит веществ необходимых для построения веполя, это вещество может быть полу­чено заменой внешней среды, её разложением или введением в нее добавок. В опорном узле скольжения используют смазку (это внешняя среда) для улучшения демпфирования смазку газируют, разлагая её электролизом.

3. Стандарты для реализации экстремальных действий.

Если нужен минимальный (дозированный, оптимальный) режим действия, а обеспечить его по условию задачи трудно или невозможно, надо использовать максимальный режим, а избыток убрать. При этом избыток поля убирают веществом, а избыток вещества - полем.

П П_мах

В₁ В₁ В₂

Примером может служить следующее. Чтобы при пожаре стальной каркас здания не перегрелся (избыток поля), не потерял устойчивость, полые колонны и другие элементы заполняют водой, которая циркулирует внутри корпуса, а при закипании воды пар сбрасывается в атмосферу.

П

В₁ В₂

В₁ В_мах

Для получения тонкого слоя краски, на изделие наносят избыточное покрытие, окуная изделие в бак с краской. Затем изделие вращают, и центробежные силы, сбрасывают избыток краски.

Если нужно обеспечить максимальный режим действия на вещество, а это по тем или иным причинам недопустимо, максимальное действие следует сохранить, но направить его на другое вещество, связанное с первым.

П_мах П_мах

В₁ В₁ В₂

При изготовлении предварительно напряженного железобетона нужно растянуть стальные стержни. Для этого их нагревают; от тепла стержни удлиняются и в таком виде их закрепляют. Однако, если вместо стержней используют проволоку, её нужно нагревать до 700 °С, а допустимо только до 400 °С. Предложено нагревать не расходуемый жаропрочный стержень, который, от нагрева удлиняется и в таком виде соединяется с проволокой. Охлаждаясь, стержень сокращается и растягивает проволоку, остающуюся холодной.

Если нужен избирательно максимальный режим (максимальный режим в определенных зонах при сохра­нении минимального режима в других зонах), поле должно быть: либо максимальным - тогда в места, где не­ обходимо минимальное воздействие, вводят защитное вещество; либо минимальным - тогда в места, где необ­ходимо максимальное воздействие вводят вещества, дающие локальное поле, например, термитные составы, лазерный и электронный лучи для теплового воздействия, взрывные составы - для механического воздействия.

П П_мах В_защит.

В_мах В_мин В_мах В_мин

П_мин В_усил. П_мин.

В_мах В_мин В_мах В_мин

4. Стандарты на переход от веполя к феполю.

Если дана испольная система с недостаточным взаимодействием веществ, то ее можно улучшить перехо­дом к феполю путем использования ферромагнитного вещества и магнитного поля. Китайский император Цинь Ши-Хуанди, живший 22 в. назад, для предотвращения покушений на свою жизнь с применением холодного оружия сделал ворота своего замка из магнитного железняка. На этом же принципе основана магнитная рамка в аэропорту.

П П_маг.

В₁ В₂ В₂ В_ф

Если неудовлетворительно взаимодействующие вещества (В₁ и В₂) неферромагнитны, то либо вводят во внутрь, либо наносят на них ферромагнитное вещество В_ф и создают внутренний или внешний ферромагнит­ный комплексный веполь.

П П_маг П_маг

В₁ ----- В₂ В₁ (В₂ В_ф) В₁ В₂ В_ф

5. Стандарт на динамизацию системы.

Е сли дана вепольная система, то ее эффективность может быть повышена путем увеличения динамиза­ции, включающей, например, разделение веществ на шарнирно соединенные части, переход на импульсное поле.

(система перестраивающаяся в процессе работы).

6. Стандарты на разрушение веполя.

Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные полезные и вредные действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять не обязательно, а использование посторонних веществ не запрошено, задачу решают введением между двумя веществами третьего вещества. Вещество В₃ может быть введено в систему извне в готовом виде или получено действие поля (П₁ или П₂) из имеющихся веществ В₁ или В₂. В частности, В₃ может быть "пустотой", пузырьками, пеной и т.д. Если есть ограничение на введение посто­ронних веществ, то должны быть использованы модификации имеющихся веществ В₁ или В₂, соответственно, В₁^’ или В_2.^’

П П П

В₁ В₂ В₂ В₂ В₁ В₂

В₃ В₁^’(или В_2.^’)

П₁

Примером может служить способ предупреждения кавитационной эрозии у скоростных судов подводных крыльев намораживанием на них льда или способ защиты трубопровода для транспортировки пульпы с абразивными частицами, отличающийся тем, что с целью снижения износа, его стенку охлаждают до образования слоя замороженной пульпы. Если необходимо устранить вредное действие ноля на вещество, задача может быть решена введением второго элемента, оттягивающего на себя вредное действие поля. Например, для защи­ты труб от разрыва при замораживании в трубе размещают надувную пластмассовую вставку (шланг). Вода при замерзании расширяется и сдавливает мягкую вставку, что предотвращает разрушение труб.

П П

В₁ В₁ В₂

Для разрушения вредного веполя может применять другое поле. Это иллюстрирует следующий пример. Для экономного полива воду нужно очень мелко распылять, но вылетающие из распылителя мельчайшие капельки слипаются друг с другом, что не желательно. Для их разделения вводят электрическое поле, создающее в капельках одноименные заряды.

Это приводит к их отталкиванию.

П₁

П

В₁ В₂

В₁ В₂

П₂

В случае, если между веществом существует нежелательное химическое взаимодействие, его можно уст­ранить (или сильно ослабить) применением теплового поля, но со знаком (-), т.е. применить охлаждение до отрицательных температур.

П

П_х

В₁ В₂

В₁ В₂

П_т

Если нужно разрушить веполь с магнитным полем, задача может быть решена, размагничиванием при ударе или нагреве.

П_маг П_маг

В₁ В₂

В₁ В₂

П_т

7. Стандарты на обнаружение.

Если невепольная система плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают построением веполя с полем на входе и выходе.

Примером может служить определение дефектов рентгеновским или ультразвуковым методами.

П₁

В₁ В₂ В₁ В₂

П П₂

Если система (или её часть) плохо поддастся обнаружению или измерению, задачу решают переходом к внутреннему или внешнему комплексному веполю, вводя легко обнаруживаемые добавки. Если их нельзя вве­сти во внутрь, их вводят во внешнюю среду.

П₁

В₁ В₂ В₁ (В₂В₃)

П П₂

Чтобы обнаружить частицы изношенного металла двигателя, которые поступают в смазывающее его масло, в последние добавляют люминофор и облучают ультрафиолетовыми лучами. Металлические частицы гасят свечение.

Если не возможно непосредственно обнаружить или измерить происходящие в системе изменения, зада­чу решают возбуждением в системе резонансных колебаний (всей системы или её какой-то части), по измене­нию частоты которых можно определить происходящее в системе. Примером может служить способ измерения массы жидкости в резервуаре, согласно которому возбуждают механические резонансные колебания системы резервуар - жидкость, и измеряют частоту, по величине которой судят о массе.

П_мех

В₁ В₂ В₁ В₂

П П_мех

Для повышения эффективности обнаружения или измерения необходимо перейти к феполю. Известен способ определения степени затвердевания (размягчения) полимерных составов, отличающихся тем, что с це­лью неразрушающего контроля в состав вводят магнитный порошок и измеряют изменения магнитной прони­цаемости в процессе его затвердевания (размягчения).

П_мег1

В В_ф

П П_мег2

Если нельзя заменить вещество в вепольной системе ферромагнитным веществом, переходят к комплекс­ному внутреннему или внешнему феполю.

П_маг

П_х

В (В₂В_ф)

В₁ В₂

П_маг