книги / Изобретеника наука об изобретениях, изучающая принципы и закономерности образования, строения, воплощения и функционирования признаков изобретения в объектах техники

в противоположность данной схемы или модели помех перейдите к модели простора (свободы) техническим возможностям рассматриваемого объекта изобретения. Составьте схему взаимосвязи между требуемой пользой и причиной её неограниченности, определите принцип неограниченности технических возможностей. Затем полученную сущность неограниченности технических возможностей воплотите с помощью конструкторских и технологических методов в необходимые и достаточные изменения в устройстве, процессе, материале. Используя изменения в качестве существенных и отличительных признаков изобретения, составьте формулу изобретения. Для этого используйте описание оставшейся без изменений части прототипа и описание осуществлённых в объекте изобретения изменений. Проведите проверку новизны изобретения. Отработайте текст описания изобретения и формулы изобретения. Составьте заявку на потенциальное изобретение и с графическими материалами направьте в Патентное ведомство. Оплатите пошлины и регистрационные сборы. Получение положительного решения экспертизы следует считать зачётом научно-аналитической работы и практическим освоением курса Изобретеники.

ИСТОЧнИК ТеХнИЧеСКИХ РеШенИй

Понимание причин ограниченности технических возможностей любого из объектов изобретения является основной задачей научной, исследовательской, испытательной, опытно-конструкторской и технологической работы специалистов — создателей изобретений. Как настоящий врач исследует болезнь пациента и составляет её диагноз, чтобы лечить, так и изобретатель исследует объект изобретения и определяет предел его технических возможностей, чтобы расширить их посредством технического решения, изобретения. Для этого требуется значительный арсенал разнообразных научных, прикладных, инженерных, технических и специальных знаний. А также знаний методов научной, исследовательской и экспериментальной работы, основ и принципов конструкторской и технологической работы в конкретной области техники. необходимость этого заключается в том, что по существу изобретатель творец нового прикладного технического знания, знания, которое выводится из накопленного на тот момент времени уровня знаний о конкретном объекте изобретения. Изобретатель своим техниче-

240

ским решением показывает, как следует извлекать требуемую пользу с требуемым техническим результатом. И это является реальной практической ценностью для технической цивилизации, которая позволяет ей развиваться. Фактически, изобретатель производит новое техническое знание, содержащее интеллектуальную и материальную ценности.Следовательно,только на накопленном знании держится производство новых технических знаний, новых технических решений. Механизм производства новых технических знаний приводится в действие путём отталкивания от известных представлений об исследуемом объекте изобретения.И чтобы сделатьтолчок от известных к неограниченным техническим возможностям, необходимо установить причины ограниченности технических возможностей рассматриваемого объекта изобретения в деле производства требуемой пользы. Установление фактического предела технических возможностей у объекта изобретения и его причины естьновое знание и, одновременно, способ получения сути знаний, о которых ещё не было известно. Следовательно, своей научно-аналитиче- ской работой изобретатель добывает совершенно неизвестные знания о конкретном объекте техники. И вот здесь требуются знания методов исследовательской работы, физики изучаемых процессов илогики определения прямой причинно-следственной связи между пределом технических возможностей и причиной их ограниченности. Это самая сложная и интересная исследовательская работа, без которой невозможна выработка совершенно новых технических знаний и разработка уникальных технических решений. Такая работа не относится к творческой деятельности, скорее к рутинным исследованиям предмета изучения. Однако, их результаты бесценны для последующей практической преобразовательной работы— создания изобретений, которая считается творческой деятельностью. Основным источником технических решений, имеющих признаки изобретения, являются патентоспособные объекты изобретений производящие требуемую пользу в ограниченных объёмах. Следует отметить, что первые примитивные технические объекты происходили от природных прототипов, либо какими-то частями, либо полностью, и потому являлись свободными от правовой охраны пионерскими изобретениями человека, как, например, колесо и повозка к нему, лук и стрелы, жернова, бумеранг. Следовательно, источником первых технических решений образующих первые объекты изобретения для первобытного человека однозначно являлся

241

предметный мир нашей планеты. Природа Земли и сейчас держит абсолютную монополию на творчество и все процессы, происходящие на планете. Без этого мощного и огромного живого реактора невозможно функционирование технической цивилизации. С тех пор произошли существенные изменения. Источником современных технических решений, из которых образуются новые объекты изобретения, остались, как и прежде, природные физические аналоги и синтезированные человеком искусственные аналоги и прототипы объектов изобретения, производящие требуемую пользу

вограниченных объёмах и имеющие соответственно ограниченные технические возможности для этого. История происхождения и развития техники показывает, что все искусственные объекты изобретения имеют своё генеалогическое древо происхождения, развития

исмены другим объектом изобретения. Объект изобретения, получивший неограниченность (простор) технических возможностей, со временем становится объектом с ограниченными техническими возможностями в производстве требуемой пользы. Техническое решение, которое применят в таком объекте, поднимет его технические возможности на более высокий уровень,при этом существенно изменит средства производящие требуемую пользу находящиеся

внём. Поэтому объект изобретения, стоящий в начале генеалогического древа, после ряда таких изменений совершенно не похож на объект, который находится на его вершине. Каждый объект изобретения это самостоятельный объект техники, относящийся к своей области применения, к своему месту и времени использования. Они существуют и развиваются наряду со своими прототипами

иподвержены техническому отбору на полезность.

СТРУКТУРА ОБъеКТОВ ИЗОБРеТенИЯ И МеХАнИЗМ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛьЗы

Как было рассмотрено выше, техническому решению подвергаются те части структуры или схемы объектов изобретения, которые непосредственно задействованы в производстве требуемой пользы. Все средства, производящие требуемую пользу, в объектах изобретения имеют схематично практически одну общую структуру. Это соединение особым образом пары частей составляющих единое целое для получения определённой пользы. например, элементарная структура средств, производящих требуемую пользу, в объектах изо-

242

бретения, относящиеся к «устройству», состоит, как минимум, из двух элементарных материальных частей, образующих систему или соединение в единое целое. Соединение пары частей в единое целое осуществляется противоположными качествами одного рода позволяющими производить требуемую пользу. Это такая элементарная совокупность, которая представляет собой схематично элементарный самостоятельный функциональный узел с чётко выраженной парой частей, соединённых друг с другом противоположными качествами одного рода для производства требуемой пользы. Требуемая польза, производимая таким узлом, определяет необходимость его промышленного воплощения и использования. В качестве примеров элементарных функциональных узлов относятся соединения поршня и цилиндра, колеса и улитки, винта и трубы, молота и наковальни, весла и лодки, пары жерновов, инструмента и заготовки, блока и каната, ножа и решётки, вибратора и резонатора. не выделяя технических особенностей каждой из частей пары, они в совокупности составляют одно общее структурное устройство объекта изобретения. Каждая из частей устройства имеют общие и основные для них качественные особенности, представляющие собой противоположные свойства одного рода. К противоположным качествам одного рода относят сочетания активного и пассивного, левого и правого, передающего и принимающего, магнитного и немагнитного, пары разнородных металлов, проводника и полупроводника. наиболее общими свойствами в устройстве явно выражена совокупность из активной и пассивной, статичной и динамичной, неподвижной и подвижной, отдающей и принимающей, излучающей и поглощающей, выделяющей и впитывающей пары частей. Так объектами устройств являются экспериментальные системы, промышленные установки, приспособления, конструкции, машины, механизмы, устройства, модели, схемы, схематичные сборки, опытные образцы. К основной части объекта «устройство» относится его центральная функциональная основа производящая требуемую пользу. Эта функциональная основа является средством, осуществляющим процесс производства требуемой пользы. К вспомогательной (периферийной) части относят источники энергии, материалов, информации, утилизаторы возвращаемой энергии, трансмиссии и органы управления, обеспечивающие возможность производства требуемой пользы. Как правило, техническим решениям подвергаются части, обладающие активными

243

качествами производящими требуемую пользу. Части, обладающие пассивными качествами, остаются чаще неизменными или изменяемыми незначительно,так как они идентифицируют объект изобретения среди других объектов,и переходят в изобретение на принципах преемственности, преемственности с прототипом. Одна часть даже предельно активная не в состоянии без другой, пассивной, производитьтребуемую пользу.например,механизм — это система тел, предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел, то есть это система, составленная из явно выраженных активной и пассивной пары частей.Звено механизма,движение которого задано,называется ведущим или активным. Звено, совершающее требуемые движения, то есть производящее требуемую пользу, ради которой и создан механизм, называется ведомым или пассивным. Звено, которое совершает заданные движения, например вращение, совершает их относительно неподвижного относительно Земли звена, называемого стойкой. Стойка в механизме — это пассивная часть механизма, относительно неё ведомое звено совершает требуемые движения. Все пассивные части являются продолжением пассивных качеств Земли, например, к таким частям относятся станина станка, фундамент здания, опора ЛЭП. Без этих качеств невозможно осуществление каких —либо движений. Поэтому, звено ведущее относится к активной части механизма, а ведомое и стойка — к пассивной его части. Все объекты изобретения, отнесённые к «устройству», содержат пассивную часть, имеющую ту или иную связь с Землёй, и активную часть,к которой подводиться подходящая энергиядля производства требуемой пользы. например, вакуумный захват для транспортирования перемещаемых предметов структурно состоит из неподвижного корпуса и подвижного якоря. Корпус, имеющий гибкую связь с Землёй, подобно ей является пассивной частью устройства вакуумного захвата. Активной частью является подвижный якорь, к которому подводится электромагнитная энергия для производства пользы — создания вакуума. Функциональным узлом вакуумного захвата является пара частей,состоящая из цилиндра и якоря (поршня). Они имеют противоположные качества одного рода: цилиндр охватывает и задаёт направление движения якорю (поршню), якорь (поршень)—охватываемаядеталь,вписанвцилиндриимеетсвободу движениятолько относительно продольной оси цилиндра.Благодаря таким качествам указанные части функциональной пары обеспечи-

244

вают возможность производства требуемой пользы.С помощью электроэнергии и катушки электромагнита вокруг якоря создаётся электромагнитное поле втягивающее якорь вовнутрь цилиндра и,таким образом, производится польза — необходимый вакуум для захвата предметов. например, сепаратор влаги состоит из пассивной части — патрубка и установленного в нём многолопастного винта — активной части. По отношению к движущему потоку влажного воздуха эта пара частей имеет противоположные качества одного рода.Патрубок не препятствует и не возмущает поток влажного воздуха и предназначен для направления потока на винт.Многолопастной винт активно препятствуетдвижению влажного воздуха потока и возмущает его, закручивая относительно своей оси. К объектам изобретения на «способ» относятся технологии и процессы получения или производства требуемой пользы. Это непосредственные технологические процессы производстватребуемой пользы.Втаких объектах изобретения часто указано устройство, осуществляющее определённый способ производства требуемой пользы. Используются вещества и энергия, без которых невозможно выполнение требуемых действий составляющих способ. В способе имеется также пассивная часть процесса подверженная определённым порядком воздействий и активная часть, с помощью которой осуществляется получение требуемой пользы. Требуемая польза производится путём определённого действия (воздействия) или совокупностью действий (воздействий), которые в свою очередь получены с помощью материальных объектов, процессов, приёмов. например, в изобретении а. с. 475247 на «Способ соединений деталей» (рассмотрен ранее) требуемой пользой являлся демонтаж (извлечение) деталей прессовых соединений из глухого гнезда. Способ состоит из введения в полость гнезда рабочей среды и последующего воздействия ею на удаляемую деталь. Пассивной частью способа являлось введение в гнездо рабочей среды, активной частью способа являлось нагнетание этой среды в полость глухого гнезда до момента извлечения детали из него. Введение рабочей среды в полость глухого гнезда содержало сверление технологического канала в полость гнезда и заполнение полости средой от постороннего источника. Процесс введения рабочей среды затем подвергся изменению техническим решением. например, в изобретении а. с. 350219 на «Способ контроля печатных плат» требуемой пользой являлся стереоскопический эффект создающий у оператора объёмное зрительное

245

восприятие контролируемых объектов размещённых под разными ракурсами для правого и левого глаза при их слиянии в единый образ.Стереоэффект создавался с помощью дневного (белого) освещения поверхностей эталонной и контролируемой плат после установки необходимого фокусного расстояния от глаз оператора. Зрительное совмещение двух одинаковых объектов в единый образ позволяло оператору судить о годности или негодности контролируемых плат. Пассивной частью способа являлся процесс установки эталонной и контролируемой плат на требуемое фокусное расстояние от глаз оператора и освещение их дневным светом, активной частью являлся процесс образования стереоскопического зрительного эффекта у оператора. Энергия единого потока света исходящего от эталонного и контролируемого объектов преобразовывалась зрительными органами оператора в сигналы, анализируемые его мозгом.Именно этот состав энергий в едином потоке света подвергся изменению техническим решением. К объектам изобретения на «вещество» относятся все продукты, полученные тем или иным способом.Продукт,как вещество или материал,является требуемой пользой. В таких объектах изобретения указаны процессы и технологии получения требуемых веществ. Для получения требуемого продукта используются известные устройства, материалы, сырьё, вещества. В них также есть пассивные и активные части с противоположными качествами одного рода. например, строительный материал железобетон состоит из стальной арматуры и бетона. Бетон и сталь обладают противоположными качествами одного рода. Бетон обладает высокой прочностью на сжатие, водостойкостью, жёсткостью подобной камню, однако плохо держит нагрузку на растяжение и потому не используется для изготовления несущих конструкций. Сталь наоборот хорошо выдерживает сжатие, растяжение, изгиб, но быстро разрушается от коррозии, а при высоких температурах становится пластичной и теряет свои обычные свойства. Это пара материалов обладает практически одинаковым температурным коэффициентом расширения. Поэтому у железобетона достоинства обоих материалов сохранились, а недостатки— компенсировались. Бетон относится к пассивной (статической) части железобетона, а стальная арматура — к активной (динамической). Железо, например, научились получать с помощью плавки смеси из магнитного железняка и угля.Уголь основной источник углерода, который является сильным восстановителем железа. Сплав железа

246

с углеродом это устойчивая композиция из пары частей (веществ) имеющих противоположные качества одного рода, которая образует палитру стали и чугуна, применяемую в промышленности. Первый цемент или вяжущее вещество, способное затвердевать после добавления воды, получили путём обжига смеси глины и извести — пары частей. Бетон представляет собой смесь из цемента

игравия с песком в определённых пропорциях. Цемент активная часть образования бетона, а гравий с песком — пассивная. Составной частью пороха является селитра.Взрывчатая смесьиз угля,серы

икалиевой селитры стала первым составом пороха. Химические соединения получают в основном из пары веществ, имеющих в своём составе противоположные качества одного рода, которые характеризуются избытком и недостатком электрических зарядов. Окисли- тельно-восстановительные реакции основаны на процессах отдачи

иприсоединения электронов. Окислитель— это атом или ион, принимающий электроны. например, к сильным окислителям относятся железо, кислород, озон, перекись водорода, хлор. Восстановитель— это атом или ион, отдающий электроны. К сильным восстановителям относят щелочные металлы, водород, магний, алюминий, углерод. гальванический элемент, например, состоит из двух разнородных частей: на одной из них осуществляется полуреакция окисления, на другой — полуреакция восстановления с образованием на внешней стороне одной части элемента избытка электронов, а на другой — их недостатка. Качество требуемого продукта определяется его составом, структурой и количественным соотношением ингредиентов. Что и подвергается тем или иным способом изменениям с помощью технического решения. Объект изобретения«устройство»этосредстводляпроизводстватребуемой пользы,вкоторомпроявляетсясутьизобретательскогодела — «чем». Объект изобретения «способ» это технология или процесс производства требуемой пользы, в котором суть изобретательского дела — «как». Объект изобретения «вещество» это сама требуемая польза, в которой суть изобретательского дела — «что». Все объекты изобретения содержат в процессе производства пользы определённые устройства или установки. например, сепаратор удаляет влагу из воздушных потоков, прокатка листовой стали осуществляется на прокатном стане, сплавы выплавляют в печах, химические вещества получают в реакторах. Поэтому устройство в любом качестве у объектов изобретения является техническим средством

247

производства требуемой пользы. В объекте «устройство» на переднем плане стоят конструктивные признаки изобретения («чем»), затем принцип работы или способ производства пользы («как»)

итолько потом полученная в результате польза на выходе («что»).

Вобъекте «способ» на переднем плане стоят технологические признаки изобретения («как»), затем используемое устройство («чем»)

иполученная в результате польза на выходе («что»). В объекте «вещество» на переднем плане стоят структурные и композиционные признаки пользы на выходе («что»), затем способ производства пользы («как») и используемое устройство («чем»). При разработке объекта техники первоначально определяется схематичный элементарный функциональный узел с чётко выраженной парой частей, соединённых друг с другом противоположными качествами одного рода, которые необходимы для производства требуемой пользы. Для построения элементарного функционального узла достаточно знать хотя бы одну из его частей, другая же часть может быть подобрана по качествам противоположным известной. Часто второй пассивной частью функционального узла являются природные среды нашей планеты: атмосфера,водные среды,грунт и недра Земли. Однако пассивность этих сред достаточно условна. например, плавание водной техники это польза, которую «производит» водная среда для нас бесплатно и незаметно. Она непрерывно и активно выталкивает объект водной техники на свою поверхность по закону Архимеда и это позволяет задействовать его для производства другой пользы: транспортирование грузов, пассажиров.

Вмире техники, как и в Природе, всё взаимосвязано и состояния пассивности или активности любого из частей функционального узла определяется сущностью требуемой пользы. За всю историю возникновения и развития техники схем элементарных функциональных узлов для производства требуемой пользы наработано огромное, но конечное число. например, для поршневой техники функциональным узлом является такая пара частей, как цилиндр

ипоршень. Для электротехники — это пара магнит и проводник. если в проводник подать электрический ток,то можно получить механическое движение проводника или магнита. если привести

вдвижение проводник относительно магнита, то можно получить

впроводнике электрический ток.Чтобы отливать металлические заготовки, нужна печь для плавки металла, ковш для разливки металла и формы для заготовок, куда заливается металл. Металл пассив-

248

ная часть процесса литья, а печь, ковш и формы— активная часть процесса. Смешивая химические вещества в колбе, получают требуемые химические соединения, которые определённым образом отделяют от побочных продуктов. Колба схематично представляет собой устройство химического реактора — пассивной части процесса получения химических соединений, а химические элементы и вещества — активную часть процесса производства требуемых химических соединений. Порядок заполнения реактора сырьевыми ингредиентами и катализаторами в требуемых пропорциях, порядок регулирования подвода тепла и управления скоростью химической реакции, порядок выделения требуемого вещества, его выгрузки из реактора и упаковки составляют способ получения требуемых химических веществ. Любая польза производится из подходящей энергии, материалов, информации, которые подаются в элементарный функциональный узел. например, в узел цилиндр — поршень можетбытьподан сжатый воздух,который,расширяясь,переместит поршень в одно из крайних положений. Польза перемещения поршня, таким образом, произведена из энергии расширения сжатого воздуха в цилиндре.Технические решения всегда направлены на количественноеикачественноеумножениепротивоположныхсвойств частей функционального узла производящего требуемую пользу. Те качества у частей, которые изначально были друг другу тождественны,переводятся с помощьютехнических решений в состояние противоположных качеств одного рода. В результате они усложняются, чтобы наилучшим образом осуществлялось производство требуемой пользы. Разность потенциалов противоположных качеств у совокупности частей функционального узла увеличивается, что приводит к росту эффективности производства требуемой пользы. например, в узле сепарации влаги, состоящем из патрубка и многолопастного винта, при переходе к многолопастному винту из сеточного материала имеющиеся противоположные качества одного рода умножились количественно и качественно. Потенциал физических свойств активной части сепаратора — винта увеличился, чем было достигнуто эффективное производство требуемой пользы — удаление капельной влаги из воздушных потоков при её наличии в них. на современном витке развития техники множество потребностей человека достаточно хорошо оснащены техническими возможностями их удовлетворения. Определить или предугадать новую жизненно важную потребность и соответственно установить для её

249