1-5. Где еще применяются схемы?
Множество процессов, происходящих в природе, можно моделировать при помощи электрических схем. Просачивание воды под основание плотины, изгиб самолетного крыла при крутом повороте, распространение тепла в закалочной печи, качка корабля на океанской волне— все эти явления часто изучают, составляя схемы из сопротивлений и проводников. Метод электрических аналогий — острое оружие для многих сложных исследований. На моделях удается с меньшей затратой труда, нежели при исследованиях в натуре, выяснить многие закономерности.
Существуют специальные машины — электроинтеграторы. В одном агрегате работают тысячи электронных ламп, реле, сопротивлений. Такой электроинтегратор производит за несколько минут вычисления, на которые человек, вооруженный простым арифмометром, должен был бы потратить целые месяцы.
Физиологи изучают нервные проводящие пути, работу больших полушарий головного мозга. Схемы прохождения нервных токов во много раз сложнее самых запутанных сплетений медных проволочек, применяемых в электротехнике.
Часто физиологи составляют схемы, подобные электрическим. На рис. 1-10, взятом из книги академика Бехтерева, показана одна из схем прохождения нервных токов.
Изучение различных систем электрических блокировок, взаимных связей, изучение схем автоматических телефонных станций могли бы помочь физиологам в их работе.
Различные построения формальной логики могут быть выражены электрическими схемами. Силлогизмы, посылки можно изобразить системой контактов, различным способом соединенных.
Так же, как и формальная логика, схемы ни в коей мере не могут заменить правильное диалектическое мышление, но они являются полезным техническим подспорьем.
Рис. 1-10. Схема демонстрирует, как человек говорит.
Звуковые волны, воспринимаемые ухом при разговоре с другим лицом, достигают Кортнева органа во внутреннем ухе, откуда возбуждение передается в центростремительном направлении по нерву VIII и в дальнейшем по слуховому пути до подкоркового внутреннего коленчатого ядра Сдг, после чего то же возбуждение по центростремительным подкорковым проводникам достигает центра Wernikea в средней части коры первой левой височной извилины, от последнего же возбуждения передается с одной стороны к области сосредоточения в предлобной части мозговой коры, с другой — к двигательному речевому центру Broca В, от которого по нисходящим проводникам возбуждение передается к ядрам XII и IX нервов, управляющих движением языка и гортани. Вместе с тем активное сосредоточение на предмете разговора обусловливается распространением возбуждения от области A Wernikea к центру сосредоточения С в предлобной области, а от последнего с одной стороны к области Broca В, с другой стороны по нисходящим проводникам до ядер VI, IV и III глазных нервов, устанавливающих взор в соответствующем направлении (из книги академика В. М. Бехтерева "Общие основы рефлексологии человека").
Читать и составлять электрические схемы должны бы уметь не только инженеры, но и каждый кончающий среднюю школу. Задатки «схемной премудрости» следовало бы внести в учебники физики. Для этого, пожалуй, следовало бы несколько потеснить бузиновые шарики и электрофорные машины, которые нынче интересны уже не для электриков, а только для историков электротехники.
1-6. Абстракция
Мы говорим и пишем по-русски, не задумываясь над тем, какой огромный путь развития прошел наш родной язык, прежде чем приобрести свою современную гибкость и красоту.
Этнографы изучили языки первобытных племен, стоявших на очень низкой ступени развития. Нынче эти языки исчезли, но записи о них сохранились.
«Индеец племени понка для того, чтобы сказать «человек убил кролика», должен был выразиться так: «человек, он, один, живой, стоя (в именительном падеже), нарочно убил, пустив стрелу, кролика, его, живого, сидящего (в винительном падеже)».
Этот язык отличается тем, что все в нем должно быть выражено конкретными деталями, которые в наших современных языках остаются невыраженными или подразумеваемыми. Форма глагола в языке индейцев выражала, совершено ли действие убийства случайно или преднамеренно, совершено ли оно при помощи снаряда и если при помощи снаряда, то какого именно, посредством лука и стрелы или ружья.
В этом языке вместо неопределенного выражения «мы» имеется несколько выражений, обозначающих «я и ты», «я и вы», «я и вы двое», «я и он», «я и они».
Сила нашего современного языка — в его способности к абстракции — отвлечению. Для дуба, березы, ольхи, сосны есть у нас обобщающее слово — дерево. Еще более общим словом будет «предмет». В отличие от мышления первобытных людей наше мышление способно к большим обобщениям и отвлечениям. Благодаря возможности отбросить несущественные признаки наш язык весьма экономен. Малым количеством слов можно выразить много понятий.
Язык схем, язык современной электротехники развивался стремительно. При своем возникновении 100 лет тому назад он был так же примитивен, как язык первобытных племен. Тогда не было в электротехнике даже условных обозначений. Нынче электрики широко применяют мощное оружие абстракции.
Существует множество типов электрических схем, которые не отражают собой ни конструкции, ни размеров электрической установки. Эти схемы показывают только токопрохождение, только структуру токопроводящих цепей. И огромный высоковольтный выключатель, весящий десятки тонн, и крохотный контакт реле, который весит доли грамма, могут быть изображены на условной схеме одним и тем же значком. Схема силовых цепей центральной электростанции на бумаге может выглядеть более простой и занимать меньше места, нежели схема какого-нибудь автоматического радиопередатчика, который и весь-то умещается на ладони.
Такие электрические схемы — это очень высокая степень отвлечения, абстракции.
Командующий армией, рассматривая географическую карту, на которой нанесены красные и синие стрелы, кружки, овалы, видит не беспорядочные карандашные штрихи, а полки, занимающие оборону, дивизии, идущие в атаку, танки, авиацию... Так электрик за спиралями, черточками и точками схемы уясняет себе взаимодействие магнитов, конденсаторов, двигателей, реостатов.
1-7. Начертания электрических схем
Земля — шар, а географические карты рисуются на плоскости. Существует множество приемов перенесения поверхности шара на плоскость. Карты рисуются в конических, цилиндрических и еще многих других проекциях. Любая проекция — это искажение подлинного масштаба. Но в одних больше искажаются площади, а в других расстояния. Для разных целей нужны разные карты. И подробности на картах бывают разные: на одних показаны политические границы, административное деление районов. На других картах нанесена сеть изогипсов, высоты и глубины.
Можно по-разному представить при помощи линий на бумаге токопрохождение в системе электрических приборов и аппаратов. Всех вариантов начертания электрических схем здесь не перечислить. Они различаются между собой куда больше, нежели географические карты в разных проекциях.
Электрические схемы вырабатывались применительно к требованиям практики. Но одни задачи у диспетчера крупной энергосистемы, другие — у монтера, собирающего релейный щит на командном пульте одной из подстанций той же энергосистемы.
Рис. 1-11. Однолинейная схема электрической станции с двумя генераторами, с двойной системой сборных шин, с тремя отходящими линиями и параллельным масляным выключателем, который служит для соединения шин между собой при различных переключениях.
Диспетчер энергосистемы, подобно начальнику штаба армии, должен охватывать крупные основные события и соотношения. Он должен отвлечься от второстепенных деталей и мелочей. Он имеет дело с направлением основных энергопотоков. Его интересует именно не токопрохождение, а энергопрохождение. Для этого рисуются однолинейные схемы (рис. 1-11). Трансформатор на такой схеме — это два перекрещивающихся кружочка, а
Рис. 1-11а. Темная отображающая схема на пункте дальнеуправления энергосистемой.
Провода показаны начерченными на щите линиями или наложенными полосами. В местах соединения проводов находятся светящиеся знаки — указатели «включено» и «отключено».
Для экономии места размещение линий на схеме не соответствует географическому расположению установок.
Рис. 1-116. Светящаяся отображающая схема.
Линии схемы сделаны светящимися при помощи ламп, находящихся за щитом. Светятся только провода под напряжением. Разъединитель Τ1 включен, а Т2 — выключен.
Многокилометровая трехпроводная линия электропередачи — одна черточка. Все вспомогательные и защитные аппараты, стоящие у генераторов, трансформаторов, выключателей, жгуты контрольных и сигнальных кабелей с десятками жил на этих схемах опускаются.
Схема энергосистемы не есть нечто неизменное, застывшее. В этой схеме все время происходят различные переключения. Питание переводится то на одну, то на другую систему сборных шин (для осмотра, для ремонта). Меняется состояние выключателей и разъединителей: они то замыкаются, то размыкаются. Одни машины пускаются в ход, другие останавливаются.
На командном пункте находятся сигнальные устройства, оповещающие дежурного инженера, какие цепи включены, а какие разомкнуты.
Для большей наглядности отдельные сигнальные устройства иногда объединяются в отображающую схему. Существуют светящиеся схемы. На них светятся те линии, которые находятся под напряжением, а отсоединяемые участки схемы гаснут. Иногда освещение делается разных цветов, иногда в линии схемы встраиваются измерительные приборы, которые показывают нагрузку.
Бывает, что делают изображение схемы соответственно географическому расположению установок с показанием всех соединений между отдельными станциями. Иногда же для экономии места схему деформируют. Отдельные линии изображаются не полностью, а на схеме даются лишь их концы, соответственно пронумерованные.
Рис. 1-12. Блок-схема связи на большом самолете.
По этой схеме командир А1 при помощи своего коммутатора Κ1 может получить связь с любым абонентом или со своей рацией Р1, А2 — радист, имеет коммутатор К2 — для связи с коммутатором командира или со своей рацией Р2. Летчик А3 и бортмеханики А4 имеют коммутаторы К3 и К4 для связи с командирским коммутатором и между собой (А5, А6, А7 — прочие лица экипажа).
