간단하고 신뢰할 수 있는 타이밍 메커니즘

Horowitz (조영필 역)

4.3.3. 간단하고 신뢰할 수 있는 타이밍 메커니즘

폭발 과정(예: 다리 폭파)은 폭발들 간의 시간 차에 매우 민감하다. 타이밍 메커니즘은 매우 정확하고 신뢰할 만하며 단순해야 한다. 군사 분야에서 이 메커니즘은 오랫동안 땅에 묻혀 있다가도 갑자기 필요할 수 있다.

한 가지 가능한 설계는 진공관에서 다른 높이에 위치한 전기 회로를 닫는 자유 낙하 공이다 (그림 4-7 참조). 문제는 공이 마찰로 인해 약간의 속도를 잃어서 정확도가 저하된다는 것이다. 마찰의 편차(variation)가 너무 커서 단순히 장치를 검교정(calibrate)하는 것은 불가능하다.

그림 4-7. 타이밍 장치

A. 준비단계

시스템 객체 목록: [공; 전극; 타이밍 신호; 전류; 진공관; 전자석]

주변 객체 목록: [공기]

기능 구조

[타이밍 신호를 개념(자유 낙하)에 따라 생성하기의 원하는 작업을 직접 수행하기 위해서 타이밍 신호는 공을 필요로 한다. 이것이 시스템에서 공의 주요한 기능이다.

타이밍 신호를 개념(간격에 대응하는 거리)에 따라 간격을 설정하기의 원하는 작업을 직접 수행하기 위해 타이밍 신호는 전극을 필요로 한다. 이것이 시스템에서 전극의 주요한 기능이다.

타이밍 신호는 개념(전자의 흐름)에 따라 전달하기의 원하는 작업을 직접 수행하기 위해 타이밍 신호는 전류를 필요로 한다. 이것은 시스템에서 전류의 주요한 기능이다.

전극은 개념(기계적 힘)에 따라 붙잡기의 원하는 작업을 직접 수행하기 위해 진공관을 필요로 한다. 이것은 시스템에서 진공관의 주요한 기능은 아니다.

공기는 개념(단단한 재료로 밀봉하기)에 따라 차단되기의 원하는 작업을 직접 수행하기 위해 진공관을 필요로 한다. 이것은 시스템에서 진공관의 주요한 기능이다.]

문제 특성

[시간 간격이 부정확하다; 폭발은 비효율적이다]

[속성(마찰) 값이 증가하면 UDE(시간 간격이 부정확함)의 수준이 증가한다.

속성(시간 간격의 부정확도) 값이 증가하면 UDE(폭발이 비효율적임)의 수준이 증가한다.]

B. 해결단계

전략 선택

{→확장 ∣→재구조화}

재구조화

재구조화 기법 선정

{→분할 ∣→대칭 깨트리기 ∣→객체 제거}

분할

객체(공)는 무작위로 나뉜다. 새로운 수준의 자유도는 각 부분을 다른 위치에 배치하여 성취 가능하다 (그림 4-8 참조).

그림 4-8. 공의 분할

도식적 해결책

반지름이 다른 세 개의 다른 조각이 있다. 전극 쌍 사이의 간격은 높이의 함수가 된다 (더 높은 전극은 더 큰 간격이다). 처음에 조각들은 전자석을 통해 진공관의 상단에 고정된다. 전자석이 (잡고 있던 조각들을) 놓으면 조각들이 같은 속도로 함께 떨어진다. 각 조각들은 자유 낙하를 계속하는 다른 조각들에 영향을 주지 않고 그 간격이 조각의 직경보다 작은 첫 번째 전극 쌍에서 멈춘다.

그림 4-9. 타이밍 장치 문제 해결책

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Horowitz의 박사학위 논문에서 (2021. 8. 22)

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