Лекция 13 Разновидности веполей

Веполи принято называть по действующему в них полю, например, и теполь (тепловое поле), феполь ( ферровещество и магнитное поле), эполь (электрическое поле). Эти три вида веполей очень распространены в современной технике и будут сохранять первенство ещё длительное время. Теповые процессы наиболее часто встречаются в природе и технике, магнитное поле действует на расстоянии и легко управляет магнитными материалами, а электрическое поле является универсальным видом энергии и в наибольшей степени поддаётся управлению. Веполь с механическим полем не имеет названия, хотя он распространён, пожалуй, не меньше, чем эти три вместе взятые. Дело здесь не в распространённости, а в перспективности их применения для решения изобретательских задач.

механические системы постепенно уходят в прошлое, механическое действие всё чаще вытесняется физическими - технические системы становятся от этого легче, изящнее, эффективнее. Будущее за физическими, химическими и далее - биологическими "машинами". В этом техника в ускоренном темпе повторяет эволюцию материи.

Остановимся подробнее на феполях. Очень полезно помнить простое и полезное правило: если в той части технической системы, где возникает конфликт, есть вещество, обладающее магнитными свойствами, то их полезно задействовать на выполнение полезной функции. Если же таких веществ нет и нет запрета на их введение, то их надо ввести. Иначе говоря, изобретательская задача легче решается с помощью феполя. Правила использования феполей такие же, как и с веполями, но имеются и некоторые особенности.

Задача 10. В одном из тепличных хозяйств по выращиванию цветов в Армении поставили опыт: на гвоздики подавали через сопла струи воздуха с разных сторон, с разной скоростью и частотой импульсов. Гвоздики росли быстрее, цветки получались крупнее и красивее. Как можно усовершенствовать этот опыт?

В первую очередь система довольно сложная, желательно её упростить. Надо сделать наоборот: не гнать ветер для раскачивания цветков, а раскачивать цветки в неподвижном воздухе с помощью... магнитного поля. Для этого достаточно наклеить на стебли цветков аленькие кусочки липкой магнитной ленты и включить магнитное поле: постоянное, переменное, импульсное, вращающееся и т.п.

Основные правила вепанализа для феполей те же:

1) Достройка феполя - использование магнитных свойств вещества, имеющегося в веполе, или замена его на ферровещество (пока ещё в не измельчённом виде).

2) Создание комплексных феполей - введение ферропорошка или магнитной жидкости внутрь или снаружи того вещества, управляемость которого следует повысить.

Эффективность управления феполем повышается с уменьшением степени дробления феррочастиц (а значит и их подвижности) в ряду: гранулы - мелкие зёрна - порошок - жидкость. Магнитная жидкость - это взвесь магнитных микрочастиц в керосине, силиконе или воде. Пример: для увеличения в 2 раза пропускной способности трубопровода при закачке вязких жидкостей (например, густого мазута в танкер) внутреняя поверхность труб покрывается слоем магнитной жидкости, которая удерживается наружными магнитами (а.с. № 1124152).

3) Феполь на внешней среде: ферровещество вводят во внешнюю среду и меняют её параметры так, чтобы управлять находящейся в неё системой.

Например, чтобы быстро остановить колеблющийся магнитный элемент, его помещают в магнитную жидкость и управляют её кажущейся плотностью (при изменении напряженности магнитного поля жидкость становится то "твёрже", то "мягче", но её истинная плотность не меняется) с помощью магнитного поля (а.с. № 469059).

С помощью изменения кажущейся плотности жидкости можно очень точно разделять предметы по удельному весу и регулировать их плавучесть в широких пределах (скажем, тяжелый - всплывает, лёгкий тонет).

4) Разрушение феполя: используют физэффекты, "отключающие" или магнитные свойства вещества (размагничивание при ударе, нагрев выше точки Кюри), или само магнитное поле (экранирование, замыкание магнитных линий шунтом - перемычкой между полюсами).

Как зачистить до металлического блеска внутреннюю поверхность стальной трубы диаметром 100 мм и длиной 50 м? Если бы это была не стальная труба, то достаточно было бы поместить в неё абразивный порошок и прогнать его по трубе вращающимся магнитным полем. Стальная же труба сама является ферромагнетиком и экранирует действие поля на порошок - образуется вредная связь в феполе. Для её разрушения перед электромагнитом устанавливают кольцевой индуктор, который нагревает трубу выше точки Кюри стали, но ниже точки Кюри порошка (а.с. № 312746, 95511).

С помощью постоянных магнитов можно поднимать большие грузы (притягивающая сила современных магнитов в 1000 раз больше их веса), и, в отличие от электромагнитов, не нужен электрический ток, но как потом "оторвать" магнит от детали? В а.с. № 304811 предложено оригинальное решение: многосекционный магнит разрезан по высоте на две части, верхняя часть может смещаться относительно нижней; если обе части точно совместить, то их общее магнитное поле замкнётся на деталь и прочно удерживает её, а если верхнюю часть немного сдвинуть, то магнитное поле замкнётся внутри самих магнитов и "отпустит" деталь.

Феполи легко использовать в задачах на измерение или обнаружение. В качестве примера изложим суть одного из авторских свидетельств - а.с. № 754347. Нефть, поступающая в скважину, несёт частицы песка, постепенно скважина сама закупоривается. Чтобы восстановить пути притока нефти, производят так называемый гидравлический разрыв пласта: под давлением в сотни атмосфер в скважину закачивается жидкость, создавая сеть трещин в пласте. Возникает задача: как с поверхности определить положение трещин после гидравлического разрыва? Предложено красивое решение: в жидкость, используемую при гидроразрыве, добавляют ферромагнитные частицы. Положение трещин можно определить с поверхности с помощью магнитной съёмки.  

 

  РАЗДЕЛ 3 ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ПАТЕНТОВЕДЕНИЯ