ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

4.1 Понятия вепольного анализа

Структурный вещественно-полевой (вепольный) анализ - раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру технических систем.

Вепольный анализ разработан Г.Альтшуллером ¹.

Статистический анализ технических решений показал, что для повышения эффективности технических систем их структура должна быть выполнена определенной. Модель такой структуры называется веполем.

Веполь - минимально управляемая техническая система, состоящая из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия. Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В₁ и В₂, а энергия взаимодействия полем и обозначается П.

Веполь изображается схемой (4.1)

схема (4.1)

Термин ВеПоль произошел от слов "Вещество" и "Поле".

Вепольный анализ включает в себя определенные правила и тенденции. Эти тенденции подчиняются закону увеличения степени вепольности, который будет описан ниже.

Если В₁ - изделие, В₂ - инструмент, "обрабатывающий" изделие В₁, а П - поле (энергия, сообщаемая инструменту), то веполь будет иметь вид (4.2)

схема (4.2.)

Пример 4.1. Обрабатывающий станок имеет привод - источник энергии П (поле механических сил), который обеспечивает воздействие рабочего органа (резец, фреза, сверло и т.п.) В₂ на обрабатываемую деталь В₁.
Этот же пример можно представить и другой вепольной формулой (4.3): резец В₂ действует на деталь В₁через механическое поле П.

 

(4.3)

 

В случае, когда вещество преобразует один вид поля (энергии) П₁ в другой П₂, веполь имеет вид (4.4)

 

(4.4)

Веполь по формуле (5.4) характерен для преобразователей энергии, которые могут быть представлены в виде генераторов, двигателей, трансформаторов, усилителей, измерительных элементов (датчиков) и т.п.

Пример 4.2. Генератор электрического тока (В) преобразует вращательное поле (П₁) механических сил которое может быть изображено и как (П_мех), в электрическое поле (П₂) или (П_эл). Веполь будет иметь вид (4.5).

 

(4.5.)

Пример 4.3.Трансформатор электрического тока (В) преобразует переменный электрический ток напряжением одного уровня (П₁) в переменный электрический ток напряжением другого уровня (П₂). В связи с тем, что вид поля качественно не меняется, поля можно изобразить как П', П'', тогда схема веполя по формуле (4.4) можно представить также в виде (4.6)

(4.6)

 

Существует класс задач, в которых необходимо измерять какие-то параметры систем или обнаруживать какие-то объекты или их части. Условно такие технические системы будем называть - измерительные. Рассмотрим пример построения веполя измерительных систем.

Пример 4.4. Точное измерение вмонтированных в карбидные печи сгорающих электродов без остановки печи осуществляют "на слух" - по изменению шума горящей между ними вольтовой дуги. Не прерывая процесса, их можно установить в оптимальное положение. Такой прибор сконструирован на химическом заводе в Гале

Модель такой системы имеет вепольную структуру по формуле (4.7)

(4.7)

где В₁ - прибор "переводящий" шум дуги (звуковое поле П₁) в некоторый сигнал (поле П₂ - например, электрический сигнал), используемый затем для регулирования расстояния между электродами.