Структурный анализ систем - страница 7
Мы использовали ресурсы — снег и ультразвуковой излучатель, т. е. ресурсы вещества и поля (рис. 3.10).
Рис. 5.6. Уплотнение снега
Цепной веполь
Цепной веполь образуется соединением простых веполей. Схема цепного веполя представлена (3.36).
Цепной веполь — это комплексный веполь, в котором вещество В>2 развернуто в самостоятельный веполь, включающий П>2, В>3 и связи между ними.
В схеме 3.36 в скобках показан новый веполь, развернутый из вещества В>2.
Задача 3.7. Определение скрытых дефектов
Условия задачи
Как определить скрытые дефекты, например усталостные трещины в лопатках турбины авиадвигателя?
Разбор задачи
Необходимо выявить дефекты турбинной лопатки В>1. Можно подобрать поле П>1, на которое будет отзываться В>1.
Вепольная схема для поиска решения будет иметь вид (3.37).
К лопатке подводят источник, возбуждающий механические колебания (катушка индуктивности). Катушка через усилитель мощности соединена с генератором электрических колебаний. Меняя частоту колебаний генератора, доводят ее до резонансной частоты. Рядом с лопаткой ставят микрофон, передающий эти колебания в электрическом виде на осциллограф (рис. 3.11). По изменению формы колебаний судят о наличии усталостной трещины.
Рис. 3.11. Определение скрытых дефектов
Основное в данном решении — дефект определяют «по звуку». Лопатку приводят в колебательное движение с помощью соответствующего поля П>1. Описанное решение соответствует веполю (3.38), где:
П>1 — поле механических колебаний (его можно обозначить П>мех или П>кол);
В>1 — лопатка;
П>2 — звуковое поле — колебание воздуха (П>зв).
Тогда этот веполь можно изобразить (3.37).
Это же решение можно представить более сложным веполем, описанным схемой (3.39).
Где:
В>0 — генератор электрических колебаний;
П>0 — поле электрических колебаний;
В>2 — катушка индуктивности;
П>1 — переменное магнитное поле (генератор механических колебаний);
В>1 — лопатка;
П>2 — звуковое поле;
В>3 — микрофон;
П>3 — электрический сигнал;
В>4 — осциллограф;
П>4 — световой сигнал (изображение колебаний на экране осциллографа).
Такой веполь называется цепным.
При желании эту модель можно усложнить еще больше.
В веполе (3.39) представлено несколько различных систем:
В>0, П>0 — генератор электрических колебаний;
В>2, П>1 — электрическая катушка;
В>3, П>3 — микрофон;
В>4, П>4 — осциллограф.
Все эти системы вспомогательные. Главная идея — измерение «тона звука» П>2, которое получается в результате возбуждения полем П>1 лопатки В>2. Данное решение может быть осуществлено и другим образом, например, возбуждать и снимать колебания можно с помощью пьезопреобразователей.
Как было написано раньше — это задача на обнаружение (дефекта в лопатке), которое осуществляется измерением сигнала П>2, поэтому задача и на измерение тоже.
Двойной веполь
Двойной веполь образуется соединением простых веполей. Схема двойного веполя представлена схемой (3.40)
Задача 3.8. Разлив жидкого металла
Условия задачи
Разлив жидкого металла В>1 из ковша В>2 осуществляется из донного отверстия (рис. 3.12) под действием гравитации П>1. Вепольная структура данной системы представлена в виде (3.40).
Рис. 3.12. Разлив жидкого металла
Такой разлив осуществляется неравномерно, так как зависит от высоты h столба жидкого металла (от гидростатического напора). Как сделать разлив равномерным?
Разбор задачи
Чтобы сделать разлив равномерным, необходимо компенсировать действие силы гравитации, т. е. воздействовать еще одним полем П>2 — перейти к двойному веполю (3.42).
Гидростатический напор регулируют высотой h столба жидкого металла над отверстием разливочного ковша, вращая П>2 металл в ковше (рис. 3.13), например, электромагнитным полем8.
При вращении металла в ковше в зависимости от скорости вращения образуются параболы различной формы (пунктирные линии на рис. 3.13). Максимальная высота h>max, когда нет вращения (скорость вращения V>o = 0). Максимальной скорости вращения (V>max) должна соответствовать усеченная парабола, когда над отверстием отсутствует металл (h>min = 0) и, следовательно, он не выливается. Таким образом, можно регулировать расход металла через донное отверстие разливочного ковша.
