на примере развития ТС "Тепловая труба"--1.6.b

1.6.2. Появление новых идеальных веществ и поглощение ими подсистем.

До сих пор анализ периодов синтеза и развития тепловой трубы носил чисто описательный характер: он нужен был для объяснения особенностей функционирования этой ТС и путей ее развития, выявления качественных скачков в развитии. Теперь полезно очистить процессы синтеза и развития от лишней информации, показать узловые точки развития и выделить механизм этого процесса.

На рис. 60, 61 схематично изображены основные моменты процесса синтеза ТТ и процесса развития ТТ переменной проводимости.

Пояснения к рис. 60.

1. Досистемный период - период синтеза веполя. От случайных веществ Вn (газ, жидкость, твердое тело) переход к идеальному веществу (ИВ-1), с использованием фазового перехода жидкость (В') - пар (В").

    

2. Появление простейшего веполя (три элемента): В₁ (пограничный слой - стенки трубы), ИВ-1, тепловое поле.

    

3. Период увеличения степени вепольности. Простейшая система (один веполь) начинает "обрастать" новыми подсистемами, превращаясь в цепной и сложный веполи. Смысл этого процесса - в выявлении новых полезных функций и обеспечении их дополнительными подсистемами.
   • Термосифон: из системы вытесняются лишние вещества (воздух)(, замыкается пограничный слой, создается внутренняя среда для функционирования идеального вещества. ПС₁ - зона испарения, ПС₂ - зона транспорта, ПС₃ - зона конденсации, В'- жидкость, В" - пар, В'/В"- фазовый переход, Эп - энергия полезная (вход в систему), Эп' - полезная энергия на выходе из системы, т.е. продукция (Пр).

      

   • Антигравитационный термосифон: появляются еще три дополнительные подсистемы для обеспечения возврата жидкости против гравитации. ПС₄ - транспорт жидкости по эрлифту, ПС₅ - нагреватель, ПС₆ - источник питания.

      

   • ТТ Гровера: процесс синтеза заканчивается простым веполем. Подсистемы, обеспечивающие полезные функции поглощаются новым идеальным веществом ИВ-2 (фитиль). В системе только два вещества, поле и пограничный слой.

Пояснение к рис. 61.

К ГПФ классической (нерегулируемой) ТТ Гровера добавляется новая полезная функция - необходимость в регулировании, которая обеспечивается новыми подсистемами. ПС₁ - рабочий орган регулирования, ПС₂ - механический привод, ПС₃ - измеритель (датчик) температуры в испарителе. Цепочка замыкается на "подсистему" - человек. Все эти подсистемы поглощаются ИВ-3 - неконденсирующимся газом.

Далее идет поиск ИВ-3, наиболее полно отвечающего ГПФ и принципу ВПФ-совместимости. Появляется новая подсистема - холодный резервуар. С увеличением ГПФ (более точного регулирования) вводятся новые подсистемы, изменяется резервуар (сильфон).

Появляется механическая обратная связь. Исключается человек из системы.

Обратная связь становится электрической, появляются подсистемы: блок управления, источник питания, нагреватель.

Появившееся в системе ИВ-4 (гидрид интерметаллида, палладий) поглощает резервуар.

Процесс явно еще не закончен: остались непоглощенными подсистемы, не образовался новый простой веполь (моно'-ТС). Оставшиеся подсистемы должны поглотиться ИВ-5 (это может быть вещество из ТТ-122).

1.6.3. Формирование новой моно-ТС.

Выделим еще раз, более четко основные этапы, которые проходит техническая система в процессе своего развития (увеличения ГПФ):

I. - моно-ТС; простой веполь с двумя идеальными веществами (ИВ-1, ИВ-2) и полем;

II. - появление новых полезных функций (увеличивающих ГПФ) и подсистем, обеспечивающих их выполнение, эти подсистемы являются как бы "черновиками" будущих идеальных веществ;

III. - появление новых идеальных веществ (ИВ-3, ИВ-4 и т.д.), каждое из которых заменяет одну подсистему; это идеальное вещество 1-го порядка: ИВ¹ или ИВ(ПС);

IV. - "взаимопроникновение" и "слияние" нескольких идеальных веществ в одно - ИВ 2-го порядка (ИВ² или ИВ_(ТС)), которое принимает на себя выполнение функций нескольких подсистем и, в конечном итоге, целой ТС;

V. - появление новой моно-ТС (моно'-ТС), представляющей из себя опять же простой веполь из двух ИВ 2-го порядка и поля;

VI. - и т.д. для уровня надсистемы.

К настоящему времени тепловая труба прошла в своем развитии первые три этапа и только-только начался 4-й этап. Поэтому 5-й и последующие этапы проиллюстрировать на примере этой ТС пока нечем.

Необходимо отметить, что и вообще в современной технике еще очень мало ИВ 2-го порядка. Пожалуй, единственной областью техники, оставившей в этом смысле далеко позади большинство современных технических систем, является микроэлектроника. Использующиеся и проектируемые большие и сверхбольшие интегральные схемы можно считать, по меньшей мере, идеальными веществами 4-го и 5-го порядков. В таких ИВ, представляющих собой на макроуровне единое вещество - монокристалл, сосредоточено гигантское число элементов, задействовано несколько микроуровней (этажей) вещества, почти исчерпан физический принцип, заложенный в основу их функционирования. Например, рабочий канал транзистора или проводник, соединяющий два элемента, составлены здесь всего из нескольких сот атомов; в этих условиях уже не действителен закон Ома: сопротивление проводника растет не пропорционально, а экспоненциально с увеличением длины. Разумеется на этом развитие микроэлектроники не остановится - синтез ИВ последующих порядков будет идти за счет освоения все более низких этажей вещества с использованием новых физических принципов микромира.

Не случайно, по-видимому, и проникновение некоторых терминов из этой области в теплотехнику: тепловые выключатели, диоды, ТТ с переменным сопротивлением и др. Вполне возможно, что технические системы с использованием теплового поля могут некоторое время развиваться в русле отработанных в микроэлектронике идей. Это направление соответствует и общей тенденции замены в ТС "малоскоростных" полей (механических, тепловых, звуковых и т.д.) на электромагнитное. Однако не следует принимать это положение буквально для теплотехнических систем, например, ТТ. Тепловое поле не исчезнет из ТТ (иначе это будет другая ТС, т.к. не будет ГПФ - теплопередачи).

Единственный участок, в котором должно работать электромагнитное поле, это - транспортная зона. Таким образом, новым физическим принципом работы ТТ будет теплопередача с помощью ЭМ-поля. Произойдет и замена физических пределов: звукового на световой.

Итак, в новой моно-ТС (в соответствии с определением приведенном на предыдущей странице - этап V) будет два ИВ 2-го или 3-го порядка и новое физическое поле (скорее всего ЭМ-поле). Система теплопередачи, с макроуровневой точки зрения, будет представлять собой простой веполь. Возможно и внешне она будет выглядеть "просто", будет чем-то напоминать предыдущие моно-системы (медный стержень, тепловую трубу). Теплопередачу можно будет осуществлять на большие расстояния (по проводам или ЭМ - излучением)⁵.

Может быть одним из ИВ в таких системах будут экситоны - новые физические структуры, у которых открыто явление сверхтеплопроводности. Не случайно последние изменения в ТТ связаны также с химэффектами (ТТ-120, 121). Использован пока один из известнейших эффектов из арсенала химии. Новые функциональные возможности может открыть, например, применение химических транспортных реакций.

Как видно из сказанного, образ новой моно-ТС вырисовывается пока еще только в общих чертах. Детальное прогнозирование и не входило в задачу данной работы, т.к. пока нет еще даже простейшего алгоритма прогнозирования развития технических систем. Создание такого алгоритма должно быть основано на целом ряде работ подобного типа, в том числе, построенных и на других концепциях развития техники. Это цель ближайшего будущего ТРТС.