Нагрев заготовок в И. н. у. для сквозного нагрева осуществляется в многовитковом водоохлаждаемом футерованном индукторе (см. Индуктор нагревательный ). Холодные заготовки подаются в индуктор с одной стороны и выходят нагретыми с другой. Механизмы подачи имеют электромеханический, пневматический или гидравлический привод. Нагрев ведётся на низкой или средней частоте. И. н. у. применяют главным образом для нагрева заготовок из стали, меди, алюминия, молибдена, вольфрама, титана, циркония и различных сплавов на их основе. Для И. н. у. характерны высокая степень автоматизации процесса и малый угар нагреваемого в них металла (для стали менее 0,5% ).
Индукторы И. н. у. для поверхностной закалки стальных деталей выполняют без теплоизоляции. Зазор между индуктором и нагреваемой деталью составляет 3-5 мм, что обеспечивает высокий электрический кпд процесса. Индукторы установок чаще всего состоят из одного витка; питание подводится от генератора средней или высокой частоты через согласующий трансформатор. В качестве охлаждающих жидкостей при закалке используют воду, масло и различные эмульсии, которые подают на поверхность детали через отверстия в индукторе или с помощью специальных устройств.
Лит.:Демичев А. Д., Головин Г. Ф., Шашкин С. В., Высокочастотная закалка, М.-Л., 1965; Простяков А. А., Индукционные нагревательные установки. М., 1970.
А. Б. Кувалдин.
Индукционная печь
Индукцио'нная печь,индукционная плавильная печь, электротермическая установка для плавки материалов с использованием индукционного нагрева.В промышленности применяют в основном индукционные тигельные печи и индукционные канальные печи (рис.).
Тигельная И. п. состоит из индуктора, представляющего собой соленоид , выполненный из медной водоохлаждаемой трубки, и тигля, который в зависимости от свойств расплава изготовляется из керамических материалов, а в специальных случаях - из графита, стали и др. В тигельных И. п. выплавляют сталь, чугун, драгоценные металлы, медь, алюминий, магний. Печи изготовляют с ёмкостью тигля от нескольких кгдо нескольких сотен т. Они выполняются: открытыми, вакуумными, газонаполненными и компрессионными; питание печей осуществляется токами низкой, средней и высокой частоты. Основные узлы канальной И. п.: плавильная ванна и так называемая индукционная единица, в которую входят подовый камень, магнитный сердечник и индуктор. Отличие канальных печей от тигельных состоит в том, что преобразование электромагнитной энергии в тепловую происходит в канале тепловыделения, который должен быть постоянно заполнен электропроводящим телом. Для первичного пуска канальных И. п. в канал заливают расплавленный металл или вставляют шаблон из материала, который будет плавиться в печи. При завершении плавки металл из печи сливают не полностью, оставляя так называемое «болото», которое обеспечивает заполнение канала тепловыделения для последующего пуска. Для облегчения замены подового камня индукционные единицы современных печей изготовляют отъёмными. В канальных И. п. выплавляют цветные металлы и их сплавы, чугун. Ёмкость плавильных ванн печей может быть от нескольких сотен кгдо сотен т; питание печей осуществляется током промышленной частоты. Для плавки в И. п. характерны: относительно холодный шлак, так как тепло выделяется в расплавленном металле; большая производительность процесса; интенсивное перемешивание и высокое качество переплавляемого металла. И. п. применяют для переплава и рафинирования металлов, а также в качестве миксеров (копильников) для хранения и перегрева жидкого металла перед разливкой.
Лит.:Вайнберг А. М., Индукционные плавильные печи, 2 изд., М., 1967; Фарбман С. А., Колобнев И. Ф., Индукционные печи для плавки металлов и сплавов, 4 изд., М., 1968.
А. Б. Кувалдин.
Схемы индукционных плавильных печей: а - тигельная, б - канальная; 1 - индуктор; 2 - расплавленный металл; 3 - тигель; 4 - магнитный сердечник; 5 - подовый камень с каналом тепловыделения.
Индукционная сварка
Индукцио'нная сва'рка,см. в ст. Высокочастотная сварка .
Индукционный нагрев
Индукцио'нный нагре'в,нагрев токопроводящих тел за счёт возбуждения в них электрических токов переменным электромагнитным полем. Мощность, выделяющаяся в проводнике при И. н., зависит от размеров и физических свойств проводника (удельного электрического сопротивления, относительной магнитной проницаемости), а также от частоты и напряжённости электромагнитного поля. Источниками электромагнитного поля при И. н. служат индукторы (см.
Индуктор нагревательный
). И. н. характеризуется неравномерным выделением мощности в нагреваемом объекте. В поверхностном слое, называемом глубиной проникновения, выделяется 86% всей мощности. Глубина проникновения тока D (
м)
равна:
где r - удельное электрическое сопротивление (
омЧ
м), m - относительная магнитная проницаемость,
f- частота (
гц).
Для создания переменного электромагнитного поля при И. н. используются токи низкой (50 гц), средней (до 10 кгц) и высокой (свыше 10 кгц) частоты. Для питания индукторов токами средней и высокой частоты применяют машинные и статические преобразователи, а также ламповые генераторы.
К наиболее распространённым процессам, использующим И. н., относятся: плавка металлов (см. Индукционная печь ), зонная плавка , нагрев под обработку давлением (см. Индукционная нагревательная установка ) и др. И. н. - наиболее совершенный бесконтактный способ передачи электроэнергии в нагреваемое тело с непосредственным преобразованием её в тепловую. Принципиальная схема установки с использованием И. н. приведена на рис. О нагреве диэлектриков электромагнитным полем см. в ст. Диэлектрический нагрев.
Лит.:Бабат Г. И., Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение, 2 изд., М.-Л., 1965; Высокочастотная электротермия. Справочник, М.-Л., 1965; Электротермическое оборудование. Справочник, М., 1967.
А. Б. Кувалдин.
Схема установки индукционного нагрева: 1 - источник питания; 2 - блок реактивной ёмкостной мощности (конденсатор); 3 - индуктор; 4 - футерованное технологическое пространство (тигель); 5 - нагреваемый объект.
Индукционный насос
Индукцио'нный насо'с,магнитогидродинамический насос (МГД-насос), подающий электропроводящую жидкость с помощью электромагнитной силы, которая возникает от взаимодействия магнитного поля индуктора с полем электрического тока, индуктируемого в проходящей через насос среде. И. н. подают жидкие щелочные металлы при температурах до 800-1000 °С и выше. Каналы И. н. обычно изготовляют из нержавеющей стали. По принципу действия И. н. аналогичен асинхронному электродвигателю , в котором обмотку ротора заменяет жидкий проводник. В зависимости от конструкции И. н. подразделяют на спиральные (СИН) и линейные. Последние бывают с плоским (прямоугольного сечения) каналом, обозначаемые сокращённо ПЛИН (рис.), и с цилиндрическим (кольцевого поперечного сечения) каналом, называемые ЦЛИН (иногда КЛИН). Если каналу и индуктору, изображенным на рис., придать кольцевую форму, то получится схема ЦЛИН. И. н. спирального типа отличаются от ЦЛИН главным образом расположением обмотки индуктора (её витки повёрнуты в горизонтальной плоскости на 90°) и наличием в кольцевом канале винтообразной (спиральной) перегородки. Благодаря этому вращающееся магнитное поле индуктора сообщает жидкости поступательное движение вдоль главной оси. И. н. работают на трёхфазном переменном токе, имеют кпд порядка 0,2 (СИН) и 0,5 (большие ЦЛИН). И. н. применяют для подачи жидких металлов в ядерной энергетике, металлургии и др. областях техники.
Лит.:Охременко Н. М., Основы теории и проектирования линейных индукционных насосов для жидких металлов, М., 1968.
Схема плоского индукционного насоса ПЛИН: 1 - индуктор; 2 - магнитопровод; 3 - обмотка индуктора; 4 - канал; 5 - жидкий металл.
Индукционный прибор
Индукцио'нный прибо'рэлектроизмерительный, устройство для измерений электрических величин в цепях переменного тока. В отличие от электроизмерительных приборов других систем, И. п. можно применять в цепях переменного тока одной определённой частоты; незначительные её изменения приводят к большим погрешностям показаний. В СССР индукционные амперметры, вольтметры распространения не получили; ваттметры с начала 50-х гг. 20 в. также не выпускаются. Современные И. п. изготовляют лишь как счётчики электрической энергии для однофазных и трёхфазных цепей переменного тока промышленной частоты (50 гц). По принципу действия И. п. аналогичен асинхронному электродвигателю : ток нагрузки, проходя по рабочей цепи прибора, создаёт бегущее или вращающееся магнитное поле, которое индуктирует ток в подвижной части и вызывает её вращение. По количеству переменных магнитных потоков, индуцирующих ток в подвижной части прибора, различают однопоточные и многопоточные И. п.
Конструктивно И. п. состоит из магнитной системы, подвижной части и постоянного магнита. Магнитная система содержит 2 электромагнита с сердечниками сложной формы, на которых размещают обмотки с параллельным и последовательным включением в цепь нагрузки; подвижная часть - тонкий алюминиевый или латунный диск, помещаемый в поле магнитной системы; постоянный магнит создаёт тормозной момент (см. Счётчик электрический ) .И. п. нечувствительны к влиянию внешних магнитных полей и обладают значительной перегрузочной способностью.
Лит.:Алукер Ш. М., Электроизмерительные приборы, 2 изд., М., 1966; Попов В. С., Электротехнические измерения и приборы, 7 изд., М.-Л., 1963.
Индукционный ускоритель
Индукцио'нный ускори'тельзаряженных частиц, ускоритель, в котором частицы ускоряются вихревым электрическим полем. См. Ускорители заряженных частиц .
Индукция (в логике)
Индукция(греч. epagoge, лат. inductio - наведение), вид обобщений , связанных с предвосхищением результатов наблюдений и экспериментов на основе данных прошлого опыта. Именно поэтому и говорят об эмпирических, или индуктивных, обобщениях, или об опытных истинах, или, наконец, об эмпирических законах. Одним из оправданий И. в практике научного исследования служит познавательная необходимость общего взгляда на группы однородных фактов, позволяющего объяснять и предсказывать явления природы и общественной жизни. В И. этот общий взгляд выражается, как правило, посредством новых понятий, как бы расшифровывающих «скрытый смысл» наблюдаемых явлений, и закрепляется в формулировках причинных или же статистических законов.
Начинается И. обычно с анализа и сравнения данных наблюдения или эксперимента. При этом, по мере расширения множества этих данных, может выявиться регулярная повторяемость какого-либо свойства или отношения. Наблюдаемая в опыте многократность повторения при отсутствии исключений внушает уверенность в её универсальности и естественно приводит к индуктивному обобщению - предположению, что именно так будет обстоять дело во всех сходных случаях. Если все эти случаи исчерпываются уже рассмотренными в опыте, то индуктивное обобщение тривиально и является лишь кратким отчётом о фактах. Такую И. называют полной, или совершенной, и часто рассматривают как дедукцию , так как её можно представить схемой дедуктивного умозаключения, что, в частности, делается по отношению к той идеализированной её форме, которая носит название бесконечной индукции (см. также Математическая индукция ) .
Для практики повседневного и научного мышления характерны обобщения на основе исследования не всех случаев, а только некоторых, поскольку, как правило, число всех случаев практически необозримо, а теоретическое доказательство для бесконечного числа этих случаев невозможно. Такие обобщения называются неполной И. Неполная И. уже не является логически обоснованным рассуждением. С точки зрения логики обосновать рассуждение - это найти логический закон , соответствующий этому рассуждению, но никакой логический закон не соответствует переходу от частного к общему. С точки зрения логики справедливы только такие заключения, для получения которых не требуется никакой новой информации, кроме той, что содержится в посылках, но заключение неполной И. говорит всегда больше, чем могут сказать её посылки. В этом, собственно, познавательный смысл И. - абстрагирующая работа мысли помогает идти вперёд при недостатке практических знаний. Неполнота И. может обусловливаться не только числом посылок (неполнота в отношении числа посылок), но и их характером (неполнота в отношении характера посылок). Например, характер посылок - данных опыта - может определяться экспериментальной процедурой измерения, что, как известно, принципиально не может дать «абсолютно точных» результатов. В этом смысле неполна любая И., связанная с обобщением результатов измерений, т. е. по существу любой эмпирический закон количественной корреляции между величинами. Предполагая независимость от «сдвигов в пространстве и времени», закон является абстрактной формой выражения всеобщности в природе и тем самым бесконечности. Но по отношению к бесконечности охватываемых законом явлений наш опыт никогда не может быть закончен - нельзя пройти бесконечное. Значит И., приводящая к формулировке закона природы, неполна и в отношении посылок, и в отношении проверяемости вытекающих из него следствий, что делает её, вообще говоря, проблематичной.
В этом видит философская критика самое слабое место неполной И. Поэтому последняя обычно рассматривается как источник предположительных суждений - гипотез , которые затем проверяются иными средствами. Тем не менее положительный ответ на вопрос, следует ли стремиться к увеличению числа примеров, подтверждающих неполную И., если никакое увеличение этого числа не способно преодолеть гносеологический скептицизм, связанный с неполнотой нашего опыта, подсказывается тем, что при вполне разумных допущениях существует такое число подтверждающих примеров, при котором неполная И. с точки зрения минимизации ожидаемой потери оказывается «вполне хорошим» видом обобщения. Конечно, этот ответ является в известном смысле прагматическим и не может служить ответом на др. вопросы об основах И., например гносеологических или онтологических, которые образуют так называемую «проблему И.», ставшую предметом философских дискуссий ещё в античности.
Из стремления решить проблему И. возникла индуктивная логика, которая самим понятием «индуктивное рассуждение» обязана Сократу , хотя И. у Сократа - это не обобщение опытных данных, а скорее метод определения - «дорога» к истинному (философскому) смыслу понятий через анализ отдельных примеров их «житейского» употребления. Лишь у Аристотеля понимание И. связывается с обобщением наблюдений и означает, по существу, способ умозаключения, посредством которого «...общее доказывают на основании того, что известно частное» («Аналитики», 71 а1-71 а13; рус. пер., М., 1952). Этот аристотелевский взгляд восприняли философы эпикурейской школы, защищавшие И. в споре со стоиками как единственный авторитетный метод доказательства законов природы. Тогда-то и возникла впервые проблема И. В частности, в обоснование И. эпикурейцы выдвинули, как им казалось, эмпирический, а на деле вполне логический критерий: отсутствие фактов, мешающих индуктивному обобщению, - противоречащих ему примеров.
Этот критерий, возрожденный Ф. Бэконом , стал основой той формы индуктивной логики, исторически первым вариантом которой явились индуктивные методы Бэкона - Милля. Важность противоречащего примера обусловлена тем, что наблюдения (факты), благоприятствующие индуктивному обобщению, могут лишь в той или иной степени подтверждать И., но никогда не могут иметь значения доказательств, в то время как единственный противоречащий пример, с чисто логической точки зрения, опровергает результаты И. необходимым образом. Если данные наблюдения позволяют нам выдвинуть несколько основанных на них индуктивных обобщений, или гипотез, то опровергающая сила противоречащего примера может быть использована вполне положительным образом для подтверждения одной (или нескольких) из них. Для этого только необходимо, чтобы гипотезы были альтернативными, т. е. чтобы они были связаны между собой так, что опровержение одной из них подтверждало бы остальные. Естественно тогда стремиться к созданию такой экспериментальной ситуации, которая устранит все гипотезы за исключением одной. Процесс устранения (элиминации) гипотез посредством опровергающего эксперимента был назван Дж. С. Миллем исключающей, или научной, И. Если из ряда возможных гипотез опровергаются все, кроме одной, элиминация будет полной. Если же остаются несколько неопровергнутых гипотез, т. е. таких, для которых не удалось построить противоречащего примера, элиминация будет частичной. Пусть, к примеру, за группой событий ABCследует группа событий abg. Данные наблюдения позволяют выдвинуть ряд альтернативных гипотез: или «a есть следствие А», или «a есть следствие B», или «a есть следствие С». Какая из этих гипотез истинна? Очевидно, что эксперимент, устанавливающий, что лишь bg являются следствиями BC, и будет опровергающим для последних двух гипотез, и элиминация будет полной.
И Бэкон, и Милль стремились к разысканию аподиктических (необходимых) основ И. в рамках методологии эмпиризма . Казалось, что опровергающий эксперимент служит именно такой основой. Однако, вторгаясь в область эмпирических фактов, теория опровергающего эксперимента оказывается «слишком логической», не учитывающей, во-первых, что в этом случае результаты, полученные с помощью логики, зависят от характера «внелогических» допущений и не могут превышать точность последних и, во-вторых, всегда лишь «относительную доказательность» наблюдений и экспериментов. (Для примера достаточно сравнить эксперименты О. Ж. Френеля и Ж. Б. Л. Фуко , опровергающие корпускулярную «модель» света в пользу волновой, и фотоэлектрический эффект или милликеновский эксперимент по «выбиванию» электронов из мельчайших пылинок, опровергающие волновую «модель» в пользу корпускулярной.) Кроме того, дальнейший анализ миллевских методов показал, что все они являются по существу соединением приёмов дедуктивного вывода с неполной И. Если первые обеспечивают доказательную силу этим методам, то последняя её элиминирует, так что и в этом смысле степень убедительности научной И. не может превышать степень убедительности неполной И.
Осознание этого факта привело большинство «эмпирически настроенных» исследователей к поискам вероятностных основ И. Стали предприниматься попытки свести учение об И. к учению о вероятности , а индуктивную логику - к вероятностной логике . Среди наиболее систематических попыток такого рода выделяются теории, в которых вероятностной мерой оценивается лишь правдоподобность индуктивного перехода от данных наблюдения к индуктивным обобщениям, в то время как самому индуктивному обобщению не приписывается никакой вероятности: индуктивное обобщение может быть либо истинным, либо ложным - одно из двух. Можно сказать, что такой подход сохраняет принципы классической логики в ущерб некоторым принципам эмпиризма. Действительно, если наше отношение к суждениям основывается на принципе двузначности (см. Двузначности принцип ), то проблематичность результатов И. должна иметь только субъективный смысл, отражающий преходящий факт нашего знания или незнания действительного, независимого от опыта, положения вещей. Если же, напротив, и в отношении посылок И., и в отношении индуктивных обобщений, и в отношении их следствий основываться исключительно на данных опыта, то при любом «вероятностном подходе» к И. законы природы должны рассматриваться лишь как более или менее вероятные гипотезы, и подтверждающие их факты должны мыслиться тоже как случайные, что уже делает всякое суждение о мире «принципиально проблематичным», лежащим вне сферы классической логики. Ссылка на «приблизительно верный» характер индуктивных обобщений не меняет дела, ибо с теоретической точки зрения малейшая неточность есть в принципе неточность абсолютная.
Вывод о вероятностном характере законов природы в известном смысле обязан представлению, что знание «об общем» по существу индуктивно и возможно только на основе эмпирических наблюдений, эмпирические же наблюдения сами по себе недостаточны для доказательства необходимости. Однако известно, что многие из индуктивных обобщений имеют основу не только в наблюдениях, но и в чисто умозрительных принципах, вроде принципа инерции или обобщённого принципа относительности, которые входят в формулировки теорий и принимаются как аксиомы нашей научной картины мира, и с помощью которых уже чисто логическим путём выводятся как индуктивные обобщения, так и утверждения об их следствиях - наблюдаемых явлениях. Другими словами, человеческий разум не питает априорного доверия к «фактической основе» индуктивных обобщений. Большинству из них он стремится дать логическое основание, подчиняя их чисто теоретическим постулатам. Сами же эти постулаты обязаны скорее эвристической, или творческой, работе мышления, так что при любых сколько-нибудь широких индуктивных обобщениях основываются не только на данных опыта, но и демонстрируют (часто неосознанно) поразительную уверенность в способность мысли угадывать «ход природы». Объективная значимость этой чисто психологической уверенности проявляется и в вероятностной модели И.: заключение, оправдывающее поиск примеров, подтверждающих неполную И., основывается на предпосылке, что подтверждение возможно только в том случае, если индуктивное обобщение, независимо от этого подтверждения, обладает некоторой априорной правдоподобностью.
Целесообразность доверия к индуктивным обобщениям, помимо тех оснований, которые рассматриваются в индуктивной логике, имеет ещё одно, чисто гносеологическое основание, подсказанное различием гносеологической точности эмпирического закона - его практической применимости в соответствующей (бесконечной, но всегда ограниченной) предметной области - и метрической точности его индуктивной основы. Ко времени открытия закона всемирного тяготения эмпирическая основа (наблюдения и эксперимент) позволяли И. Ньютону проверить этот закон с точностью лишь около 4%. И тем не менее, при проверке более чем два века спустя, закон оказался правильным с точностью до 0,0001%. Вообще говоря, коль скоро речь идёт о законе природы, для возрастающей в достаточно широком интервале метрической точности посылок И. гносеологическая точность обобщения (закона природы) является непрерывной в этом интервале. Поэтому было бы неразумно каждый шаг применения закона ставить в зависимость от техники измерений, хотя метрическая точность обобщения не может, разумеется, превышать метрическую точность его эмпирической основы.
Не в каждом случае «индуктивного открытия» основа И. неадекватна той значимости, которую обычно приписывают её результатам. Например, опыт современников Ньютона был вполне достаточен для подтверждения его второго закона, даже для убеждения в его универсальной истинности. Чтобы заметить, что масса тела является функцией скорости, нужен был опыт со скоростями, почти равными скорости света, а это - опыт иной исторической эпохи. Значит, если верно, что опыт - это источник и пробный камень всех наших знаний, то это верно лишь с оговоркой, что опыт рассматривается в его исторической перспективе, как историческая практика человека, а не только как опыт «на данный день». Поскольку же «опыт на данный день» остаётся единственным эмпирическим источником обобщений, И. нуждается, по крайней мере психологически, в поддержке таких принципов, которые бы не зависели от этой основы.
Одним из таких принципов является принцип познаваемости мира, определяющий всю целенаправленную деятельность научного мышления. Основное содержание этого принципа прекрасно выражает мысль Г. Галилея , что человеческий разум познаёт некоторые истины столь совершенно и с такой абсолютной достоверностью, какую имеет сама природа. На первый взгляд кажется, что многочисленные изменения научных воззрений и переформулировки старых законов плохо согласуются с этой мыслью. И тем не менее для жизнеспособности «старых» теорий является фундаментальным то обстоятельство, что гносеологическая точность научных абстракций, равно как и их полнота, однозначно определяются опытом в весьма широких пределах, так что с каждой научной абстракцией связан соответствующий ей интервал, внутри которого повышение точности данных опыта ничего не меняет в теоретической оценке обобщения и в его практическом использовании. Обнаружение «ошибочности» абстракции - индуктивного обобщения - есть, по существу, лишь выявление границ этого интервала, границ применимости абстракции. И хотя эти границы и неизвестны заранее, это не меняет того факта, что внутри этих границ, т. е. внутри интервала гносеологической точности абстракции, она обладает такой абсолютной достоверностью, какую имеет сама природа.