Инженерная деятельность в условиях развития машинного производства 2 страница

Первый акт — создание общего плана (происхождение замысла) — акт творческий (интуиция). На этом этапе определяется, чего хочет проектировщик, причем проектирование машины предполагает, что условия задачи ясно осознаны. Это творческий акт конструирования идеи машины, удовлетворяющей всем поставленным условиям. Он распадается на две стадии:

творчество, дающее идею, причем такая идея является уже полным решением задачи, представляющей полную машину со всеми деталями, которые еще только не видны: "процесс проектирования начинается с возникновения в уме изобретателя темной идеи, которая есть неясное, но полное решение задачи" (убеждение в том, что это - лучшее решение, пока основано на вере); на этом этапе главное - изобретательность и личный опыт; идея машины представляется самому ее носителю загадкой, он вглядывается в нее, вынашивает идею, "думает о ней внутреннее чтение идеи для выполнения главных частей, в результате которого составится общий план машины; память и конструктивное воображение — вот деятели первого акта во второй его половине.

"Первый акт проектирования окончен, когда идея машины возникла и изобретатель настолько ее распознал, что выяснил себе общий план машины, то есть ее характер и главные рабочие органы". Теперь идея машины представляется в виде "карты малоизученной земли - есть оазисы, но еще много белых пятен, их связывающих областей"'. Результат этого акта - принцип машины, в котором выражена сама его суть. Он дает то, что хотя и недостаточно, но необходимо для достижения данного эффекта. Принцип характеризует целый ряд машин, самое существенное в них.

Второй акт — выработка схемы (логическое представление) — акт научный (знание). На этом этапе выясняется, что может проектировщик. "Второй акт получает машину в виде нескольких отдельно стоящих органов, и задача его заключается в том, чтобы выработать промежуточные члены и чтобы получить таким образом полную схему машины". Теперь конструктора занимают не столько образы формы, сколько движения. Здесь фактически дается кинематическое представление машины, но в более общем виде речь идет о применении не только кинематики, но и математики, физики, механики, вообще естествознания². Творческий элемент здесь все-таки играет все еще важную роль, поскольку продолжается поиск, а математика лишь облегчает его приемы, естествознание дает материал для поиска, но руководит этим поиском первоначальная "идея-сфинкс". На этом этапе проясняются все промежуточные органы, их расположение, главные размеры будущих деталей и т.д. Второй акт ведется с помощью карандаша и бумаги. Здесь еще рано перелистывать справочники (это может только помешать), а нужны теоретические руководства. В результате второго акта "машина предстанет перед нами вся, во всех частях, но только изображенная схематически". Второй акт дает схему (для сооружения), систему (для машины) или план (для действия). Схема дает то, что необходимо и достаточно для эффекта, то есть полное идейное содержание данного изобретения или проекта, полную мысль о нем. Говоря о системе машины, мы отвлекаемся от вещественной формы, а берем только ее схему. План для известного действия - это все равно, что схема для сооружения и система для машины. Слово "план" лучше всего подходит, например, к способам производства.

Третий акт — детальное выполнение (осуществление) — акт чертежный, ремесленный (умение). Здесь конструктивно выполняется изображение машины в окончательных действительных формах и размерах и проектирование деталей. Задача разбивается на столько отдельных задач, сколько существует отдельных деталей (частей в машине), и каждая деталь вырабатывается отдельно. Раз машина представлена схематически, дальнейшая окончательная выработка ее вплоть до рабочих чертежей включительно - дело простое. Не только детали и простые инструменты, но и целые машины могут быть взяты из каталогов (в противном случае трехакт повторяется на уровне проектирования деталей). Поэтому здесь становятся так важны различные справочные руководства. Остальное - фактическое построение машины на производстве - дело ремесла. В результате третьего акта машина получается в виде рабочих чертежей, определенной конструкции (конструктивного варианта), то есть вещественного осуществления принципа и системы данной машины.

Конкретная машина — это только один экземпляр, серия (класс) машин может не иметь конструктивных различий. Тогда она описывается одной конструкцией (точнее было бы сказать — конструктивной схемой). Конструкция является общей для класса изделий производства. В случае технологии производства под "конструкцией" понимается конкретная совокупность рецептов и приемов. Система (или схема) машины повторяется в ряде конструкций, а один какой-нибудь принцип — в ряде систем машин, то есть принцип характеризует целый ряд машин, прежде всего со стороны функции ("то, ради чего"), а разные схемы составляют подклассы этого разряда. Таким образом, принцип, система (схема) и конструкция - это продукты логического отвлечения, отображающие некоторую сущность машины (проекта, изобретения).

Далее Энгельмейер выделяет конкретные случаи проектирования в машиностроительной практике:

- требуется простое копирование машины - производится точная во всех частях копия данной машины без всяких изменений (этот случай не содержит вовсе проектирования);

- следует держаться в точности данного типа машины — даны все части машины в своих формах и взаимном размещении и следует только придать машине другие размеры в соответствии с новым заказом (этот случай предполагает, что конструктору дана вся схема машины, то есть ему остается совершить только один третий акт);

- нужно внести изменения в форму и расположение деталей, причем некоторые (главные части машины) берутся готовыми из другой существующей машины - это усовершенствование, упрощение, выработка нового типа, причем, как подчеркивает Энгельмейер, всякое усовершенствование есть, в конечном счете, также и нововведение, то есть осуществление какой-нибудь новой идеи, но эта идея уже задана готовой (здесь строится полная схема машины, а затем в соответствии с ней вырабатываются все детали - этот случай содержит в себе второй и третий акты);

- строится совершенно новая небывалая машина, предназначенная производить такую работу, которая до сих пор еще машиной не производилась, - здесь не дано в сущности ничего нового, кроме рода работы (этот случай является довольно редким и представляет собой собственно изобретение машины в подлинном смысле слова; этот случай, как самый полный, содержит в себе все предыдущие, в нем реализуется полный трехактный процесс проектирования).

Итак, подведем итог. Что же дает нам трехакт? Во-первых, как мы уже видели, он дает развернутое описание проектирования как полного процесса. Конечно, в конце XX в. описание проектирования является в значительно большей степени детализированным в современной теории проектирования и системотехнике. Но Энгельмейер верно указал проблему и наметил оригинальный путь ее решения. Во-вторых, он дал четкую классификацию различных способов описания (представления) машины, а если рассматривать его в самом общем виде, — вообще любой технической системы, которая применима для изображения машины как в проектировании, конструировании, так и в технической науке. В-третьих, трехакт дает возможность провести ясное различие между изобретением, проектированием, конструированием и наукой.

На рубеже XIX-XX вв. проектирование как особый вид инженерной деятельности еще было недостаточно развито и недостаточно отделено от конструирования. И в том, что Энгельмейер угадал тенденцию развития этого вида инженерной деятельности, главную роль сыграл его философско-методологический подход к данной проблеме. Немецкий инженер Ридлер примерно в то же время в своей книге "Машиностроительное черчение"¹ дает классификацию различных видов чертежей, применимых в машиностроении, что проливает дополнительный свет на эту проблему.

Ридлер выделяет три этапа проектирования:

проектирование чертежей для проектов и смет;

эскизы, цель которых — возможно просто изобразить сущность рабочие (исполнительские) чертежи, цель которых – служить посредником для передачи идеи конструктора исполнителю - рабочему и, конечно, мастеру и инженеру, руководящим сборкой.

Изготовление рабочих чертежей и является первейшей задачей конструктора. Первые же два типа чертежей разрабатывает собственно проектировщик. Чертежи для проектов и смет служат для расчета экономической части проекта и рациональной организации работы (они нужны для технической дирекции). Эскизы проекта нужны для проведения предварительных научных расчетов и конструктивного выполнения идеи. Предварительные эскизы проекта в масштабе имеют целью наметить лишь взаимное положение и связь главных частей и поэтому должны содержать лишь то, что является существенным с этой точки зрения, опуская подробности, не относящиеся к взаимной связи частей или дальнейшее развитие которых не представляет затруднений. Это описание Ридлером реальной практики машиностроения того периода дает нам более четкое понимание уже наметившегося тогда разграничения обязанностей и функций проектировщика и конструктора.

Энгельмейер в своей работе "Творческая личность и среда в области технических изобретений" дает более детальное описание связи и различий между изобретательством и конструированием. Чаще всего, по его мнению, "незнание условий фабричной выделки" приводит к тому, что изобретатель вырабатывает такую конструкцию частей машины, что если она даже и возможна, то стоит слишком дорого. Поэтому, заключает Энгельмейер, изобретатель должен быть хорошим конструктором. "Дело конструктора - это тоже мастерство. Конструктор берет все готовым из справочников и атласов". Конструктор должен "в совершенстве знать фабрично-заводскую выработку по своей специальности". Это, конечно, не значит, что он все сам умеет делать своими руками, но он должен "наглядно владеть всем мастерством рабочих". Кроме того, он обязан следить за всеми нововведениями в фабрично-заводской практике".

Энгельмейер приводит два характерных примера, иллюстрирующих эти положения.

Первый пример. На Всероссийской выставке 1882 г. демонстрировалась машина для выделки папирос, которая дает, по его мнению, хороший пример плохой конструкторской работы. "Вся компоновка машины выдавала полнейшее незнакомство изобретателя с конструктивным делом". Выполнена машина была с большим мастерством, да и материалы были самые лучшие. "Но форма и расположение частей были таковыми, что части работали при самых невыгодных условиях, почему должны были портиться". Короче говоря, машина в конструктивном отношении была неотработана: слишком сложна - в том смысле, что в ней не было конструктивной ценности, — "машина была вся слеплена из отдельных механизмов, очень любопытных в механическом кабинете", но не на практике. Изобретатель должен выработать свое изобретение так, чтобы оно употреблялось на практике и придать ему не просто законченную форму, а именно такую, которую требует практика - во-первых, практика его использования, употребления, эксплуатации ("умение будущего потребителя"), во-вторых, практика производства, "фабрикации" (тех, кто будет выполнять изобретения), то есть конструктивные и технологические требования.

Второй пример Энгельмейер почерпнул из опыта завода сельскохозяйственных машин Р. Закка в Германии в 1883 г. Закк - бывший кузнец, был известным тогда изобретателем плугов и сеялок. Его завод изготовлял массово "очень небольшое число отдельных номеров машин". Но в техническом бюро завода работал всего один конструктор, который от Закка получал уже законченную во всех мельчайших деталях изобретенную им машину и по его указаниям вычерчивал сразу же чертежи каждой детали прямо в натуральную величину. Сам Закк ничего не чертил, а вынашивал все в воображении. Затем под его руководством по моделям и шаблонам, изготовленным в соответствии с рабочими чертежами, в мастерской строилась машина. Части ее хорошо подходили друг к другу, но были неконструктивными. Это были каждый раз вновь изобретенные и вновь изготовленные детали, а не уже выпускаемые в существующем производстве стандартные части'. Из этого примера видно еще одно существенное отличие изобретателя от конструктора: "То, что конструктор берет готовым, изобретателю надо выдумать".

К проектированию мы еще вернемся позднее, а теперь можно перейти к рассмотрению самих технических наук и вообще особенностей теоретико-методологического синтеза научно-технических знаний.

Особенности теоретико-методологического синтеза научно-технических знаний.

В самом общем виде можно выделить два основных способа теоретического синтеза научно-технических знаний: внутри- и междисциплинарный.^:

Внутридисциплинарный синтез: одноаспектные теоретические исследования в естественных науках и одноплановые (но многоаспектные) исследования в технических науках

Внутридисциплинарный синтез может быть одноаспектным и одноплановым. Первый характерен прежде всего для естественных, второй — для классических технических наук.

Единому абстрактному объекту одноаспектного исследования соответствует множество эмпирических объектов изучения.

Например, в механике различные объекты изучения рассматриваются с точки зрения их движения. При этом любой объект изучения представляется в виде совокупности идеальных точек, то есть как особый абстрактный объект, отражающий некоторый определенный аспект объекта изучения.

Специфика технических наук заключается в том, что для разных режимов функционирования технической системы конструируются различные абстрактные объекты. Скажем, одна и та же электрическая цепь для переменных токов высокой и низкой частоты теоретически представляется и расчленяется по-разному. Причем каждому такому представлению соответствует вполне определенный математический аппарат. В то же время для каждой отдельной классической технической науки способ видения объекта исследования (и проектирования) является фактически одноплановым, детерминированным той базовой естественнонаучной дисциплиной, которая стимулировала ее появление и развитие (теоретическая механика, термодинамика и т.д.). В этом смысле абстрактные объекты классических технических наук (теории механизмов и машин, теоретической радиотехники и т.п.) можно считать однородными, а способ теоретического синтеза знаний в них - внутридисциплинарным и одноплановым.

В качестве примера можно взять комплекс (семейство) электротехнических дисциплин, где несмотря на многоаспектность решаемых ими задач, способ теоретического описания электрических цепей (как особого рода технических систем) в них остается одноплановым, задаваемым фундаментальной теоретической схемой базовой электротехнической дисциплины - теоретические основы электротехники (ТОЭ). "В различных направлениях теоретических исследований в электротехнике на уровне идеальных объектов описываются типовые процессы, происходящие в определенных классах электротехнических устройств. Эти теоретические описания составляют основание для целого ряда расчетных методик.

В генезисе при разработке первых идеализированных моделей электротехнических устройств и процессов в них из физики, наряду с привлечением теоретического описания физических процессов, заимствуется и ее математический аппарат. В дальнейшем в каждом направлении исследований широко развертываются подбор и разработка оригинального специально разработанного математического аппарата, собственных теоретических представлений, получают развитие формализованные методы моделирования электротехнических процессов. Происходит становление частных электротехнических дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет исследования, и объединение их в комплекс. Что же их объединяет?

Во-первых, "сборка" разнопредметных срезов теоретического изучения электротехнических устройств, полученных в различных на-_и правлениях исследований (теории машин, устойчивости, охлаждения,,, коммутации и т.п.), осуществляется на расчетно-проектировочном,. уровне. В каждой из этих теорий требования и положения смежных: теорий учитываются в виде специальных "сопрягающих" параметров, то есть тех или иных обобщенных характеристик "внешних" для данной теории процессов (коэффициент теплоотдачи, характеристики материалов и др.). Значения сопрягающих параметров входят в уравнения теорий частнотеоретического уровня, то есть в частные теоретические схемы. Это связь между различными электротехническими дисциплинами на частнотеоретическом уровне.

Во-вторых, функцию объединения электротехнических дисциплин, развиваемых в них теоретических схем частного уровня, выполняет фундаментальная электротехническая дисциплина — ТОЭ... Так раздел ТОЭ - теория электрических цепей (ТЭЦ) содержит ряд фундаментальных теоретических схем, являющихся основой синтеза частнотеоретических схем. Связь ТЭЦ с частными электротехническими дисциплинами, ее функционирование в комплексе электротехнических дисциплин реализуется, в частности, через, схемы замещения, которые представляют собой определенного вида j схемы электрических цепей, выступающие в теоретическом исследовании в качестве изображения особого расчетного эквивалента, процесса, происходящего в каком-либо электротехническом устройстве в определенном режиме его работы. ТЭЦ является сферой получения доказательного, обоснованного знания об электрических цепях как таковых "вообще". Такие исследования необходимы, для того, чтобы выработать научно-обоснованные и удобные способы преобразования схем замещения и работы с ними, определить границы и условия их применения при решении конкретных инженерных задач средствами ТЭЦ.

Теоретические схемы, математический аппарат и понятия, развиваемые в ТЭЦ, являются общим языком электротехнической науки, обеспечивающим взаимопонимание представителей различных областей исследования. Он является средством единообразного описания различных по принципу действия и структуре электротехнических устройств, и на его основе возможно объединение проблем и результатов частных электротехнических дисциплин за счет построения общей схемы замещения сложной технической системы путем соединения схем замещения отдельных ее элементов. Тем самым обеспечивается однородность теоретического описания и трактовки процессов, происходящих в сложных и разнородных реальных электротехнических устройствах". Таким образом, как видно из приведенного примера именно теория электрических цепей как раздел теоретических основ электротехники задает единый план электротехнического исследования различных аспектов реальных электротехнических систем.

Таким образом, в одноаспектных теоретических исследованиях (естественные науки) тип исследуемого объекта не задан жестко. Четко детерминирован только способ его представления и анализа. В одноплановых (но многоаспектных) классических технических теориях, напротив, жестко задан тип технической системы, способ же ее анализа и проектирования определяется характером решаемой инженерной задачи.

В теоретических схемах технической науки задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.

Такого рода теоретическую схему развил, например, в технической термодинамике Сади Карно. "Он изучил машину, проанализировал ее, нашел, что в ней основной процесс не выступает в чистом виде, а заслонен всякого рода побочными процессами, устранил эти безразличные для главного процесса побочные обстоятельства и сконструировал идеальную паровую машину (или газовую машину), которую, правда, также нельзя осуществить, как нельзя осуществить геометрическую линию или геометрическую плоскость, но которая оказывает, по-своему, такие же услуги, как эти математические абстракции: она представляет рассматриваемый процесс в чистом, независимом, неискаженном виде".

Техническая теория ориентирована не на объяснение и предсказание хода естественных процессов, а на конструирование технических систем. Естественнонаучные знания и законы должны быть значительно уточнены и модифицированы в технической теории, чтобы стать применимыми к решению практических инженерных задач. Так, академик С.А. Христианович, исследуя движение грунтовых вод через крупнозернистые пески или щебень, показал, что в данном случае закон Дарси, устанавливающий соотношение между уклоном и скоростью фильтрации однородной несжимаемой жидкости, становится неверным, так как в нем не учитывается целый ряд важных для решения практических инженерных задач факторов. Анализируя распределение давления газа вблизи движущейся свободной поверхности угля, обрушение кровли при горной выработке или деформацию упрочняющего пластического материала, С.А. Христианович использует практический инженерный опыт для корректировки известных теоретических положений соответствующей естественнонаучной теории (в данном случае механики твердого тела). "Состояние теории пластической деформации, - пишет он, - несмотря на большое число теоретических исследований, оставляет чувство неудовлетворенности. Сейчас накопилось достаточно Экспериментального материала, который отчетливо показывает, что во многих случаях наблюдаются не оставляющие сомнений качественные противоречия между выводами классических теорий и экспериментом. Это побуждает к пересмотру основных положений теории"'. При этом он формулирует новые понятия и положения именно технической теории, в которой теоретическое рассмотрение тесно переплетается с непосредственными практическими приложениями.

Чтобы довести теоретические знания до уровня практических инженерных рекомендаций, в технической теории разрабатываются особые правила, устанавливающие соответствие между сферой абстрактных объектов технической теории и конструктивными элементами реальных технических систем, и операции перенесения теоретических результатов в область инженерной практики.

Как уже указывалось, один из создателей теории механизмов и машин английский ученый Роберт Виллис еще в 1841 г. ввел различение "чистого" и "конструктивного" механизмов, первый из которых является продуктом обобщения, то есть абстрактным объектом технической теории, а второй представляет собой пунктуальное описание действительной конструкции машины, то есть принадлежит к эмпирическому уровню знания. Конечно, "конструктивный" механизм -это также результат некоторой идеализации, однако его элементы четко соответствуют конструктивным блокам реальной машины. В свою очередь чистым движениям, описываемым в "чистом" механизме, адекватны типовые конструктивные элементы (ведущее и ведомое звенья) и связи между ними (соприкосновение качением, скольжением и т.д.). Инженер должен был при конструировании передаточного механизма производить его расчет два раза - с точки зрения кинематики ("чистого" механизма), независимо от сил и в контексте статики ("конструктивного" механизма), что задавало двухслойность его рассмотрения. Результат, полученный французским ученым Луи Пуансо в области теории вращения тел, показавший параллелизм основных понятий статики и кинематики, дал возможность Виллису обеспечить переход от кинематического представления машины как системы преобразований движения к статическому конструктивному изображению. Если заменить в положениях статики понятия "сила" и "пара сил" понятиями "скорость вращательного" и "скорость поступательного" движений, то они будут преобразованы в понятия кинематики, поскольку все возможные движения твердого тела могут быть сведены к этим основным типам.

В технической теории имеют место три основных слоя теоретических схем: функциональные, поточные и структурные.

Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе независимо от способа ее реализации и является общей для целого класса технических систем. Блоки этой схемы фиксируют только те свойства элементов технической системы, ради которых они включены в нее для выполнения общей цели, и выражают обобщенные математические операции, а отношения между ними — определенные математические зависимости.

Так, при расчете электрических цепей с помощью теории графов элементы электрической схемы - индуктивности, емкости, сопротивления и т.д. — заменяются по определенным правилам особым идеализированным функциональным элементом - унистором, который имеет только одно функциональное свойство — оно пропускает электрический ток лишь в одном направлении. К полученной после такой замены однородной теоретической схеме могут быть применены топологические методы анализа электрических цепей. В качестве подобной функциональной схемы может быть также использована потенциальная диаграмма, позволяющая просто находить напряжения между любыми точками электрической цепи (каждой точке цепи соответствует определенная точка потенциальной диаграммы по построению): действующее значение и фаза исходного напряжения определяются прямой, соединяющей соответствующие точки потенциальной диаграммы. Для такой замены используются различные методы - комплексный, контурных токов, узловых напряжений, наложений и т.д. На основе функциональной схемы составляется система уравнений, которая решается с помощью определенных математических методов (например, матричных). Эти уравнения составляются на основе физических законов (Ома, Кирхгофа и др.), устанавливающих, например, зависимость между параметрами протекающего в цепи электрического тока и ее элементов. Известные из условия задачи их конкретные численные значения позволяют в результате решения данных уравнений вычислять неизвестные параметры тока и элементов цепи. На функциональной схеме проводится решение математической задачи с помощью стандартной методики расчета на основе применения ранее доказанных теорем. Для этого функциональная схема по определенным правилам преобразования приводится к типовому виду. Так, в теории электрических цепей смешанные соединения преобразуются в более простые последовательные и параллельные соединения, многоконтурные схемы — в одноконтурные и т.п. Для описания такого рода упрощающих преобразований в теории электрических цепей специально доказывается эквивалентность некоторых типовых схем (например, "треугольника" и "звезды" и наоборот) и особые теоремы (скажем, об эквивалентном источнике тока и напряжения), позволяющие получать более удобные для расчета схемы. Это дает возможность заменять определенные участки цепи другими, эквивалентными им и упрощающими схему, а следовательно, и последующий ее математический расчет.

В классической технической науке функциональные схемы привязаны к определенному типу физического процесса (режиму функционирования технического устройства) и отождествляются с какой-либо математической схемой или уравнением. Однако они могут быть выражены в виде декомпозиции взаимосвязанных функций, которые направлены на выполнение общей цели, предписанной данной технической системе. На их основе строится алгоритм функционирования технической системы и выбирается ее конфигурация.

Поточная схема описывает естественные (электрические, механические, гидравлические и т.д.) процессы, протекающие в технической системе, то есть ее функционирование, и опирается на естественнонаучные представления. Однако это могут быть любые естественные процессы - химические, если речь идет о теоретических основах химической технологии, биологические, если речь идет о биотехнологии, а в общем случае и вообще любые потоки субстанций (вещества, энергии, информации). Стационарные состояния рассматриваются в данном случае как частный случай процесса.

Структурная схема технической системы фиксирует конструктивное расположение ее элементов и связей, то есть ее структуру с учетом предполагаемого способа реализации, и представляет собой теоретический набросок этой структуры с целью создать проект будущей t технической системы: с одной стороны, результат технической теории, а с другой — исходный пункт инженерно-проектной деятельности по разработке на ее основе новой системы или теоретическое описание существующей технической системы с целью ее теоретического расчета и усовершенствования. Эти схемы строятся на базе представлений специализированных научно-технических дисциплин. В частном случае структурная схема в идеализированной форме otq-бражает техническую реализацию физического процесса. В современных же человеко-машинных системах такая реализация может быть самой различной, в том числе и не технической.

Рассмотрим отличие структурных теоретических схем от поточных схем на примере теории электрических цепей. Каждому элементу поточной схемы соответствует вполне определенный физический процесс, детальное описание которого выходит за пределы теории электрических цепей, но учитывается в ней. Например, сопротивление как элемент электрической цепи отображает безвозмездные потери электрической энергии в цепи в результате ее перехода в другие виды энергии — тепловую, химическую и т.д. Представление об электрическом токе как движении зарядов относится к теоретическим объектам другого уровня. В теории электрических цепей электрический ток рассматривается как однородный физический процесс с операционально выделенными параметрами. Они регистрируются с помощью соответствующих измерительных приборов: сила тока - амперметром, напряжение - вольтметром и т.д. Наиболее наглядно вид электрического тока высвечивается на экране осциллографа, который сам, как измерительный прибор, создан на основе теории цепей, а изображение, им воспроизводимое, является реализацией определенной теоретической схемы. В теории электрических цепей этот процесс выражается определенной взаимозависимостью физических параметров элемента цепи (например, напряжения от силы тока или электрического заряда от напряжения) и числом соответствующих единиц измерения (ом, фарад, герц и т.п.). Элементы электрической цепи образуют ветви, которые соединяются в узлы и контуры при помощи идеальных электрических связей, то есть связей, не обладающих сопротивлением, индуктивностью и емкостью, хотя реальные проводники ими, конечно, обладают. Наиболее отчетливо различие структурной и поточной схем электротехнического устройства обнаруживается в электромеханических системах и в цепях с распределенными параметрами (коаксиальных кабелях, длинных линиях и т.д.), которые теоретически представляются как эквивалентные им в заданном режиме функционирования цепи с сосредоточенными параметрами, которые могут рассчитываться в теории электрических цепей или теории электромагнитного поля. В этом случае ее структурной схеме соответствуют различные поточные схемы. Кроме того, поточная схема может быть представлена в дальнейшем разными функциональными схемами, основанными на соответствующем математическом аппарате. В то же время при обратном преобразовании каждой функциональной схеме может соответствовать несколько поточных, а каждой из них в свою очередь несколько структурных схем. Для разного типа характеристик естественного процесса (например, частоты электромагнитных колебаний), то есть для различных режимов функционирования технической системы, может быть несколько способов реализации структурной схемы. В этом случае определяющими являются конструктивно-технические и технологические требования: габариты и вес, легкая доступность и сменяемость деталей, характер их расстановки и крепления и т.д. Причем расположение элементов и соединительных проводников диктуется не только конструктивными требованиями, но и особенностями протекания естественного (физического) процесса. Например, могут возникать так называемые паразитные влияния, существенно ухудшающие характеристики функционирования данной технической системы. Таким образом, режим функционирования (ход естественного процесса) определяет конструктивные особенности технической системы и, наоборот, эти особенности существенно влияют на изменение этого режима.

Дата добавления: 2014-12-23