Владимир Петров - Структурный анализ систем

Комплексные веполи бывают:

— внутренний комплексный веполь (3.20) и (3.21);

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

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

— комплексный веполь на измененной внешней среде (3.32) и (3.33).

Внутренний комплексный веполь — это комплексный веполь, где добавка В 3присоединяется внутрь веществ В 1(3.20) или В 2(3.21). Введение вещества внутрь условно показано в виде скобок.

Задача 3.3. Сбор разлитой нефти

Условия задачи

В результате аварий танкеров на поверхности моря разливается нефть (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Крушение супертанкера «Эксон Вальдез» (Exxon Valdez)

24.03.1989 г., пролив Принца Уильяма возле Аляски (Prince William Sound, Alaska). Вылилось более 40 миллионов литров сырой нефти.

Один из методов сбора разлитой нефти на поверхности воды заключается в следующем. Пятно нефти окружают плавающими барьерами, которые предотвращают растекание нефти (рис. 3.5). Затем окруженное пространство засыпают пористыми гранулами — адсорбентами, которые впитывают нефть.

Рис. 3.5. Плавучие барьеры, ограждающие пятно нефти

Задача возникает при сборе гранул, заполненных нефтью.

Разбор задачи

Имеются гранулы В 1, заполненные нефтью В 2.

Система невепольная . Она представлена на схеме (3.22). Гранула В 1воздействует на нефть В 2адсорбируя ее (капиллярный эффект).

Где:

В 1 — гранула;

В 2 — нефть.

Для решения мы должны достроить систему до вепольной. Необходимо найти поле, отзывчивое на гранулу с нефтью, чтобы можно было ее легко убирать. Такое поле найти сложно, поэтому мы добавляем еще одно вещество В 3в гранулу В 1, которое будет отзываться на введенное поле П 1. Это поле должно поднимать гранулу, а вместе с ней и нефть.

Предложено в гранулы добавить ферромагнитные частицы В 3, тогда их будет легко собрать магнитным полем П 1(рис. 3.6).

Рис. 3.6. Сбор нефти на поверхности моря 6 6 Рисунок из компьютерной программы Innovation WorkBench компании Ideation International Inc.

Вепольная структура (3.23).

Внешний комплексный веполь — это комплексный веполь, где добавка В 3присоединяется внешне к В 1(3.24) или В 2(3.25). Этот вид комплексного веполя используется, когда невозможно или нежелательно вводить В 3внутрь имеющихся веществ.

Задача 3.4. Демонтаж радиоэлементов

Условия задачи

Демонтаж радиоэлементов производится с помощью паяльника. При этом часто перегрев (термоудар) приводит к порче радиоэлемента. Как быть?

Разбор задачи

Построим вепольную модель описанной системы. Она может быть представлена схемой (3.26).

Где:

П 1 — температурное поле разогретого паяльника;

В 1 — олово;

В 2 — вывод (ножка) радиоэлемента.

Задача описывается веполем с полезной и вредной связью. Полезное действие (прямая стрелка от В 1к В 2) — олово расплавляется и освобождает ножку радиоэлемента. Вредное (волнистая стрелка от В 1к В 2) — горячее олово перегревает ножку радиоэлемента и собственно радиоэлемент.

Одно из возможных решений перейти к внешнему комплексному веполю (3.27), т. е. необходимо внешне ввести дополнительное вещество. Обозначим его как В 3.

Чтобы радиоэлемент при демонтаже не испортился от термоудара, перед нагревом в место распайки вводят припой В 3с температурой плавления ниже температуры плавления основного припоя (рис. 3.7). Дополнительный припой, представляющий собой сплав олово-свинец-висмут, существенно уменьшает термоудар радиоэлемента.

Рис. 3.7. Введение низкотемпературного припоя

Комплексный веполь на внешней среде — это внешний комплексный веполь, где в качестве В 3используется внешняя среда В ВС, которая может добавляться к В 2(3.28) или к В 1(3.29).

Этот вид комплексного веполя целесообразно использовать, когда невозможно или нежелательно присоединять В 3к имеющимся в системе веществам.

В ВС — вещество внешней среды, В 3= В ВС.

Задача 3.5. Очистка железнодорожных путей

Условия задачи

Очистку железнодорожных путей от снега или грязи осуществляют с помощью специального локомотива или навесного оборудования. Это не идеально. Необходимо приобретать специализированное оборудование, тратить лишнюю энергию, время, человеческие ресурсы на эксплуатацию и ремонт. Как избежать этого?