Закон полноты частей системы

Закон полноты частей системы описывает минимально необходимый набор частей, обеспечивающий минимальную работоспособность системы. В общем случае, необходимо наличие следующих частей системы:

• рабочий орган,
• энергия для обеспечения его работы,
• система управления рабочим органом.

В идеальном случае рабочий орган – энергия. Например, инструмент для плазменной обработки. Этот частный случай представляет собой одну из тенденций развития техники.

Минимальный набор элементов в средствах транспорта, например, это:

• движитель – рабочий орган,
• двигатель с источником энергии,
• корпус,
• система управления.

В качестве примера рассмотрим некоторые виды указанных частей судна.

Движитель

Рис. 34. Движители для передачи большой мощности или для быстрых судов. 1 - трехвальная установка; 2 - гребной винт в насадке; 3 - соосные гребные винты противоположного вращения: 4 - водометный движитель

Движитель для судов могут быть следующих видов: весло, гребное колесо и гребной винт, водомет, реактивная струя, парус, крыло, воздушный змей, парашют, пропеллер, вращающиеся роторы. Основные движители показаны на рис. 33^[131] и рис. 34^[132].

Рис. 33. Судовые ветродвижители Где: а - мягкие паруса, б - полужесткие паруса, в - жесткие паруса-крылья, г - авторотирующий пропеллер, д - вращающийся ротор, работа этого ротора основана на эффекте Магнуса.

На рис. 33 показаны судовые ветродвижители, т.е. движители, которые используют энергию ветра.

Рис. 35. Эффект Магнуса.

Схема эффекта Магнуса изображена на рис. 35. Многие этот эффект наблюдали при исполнении так называемого "крученого мяча" в настольном теннисе или футболе. Суть его в следующем. Цилиндр (или шар) вращается в определенную сторону. Стрелкой показано направление вращения (ω - скорость вращения). Цилиндр находится в потоке ветра, показанного стрелкой W. Когда скорости ветра W и вращения цилиндра ω складываются (внизу на рис. 35), общая скорость V₂ увеличивается. При увеличении скорости, согласно закону Бернулли, давление P₂ в потоке воздуха падает (на схеме стоит знак минус "-").

С другой стороны (сверху) скорости вычитаются, общая скорость V₁ уменьшается (V₁ < V₂), и давление P₁ увеличивается (P₁ > P₂ - на схеме показан знак плюс "+"). Так образуется сила F, направленная перпендикулярно к потоку, которую можно использовать для движения судна^[133].

Рис. 36. Паруса крылья с минимальными кольцевыми потерями: а - кольцевое крыло; б - полукольцевое крыло.

Пример 49. Как известно эффективность паруса и крыла, прежде всего, определяется их общей площадью, поэтому их делают как можно выше. Однако удлинение парусов и крыльев приводит к уменьшению остойчивости судна. Оригинальное решение этого противоречия - кольцевые и полукольцевые паруса-крылья (рис. 36) ^[134].