Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов
Систематизировано видовое разнообразие функционального класса магнитных сепараторов. Определен количественный состав и генетическая информация неявных видов, образующих инновационный потенциал исследуемого класса. Предложена ранговая структура основных систематических единиц. Показаны возможности пр...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2009
|
| Назва видання: | Електротехніка і електромеханіка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143238 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов / В.Ф. Шинкаренко, М.В. Загирняк, И.А. Шведчикова // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 5. — С. 33-39. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143238 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1432382025-02-23T17:35:26Z Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов Macrogenetic analysis and rank structure of magnetic separators systematics Шинкаренко, В.Ф. Загирняк, М.В. Шведчикова, И.А. Електричні машини та апарати Систематизировано видовое разнообразие функционального класса магнитных сепараторов. Определен количественный состав и генетическая информация неявных видов, образующих инновационный потенциал исследуемого класса. Предложена ранговая структура основных систематических единиц. Показаны возможности практического использования полученных результатов. Систематизовано видову розмаїтість функціонального класу магнітних сепараторів. Визначений кількісний склад і генетична інформація неявних видів, які утворюють інноваційний потенціал досліджуваного класу. Запропоновано рангову структуру основних систематичних одиниць. Показано можливості практичного використання отриманих результатів. Species diversity of magnetic separators functional class has been systemized. Quantitative composition and genetic information of implicit species forming innovation potential of the analyzed class have been determined. Rank structure of the basic systematic units has been proposed. Possibilities of practical application of obtained results have been demonstrated. 2009 Article Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов / В.Ф. Шинкаренко, М.В. Загирняк, И.А. Шведчикова // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 5. — С. 33-39. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143238 621.313 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Шинкаренко, В.Ф. Загирняк, М.В. Шведчикова, И.А. Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов Електротехніка і електромеханіка |
| description |
Систематизировано видовое разнообразие функционального класса магнитных сепараторов. Определен количественный состав и генетическая информация неявных видов, образующих инновационный потенциал исследуемого класса. Предложена ранговая структура основных систематических единиц. Показаны возможности практического использования полученных результатов. |
| format |
Article |
| author |
Шинкаренко, В.Ф. Загирняк, М.В. Шведчикова, И.А. |
| author_facet |
Шинкаренко, В.Ф. Загирняк, М.В. Шведчикова, И.А. |
| author_sort |
Шинкаренко, В.Ф. |
| title |
Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов |
| title_short |
Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов |
| title_full |
Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов |
| title_fullStr |
Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов |
| title_full_unstemmed |
Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов |
| title_sort |
макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143238 |
| citation_txt |
Макрогенетический анализ и ранговая структура систематики магнитных сепараторов / В.Ф. Шинкаренко, М.В. Загирняк, И.А. Шведчикова // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 5. — С. 33-39. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT šinkarenkovf makrogenetičeskijanalizirangovaâstrukturasistematikimagnitnyhseparatorov AT zagirnâkmv makrogenetičeskijanalizirangovaâstrukturasistematikimagnitnyhseparatorov AT švedčikovaia makrogenetičeskijanalizirangovaâstrukturasistematikimagnitnyhseparatorov AT šinkarenkovf macrogeneticanalysisandrankstructureofmagneticseparatorssystematics AT zagirnâkmv macrogeneticanalysisandrankstructureofmagneticseparatorssystematics AT švedčikovaia macrogeneticanalysisandrankstructureofmagneticseparatorssystematics |
| first_indexed |
2025-11-24T04:35:58Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:35:58Z |
| _version_ |
1849645028626923520 |
| fulltext |
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №5 33
УДК 621.313
В.Ф. Шинкаренко, М.В. Загирняк, И.А. Шведчикова
МАКРОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И РАНГОВАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМАТИКИ
МАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ
Систематизовано видову розмаїтість функціонального класу магнітних сепараторів. Визначений кількісний склад і
генетична інформація неявних видів, які утворюють інноваційний потенціал досліджуваного класу. Запропоновано
рангову структуру основних систематичних одиниць. Показано можливості практичного використання отриманих
результатів.
Систематизировано видовое разнообразие функционального класса магнитных сепараторов. Определен количествен-
ный состав и генетическая информация неявных видов, образующих инновационный потенциал исследуемого класса.
Предложена ранговая структура основных систематических единиц. Показаны возможности практического исполь-
зования полученных результатов.
ВВЕДЕНИЕ
Примером наиболее широкого промышленного
использования магнетизма после традиционных элек-
тромеханических преобразователей энергии (ЭМПЭ)
является магнитная сепарация. Магнитные сепарато-
ры образуют обширный класс разнообразных по кон-
структивному и функциональному исполнению уст-
ройств, предназначенных для разделения смесей ма-
териалов по магнитным свойствам [1, 2].
В современных условиях наблюдается тенденция
прогрессирующего возрастания структурного и функ-
ционального разнообразия магнитных сепараторов,
что обусловлено необходимостью в качественно но-
вых устройствах, способных обеспечивать надежное
функционирование и требуемые характеристики сис-
тем применительно к новым условиям эксплуатации
[3, 4]. Все шире применяются магнитные сепараторы
для решения разнообразных задач в перспективных
отраслях промышленности: для извлечения урана из
морской воды, разделения клеток живых организмов
на магнитоуправляемые сорбенты (магнитная сепара-
ция клеток спинного мозга и крови), очистки пище-
вых продуктов (например, для фильтрации горячего
шоколада на кондитерских фабриках) и т.д. [5-7]. Все
это стимулирует разработку принципиально новых
разновидностей магнитных сепараторов с нетрадици-
онным конструктивным исполнением.
Тенденция неуклонного возрастания разнообра-
зия устройств для магнитной сепарации сопровожда-
ется прогрессирующими объемами разрозненной ин-
формации, поиск которой связан со значительными
временными и материальными затратами. Для упоря-
дочения информации о функциональном классе маг-
нитных сепараторов традиционно используются мно-
гочисленные классификации [1, 5, 6], в большинстве
из которых учитываются как технологические (функ-
циональные), так и структурные (конструктивные)
признаки. Однако такие подходы к классификациям
не отличаются строгостью, т.к. практически всегда
находятся объекты, которые либо не учтены, либо
принадлежат одновременно к разным классификаци-
онным группам.
Развитие функционального класса магнитных
сепараторов осуществляется в двух направлениях: в
направлении разработки конструкций сепараторов
открытого типа, в которых рабочая область с магнит-
ным полем является внешней по отношению к по-
люсной системе магнитного сепаратора, и в направ-
лении разработки конструкций закрытого типа с ра-
бочей зоной, которая локализуется между полюсами
магнитной системы. Наибольшее распространение на
практике получили магнитные сепараторы открытого
типа, доля которых составляет 70-80% от общего ко-
личества магнитных сепараторов. Несмотря на дли-
тельный период своего развития (эволюция магнит-
ных сепараторов открытого типа продолжается около
200 лет), системное изучение разнообразия данного
класса магнитных сепараторов до сих пор не прово-
дились.
В этих условиях актуальны исследования, на-
правленные на создание научно обоснованной клас-
сификации, позволяющей на единой методологиче-
ской основе упорядочивать информацию о сущест-
вующих разновидностях магнитных сепараторов с
возможностью предвидения их новых структурных
разновидностей. Особую значимость проблема струк-
турного предвидения приобретает в современных ус-
ловиях жестокой конкуренции между фирмами за
рынки сбыта выпускаемой продукции [8].
ПРОБЛЕМА ГЕНОСИСТЕМАТИКИ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КЛАССОВ
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Научное обоснование генетической концепции
Вида электромеханической системы (ЭМ-системы),
установление связи принципа сохранения генетиче-
ской информации и закона сохранения базовых Видов
электромеханических преобразователей энергии
(ЭМПЭ) [9, 10] позволили объяснить природу много-
численных параллелизмов и гомологий в структурной
эволюции объектов электромеханики. Наличие ука-
занных закономерностей открыло возможность по-
становки важной задачи современной электромехани-
ки – построения генетической систематики расши-
ряющегося разнообразия функциональных классов
ЭМ-систем.
Главная задача систематики заключается в обо-
значении и описании всех индивидуумов класса пу-
тем нахождения такой структуры систематических
единиц, которая была бы устойчивой по отношению к
непрерывно изменяющемуся разнообразию разви-
34 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №5
вающихся видов систем, т.е., максимально прибли-
женной к той, которая, возможно, существует в самой
природе. Поэтому проблема геносистематики принад-
лежит к разряду сложных фундаментальных задач
системного характера. С решением проблемы систе-
матики классов ЭМ-систем непосредственно связаны
задачи стандартизации и технической терминологии,
принципы построения объектно-ориентированных
классификаций, информационных баз данных, упоря-
дочение и рациональное построение учебных дисцип-
лин, учебников и справочников.
Генетическая систематика развивающегося
структурного разнообразия объектов функциональ-
ных классов ЭМ-систем должна удовлетворять сле-
дующим требованиям:
- построение систематики должно осуществлять-
ся на едином методологическом подходе как по от-
ношению к задачам определения классификационной
принадлежности (идентификации генетических ко-
дов), так и к делению расширяющегося разнообразия
ЭМПЭ на систематические единицы (таксоны);
- структура систематики должна быть инвари-
антной ко времени эволюции, т.е. оставаться неиз-
менной как по отношению к существующим, так и по
отношению к потенциально возможным классам
ЭМПЭ, которые будут возникать в будущем;
- систематика должна обладать функцией пред-
видения, т.е. ее структура и методология должны
обеспечивать возможность определения и упорядоче-
ния структурных классов ЭМПЭ, еще отсутствующих
на данное время эволюции.
Следует отметить, что в такой постановке про-
блема систематики решается впервые. Поэтому задачу
построения систематики ЭМ-систем следует рассмат-
ривать как принципиально новое научное направление
исследований не только в фундаментальной электро-
механике, но и в науке вообще, синтезирующее теоре-
тические положения таких же новых научных дисцип-
лин, как структурная и генетическая электромеханика,
теория видообразования, методология генетического и
эволюционного синтеза ЭМ-систем [9-12].
В настоящей статье выносятся на обсуждение
основные результаты макрогенетического анализа и
ранговая структура систематики магнитных сепарато-
ров как генетически определенного, интенсивно раз-
вивающегося функционального класса ЭМ-систем.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД И ОСНОВНЫЕ
СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ
В иерархии усложняющихся генетических уров-
ней структурной организации произвольных Видов
ЭМПЭ роль своеобразной передаточной функции вы-
полняет генетическая информация (генетический код)
первичного источника поля (ПИП) – пространствен-
ной поверхности, на которой задан вид и закон рас-
пределения электромагнитного поля. При этом гене-
тический код определяет координаты положения
ПИП в предметной области генетической классифи-
кации (ГК) [9, 11].
Структура генетического кода состоит из двух
частей – буквенной и цифровой. Буквенная часть обо-
значает укороченное название соответствующего
геометрического класса пространственной поверхно-
сти, к которому принадлежит ПИП в структуре ГК:
ЦЛ – цилиндрических; КН – конических; ПЛ – пло-
ских; СФ – сферических; ТП – тороидальных плоских;
ТЦ – тороидальных цилиндрических. Цифровая часть
генетического кода указывает на топологические при-
знаки и вид электромагнитной симметрии ПИП, т.е.
указывает на наличие или отсутствие краев (дисим-
метризующих факторов) поверхности ПИП: в направ-
лении распространения волны поля (первая цифра
кода) и в перпендикулярном направлении (вторая
цифра кода). Цифровая часть генетического кода мо-
жет принимать следующие числовые значения:
0 – абсолютная электромагнитная симметрия
(дисимметризующие факторы или края поверхности
отсутствуют);
1 – электромагнитная дисимметрия (частичное
нарушение симметрии, обусловленное наличием од-
ного края поверхности);
2 – электромагнитная асимметрия (отсутствие
симметрии, обусловленное наличием двух краев по-
верхности на пути распространения волны электро-
магнитного поля).
Каждая геометрическая поверхность ПИП может
иметь два возможных варианта ориентации поверхно-
стной волны поля: продольную (х) и поперечную (у),
что также отражается в структуре генетического кода.
Фундаментальное значение генетического кода
определяется его универсальностью и его функциями.
Являясь универсальным способом записи инвариант-
ной части генетической информации, генетический
код не только определяет координаты положения
ПИП в предметной области ГК, но также отображает
информацию об основных систематических единицах
класса, к которым относятся Вид, Род, Подсемейство,
Семейство, Функциональный класс [9].
Наличие четкой корреляции генетических кодов
ПИП с основными таксономическими признаками,
открывает возможность построения систематики как
реально-информационных Видов, так и потенциально
возможных (неявных) Видов, которые еще отсутст-
вуют на данное время эволюции функционального
класса ЭМПЭ.
КОНЦЕПЦИЯ ВИДА КАК ОСНОВА
ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМАТИКИ
Функцию системообразующего звена в структу-
ре геносистематики выполняет категория Вида, ста-
новлению которой предшествовала разработка гене-
тической теории видообразования [9]. В соответствии
с принципом сохранения генетической информации
базовые Виды служат системными инвариантами в
расширяющемся разнообразии функциональных
классов ЭМПЭ.
Вид представляет собой генетически изолиро-
ванную целостную систему с характерной для него
внутривидовой структурой генетически родственных
популяций (групп) реальных и неявных электромеха-
нических объектов. Для отображения внутренней,
генетически обусловленной, структуры Вида предна-
значены генетические модели (например, та, которая
показана на рис.1). Генетическая модель является ин-
формационной и динамической, т.к. моделирует про-
цесс усложнения уровней структурной организации
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №5 35
произвольного Вида во времени, который может быть
представлен в виде: "Первичный источник поля
(ПИП)" → "Набор порождающих электромагнитных
структур (геном Вида)" → "Популяции" → "Вид".
Исходной информацией при построении генетической
модели служит периодическая структура генетиче-
ской классификации (ГК) ПИП [9, 11]. Основными
структурными единицами ГК выступают период и
группа (по аналогии с Периодической системой хи-
мических элементов). Предметную область ГК
(рис. 1) можно рассматривать как ортогональную
матричную структуру, образованную из четырех
электромагнитных классов (групп) и шести геометри-
ческих классов (периодов) ПИП.
Рис. 1. Генетическая модель внутренней структуры Вида
магнитных сепараторов (Т
э – время эволюции)
Для определения принадлежности реального
электромеханического объекта к определенному Виду
необходима идентификация генетической информа-
ции ПИП, лежащего в основе структурной организа-
ции данного Вида. Рассмотрим процедуру идентифи-
кации генетического кода на примере реального элек-
тромеханического объекта – электромагнитного сепа-
ратора шкивного типа [13] (рис. 1, 2):
- геометрический класс, к которому принадлежит
поверхность ПИП – цилиндрический (ЦЛ);
- ориентация направления распространения вол-
ны электромагнитного поля относительно оси сим-
метрии ПИП – поперечная (ЦЛу);
- общее количество дисимметризующих факто-
ров (краев) поверхности ПИП – два: ноль – в попе-
речном направлении; два – в продольном направле-
нии (0.2);
- топологический класс поверхности ПИП – ори-
ентированная (у – ориентация) односторонняя по-
верхность с краями (0.2у);
- вид электромагнитной симметрии – продольно-
симметричная (0.2).
Идентификация генетического кода реального
электромеханического объекта (рис. 2) и генетиче-
ский анализ его структуры позволяют определить
принадлежность электромагнитного шкива к базово-
му Виду цилиндрических, продольно-симметричных,
у – ориентированных (ЦЛ0.2у). Генетический код
также указывает на принадлежность объекта к другим
надвидовым систематическим классам или таксонам,
например, к Роду и Подсемейству (рис. 2). Так, элек-
тромагнитный шкив (рис. 2), как представитель Вида
ЦЛ0.2у, может быть отнесен к Роду цилиндрических
и Подсемейству магнитных сепараторов вращатель-
ного движения.
Рис. 2. Связь генетического кода с существенными
признаками магнитного сепаратора и таксономическими
категориями (на примере представителя вида
цилиндрических, продольно-симметричных,
у – ориентированных)
ОБЛАСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ ПОРОЖДАЮЩИХ
СТРУКТУР ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КЛАССА
МАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ
Решение задачи построения генетической систе-
матики Видов магнитных сепараторов открытого типа
предусматривает определение границ, количества и
структуры полного Видового состава исследуемого
класса устройств. Общность генетической информа-
ции ПИП и соответствующего Вида позволяет опре-
делять Видовое разнообразие исследуемого функцио-
нального класса через понятие области существова-
ния порождающих электромагнитных структур [9].
Первичная структура, с появлением которой на-
чинается эволюция некоторой группы (популяции)
генетически родственных электромеханических объ-
ектов или Вида в целом, называется порождающей
электромагнитной структурой [9]. Совокупность по-
рождающих электромагнитных структур популяций
образует геном Вида (рис. 1). После определения по-
рождающей структуры осуществляется формирование
ее конструктивных признаков и расширение областей
практического использования. Под влиянием потока
инноваций оптимизируется ее конструкция, предла-
гаются новые структурные разновидности и, таким
образом, осуществляется формирование популяцион-
ной структуры Вида.
Для определения области Q возможного сущест-
вования порождающих структур необходимо выделить
существенные признаки магнитных сепараторов от-
36 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №5
крытого типа, совокупность которых обобщается поня-
тием целевой функции FЦ поиска. В данном случае к
таким признакам могут быть отнесены следующие:
- наличие первичной твердотельной структуры
(источника магнитного поля) – FЦ1;
- наличие вторичной дискретной структуры (фер-
ромагнитных рабочих тел) – FЦ2;
- открытость рабочей зоны, т.е. достаточно боль-
шие длина и высота рабочей зоны – FЦ3;
- возможность размещения в пространстве между
первичной и вторичной структурами немагнитного
разгрузочного экрана, реализующего вращательное
(криволинейная траектория перемещения ферромаг-
нитных тел в рабочей зоне) или поступательное (пря-
молинейная траектория перемещения ферромагнит-
ных тел) движения – FЦ4.
Тогда на область Q функции FЦ =(FЦ1; FЦ2; FЦ3;
FЦ4) поиска накладываются следующие ограничения:
1. Определение области Q осуществляется в
пределах первого большого периода П І ГК (П І ⊂ <
S0 > , где < S0 > – упорядоченное множество первич-
ных источников электромагнитного поля в периоди-
ческой структуре ГК).
2. Функциональная структура рассматриваемого
класса ограничивается рассмотрением разнообразия
двух подклассов QМСвр и QМСп, реализующих враща-
тельное и поступательное движения, соответственно.
3. Порождающая структура произвольного Вида
представляется электромеханической парой (рис. 1),
образованной в результате скрещивания твердотель-
ной первичной и вторичной дискретной структур.
Порождающая структура допускает возможность про-
странственного совмещения с подсистемами другой
генетической природы (например, с немагнитными
разгрузочными экранами), а также возможность мо-
дульного принципа построения.
4. На данном этапе решения задачи из рассмот-
рения исключаются источники-изотопы, определяю-
щие разнообразие Видов-близнецов, а также сложные
варианты совмещенных систем с многоэлементными
и гибридными структурами.
Установим соответствие между существенными
признаками магнитных сепараторов открытого типа и
генетической информацией:
1. Электромеханические объекты с поперечной
ориентацией волны электромагнитного поля на ци-
линдрических (ЦЛ), конических (КН), тороидальных
плоских (ТП), тороидальных цилиндрических (ТЦ) и
сферических (СФ) поверхностях реализуют возмож-
ность совмещения и функционирования с немагнит-
ными разгрузочными экранами вращательного дви-
жения (с криволинейной траекторией перемещения
ферромагнитных тел в рабочей зоне).
2. Электромеханические объекты с продольной
ориентацией волны электромагнитного поля на ци-
линдрических (ЦЛ), конических (КН), тороидальных
плоских (ТП) поверхностях, а также электромехани-
ческие объекты с продольной и поперечной ориента-
цией волны электромагнитного поля на плоских по-
верхностях (ПЛ) реализуют возможность совмещения
и функционирования с немагнитными разгрузочными
экранами поступательного движения (с прямолиней-
ной траекторией перемещения ферромагнитных тел в
рабочей зоне).
С учетом отмеченного выше, области QМСвр и
QМСп существования порождающих структур магнит-
ных сепараторов соответственно вращательного и
поступательного движений могут быть записаны в
следующем виде
где ТП 0.0у, …, ТЦ2.2у, ТП0.0х, …, КН2.2х – генетиче-
ские коды соответствующих ПИП базового уровня.
Электромагнитно ассиметричные источники поля
(цифровая часть кода 2.2) на сферических (СФ) и пло-
ских (ПЛ) поверхностях с поперечной (у) и продоль-
ной (х) ориентацией поля являются геометрически и
электромагнитно эквивалентными [9].
Область существования порождающих структур
магнитных сепараторов включает только один элек-
тромагнитно симметричный источник поля (цифровая
часть кода 0.0), относящийся к геометрическому
классу – тороидальные плоские (ТП), который в пол-
ной степени удовлетворяет условию открытости ра-
бочей зоны (целевая функция FЦ3). У электромагнит-
но симметричных источников поля геометрических
классов: цилиндрические (ЦЛ), конические (КН), то-
роидальные цилиндрические (ТЦ), сферические (СФ) и
плоские (ПЛ), внутренняя поверхность активной зоны
является замкнутой, что противоречит целевой функ-
ции поиска FЦ3. Электромеханические объекты с про-
дольной ориентацией волны электромагнитного поля
на тороидальных цилиндрических (ТЦ) и сферических
(СФ) поверхностях исключены из рассмотрения в силу
достаточно сложного характера их поверхности, за-
трудняющего совмещение с немагнитными разгрузоч-
ными экранами (целевая функция FЦ4).
Области QМСвр и QМСвр существования порож-
дающих структур базового уровня магнитных сепара-
торов соответственно вращательного и поступатель-
ного движений могут быть представлены в координа-
тах ГК (выделены серым цветом в табл.1).
Таким образом, область QМСвр существования по-
рождающих структур магнитных сепараторов враща-
тельного движения, как следует из выражения (1),
уТЦуСФхСФуКНуЦЛуТП
уТЦуСФуКНуЦЛуТП
уТП
QМС
2.2,2.2,2.2,2.2,2.2,2.2
2.0,2.0,2.0,2.0,2.0
0.0
2.2
2.0
0.0
вр = , (1)
хКНхЦЛхТПуПЛхПЛ
хКНхЦЛхТПхПЛ
уПЛ
хТП
QМС
2.2,2.2,2.2,2.2,2.2
0.2,0.2,0.2,0.2
2.0
0.0
2.2
0.2
2.0
0.0
п
= , (2)
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №5 37
включает 12-ть источников базового уровня, упорядо-
ченных в пределах трех групп электромагнитной сим-
метрии и пяти геометрических классов. Согласно вы-
ражению (2), область QМСп существования порождаю-
щих структур магнитных сепараторов поступательного
движения включает 11-ть источников базового уровня,
которые упорядочены в пределах четырех групп сим-
метрии и четырех геометрических классов.
Наличие соответствия между генетическим ко-
дом и системной категорией Вид позволяет устано-
вить Видовой состав базового уровня функциональ-
ного класса магнитных сепараторов вращательного и
поступательного движений:
{ }
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
уТЦхуСФуТПуКНуЦЛ
уТЦуСФуТПуКНуЦЛ
уТП
HSМС
2.2,2.2,2.2,2.2,2.2
2.0,2.0,2.0,2.0,2.0
0.0
2.2
2.0
0.0
вр ; (3)
{ }
⎟⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
хТПхКНхуПЛхЦЛ
хКНхТПхПЛхЦЛ
уПЛ
хТП
HSМС
2.2,2.2,2.2,2.2
0.2,0.2,0.2,2.0
2.0
0.0
2.2
0.2
2.0
0.0
п
, (4)
Таблица 1
Области существования порождающих структур магнитных сепараторов
Период ГК
Группа ГК
ЦЛ КН ПЛ ТП СФ ТЦ
ЦЛ0.0х КН0.0х ПЛ0.0х ТП0.0х СФ0.0х ТЦ0.0х
0.0
ЦЛ0.0у КН0.0у ПЛ0.0у ТП0.0у СФ0.0у ТЦ0.0у
0.2 ЦЛ0.2у КН0.2у ПЛ0.2у ТП0.2у СФ0.2у ТЦ0.2у
2.0 ЦЛ2.0х КН2.0х ПЛ2.0х ТП2.0х СФ2.0х ТЦ2.0х
ЦЛ2.2х КН2.2х ПЛ2.2х ТП2.2х СФ2.2х ТЦ2.2х
2.2
ЦЛ2.2у КН2.2у ПЛ2.2у ТП2.2у СФ2.2у ТЦ2.2у
где { }врМСHS и { }
пМСHS – видовой состав базового
уровня (в генетических кодах) магнитных сепарато-
ров вращательного и поступательного движений, со-
ответственно.
Таким образом, видовой состав магнитных сепара-
торов вращательного и поступательного движений
представлен 23-мя (12+11) Видами базового уровня.
МАКРОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Уровень и темпы эволюции видового разнообра-
зия магнитных сепараторов, а также информацию о
структуре неизвестных на данный момент эволюции
класса Видах (так называемых неявных Видах) можно
изобразить в виде филогенетического дерева, пред-
ставляющего графическую интерпретацию генетиче-
ской модели макроэволюции класса (рис. 3).
Первый уровень филогенетической модели ото-
бражает геном видового разнообразия исследуемого
класса, инвариантный ко времени эволюции. Геном
содержит информацию о порождающих структурах
как известных, так и потенциально возможных Видов.
Второй уровень наглядно отражает реальный ис-
торический процесс возникновения и расширения
количества NРИ реально-информационных Видов.
Анализ структурного разнообразия магнитных сепа-
раторов открытого типа, выявленных по результатам
патентных исследований, показывает, что все извест-
ные технические решения на данном этапе эволюции
представлены структурными представителями только
десяти реально-информационных базовых Видов
(43,5% потенциала базовых Видов класса)
NРИ = ((SТП)0.0 ; (SЦЛ, SПЛ, SТП)0.2;
(SКН, SТП)2.0; (SЦЛ, SКН, SПЛ)2.2).
Рис. 3. Филогенетическая модель макроэволюции
магнитных сепараторов открытого типа (Т
э
– время
эволюции (180 лет); Ns – количество Видов)
Следует отметить, что количество NРИ порождаю-
щих структур реально-информационных Видов опре-
делялось по результатам патентно-информационного
поиска (за период времени с 1930 г. по 2000 г.), кото-
38 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №5
рый в силу объективных причин не гарантирует пол-
ноты информации. Поэтому второй уровень филоге-
нетического дерева в дальнейшем может уточняться.
Однако, по нашему мнению, соотношение реально-
информационных и неявных Видов при этом не изме-
нится существенно.
В результате патентно-информационного поиска
были выявлены и генетически идентифицированы
структурные представители реально-информацион-
ных Видов (например, в [14-19]), некоторые из кото-
рых приведены на рис. 4. Вершина дерева (рис. 3)
отображает информацию о тех структурных предста-
вителях класса, которые отсутствуют на данном этапе
эволюции (не обнаружены в результате информаци-
онно-патентного поиска).
Таким образом, инновационный потенциал клас-
са представлен 13-тью неявными Видами базового
уровня, что составляет 56,5% от общего количества
базовых Видов исследуемого класса.
РАНГОВАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМАТИКИ.
Наличие системной информации о количестве и
генетической структуре Видов позволяет определить
ранговую структуру основных систематических еди-
ниц класса, в которой Вид выполняет функцию ос-
новной систематической категории для таксонов над-
видовых уровней: "Вид" → "Род" → "Подсемейство"
→ "Семейство" (рис. 5). Ранговая последовательность
основных систематических единиц является универ-
сальной для произвольных функциональных классов
электромеханических систем [10], что обеспечивает
методическое единство и инвариантность структуры
систематики.
Структурное разнообразие Рода определяется
совокупностью генетически родственных Видов, объ-
единенных общностью пространственной геометрии
ПИП. Исторически сформировавшиеся классы сепа-
раторов вращательного и поступательного движения
имеют статус Подсемейства, т.к. объединяют соответ-
ствующие Родовые таксоны сепараторов по характеру
пространственного движения.
Анализ ранговой структуры систематики маг-
нитных сепараторов свидетельствует, что структурное
разнообразие магнитных сепараторов вращательного
и поступательного движений представлено пятью и
четырьмя Родами, соответственно. Подсемейство се-
параторов вращательного движения представлено 12-
тью базовыми Видами с осесимметричными источни-
ками магнитного поля. Видовое разнообразие подсе-
мейства сепараторов поступательного движения упо-
рядочивается 11-тью Видами с источниками бегущего
магнитного поля.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Результаты исследований послужили основой для
разработки принципиально новой концепции инфор-
мационного обеспечения проектных процедур на этапе
поискового проектирования. Данная концепция пред-
полагает структурированную подачу информации в
форме каталогов и электронных баз данных как о су-
ществующих (информационно-реальных), так и о по-
тенциально возможных (неявных) Видах магнитных
сепараторов. Возможность определения Видового раз-
нообразия класса магнитных сепараторов выступает
при этом гарантом полноты подачи информации.
Наличие систематизированной информации о
структуре неявных Видов позволяет выполнить на-
правленный синтез патентоспособных технических
решений и реализовать инновационный потенциал
класса магнитных сепараторов.
а) б) в)
г) д) е)
Рис. 4. Структурные представители реально-информационных Видов магнитных сепараторов с открытой рабочей зоной:
а) ЦЛ 2.2у [14]; б) ЦЛ 0.2у [15]; в) ПЛ 2.2у [16]; г) ТП 0.2у [17]; д) КН 2.2у [18]; е) ПЛ 2.2 х [19]
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №5 39
Рис. 5. Ранговая структура систематики
функционального класса магнитных сепараторов
ВЫВОДЫ
1. Определены области существования порож-
дающих электромагнитных структур функционально-
го класса магнитных сепараторов вращательного (12-
ть источников базового уровня) и поступательного
(11-ть источников) движений, которые определяют
видовое разнообразие класса.
2. Определена ранговая структура основных сис-
тематических единиц исследуемого класса сепарато-
ров. Структурное разнообразие магнитных сепарато-
ров вращательного и поступательного движений
представлено двумя подсемействами девяти Родов и
23-мя базовыми Видами. Достоверность структуры
систематики обоснована путем ее сопоставления с
результатами исторических и патентно-
информационных исследований.
3. На основе использования функции предвиде-
ния определен количественный состав и геном неяв-
ных базовых Видов, разнообразие которых составляет
56,5% от общего количества базовых Видов класса.
4. Результаты исследований составляют основу
для организации дальнейших систематических иссле-
дований и открывают возможность построения сис-
темной концепции информационно-инновационного
обеспечения поискового проектирования рациональ-
ных конструкций магнитных сепараторов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные и электриче-
ские методы обогащения. – М.: Недра, 1988. – 304с.
2. Obertuffer I.A. Magnetic separation: a review of principles,
devices and applications//IEEE Transactions On Magnetics. –
1974. – Vol.MAG-10. – NO. 2. – PP. 223-238.
3. SME Mineral Processing Handbook.- New York: American
Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers,
Inc., 1985. – PP. 6-2–7-34
4. Загирняк М.В., Шведчикова И.А. Проблема системати-
зации магнитных сепараторов // Технічна електродинаміка.
Тематичний випуск "Проблеми сучасної електротехніки".
Ч.8. – 2006. – С. 91-94.
5. Svoboda J. Magnetic Methods for the Treatment of miner-
als. Elsevier, 1987. – 692 p.
6. Types of magnetic separators/ Bronkala W.J., Haskin R.J.,
Tenpas E.J., Lawver J.E.//Mineral Processing Handbook. – New
York: Society of Mining Engineers, 1985. – PP.29-39.
7. Unkelbach K.H. Magnetic separators mode of operation and
applicability for the separation of materials. – Köln: KHD Hum-
boldt Wedag AG, 1990. – 87 p.
8. Згуровский М.З., Панкратова Н.Д. Технологическое пред-
видение. – К.: ІВЦ "Видавництво "Політехніка"", 2005. – 156 с.
9. Шинкаренко В.Ф. Основи теорії еволюції
електромеханічних систем. – К.: Наукова думка, 2002. – 288 с.
10. Шинкаренко В. Ф. Принципы построения эволюцион-
ной систематики структур электромеханических систем //
Техническая электродинамика. – 2000. – № 2. – С. 45-49.
11. Шинкаренко В.Ф., Августинович А.А. Генетична кла-
сифікація первинних джерел електромагнітного поля. –
Київ: НТУУ "КПІ", 2006. – 4 с.
12. Августинович А.А. Методологічні основи систематики
базових видів електричних машин поступального руху //
Вісник СНУ ім. В. Даля. – Луганськ. – 2007. – № 11 (117). –
Ч.1. – С. 10-16.
13. Электромагнитный шкивной сепаратор; А.С. 187675 В
03 С 01/10; Дьяков Г.И., Тодоров В.С., Скачков А.М. и др. –
№ 1019470/22-3; Заявл. 15.07.1965; Опубл. 20.10.1966. – БИ
№ 21.
14. Магнитный сепаратор переменного тока; А.С. 57774 В
03 С 01/24; Одинцов Г.В. – № 21846; Заявл. 16.02.1939;
Опубл. 31.08.1940.
15. Нагасима Т. Современные магнитные сепараторные
установки // Кагаку когаку. – 1981. – Т.45. – №4. – С. 226-
234.
16. Деркач В.Г., Дацюк И.С. Электромагнитные процессы
обогащения. – М.: Металлургиздат, 1947. – 267 с.
17. Железоотделитель; А.С.1639756 А1 В 03 С 1/18; Карта-
шян В.О., Нестеренко А.П., Шведчикова И.А., Капустянов
В.Н. – №4647121/03; Заявл. 22.12.1988; Опубл. 07.04.1991. –
БИ № 13.
18. Сепаратор для очистки волокнистых материалов;
А.С.634789 В 03 С 1/10; Хоров Л.Т., Лавренюк Л.М., Во-
робьев Ю.Д. – №2459999/22-03; Заявл. 04.03.1977; Опубл.
30.11.1978. – БИ № 44.
19. Электромагнитный сепаратор; А.С. 306873 В 03 С 1/06;
Смолкин Р.Д., Шапиро Е.Я., Подольский Ю.К. – №
1256704/22-3; Заявл. 15.07.1968; Опубл. 21.06.1971. – БИ № 20.
Поступила 06.07.2009
Шинкаренко Василий Федорович, д.т.н., проф.
Национальный технический университет Украины
"Киевский политехнический институт"
Украина, 03056, Киев, пр-т Победы, 37
Загирняк Михаил Васильевич, д.т.н., проф.
Кременчугский государственный политехнический
университет имени Михаила Остроградского
Украина, 39614, Полтавская обл., Кременчуг,
ул. Первомайская, 20
Шведчикова Ирина Алексеевна, к.т.н., доц.
Восточноукраинский национальный университет
имени Владимира Даля
Украина, 91034, Луганск, кв. Молодежный, 20А
|