Фонд физико-технических эффектов

 

В основе автоматизированного синтеза ФПД лежит база данных, в которой каждый ФТЭ имеет трёхуровневое описание. На первом уровне даётся самое короткое качественное описание ФТЭ. На втором уровне приводится стандартная карта описания ФТЭ размером в одну страницу, где даётся наиболее важная и легко обозримая информация о ФТЭ и его использование в технике. Третий уровень описания совместно с информацией второго уровня даёт более подробное описание ФТЭ, объём которого обычно составляет 5-10 страниц. Он имеет следующие рубрики:

1. Наименование ФТЭ.

2. Наименование физических законов и явлений, на которых основан ФТЭ.

3. Вход А.

4. Объект В.

5. Выход С.

6. Сущность и схема ФТЭ.

7. Математическая модель ФТЭ.

8. Существование обратного ФТЭ.

9. Применение ФТЭ в технике.

10. Инженерно-технические характеристики ФТЭ.

11. Дополнительная полезная информация.

12. Карта описания ФТЭ.

13. Список литературы.

 

 

Структурное представление

 

Технический объект имеет назначение или цель создания, называемые потребностью. Описание потребности формализовано можно представить в виде трёх компонент:

P = (D, G, H),

где D – указание действия, производимого рассматриваемым ТО и приводящего к необходимому результату; G – указание объекта или предмета обработки; H – указание особых условий или ограничений.

Для реализации ФПД необходима техническая функция (ТФ), описание которой состоит из двух частей:

F = (P, Q),

где P – удовлетворяемая потребность; Q – физическая операция, с помощью которой реализуются потребности.

Описание физической операции (ФО) формализовано можно представить состоящим из трёх компонент:

Q = (A_T, E, C_T), или Q = (A_T → E → C_T),

где A_T, C_T – входной и выходной поток вещества, энергии или информации, E – наименование операции Коллера по превращению или преобразованию A_T в C_T . Это описание отвечает на вопросы “что” (A_T), “как” (E), “во что” (C_T) преобразуется с помощью описываемого ТО.

Большинство технических объектов (ТО) состоит из нескольких элементов и могут быть естественным образом разделены на части. Каждый элемент как самостоятельный ТО выполняет определённую функцию и реализует определённую физическую операцию, т. е. Между элементами имеют место два вида связей и соответственно два вида их структурной организации.

Во-первых, элементы имеют определённые функциональные связи друг с другом, которые образуют конструктивную функциональную структуру. Конструктивная ФС представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются наименования элементов, а рёбрами – функции элементов.

Во-вторых, между элементами ТО имеются потоковые связи, т. е. элементы, реализуя определённые физические операции, образуют поток преобразуемых или превращаемых веществ, энергии, информации или других факторов. В сложных ТО часто присутствуют несколько взаимосвязанных потоков.

Взаимосвязанный набор ФО, реализующих один определённый поток, преобразований вещества, энергии или информации, или несколько взаимосвязанных потоков является потоковой функциональной структурой. Потоковая ФС представляет собой граф, вершинами которого являются наименования элементов ТО или наименования операций КоллераE, а рёбрами – входные A_T и выходные C_T потоки.

Различают две разновидности потоковой ФС: конкретизированная потоковая ФС, у которой в вершинах графа указаны наименования элементов; абстрагированная потоковая ФС, у которой в вершинах указаны наименования операций Коллера. Абстрагированную потоковую ФС называют также структурой физических операций.

Конструктивная ФС и потоковая ФС дополняют друг друга. При решении различных прикладных задач используют или только конструктивную ФС, или потоковую ФС, или одновременно обе разновидности.

В потоковой ФС каждый элемент реализует определённую физическую операцию. Такая реализация происходит на основе одного или нескольких физико-технических эффектов (ФТЭ).

ФТЭ – это различные приложения физических законов, закономерностей и следствий из них, физические эффекты и явления, которые могут быть использованы в технических устройствах. Как правило, в физико-технических эффектах имеется определённая причинно-следственная связь между «входом» и «выходом». Физико-технический эффект должен иметь стандартное формализованное описание, удобное для технических приложений и машинной обработки. Наиболее обобщённое качественное описание физико-технического эффекта состоит из трёх компонент:

(A, B, C), или (A → B → C),

где A – входной поток вещества, энергии или информации; C – выходной поток; B – физический объект, обеспечивающий или осуществляющий преобразование A в C. Например, ФТЭ “Закон Джоуля – Ленца” имеет вид:

электрический ток → проводник → теплота.