Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Повышение эффективности использования полезных потоков
Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит повышение эффективности использования полезных потоков. · Устранение "застойных зон" Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от потока, содержащего области, в которых некоторая его часть задерживается надолго или навсегда, к потоку, свободному от таких областей. "Застойная зона" - это область потока, в которой некоторая его часть задерживается надолго или навсегда. В результате эффективная мощность потока уменьшается, как при наличии утечек, хотя формально он весь остается в системе. Следовательно, устранение "застойных зон" ведет к повышению эффективности использования полезного потока за счет повышения полноты его использования без увеличения общей мощности. Пример - проблема холодного старта автомобильного двигателя (Рисунок 250): Рисунок 250 Холодный старт Известно, что до 70-80% износа двигателя происходит во время так называемого "холодного старта". Дело в том, что при старте двигателя в холодную погоду, когда смазочное масло загустевает, масляный насос не успевает его подавать в цилиндры, и первое время трение в паре "цилиндр - поршень" происходит без всякой смазки, что, естественно, приводит к усиленному износу. Как видим, налицо типичная "застойная зона" в потоке масла, временно возникающая при холодном старте. Действительно, формально масло в системе имеется в достаточном количестве, но не используется по назначению, т.к. застряло где-то на подходе. Понятно, что с этим явлением борются - например, с помощью специальных добавок в масло (Рисунок 251), или просто прогревая двигатель на холостых оборотах. Похоже, универсального решения пока нет, но, несомненно, рано или поздно тренд восторжествует, и можно будет стартовать прямо с места, не боясь за двигатель. Еще один пример - дорожный перекресток (Рисунок 252). Чтобы пропустить один поток машин, приходится останавливать другой. Формально на дороге места достаточно, а фактически - за перекрестком пусто, а перед ним - застойная зона, т.е. всем хорошо знакомая пробка. В соответствии с трендом, такие зоны устраняют, например, с помощью многоуровневых развязок (Рисунок 253).
Рисунок 251 Добавки к маслу Рисунок 252 Дорожный перекресток Рисунок 253 Многоуровневая дорожная развязка · Переход к импульсным воздействиям Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от постоянного потока к импульсному (в т.ч. знакопеременному) потоку. Нередко эффективность потока зависит в основном от его амплитудного значения. Поэтому для повышения эффективности выгодно переходить к импульсному потоку. Суммарная мощность такого потока может быть небольшой т.к. его действующее значение невелико, а эффективность значительной, т.к. амплитуда импульсов может быть весьма высокой. К тому же большую амплитуду легче обеспечить в импульсном режиме, накапливая энергию в паузах. Пример: разрушение бетона импульсной струей воды (Рисунок 254): Рисунок 254 Импульсный пульсатор · Использование резонанса Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от импульсного (переменного) потока с произвольной частотой к потоку, частота которого равна частоте собственных колебаний источника потока, элементов его тракта или объекта, на который направлен поток. В частности, использование резонанса позволяет обеспечить избирательное высокоинтенсивное воздействие при небольшой суммарной мощности потока. Пример - резонансный конвейер (Рисунок 255): Рисунок 255 Резонансный конвейер В отличие от обычного виброконвейера, он при тех же затратах энергии и габаритах обеспечивает значительно большую производительность. Дело в том, что его подвижная часть вибрирует на частоте собственных колебаний, поэтому энергия привода используется с максимальной эффективностью. · Модулирование потока Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе к потоку, характеристики которого меняются во времени в соответствии с изменениями характеристик объекта, на который направлен поток. Поток модулируют таким образом, что он действует на объект только в те моменты времени, когда объект наиболее чувствителен к этому воздействию. При этом эффективность потока увеличивается. Пример - такая общеупотребительная вещь, как атомная бомба (Рисунок 256):
Рисунок 256 Атомная бомба Оказалось, что для ее подрыва необходимо создать в расщепляющемся материале поток нейтронов определенного уровня. Для этого там предусмотрена нейтронная пушка. Но облучать уран просто так бесполезно - все равно не создать нейтронный поток такой плотности, которая необходима для инициирования реакции. Поэтому нейтронный луч включают ровно в тот момент, когда все докритические части заряда соединяются вместе - именно тогда, когда они наиболее чувствительны к нему. Тут-то все и происходит. · Использование градиентов Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от равномерно или произвольно распределенного в пространстве потока к потоку, характеристики которого распределены в пространстве в соответствии с расположением объекта (частей объекта, нескольких объектов), на который (которые) направлен поток. Часто высокая интенсивность потока нужна только в какой-то определенной области (оперативной зоне), в то время как затраты определяются общей интенсивностью. Поэтому для повышения эффективности выгодно применять поток с градиентом - высокоинтенсивный в оперативной зоне и слабый по всему остальному тракту. Собственно, на концентрации усилия в выбранном месте изделия основано действие всех режущих и колющих инструментов - при относительно небольшом общем усилии напряжения в месте контакта, имеющем очень малую площадь, возрастают настолько, что превосходят пределы сопротивления материала. Еще пример - резка стекла (Рисунок 257): Рисунок 257 Резка стекла Рабочий процарапывает стекло в нужном месте, а затем слегка нагружает его. При этом возникает такая концентрация напряжений, что стекло не выдерживает и отламывается ровно по надрезу. Еще пример - кумулятивный заряд (Рисунок 258): Рисунок 258 Кумулятивный заряд; скорость 8 км/сек Благодаря особой форме заряда большая часть энергии взрыва концентрируется в очень малой области, что обеспечивает чрезвычайно высокую эффективность пробивания брони при весьма невысокой общей мощности заряда. · Сложение нескольких однородных потоков Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от одного сильного потока к нескольким слабым, складывающимся в нужном месте. Для достижения локальной концентрации потока можно также использовать несколько слабых однородных потоков, которые складываются в оперативной зоне. Для потоков, имеющих волновую природу, можно использовать явление интерференции. Поскольку выигрыш в суммарной мощности таким способом не достигается, обычно так поступают в тех случаях, когда несколько слабых потоков обеспечить легче, чем один сильный. Пример - уже упоминавшаяся по другому поводу многовесельная лодка (Рисунок 259). Каждый гребец в отдельности не может создавать большое усилие в течение длительного времени, а все вместе - могут, просто за счет сложения. Рисунок 259 Многовесельная лодка Еще пример - сушка бумаги. Мокрую бумагу перематывают с барабана на барабан и отжимают свободную воду специальным роликом (Рисунок 260): Рисунок 260 Сушка бумаги При этом, чтобы снизить вязкость воды и тем самым увеличить эффективность отжима, бумагу нагревают. Для этого опорный барабан изнутри обогревают паром. Однако выяснилось, что из-за огромной скорости перемотки время контакта бумаги с горячей поверхностью барабана столь мало, что вода не успевает нагреться. Если же увеличить температуру барабана, то из-за ограниченной теплопроводности бумаги ее поверхностные слои, прилегающие к барабану, начнут обгорать. Т.е. сложилась ситуация, в которой сильный поток тепла использовать нельзя, а слабого не хватает. Поэтому, в соответствии с трендом, ввели второй поток тепла - стали обдувать бумагу снаружи горячим воздухом.
· Многократное использование потока (сложение потока с самим собой) Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от сильного потока к слабому, многократно проходящему через оперативную зону. Суммарную мощность потока можно снизить, если обеспечить многократный проход относительно слабого потока через оперативную зону. Обычно так поступают в тех случаях, когда сильный поток создать трудно или он не может быть использован полностью за один проход, а эффект от него может накапливаться. Пример - катушка электромагнита (Рисунок 261): Рисунок 261 Электромагнитная катушка Необходимую напряженность магнитного поля, в принципе, можно получить, имея всего один виток. Однако для этого понадобится пропустить по нему ток огромной силы. Вместо этого используют относительно слабый ток, многократно проходящий через оперативную зону - для этого его пропускают по многовитковой катушке; при этом магнитные поля от каждого витка складываются в одно мощное поле. · Использование двух разнородных потоков для достижения синергетического эффекта Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от одного сильного потока к двум слабым разнородным, совместное использование которых приводит к синергетическому эффекту. Иногда вместо одного мощного потока можно использовать два слабых разнородных, которые обладают синергетическим эффектом. Этот эффект заключается в том, что результат одновременного воздействия обоих потоков значительно больше, чем сумма результатов их раздельного использования. За счет этого слабые потоки при небольших потерях обеспечивают высокую эффективность системы. Пример - проблема уничтожения спор сибирской язвы (Рисунок 262). Эти споры крайне устойчивы к нагреву и химическим воздействиям. Однако оказалось, что одновременное воздействие некоторых химических агентов и относительно небольшого нагрева надежно их убивает. Т.е. налицо использование синергетического эффекта двух одновременно действующих потоков (тепла и химических реагентов).
Рисунок 262 Споры сибирской язвы · Предварительное насыщение оперативной зоны веществом, энергией и информацией Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от сильного потока к слабому, действующему на объект, предварительно насыщенный составляющими этого потока. В идеале потоков в системе вообще не должно быть, поскольку любой поток приводит к потерям и дополнительной нагрузке на систему. Полного свертывания потоков можно добиться, если заранее насытить оперативную зону веществом, энергией и информацией нужного вида и в требуемом количестве. При этом часто достаточно слабого инициирующего сигнала для проведения всего процесса. Если невозможно полностью снабдить оперативную зону всем необходимым, можно ограничиться частичным насыщением. В этом случае можно будет перейти к использованию слабых потоков. Пример на предварительное введение вещества - снотворные таблетки (Рисунок 263): Рисунок 263 Снотворные таблетки При их передозировке возможно отравление вплоть до смертельного исхода. В этом случае для спасения человека часто достаточно вызвать рвоту. Поэтому, в соответствии с трендом, было найдено следующее решение - в таблетки заранее ввели небольшую дозу рвотного. В обычной ситуации это никак не сказывается на самочувствии, а при значительной передозировке оно срабатывает раньше, чем человеку будет нанесен непоправимый вред. Еще пример - уже упоминавшиеся мины. Вместо того, чтобы обстреливать противника (обстрел - это организация потока определенных веществ через внешнюю среду), заряды заранее располагают в местах его вероятного появления. Пример на предварительное насыщение оперативной зоны энергией - саморазогревающиеся консервы (Рисунок 264). Теперь не нужен костер или иной внешний источник тепла - просто нажми на донышко и получишь банку горячего кофе. Рисунок 264 Саморазогревающиеся консервы Пример предварительного насыщения оперативной зоны информацией - использование кодовых сигналов. Если заранее договорится, какой сигнал что означает (т.е. предварительно ввести в ОЗ подавляющую часть информации), то любой сигнал (и, в принципе, даже отсутствие сигнала!) может нести практически неограниченный объем информации. Так, командиры подводных лодок имеют подробнейшие инструкции о порядке действий в случае, если они после всплытия не получат определенного сигнала с базы (отсутствие сигнала означает уничтожение базы - тут-то подводная лодка себя и проявит так, что супостату мало не покажется!). · Снижение интенсивности потоков информации за счет перехода к саморегулирующимся процессам Закономерность развития технических систем, заключающаяся в переходе от системы с принудительным регулированием, сопровождающимся большими потоками информации между системой управления и рабочим органом, к саморегулирующейся системе.
Часто потоки информации в системе необходимы для управления протекающими в ней процессами. Снизить интенсивность или вообще исключить эти потоки можно, если использовать саморегулирующиеся процессы. Пример - чайник со свистком (Рисунок 265): Рисунок 265 Чайник со свистком Свисток - это информационный сигнал, по которому человек должен все бросить и идти выполнять определенные действия - снять чайник с огня или выключить его. Затем сделали самовыключающийся чайник, в котором сидит почти полностью свернутая изящная системка - биметаллическая пластина. Это датчик и исполнительный элемент в одном лице, использующий для работы энергию своей надсистемы. В итоге человек может заниматься своими делами, а не бегать по свистку, как собачонка.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-30; просмотров: 204; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.113.197 (0.024 с.) |