Структурный анализ систем

Прибор В₁ излучает сверхвысокочастотное (СВЧ) поле П₁, поглощаемую мощность, которого необходимо измерить. Вводят воду В₂, которая нагревается СВЧ полем, являясь нагрузкой для прибора. По температуре определяют значение мощности.

Решение может быть представлено и другой схемой (П.4)

Где

В₁ — СВЧ-генератор;

В₂ — нагрузка;

П₁ — электромагнитное поле (СВЧ-поле);

В₃ — рабочее тело (вода);

П₂ — тепловое поле;

В₄ — датчик температуры воды.

Пример 9.4. Декоративный светильник

Известны декоративные светильники, использующие оптоволокно. Такой светильник состоит из лампы, рефлектора, температурного фильтра и светофильтра, соединительной головки и оптоволоконного кабеля. В этом светильнике светофильтр был один и жестко закреплен.

Составьте вепольную схему.

Изобретен декоративный светильник, который с изменением атмосферного давления меняет цвет (рис. П.1). В данном изобретении светофильтры закреплены на гофрированной вакуумной камере, которая меняет свой объем в зависимости от атмосферного давления и передвигает разноцветные светофильтры65.

Рис. П.1. Декоративный светильник. А. с. 779 726

1 — сферический корпус из термостойкого пластика, состоящий из верхней полусферы А и нижней полусферы Б; 2 — опора; 3 — отверстие в нижней части корпуса; 4 — вентиляционное отверстие, 5 — горловина; 6 — кольцевая скобка, соединяющая половины А и Б; 7 — световоды, вмонтированные в горловину 5, 8 — основа; 9 — герметичная гофрированная вакуумная камера; 10 — стойка; 11 — отражатель; 12 — источник света; 13 — питающий электрический шнур; 14 — направляющая; 15 — рычаг; 16 — шарнир; 17 — закрепление рычага; 18 — светофильтр (светопропускающая пластина, разграниченная на отдельные цветовые секторы); 19 — светоотражающие козырьки.

Разбор примера

Описано решение по схеме (П.5)

Где

В₁ — лампа;

В₂ — светофильтр (светофильтры);

П₁ — свет — оптическое поле;

В₃ — камера;

П₂ — атмосферное давление.

Задача 9.1. Золотая цепочка

Условие задачи

На ювелирном заводе звенья золотой цепочки паяют на станках-автоматах. Такие цепочки очень прочны: даже самую тонкую и изящную цепочку разорвать руками не получается. Такая цепочка может стать «удавкой» для ее обладателя (например, во время ограбления или в иных случаях).

Как быть?

Разбор задачи

Используемый инструмент — идеализация: перенос вредного действия на заранее подготовленный участок путем создания легкоповреждаемых участков.

Необходимо сделать слабое звено.

Решение

Ювелиры ослабляют одно из звеньев золотой цепочки, запаивая его не до конца. В случае необходимости цепочка рвется именно в этом месте.

Самой распространенной услугой ювелирных мастерских является восстановление разорванных цепочек66.

Задача 9.2. Извлечение запрессованной втулки

Условия задачи

В деталь «А» прочно запрессована втулка «Б», в которую входит металлический стержень «В» (рис. П.2)67.

Как извлечь втулку «Б», используя простейшие инструменты, например молоток?

Рис..П.2. Извлечение запрессованной втулки

Разбор задачи

Условие — прототип

В деталь В₁ прочно запрессована втулка В₂, в которую входит металлический стержень В₃ (рис. П.2).

Решение

Вепольную схему задачи можно представить схемой (П.6)

Где

В₁ — деталь;

В₂ — втулка;

В₃ — стержень;

П₁ — механическое поле (трение), удерживаемое втулку в детали.

Дан плохо управляемый веполь.

Решение можно представить в виде вепольной схемы (П.7)

Где

В₁ — деталь;

В₂ — втулка;

В₃ — стержень;

П₁ — механическое поле (трение), удерживаемое втулку в детали;

В₄ — машинное масло;

П₂ — механическое поле (механический удар по стержню В₃);

П₃ — механическое поле (давление в машинном масле В₄);

П₄ — механическое поле (гидравлический удар по втулке В₂).

Пространство отверстия в детали В₁ целиком заливают машинным маслом В₄. По стержню В₃ производят удар П₂ молотком (рис. П.3). В масле В₄ создается давление П₃ и возникает гидравлический удар П₄, возникшее давление масла выталкивает втулку из отверстия.

Рис. П.3. Извлечение запрессованной втулки

Задача 9.3. Грелка

Условия задачи

Грелка (рис. П.4), в которую только что налит кипяток, может обжечь больного.

Как быть?

Рис. П.4. Грелка

Разбор задачи

Представим задачу в вепольном виде (П.8).

Где

В₁ — вода;

В₂ — грелка;

В₃ — тело больного;

П₁ — температура.

Воду В₁ нагрели с помощью температурного поля П₁. Горячая вода нагревает грелку В₂, а последняя согревает тело больного В₃ (прямая стрелка) и может обжечь его (волнистая стрелка). Это внутренний комплексный веполь с хорошей и вредной связью.

Вредная связь может быть устранена введением В₄, которое может представляет собой В₁, В₂, В₃ или их видоизменением В₁^», В₂^», В₃^». В соответствии со схемой (4.4) для данной задачи структурное решение можно представить схемой (П.9)