Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2003, Blaðsíða 261

Fyrir aðgerðina, „hönnun á pípukerfi frá tanki A til neytanda B", þarf að takast á við
hönnun á aflkerfi, stýringum, burðarvirki og straumkerfi ásamt kostnaðargreiningu. Eins
og fram kemur á mynd 3 er kerfishönnunin eða ákvörðunartaka hönnunar skilgreind
sem niðurstaða líkanstuddu rökleiðslunnar eins og nánar verður fjallað um í næsta kafla.
Líkanstudd rökleiðsia
Hér verður fjallað um líkanstudda rökleiðslu sem ákvörðunartöku í verkfræðilegri hönn-
un. Búið er til líkan sem notað er til að greina, skilja og segja til um hegðun kerfisins sem
verið er að hanna. Kerfið er eining (ferli eða hlutur) sem er aftengd umhverfinu með
fræðilegum eða huglægum takmörkunum og hægt er að greina sjálfstætt.
Líkanið sem við notum sem einföldun á kerfinu getur verið samfellt eða stakrænt, kvikt
eða í jafnvægi, stöðugt eða óstöðugt. Líkanið getur haft mismunandi form. Mynd 1 sýnir
einfalt kassarit sem er líkan af kerfisbundnu hönnunarferli. Annað form af líkani eru
kostnaðarútreikningar fyrir það að flytja heita vatnið úr tanki A til neytanda B eins og
fjallað var um í kaflanum um hönnunarferlið. Ef flytja á lítið magn getur borgað sig að
nota tankbíl en strax og magnið eykst borgar sig að nota pípukerfi. Þessa þekkingu er
hægt að tengja við líkanið þannig að einingin sem sett er upp hentar hverju sinni.
Við burðarþolsgreiningu getur líkanið verið fræðilegar
jöfnur sem lýsa spennum og hreyfingu burðarvirkisins.
Ef virkið er orðið flókið þarf að nota líkan sem er sett
upp með bútaaðferðinni. Fyrir hvern bút er hægt að
setja inn þekkingu sem t.d. segir að þverskurðarflatar-
mál skuli vera lágmarkað miðað við innri kraft. Þessi
staðbundna þekking sem stuðlar að lágmörkun þyngd-
ar getur hindrað löglegar lausnir fyrir víðværa bestun.
Kiknun og formbreytingar eru kröfur sem þarf að taka
tillit til en ekki er hægt að tengja við einingarnar einar
sér. Því þarf að flokka þekkinguna í staðbundna þekk-
ingu, sem hægt er að tengja við einingarnar, og víðværa
þekkingu, sem þarf að tengjast við öll svið kerfisins.
Fyrir dreifikerfi þar sem athuga þarf samspil ólíkra
sviða er hægt að nota aðferð sem kallast tengslagraf-
fræði [6, 10 og 15]. Þetta er aðferð sem er notuð fyrir
stýri-, raf-, vél-, afl-, vökva-, loft-, varma- og drifbúnað.
Líkanið er sett upp með svokölluðum e-f-einingum
(effort-flow) sem tengjast saman í hnút-
punktum. Helstu einingar fyrir pípukerfi eru
sýndar á mynd 4.
Einingarnar í tengslaritinu sem sýnt er á
mynd 4 eru settar fram í töflu 1, en á ritinu
eru umbreytieiningar TF, tregðueiningar 1,
viðnámseiningar R og dempun C ásamt
tengingum í hnútpunktum. Svokölluð 0
tenging (merkt með 0 á mynd 4) uppfyllir
þau skilyrði að/7 = fö + J9 og e7 = e8 = e9 en
tenging sem er merkt með 1 hefur t‘5 = t’6 + e7
og f5 = /6 = f7. Fyrir streymisgreiningu er c,-
tákn fyrir þrýsting, eða þrýstihæð á stað i en
fj er streymi eða flæði á stað i. Til frekari skýr-
ingar á tengslagraffræði er vísað í heimild [10].
Táknrænt verkfræðilíkan
Tankur
Þrýstijafnari
Pipukefi
og lokar
?|s
Tengslarit RinRL'fU1 e15-ns
e7 e9 el^ e1^] e1£
f1 A t5 1 170 f9 1 -fT2U f 17 f19
f =[s é
y 110 I20
tíla
Mynd4. Verkfræðilíkan og tengslarit.
Nr. Eining e-eining f-eining Jöfnur
1 Tankur Þrýstingur Flæði el = pgH
2 Rafmótor Vægi Snúningshraði
3 Dæla Þrýstingur Flæði e3= G(f3)
4 Pípuviðnám Þrýstingur Flæði e4 - R4 f4
6 Loki Þrýstingur Flæði eð = Rx fB
8 Þrýstijafnari Þrýstingur Flæði e8 = C8 q8
10 Pípuviðnám Þrýstingur Flæði el 0 = R10 fl 0
14 Pípuviðnám Þrýstingur Flæði el4 = R14 fl4
18 Pípuviðnám Þrýstingur Flæði e18 = R18 f18
11 Píputregða Þrýstingur Flæði p11 =/11 fll
15 Píputregða Þrýstingur Flæði pl 5 = /15 f 15
20 Píputregða Þrýstingur Flæði p20 = /20 f20
Tafla I.Tengslaeiningar sem sýndar eru á mynd 4.
Ritrýndar vísindagreinar
2 5 7