Технология творческого мышления - читать онлайн книгу. Автор: Марк Меерович cтр.№ 76

Значит, управлять процессом «трепетания» можно тремя способами: менять или величину зарядов, или расстояние между ними, или вводить между пластинами и полотнищем экран, например лист бумаги или полиэтиленовую пленку...

Отметим еще одно: наверное, вы согласитесь, что эта задача — на преобразование энергии, в частности энергии электростатического поля в энергию механическую — движение полотнища флага. И решали мы ее, создавая — синтезируя! — новую систему без всяких предварительных ограничений на право использовать тот или иной принцип действия.

Однако гораздо чаще возникают задачи, когда какая-то часть уже существующей системы (подсистема! — помните такое определение?) не в состоянии выполнять предъявляемые ей повышенные требования, и в систему приходится вводить новые элементы — вещества и поля.

Предвидится ехидный вопросик: «А как же ИКР?» Хороший вопрос. Но и ответ не хуже: «А для чего учимся? Чтобы вводить — не вводя. Или — если уж вводить, то самый минимум!» Как, например, это сделал изобретатель Н. Рахманов.

Во многих цехах детали перемещают с одного места на другое с помощью цепных шаговых конвейеров, которые закреплены под потолком цеха. В конвейере на оси колеса закреплен крюк, на крюке висит обрабатываемая деталь. Подходит такой крюк к рабочему месту и останавливается. Рабочий снимает с него деталь, выполняет необходимую операцию и вешает деталь обратно на крюк. Деталь «шагает» на следующую операцию, пока ее не обработают полностью.

Хорошее и удобное устройство обладает одним серьезным недостатком: крюк, когда трогается с места или останавливается, начинает раскачиваться. Деталь может слететь, может задеть рабочего. Как быть?

Очевидно, что если мы решим задачу для одного колеса и одной детали, то это решение можно будет распространить на весь конвейер. Поэтому запишем вепольную модель одного звена. Состоять она будет из колеса В1, крюка В2 и механического поля Пмех, которое двигает конвейер (в нашем случае — крюк, на котором висит деталь).

Выглядеть веполь будет так:

Пмех оказывает полезное действие на колесо, а колесо — на крюк. Но кроме полезного действия Пмех оказывает на крюк и вредное действие (стрелка ). Очевидно, эту связь нужно устранить. Представим себе, как должно действовать идеальное устройство: как только крюк начинает качаться, он действует на «что-то», и это «что-то» создает новое поле, которое гасит колебания. Иными словами, устраняет вредное действие Пмех!

Запишем: «что-то» — это новый элемент В3, а новое поле — Пх. В результате в системе должны оставаться только полезные действия.

Теперь остается только перебрать варианты. В принципе перед нами типичная задача на гашение колебаний, которая хорошо известна в технике: при наезде на бугор качается кузов автомобиля; при включении прибора колеблется стрелка; при работе двигателя колеблется — «вибрирует» — основание... Методов гашения колебаний тоже известно множество, есть даже специальный термин — «демпфер» (поглотитель колебаний).

Изобретатель Н. Рахманов нашел почти идеальное решение: он надел на колесо резиновое кольцо, а на крюк поставил маленький резиновый ролик. Поставил их таким образом, чтобы кольцо и ролик плотно прижимались друг к другу. Теперь, как только крюк начинает качаться, ролик перекатывается по кольцу, вминаясь в него, и колебания крюка быстро гасятся за счет упругой деформации резины.

Проверим решение по схеме веполя: механическое поле Пмех движущегося транспортера действует на колесо В1 и надетое на него кольцо В1.1. Через них поле Пмех передается на крюк В2 и далее — на ролик В3. Вообще-то, если быть большим педантом, то надо нарисовать веполь, в котором возникает поле Пмех2 от качания крюка, и именно это Пмех2 передается на ролик В3. Выглядит это так:

Ролик В3, качаясь, создает силу упругой деформации Пуд, которая воздействует на крюк В2, останавливая его качание. Приглядимся внимательно к последней схеме. Возникла она потому, что надо было устранить вредное действие на крюк В2. И мы развернули В2 в самостоятельный веполь, удлинив цепочку записи. Построили цепной веполь.

Из данного примера можно сделать вывод о свойствах веполей: любой элемент веполя может быть развернут в самостоятельный веполь.

Чтобы убедиться в этом, поставим еще одну задачу: определить амплитуду колебаний крюка. Для решения задачи в систему можно ввести новый элемент, а можно использовать уже работающий ролик: посчитать, сколько оборотов он сделает при каждом колебании крюка. Соединим ролик со счетчиком числа оборотов В4. Счетчик может быть любого типа: механический, электрический, магнитный... Соответственно показания счетчика могут выглядеть по-разному: цифры на барабане, импульсы на экране осциллографа, вспышки света, звуковые сигналы... В общем виде — это поле на выходе (Пвых).

Цепочку задач можно продолжить: сколько колебаний сделает крюк-маятник, настолько будет продолжаться и цепочка веполя...

А теперь взглянем на цепочку под другим углом — с точки зрения технической системы. Были колесо и крюк — и одно вредное (для нас вредное!) взаимодействие между ними. Мы его устранили: ввели резиновое кольцо и ролик, не меняя принципа действия всей системы. Решили мини-задачу — создали новую подсистему, которая оказывает на свою «родную» систему только положительное воздействие. Следующие подсистемы — со счетчиками — развивают систему, обогащая ее дополнительными функциями...

И еще приглядимся к скобке (В1•В1.1). Нужно было обеспечить большую силу торможения, и на стальное колесо надели резиновое кольцо. Два элемента объединили в один комплекс — создали комплексный веполь. Такой прием всегда применяется, когда нужно повысить управляемость элемента системы, а использовать внутренние ресурсы не удается.

Чтобы обеспечить надежную управляемость, вводимый элемент должен обладать хорошей «отзывчивостью» на внешнее поле. Как это происходит, мы рассматривали на примере «флага гасконцев».

Среди множества взаимодействующих пар «вещество — поле» технические системы чаще всего выбирают своих любимчиков: железо и магнитное поле, железо и электромагнитное поле. Причины понятны: железо — наиболее распространенный конструкционный материал, и способность отзываться на магнитное поле — его самая характерная особенность. Такая пара даже получила свое особое название — феполь (от названия железа в таблице Д.И. Менделеева Fe — ferrum).