Владимир Петров - Структурный анализ систем

Поддержание жизнедеятельности бактерий осуществляется с помощью жидкой питательной среды, расположенной в гидрогеле 5 5 Xinyue Liu and others. Stretchable living materials and devices with hydrogel—elastomer hybrids hosting programmed cells. PNAS. February 15, 2017, URL: http://www.pnas.org/content/early/2017/02/14/1618307114.full?sid=43417b52-d915-4e2a-ab1b-610afd15fe12 . .

Устройство выполнено в виде перчаток или бандажа (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Устройство, определяющее химикат

Существуют следующие виды вепольных структур:

1. невепольная система(3.13), (3.14), (3.15);

2. вепольная система — простой веполь (3.16);

3. комплексный веполь:

— внутренний комплексный веполь (3.20), (2.21);

— внешний комплексный веполь (3.24), (3.25);

— комплексный веполь на внешней среде (3.28), (3.29);

— комплексный веполь на измененной внешней среде (3.32), (3.33);

4. цепной веполь(3.36);

5. двойной веполь(3.40);

6. смешанный(3.43), (3.44).

Невепольная система

Система, состоящая из одного элемента : вещества В 1или поля П 1, описанных схемой (3.13), или двух элементов : двух веществ В 1, В 2(3.14); вещества В 1и поля П 1(3.15), называется невепольнойили неполной вепольной системой.

Невепольные системы, как правило, неуправляемые или плохо управляемые.

Основное правило вепольного анализа

Невепольные системы для повышения управляемости необходимо сделать вепольными. Это правило можно условно представить в виде (3.16).

Задача 3.1. Снятие коры с древесины

Условия задачи

Обычно кору древесины отделяют механически в специальных корообдирочных барабанах или механическими инструментами, например топором. При этом повреждается и сама древесина.

Необходимо предложить способ отделения коры от древесины, который бы не портил древесину.

Разбор задачи

Разберем эту задачу с позиций вепольного анализа. Имеется древесина и кора. Система невепольная. Она может быть описана схемой (3.17).

Где:

В 1 — древесина;

В 2 — кора.

Это не вепольная система ее необходимо достроить до вепольной. Достройка веполя заключается во ведении поля П 1, воздействующего только на кору в направлении ее отрыва от древесины. В вепольном анализе такое действие осуществляется через посредник, в данном случае через древесину В 1. Это показано вепольной схемой (3.18).

Необходимо подобрать поле П 1, которое может осуществить такое действие.

Между корой и древесиной (рис. 3.3) находится слой клеток ( камбий ), содержащий большое количество влаги, вскипание которой может оторвать кору. Вскипание можно осуществить с помощью вакуума или нагрева, например, токами высокой частоты. Таким образом, вепольный анализ рекомендует использовать тепловое поле П 1= П теп.

Здесь использовали ресурсы — структуру древесины — камбий, а также физические эффекты: кипение и нагрев токами высокой частоты.

Рис. 3.3. Схема поперечного разреза ствола дерева

Задача 3.2. Слежение за объектом

Условия задачи

Необходимо следить за каким-то объектом В 1.

Разбор задачи

Дано только одно вещество В 1 — объект слежения.

Система невепольная .

Для слежения за каким-либо объектом к нему прикрепляют «жучок». С помощью специальной аппаратуры определяют место нахождения объекта слежения.

Итак, у нас имеется объект слежение В 1.Построим вепольную схему слежения за объектом. Для этого добавим еще одно вещество В 2(«радиожук»), которое генерирует поле П 1(радиополе).

Веполь будет иметь вид (3.19).

Где:

В 1—объект слежения;

В 2 — «радиожук»;

П 1 — радиополе.

Дальнейшее повышение управляемости вепольных системосуществляется заменой веществ и/или полей на более управляемые и изменением структуры веполей .

Рассмотрим виды вепольных структур.

Как мы отмечали выше, вепольные структуры могут быть комплексные, цепныеи двойные. Рассмотрим эти структуры.

Комплексный веполь

Комплексный веполь — это веполь с дополнительным введенным веществом В 3, которое может присоединяться к В 1или В 2, повышая управляемость системой или придавая ей новые свойства, тем самым, повышая эффективность технической системы.